小型轧钢机毕业设计101118[1]

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1、齐齐哈尔大学毕业设计（论文）摘 要本次设计的小型轧钢机是借助旋转轧辊与其接触摩擦的作用，将被轧制的金属体（轧件）拽入轧辊的缝隙间，在轧辊压力作用下，使轧件主要在厚度方向上完成塑性成型。本次设计的设计主要包括：电动机的选取，传动部分的设计，减速器的设计，轴系部件的设计，箱体的设计，小型轧钢机主体，机架的设计，其中包括对减速器的润滑和密封等。设计过程按照国家标准和机械设计标准来设计的。轴的设计和齿轮的设计是本次设计的重点，设计中参照了机械设计手册进行了精确的设计，并进行了强度校核。本次设计的小型轧钢机结构简单、使用价格低，并且符写设计合设计要求，主要针对用来加工链条板的卷带料而设计的。可保证加工后

2、的产品性能良好，表面光洁度高，板型好，能够达到所需的要求。关键词：小型轧钢机；减速器；轴系部件；传动部件 AbstractThe design of the chain plate rolling machines by drawing on its revolving roller contacts the role of friction will be rolling the metal body (work piece) dragged into the roll gap between the roll under pressure, mainly in the work piece

3、 thickness. Completion of the direction of plastic molding.The Design on of motor, transmission part of the design, the design of speed reducer, shaft components, design, cabinet design, the main chain plate rolling machine, rack design, including reducer such as lubrication and sealing. The design

4、process in accordance with the National Institute of Standards and mechanical design criteria for design. Shaft design and the design is the focus of this design, the design of the mechanical design reference manual for the precise design, and check the strength. The design of the chain plate rollin

5、g machine structure is simple and inexpensive to use and in line with the design requirements, mainly for the processing chain for the volume of the material plate designed. Can be processed to ensure good product performance, high surface finish, plate type, and to meet the requirements. Key words:

6、 chain plate rolling machine; reducer; shaft components; transmission partsIII目 录摘要Abstract第 1 章 绪论1 1.1选题的依据，意义和理论及在应用方面的价值1 1.2本课题在国内外的研究现状2 1.2.1国外相应机器的研究状况2 1.2.2国内相应机器的研究状况2 1.3课题研究的内容及拟采取的方法3 1.4 课题研究中的主要难点以及解决的方法3第 2章 设计方案的确定4 2.1 传动方案的确定4 2.1.1机械传动系统拟定的一般原则4 2.1.2 确定最终传动方案5 2.2确定各传动结构的传动效率6第

7、 3章 电动机的选择7 3.1 选择电动机的类型及结构形式7 3.2 电动机功率的选择8 3.2.1 电动机功率的计算推演8 3.2.2 确定电动机具体型号8 3.3确定各轴的功率8 3.4确定各轴的转速8 3.5确定传递的转矩9第 4章 带传动的选择及设计10 4.1带传动的选择10 4.2 带传动的设计计算11 4.2.1 设计计算功率11 4.2.2 确定带型11 4.2.3 选择传动比11 4.2.4 小带轮基准直径的确定11 4.2.5 大带论的实际转速为:11 4.2.6 带速的计算11 4.2.7 初选轴间距12 4.2.8计算基准长度12 4.2.9 计算实际轴间距12 4.2

8、.10 计算小带轮包角12 4.2.11 确定单根V带的基本额定功率12 4.2.12 确定额定功率的增量12 4.2.13 计算V带的根数12 4.2.14 计算单根V带的预紧力13 4.2.15 确定带轮的结构尺寸13第 5章 减速器的设计15 5.1 选择减速器的类型15 5.2 减速器中齿轮传动的设计15 5.2.1 确定齿轮精度等级、齿轮类型、齿数和材料15 5.2.2确定结构尺寸19 5.3 齿轮轴的设计20 5.3.1 材料选择20 5.3.2 轴的设计计算和校核215.4 减速器的箱体29 5.4.1 箱体材料29 5.4.2 确定结构尺寸30 5.4.3 减速器的润滑和密封3

9、1第6章 分轴器的设计32 6.1 齿轮传动32 6.2 齿轮轴的校核32 6.3 机座和箱体38第7章 轧制机主体39 7.1 确定工作轧辊的材料39 7.2 机架40结论41参考文献42致谢43第1章 绪 论1.1 选题的依据，意义和理论及在应用方面的价值轧钢就是用轧机对钢坯进行压力加工，获得需要的形状规格和性能的过程。轧机主要由几组轧辊构成，轧辊是一对转动方向相反的辊子，两个辊子之间形成一定形状的缝或孔，钢坯通过轧辊就成为一定形状的钢材。 在再结晶温度以上的轧制称为热轧；在再结晶温度以下的轧制称为冷轧。我们常见的汽车板、桥梁钢、锅炉钢、管线钢、螺纹钢、钢筋、电工硅钢、镀锌板、镀锡板包括火

10、车轮都是通过轧钢工艺加工出来的。我国大钢厂从70年代已用先进的连轧轧机 ，连轧机采用了一整套先进的自动化控制系统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施，轧件在几架轧机上同时轧制，大大提高了生产效率和质量。 我国粗钢产量位居世界第一。国内十大钢铁企业年产粗钢均在1000万吨以上。今年来，钢铁重组进入快车道，比如宝钢控股的广东钢铁集团，山东济钢、莱钢为主组建的山东钢铁集团，还有河北钢铁集团等。但是，我国钢铁量轻质量的瓶颈。轧钢行业必须走高端路线，造船业和汽车制造业、建筑业的兴旺，给轧钢行业带来机遇，但是矿石的涨价给我国轧钢行业带来新的困境。国内轧钢行业要真正做大做强，必须不断对钢坯质量、加热、

11、辊型控制、卷取能力、酸洗等系列环节加强。另外，做重型机械的一重、二重、上重、太重等必须奋起，探索高精轧钢设备。国内宝钢、鞍钢、武钢、首钢设计院，东大、北科大等院校轧钢研究机构亦要多加强与钢铁集团的联合开发。随着我国轧制加工业的迅猛发展，我国轧制加工设备也经历了一个自主开发引进学习借鉴国产化的往复循环过程。经过近20年的探索和创新，截至目前，我国自行设计和制造的轧机在低速、窄规格方面已经接近或达到国际先进水平，高速轧制设备、宽幅轧机、单机架双卷取铝带热轧机、热连轧机方面的开发研制也呈现良好的态势。伴随着市场需求的不断增长和变化，近年来，我国轧制加工设备市场出现了多样化的要求，正在逐步向高精化、宽

12、幅化、高速化以及高技术和连续轧制的方向 .随着我国轧制工业近年来的加速发展,轧制机的需求已越来越多,轧制领域发展前景广阔.改革开放三十年来轧制工业在我国工业建设方面做出了突出的贡献,这同时也加速了轧制机的快速发展.冷连轧技术是国际钢铁行业公认的技术密集、难度极大的生产工艺，是中国钢铁企业在引进全套生产线时花费最多的环节形。1.2 本课题在国内外的研究现状1.2.1 国外相应机器的研究状况据说在 14 世纪欧洲就有轧机，但有记载的是 1480 年意大利人 达 芬奇 (Leonardo da Vinci) 设计出轧机的草图。 1553 年法国人布律列尔 (Brulier) 轧制出金和银板材，用以制

13、造钱币。此后在西班牙比利时和英国相继出现轧机。1728 年英国设计出生产圆棒材用的轧机。英国于 1766 年又设计出了串行式小型轧机，19 世纪中叶，第一台可逆式板材轧机在英国投产，并轧出了船用铁板。1848 年德国发明了万能式轧机，1853 年美国开始使用三辊式的型材轧机，并采用蒸汽机传动的升降台从而实现了机械化生产。接着美国出现了劳特式轧机。并于1859 年建造了第一台连轧机。万能式型材轧机是在 1872 年出现的，20 世纪初制成半连续式带钢轧机，它由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组成形1。轧机发展到21世纪的今天，已采用了一整套先进的自动化生产控制系统，全线生产过程和操作监控均由计算机

14、控制个主要特点:(1)网络化快速通讯；(2)系统响应速度快；(3)传动设备动态、静态精度高；(4)轧件跟踪、定位准确；(5)软件编制可靠性高等。1.2.2 国内相应机器的研究状况目前，我国自主设计和研制的加工设备，从整体上看与国际先进水平相比还有很大的差距，但某些技术正在追赶世界先进水平。洛阳有色金属加工设计研究院正在开发的2400mm（1+1）式铝带热轧机、2500mm六辊冷轧机、2000mm铝箔轧机、高速铝箔轧机以及铜带精轧机等一批具有世界先进水平的轧机正在设计和制造之中。这批轧机的设计特点和当今世界轧机的发展趋势相一致，已经成为我国铜铝加工设备研制的一个亮点现化工业的发展对材料的精度要求

15、日益提高，产品的高精度就需要设备朝高精度方向发展；出于对产品质量和产量的考虑，以及轧制技术的日渐成熟，轧机的幅面迅速扩大，比如用于包装袋的铝箔的宽度需求已达到1800mm以上，对宽幅铝箔的需求量正呈高速增长态势。生产的机器都已达到甚至超过国外一些国家的相应产品2。1.3 课题研究的内容及拟采取的方法轧制机轧制过程中轧辊自转起主要作用是平衡轧件在出口出的旋转，以便于收料节约空间。轧机的传动轴和轧辊轴通过锥齿轮啮合装与轧辊支架内。动系统采用链板式传动，电机选用变频调速电机，便于调整轧制速度，电通过减速器减速驱动电机齿轮，电机齿轮带动大齿轮运转，连接链板，进而通过轧辊支架内的传动机构带动轧辊运转。轧

16、制力与轧制功率可以通过公式计算电机的选择根据轧辊轧辊转速和轧制速度进行选择。1.4 课题研究中的主要难点以及解决的方法本课题研究的是外链板的轧制机，在研究中主要有以下几个难点：传动方案的确定，电动机的选择。电动机的选择：电动机的功率选择是否合适，通常，我们均采用三相据我所设计的机器的诸多要求，经过反复的思考与计算推演，我最终选用Y系列三相异步交流电动机。该系列电动机为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,它是按照国际电工委员会（IEC）标准设计的，具有国际互换性的特点。它防灰尘、铁屑或其它异物进入电机内部的能力较强，效率高，性能好，振动小，体积小，噪音低，重量轻，运行可靠，维修方便。可较好的为我所

17、设计的外小型轧钢机提供可靠的动力。 第2章 设计方案的确定2.1 传动方案的确定2.1.1 机械传动系统拟定的一般原则 1采用尽可能简短的运动链；采用简短的运动链，有利于降低机械的重量和制造成本，也有利于提高机械传动效率和减小积累误差。为了使运动链见你短，在机械的几个运动链之间没有严格的速比要求的情况下，可以考虑每一个运动一个原动机来驱动，并注意原动机类型和运动参数的选择，以简化传动链。2优先选用基本结构；鱿鱼基本结构结构简单，设计方便，技术成熟，故在满足功能要求的条件下，应优先选用基本机构。若基本机构不能满足或者不能很好的满足机械的运动或动力要求时，可以适当地对其进行变异或组合。3应使机械油

18、较高的机械效率；机械的效率取决于组成机械的各个机构的效率。一次，当机械中包含有机械效率较低的机构时，就会使机械的总效率降低。但要注意，机械中各运动链所传递的功率往往相差很大，在设计时应着重考虑使传递效率最大的主运动链具有较高的机械效率，而对于传动效率很小的辅助运动链，其机械效率的高低则可以妨碍次要地位，而着眼于其他方面的要求（如简化机构，减小外廓尺寸等）。4合理安排不同类型传动机构的顺序；一般来说，在机构的排列顺序上有如下的一些规律：首先，在可能的情况下，转变运动形式的机构（如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等）通常总是安排在运动链的末端，与执行机构靠近。其次，带传动等摩擦传动，一般都安排在转速较

19、高的运动链的始端，以减小其传递的转矩，从而减小其外形尺寸。这样安排，也有利于启动平稳和过载保护，而且原动机的布置也方便。5合理分配传动比；运动链的总传动比应合理分配给各级传动机构，具体分配方法应注意以下几点：1）每一级的传动应在常用的范围之内选取。如一级传动比过大，对机构的性能和尺寸都是不利的。例如当齿轮传动的传动比大于8至10时，一般应设计成两级传动；当传动比在30以上时，常设计成两级以上的齿轮传动。但是，对于带传动来说，一般不采用多级传动。2）当传动链为减速传动时，必须十分注意机械的安全运转问题，防止发生损坏机械或伤害人身的可能性。例如起重机械的起吊部分，必须防止荷重的作用下自动倒转，为此

20、在传动链中应设置具有自锁能力的机构或者装设制动器。又如，为防止机械因过载而损坏，可采用具有过载打滑现象的摩擦传动或装置安全联轴器等。6保证机械的安全运转对于以上要求，在设计过程中应尽量满足。2.1.2 确定最终传动方案通过对以上内容的了解和分析结合我在实习工厂所观察的外小型轧钢机，经过和老师的多次探讨和修改最终我确定了外小型轧钢机的整体传动方案。方案如下：电动机带动皮带轮旋转，经皮带带动单级圆柱齿轮减速器运转，再通过分轴器将单根输入的轴的运转以两根轴同时输出，并与外小型轧钢机主体的两个轧辊用联轴器连接，使其完成要求的加工过程。整个传动过程如图所示1电动机 2皮带轮 3皮带 4减速器 5分轴器

21、6轧机主体 外小型轧钢机传动简图2.2 确定各传动机构的传动效率参阅参考文献3并结合本人所设计的外小型轧钢机的整体传动方案和各传动机构自身的特点确定各机构的传动效率如下：V带的传动效率是：滚动轴承的传动效率是：齿轮传动的传动效率是：齿=0.97分轴器的传动效率是： 轴=0.995弹性柱销联轴器的传动效率是：联1 =0.99十字轴万向联轴器的传动效率是联2 =0.97第3章 电动机的选择3.1 选择电动机的类型及结构形式电动机是一种旋转式机器,它将电能转变为机械能,它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子,其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动,这些机器中有些

22、类型可作电动机用,也可作发电机用。电动机是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦

23、级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动 、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机 ）。它使用方便 、运行可靠 、价格低廉 、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机（见同步电机）。同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂

24、，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用 。电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种 ： 保持输入功率不变 。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。控制电动机

25、输入功率以调节电动机的转速。3.2 电动机功率的选择电动机的功率选择的是否合适,对电动机的正常工作和经济性都有影响。功率选的过小,不能保证工作机的正常工作或使电动机因过载而过早的损坏;而功率选的过大,则电动机的价格较高,能力又不能充分利用,而且由于电动机经常不能满载运行,其使用效率和功率因数都较低,增加了电能的消耗造成了能源的浪费。所以在选择电动机时应考虑设计机器的使用要求和加工参数，并经过细致周密的计算推演，建立起可靠而又缜密的理论模型，再根据经济性原则最终确定具体的电动机参数。3.2.1 电动机功率的计算推演根据本人设计的外小型轧钢机的使用要求，最大轧制力是30吨，轧制速度是0.18米每秒

26、，可求出轧机主体部分的=30KW因为依照整体传动方案可计算出KW，所以，KW7KW 3.2.2 确定电动机具体型号所以根据计算出的结果和本机的轧制在查阅了设计手册后最终确定出了电动机的具体型号：本机选用Y系列小型三相异步电动机1Y160L-8，其主要技术参数如下所示：功率KW：7.5 电流A：17.7 转速r/min：720 效率（%）：863.3 确定各轴的功率 3.4 确定各轴的转速 3.5 确定传递的转矩第4章 带传动的选择及设计4.1带传动的选择带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮（主动轮和从动轮）和传动带。当主动带转动时，利用带轮和传动带间的摩擦啮合作用，将运动和动力通过

27、传动带传递给从动轮。带传动具有结构简单，传动平稳，价格低廉和缓冲吸振等特点，在近代机械种应用广泛。带传动的类型：按照工作原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动。在摩擦型传动中，根据传动带的横截面形状不同又可以分为平带传动，圆带传动，V带传动和多楔带传动。平带传动结构简单，传动效率高，带轮也容易制造，在传动中心巨大的情况下应用较多。其中以帆布芯平带应用最广。圆带结构简单，其材料肠胃皮革，棉，麻，锦纶，聚氨酯等，多用于小功率传递。V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。传动时V带的两个侧面和轮槽接触，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V带传动允许的传动比大，结构紧凑，大多数V

28、带已经标准化，这决了多跟V带长短不以而使各带受力不均的问题。多楔带主要用于传递功率较大同时要求结构紧凑的场合。为了延长带的使用寿命，确保带传动的正常运行，必须正确使用和维修。1安装时两带轮轴线必须平行，轮槽应对正，否则将加剧带的磨损，甚至使带脱落。安装时先缩小中心距，然后套上V形带，再作调整，不得硬撬。2严防带与矿物油、酸、碱等介质接触，以免变质。也不宜在阳光下曝晒。3多根带的传动，坏了少数几根，不要用新带补上，以免新旧带并用，长短不一，受载不均匀而加速新带损坏。这时可用未损坏的旧带补全或全部换新。4为确保安全，传动装置须设防护罩。5带工作一段时间后，会因变形伸长，导致张紧力逐渐减小，严重时出

29、现打滑。因此，要重新张紧带，调整带的初拉力。在带传动中，常用的有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动。但在机械传动中，应用最广的是V带传动。结合本次设计中的设计要求，传动特点和设计参数，最终我选择普通V带传动。4.2 带传动的设计计算（以下设计中，所提及到的设计数据表均来自参考文献3。） 4.2.1 设计计算功率Pd 参考表14.1-123得工况系数KA=1.3Pd= KAPo=1.37.5=9.75kW 4.2.2 确定带型由于Pd=9.75kW和no=720r/min,参考表14.1-2选择B型普通V带4.2.3 选择传动比 因为带的在24范围之中2，所以选取带的传动比是：i=34.

30、2.4 小带轮基准直径的确定参考表14.1-18和图14.1-2，选取dd1=138mm大带轮的基准直径是:d=id=3140=414mm参考表14.1-18选取dd2=400mm4.2.5 大带论的实际转速为:n=233.79r/min4.2.6 带速的计算m/s因为5 m/s5.20m/s35m/s，所以，带速符合设计要求4.2.7 初选轴间距 0.7(+)2(+)即：（400+380）0.7（400+380）2选取=300mm4.2.8 计算基准长度 =1682mm参考表8-2选取基准长度为 Ld=1600mm4.2.9 计算实际轴间距mm实际安装时，所需最小轴间距为：mm当张紧或补偿伸

31、长时，所需最大轴间距为：mm4.2.10 计算小带轮包角4.2.11 确定单根V带的基本额定功率根据dd1=140mm和n1=720r/min参考表14.1-17d有B型V带P1=1.69kW。4.2.12 确定额定功率的增量P由于受到响，额定功率的增量P经查阅表14.1-17d可得：P1=0.22kW4.2.13 计算V带的根数 （4-1）查阅表8-5可得K=0.86；查阅表8-2可得KL=0.92z=根所以，应该取7根4.2.14 计算单根V带的预紧力 （4-2）查阅表8-3可得q=0.18kg/m=274.34N4.2.15 确定带轮的结构尺寸4.2.15.1 确定小带轮的结构尺寸因为我

32、选用的电动机是Y160L-8型电动机，参阅机械设计手册可知其轴伸直径d=42mm,长度L=110mm。所以小带轮轴孔直径是d0=42mm,毂长小于110mm。参阅表14.1-243可知，小带轮的结构是实心轮。材料为HT200。轮槽尺寸和轮宽应依据表8-10计算基准宽度：dd=140mm基准线上.8mm槽间距：e=19mm第一槽对称面至端面的最小距离：f=11.5mm槽间距积累偏差：=0.4带轮宽：B=（z-1）e+2f=(5-1)19+211.5=100mm外径：d= d+2h=140+23.5=147mm轮槽角：=34小带轮结构图如图4-1 图4-1 小带轮结构图4.2.15.2. 确定大带

33、轮的结构尺寸大带轮轴径取d0=45mm，参阅表14.1-24可得，大带轮是辐轮式结构d=(1.82)d=(1.82)45=8190mmh=290mmh=0.8 h=0.850=40mmmm；mmf=0.2 h=0.250=10mm；f=0.2 h=0.240=8mm其他参数和小带轮一致 图4-2 大带轮结构图第5章 减速器的设计5.1 选择减速器的类型减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机械的需要。在原动机和工作机之间用来提高转速的独立闭式传动装置成为增速器。减速器的种类很多，按照传动形式不同可分为齿轮减速器，蜗杆减速器和星星减速器；按照传动级减

34、速器；按照传动的不知形式又可分为展开式，分流式和同轴式减速器。若按换东和结构特点来划分，这类减速器又下述6种：1. 齿轮减速器主要又圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器2. 蜗杆减速器 主要有圆柱蜗杆减速器，环面蜗杆减速器和锥蜗杆减速器3. 蜗杆齿轮减速器及齿轮-蜗杆减速器4. 行星齿轮减速器5. 摆线针轮减速器6. 谐波齿轮减速器常见减速器的特点： 1） 齿轮减速器的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，因而应用广泛。 2） 蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大的情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小，但效率较低。其中应用最广的式单级蜗杆减速器，两级蜗杆减速器应用较

35、少。 3） 行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大，但制造精度要求较高，结构复杂，且价格略贵。综合外小型轧钢机的设计使用要求，在确保设计经济性的前提下我最终选择单级圆柱齿轮减速器。经过计算可确定减速器的传动比是：u=6，该减速器的基本结构由齿轮、轴及轴承组合，箱体，减大部分组成。5.2 减速器中齿轮传动的设计5.2.1 确定齿轮精度等级、齿轮类型、齿数和材料5.2.1.1 精度等级的选择综合设计要求和设计参数我选用直齿圆柱齿轮减速器，此种减速器为普通减速器，速度不快，所以选用7级精度就可以在保证经济性的前提下满足使用要求。5.2.1.2 材料的选择和

36、齿数的确定查阅表10-14确定：小齿轮的材料是20Cr2Ni4（调质7），硬度是350HBS，大齿轮的材料是12Cr2Ni4钢（调质），硬度是320HBS。确定：小齿轮齿数是z1=19，大齿轮齿是z2=uz1=619=114。依据齿面接触的强度进行设计：按照设计计算公式（10-9a）4试算： d （5-1）5.2.1.3 明确公式内的各字母所表示的数值 （1）载荷系数 Kt=1.3 （2）确定小齿轮传递的转矩 T=95.510Nmm （3）查阅表10-7确定齿宽系数为d=1.1 （4）查阅表10-6确定材料的弹性影响系数为ZE=189.8MP （5）查阅图10-21d根据齿面硬度确定：小齿轮的

37、接触疲劳强度极限为Hlim1=1200MP；大齿轮的接触疲劳强度极限为Hlim2=1100MP （6）根据10-13计算出N=60njLh=60240172000=1.03710N=1.03710/6=1.72810 （7）查阅图10-19确定接触疲劳寿命系数为：KHN1=0.90；KHN2=0.94 （8）确定接触疲劳许用应力根据失效概率是1%，安全系数是S=1，依据式（10-12）有：MP MP5.2.1.4 确定具体数值 （1）确定小齿轮分度圆直径d=2.32mm （2）确定圆周速度v v=m/s （3）确定齿宽bb=dd1t=1.1122.27=134.497mm （4）确定齿宽与齿高

38、之比b/h模数是： mmm齿高是： h=2.25m=2.256.44=14.48mmb/h= （5）确定载荷系数因为v=1.54m/s,且减速器是7级精度，查阅图10-8选择动载系数为：KV=1.06直齿轮，如果KAFt/b100N/mm。查阅表10-3可得KH=KF=1.2，查阅表10-2可得使用系数为KA=1.5，查阅表10-4当7级精度、小齿轮相对轴承是非对称安装时有 （5-2）把数据代入有： 因为b/h=9，KH=1.52查阅图10-13可得KF=1.42，所以载荷系数为：=1.51.061.21.52=2.9（6）根据实际的载荷系数校核计算出的分度圆直径，依据式（10-10）有：dm

39、m（7）确定模数mm=dmm5.2.1.5 根据齿根弯曲强度设计计算查阅公式（10-5）可得弯曲强度的设计计算公式是： （5-3） （1）明d可得：小齿轮的弯曲疲劳强度极限为FE1=920MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限为FE2=620MP。 查阅图10-18可得：弯曲疲劳寿命系数为KFN1=0.88，KFN1=0.91。 确定弯曲疲劳许用应力选择弯曲疲劳安全系数为S=1.4，依据（10-12）可得：MPMP 确定载荷系数K 确定齿形系数查阅表10-5可得 YF1=2.85，YF2=2.17 确定应力校核系数查阅表10-5可得 YS1=1.54，YS2=1.80 确定大、小齿轮的然后进行比较经过

40、计算可知大齿轮的数值比小齿轮的大 设计计算mm比较计算结果，由齿轮接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力大小，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，所以可选择由弯曲疲劳强度计算得到的模数4.25并就近选择标准值m=4mm,根据接触疲劳强度计算得到的分度圆直径为： d1=158.95mm，确定小齿轮齿数确定大齿轮齿数 通过上述的设计计算得出的齿轮传动方案，即满足了齿面接触疲劳强度的要求，又满足了齿根弯曲疲劳强度的要求，而且结构相当紧凑，保证了经济性能指标，避免了不必要的浪费。5.2.1.6 确定几何尺寸（1

41、）确定分度圆直径mmmm（2）确定中心距mm（3）确定齿轮宽度mm（4）校核计算NN/mmSS所以：本次设计的传动轴的静强度满足设计使用要求。（2）依照弯扭合成应力进行传动轴的强度校核计算 （5-7） 其中： 轴的计算应力 (MPa)M 轴受到的弯矩（Nm）T 轴受到的扭矩（Nm）W 轴的抗弯截面系数（3），查阅15-44可得具体计算公式-1对称循环变应力时轴的许用应力，参阅表15-14可知 折合系数，在扭转切应力为静应力时，选取=0.3，在扭转切应力为脉动循环变应力时，选取=0.2，在扭转切应力为对称循环变应力时，选取=1在本式中选取=1，因为材料是45号钢，经过了调质处理，所以-1=60M

42、P因此轴的计算应力是：MP经过上述认真地计算推演，可知其满足设计使用条件，所以合格。 图5-1 轴的载荷分析图5.3.2.2 大齿轮轴的设计计算安装在大齿轮轴上的零部件从左到右依次是：轴承盖、轴承、大齿轮、轴承、轴承盖、联轴器，轴径依次是45mm、50mm、60mm、50mm、45mm其中，轴承盖轴径等于轴承处轴径。大齿轮轴如图5-2.a所示1）确定轴上的转矩Nm 2）确定作用在齿轮上的力（如图5-2.b）所示周向力： N径向力： N3）确定各段轴径确定联轴器处的轴径：联轴器的计算转矩Tca=KAT3，参阅表14-1，再考虑到转矩变化和冲击载荷幅度是中等水平，所以选取KA=1.9，所以有：Tc

43、a=1.91667=3167Nm由于计算转矩应小于联轴器公称转矩，所以参阅国标GB/T5014-1985，选用LH6型弹性柱销联轴器，它的公称转矩是3150N/m,D=280mm,半联轴器孔径是d1=60mm，半联轴器长度是L=142mm。确定轴径依次是70mm、75mm、84mm、80mm、70mm、60mm所以轴承安装处的轴径是d2=70mm，齿轮安装处的轴径是d3=75mm。考虑到联轴器在制造和安装过程中的误差所产生的附加圆周力是N4）确定支反力 水平面上的支反力（如图5-2.c）由MA=0有：N由z=0有：N 垂直平面上的支反力（如图5-2.e）查阅可知：N 在的作用下，支点A、C处的

44、支反力（如图5-2.g）由Mc=有： NN5）绘制弯矩图和转矩图 齿轮上的作用力在水平面上的弯矩图（如图5-2.d）Nm 齿轮上的作用力在垂直面上的弯矩图（如图5-2.f）Nm齿轮作用力在截面D处作出的最大合成弯矩是：Nm在F0作用下绘制出的弯矩图（如图5-2.h）Nm 绘制转矩图（如图5-2.i）T=1667Nm6），对轴进行校核计算依照轴的结构尺寸及其弯矩图和转矩图，可知截面B处弯矩最大，并且存在齿轮配合和键槽引起的应力集中现象，所以截面B处属于危险截面。对截面B处进行校核计算： 依照静强度条件对轴进行校核计算静强度校核的条件是 （5-8）其中： SS=1.21.4，适用于高塑性材料（S/

45、B0.6）制造的钢轴SS=1.41.8，适用于中塑性材料（S/B0.60.8）制造的钢轴SS=1.82， 适用于低塑性材料制造的钢轴SS=23，适用于应用铸造方式制造的钢轴SS仅考虑弯矩和轴向力时的安全系数 SS 仅考虑扭矩时的安全系数所以有： （5-9） （5-10）其中： S，S 材料的抗弯屈服极限和抗扭屈服极限 (MPa)Mmax，Tmax轴的危险截面上所承受的最大弯矩和最大扭矩（Nm）Famax 轴的危险截面上所承受的最大轴向力（N）W，WT 危险截面抗弯截面系数和危险截面抗扭截面系数（mm3），参阅表15-44可得其具体数值A 轴的危险截面面积 (mm2）参阅表15-14可得S=35

46、5MPa，所以： MPaMmax=167200N.mmFamax=0mm3mm3所以： ， 参阅表15-1可得B=640MPa所以： 所以： SS=1.21.4选取 SS =1.4所以： SSSS所以，经过上述认真的校核计算，传动轴的静强度满足设计使用要求。 依照弯扭合成应力校核计算传动轴的强度 （5-11）其中: 轴的计算应力 (MPa)M 轴受到的弯矩（Nm）T 轴受到的扭矩（Nm）W 轴的抗弯截面系数（3），参阅表15-44可知其计算公式-1对称循环变应力下轴的许用应力，参阅表15-14选择具体数值 折合系数，在扭转切应力为静应力时，选取=0.3，在扭转切应力为脉动循环变应力时，选取=0.2， 在扭转切应力为对称循环变应力时，选取=1在本式中选取=1，因为材料选