单级圆柱齿轮传动机构设计【F=3650，V=1.2，D=310】【4张CAD图纸+说明书】

单级圆柱齿轮传动机构设计【F=3650,V=1.2,D=310】28页 8000字数+论文说明书+任务书+4张CAD图纸【详情如下】任务书.doc单级圆柱齿轮传动机构装配图.dwg单级圆柱齿轮传动机构设计说明书【F=3650,V=1.2,D=310】.doc课程设计指导书.doc轴.dwg齿轮.dwg齿轮轴.dwg单级圆柱齿轮传动机构设计目      录第一章 前言 .1第二章 计算说明 3         2.1.1传动方案拟定.32.1.2电动机的选择.42.1.3 确定传动装置总传动比及分配各级的传动比.62.1.4传动装置的运动和动力设计.72.2 普通V带的设计.102.3 齿轮传动的设计.152.4 传动轴的设计.182.5 箱体的设计.272.6 键连接的设计292.7 滚动轴承的设计.312.8 润滑和密封的设计.322.9 联轴器的选择.33            设计小结.41参考文献.43. 前言当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。关键字：减速器  轴承  齿轮  机械传动一、计算说明设计:单级圆柱齿轮传动机构设计序号主轴带轮拉力F(N)带速度V(m/s)带轮直径(mm)齿轮传动比i1936501.203105.33方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便1.电动机          2.V带传动            3.圆柱齿轮减速器4.连轴器           5.滚筒                6.运输带2.1.2电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择：（3）选择轴承型号查课本表11-5，选择6211轴承  Cr=43.2KN由课本式11-3有  预期寿命足够此轴承合格十一、密封和润滑的设计1.密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。2润滑(1)对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v< 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。(2)对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。十二联轴器的设计（1）类型选择  由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。  （2）载荷计算计算转矩TC=KAT=1.31022.29=1158.98Nm，其中KA为工况系数，由课本表14-1得KA=1.3（3）型号选择根据TC，轴径d，轴的转速n， 查标准GB/T 50142003，选用LXZ2型弹性柱销联，其额定转矩T=1250Nm, 许用转速n=3750r/m ,故符合要求。设计小结  机械毕业设计是我们机械类专业学生最后一次较全面的机械设计，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。(1) 通过这次机械毕业设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。(2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。(3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。参考文献1机械设计课程设计，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信远主编，1995年12月第一版；2机械设计（第七版），高等教育出版社，濮良贵，纪名刚主编，2001年7月第七版；3简明机械设计手册，同济大学出版社，洪钟德主编，2002年5月第一版；4减速器选用手册，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月第一版；5工程机械构造图册，机械工业出版社，刘希平主编6机械制图（第四版），高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001年8月第四版；7互换性与技术测量（第四版），中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编，2001年1月第四版8机械设计基础课程设计指导书（第二版），高等教育出版社，陈立德主编，牛玉丽副主编，2004年7月第二版。9装卸机械技术性能手册  交通部海洋运输管理局主编  港口装卸杂志社 1987年11月10机械零件  吴宗泽主编  中央广播电视大学出版社  199611润滑油应用及设备润滑  张晨辉  林亮智编  中国石化出版社 2002年 2011年 机械设计基础课程设计 任务书 一、 题目 ： 单级圆柱齿轮 传动机构 设计 二、 内容 ： （设计步骤参考 文献 1第 17章 实例 ） （ 1） 确定 齿轮机构 传动方案（参考 1第 2、第 17章）； 根据所给数据，确定单级圆柱齿轮 机构 各轴的 输入功率、 转速和转矩 （参考 1中 ； 选择电动机 的额定功率（ W）和同步转速（ r/； （ 2）高速齿轮轴（第一轴）设计 参考 1中 162 页进行高速轴的结构设计、参考教材中“圆柱齿轮强度设计”的内容，对小齿轮进行设计与校核（齿轮模数选用 2教材第 75页表 7第一系列中的数值）、进行键的选择与校核、按 2第 16章 204“对于既传递转矩又承受弯矩的轴”设计方法核公式，对该轴进行强度校核； （ 3） 第二轴大齿轮设计 计算 确定大齿轮的 参 数 并校核 （ 选择硬齿面齿轮的材料和热处理方式 ）、 计算大齿轮的几何尺寸，选择大齿轮的结构（参考 2第 7章）。 （ 4） 轴承 选型 设计 参考 2第 18章例 18择 并 校核 一轴和二轴的 轴承型号。 （ 5） 制 图 ： 绘制 单级圆柱齿轮 传动机构高速齿轮 轴 图 1 份 （ 第二轴大齿轮图 1份 （ ； 参考 1的 附 图 2和 有关的 设计 资料 。 要求： 图纸表达清楚规 范，标注尺寸完整，注有主要的公差或极限尺寸 ； 图纸具有边框、标题栏、技术要求；计算机制图均可 。 （ 6） 编写 设计说明书 1 份 ，参考 1 、 第 17 章 ； 要求： 结构规范、层次清楚、图文并茂。 计算机打字都可以 。 （ 7） 注：不设计箱体 （ 8）课程设计为单独评分，是必修的学分。 三、 时间 ： 2011年 5月 1日 0日 。 四、 参考书 ： 1 朱文坚、黄平机械设计课程设计第二版，华南理工大学出版社， 2004年 2 黄平、朱文坚 . 机械设计基础，华南理工大学出版社， 2003年 五、 设计数据 序 号 主轴 带轮拉力 F(N) 带速度 V(m/s) 带轮直径 (齿轮 传动比 i 19 3650 10 单级圆柱齿轮传动机构设计 目 录 第一章 前言 . 1 第二章 计算 说明 3 . 3 . . 确定传动装置总传动比及分配各级的传动比 . . 传动装置的运动和动力设计 .通 轮传动的设计 . .动轴的设计 . . .体的设计 . . 连接的设计 29 动轴承的设计 . 31 滑和密封的设计 . 32 轴器的选择 . 33 设计小结 . . 考文献 . . 43. 前言 当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。近十几年来 ,由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及 造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。 关键字： 减速器 轴承 齿轮 机械传动 一、 计算说明 设计 :单级圆柱齿轮传动机构设计 序号 主轴带轮拉力 F(N) 带速度 V(m/s) 带轮直径 (齿轮传动比 i 19 3650 10 案拟定： 采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便 。 动机选择 1、电动机类型和结构的选择：选择 Y 系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择： 电动机所需工作功率为： 式（ 1）： d a ( 由式 (2)： V/1000 (因此 V/1000 a (由电动机至运输带的传动总效率为： 总 = 5 式中： 1、 2、 3、 4、 5 分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。 取 = 则： 总 = 以：电机所需的工作功率： 000 总 =(3650 (1000 = 3、确定电动机转速 卷筒工作转速为： n 卷筒 60 1000 V/（ D） =(60 1000 （ 310） =r/据手册 表推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 =3。 取带传动比 = 。则总传动比理论范围为： a 624 故电动机转速的可选范为 N d=Ia n 卷筒 =(16 24) 443 r/符合这一范围的同步转速有： 750、 1000 和 1500r/据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号：（如下表） 方案 电 动机 型号 额定功率 电动机转速 (r/电动机重量 N 参考价格 传动装置传动比 同步转速 满载转速 总传动比 V 带传动 减速器 1 500 1440 650 1200 000 960 800 1500 50 720 1240 2100 合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格 定传动装置的总传动比和分配级传动比： 由选定的电动机满载转速 工作机主动轴转速 n 1、 可得传动装置总传动比为 ： ia=nm/n=nm/n 卷筒 =960/带传动、减速器传动比，可见第 2 方案比较适合。 此选定电动机型号为 主要性能： 电动机主要外形和安装尺寸 ： 总传动比等于各传动比的乘积 分配传动装置传动比 ia=i （ 式中 i 分别为带传动 和减速器的传动比 ） 2、分配各级传动装置传动比： 根据指导书 1， 取 普通 V 带 i=2 4） 因为： i 所以： i 、传动装置的运动和动力设计： 将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴 ，轴， .i0,. 01， 12， .P， P， . （ T， T， . （ N m） n ,n ,. （ r/ 可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数 运动参数及动力参数的计算 1）计算各轴的转数： 轴： n =960/ r/ 轴： n = n / =r/筒轴： n = n （ 2）计算各轴的功率 ： 轴： P = 01 = 1 = 轴： P = P 12= P 2 3 =11（ 卷筒轴： P = P 23= P 2 4 =11 计算各轴的输入转矩 ： 电动机轴输出转矩为： 550 Pd/550 60 = m 轴： T = 01= 1 = m 轴： T = T 12= T 2 4 = m 卷筒轴输入轴转矩 ： T = T 2 4 =N m 计算各轴的输出功率： 由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率： 故： P =P 轴承 = = P 轴承 =11 算各轴的输出转矩： 由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：则： T = T 轴承 =N m T = T 轴承 =N m 综合以上数据，得表如下 = 轴名 效率 P （ 转矩 T （ N m） 转速 n r/动比 i 效率 输入 输出 输入 输出 电动机轴 60 轴 轴 筒轴 速验算： V= /（ 1000 60） =960 100 /（ 1000 60） =m/s 介于 525m/s 范围内，故合适 确定带长和中心距 a： （ d1+ 2（ d1+ V 带的设计 （ 1）选择普通 V 带型号 由 A P= 根据课本 、 B 型交 界线处，故 A、 方案 1：取 带 确定带轮的基准直径，并验算带速： 则取小带轮 00mm d2=(1 (1 =100 (表 9 74 (虽使 但其误差小于 5%，故允许 ) 100+274） 2（ 100+274） 定中心距 00 ，则带长为 （ d1+（ 2/(4 =2 500+（ 100+274） /2+（ 2742/(4 500) =表 9d=1400 实际中心距 a=2=500+(2=算小带轮上的包角 1 1=180-( 57.3/a =180-(274 20 合适 确定带的根数 Z= ( =（ = 要取 7根 带 计算轴上的压力 由书 9 00 c+q 500 （ 7 +N 由课本 9 z /2) =2 7 )=N 方案二：取 带 确定带轮的基准直径，并验算带速： 则取小带轮 40d2=(1 (1 =140 (表 984 (虽使 其误差小于 5%，故允许 ) 带速验算： V= /（ 1000 60） =960 140 /（ 1000 60） =m/s 介于 525m/s 范围内，故合适 确定带长和中心距 a： d1+ 2 （ d1+ 140+384） 2（ 140+384） 1048 初定中心距 00 ，则带长为 （ d1+（ 2/(4 =2 700+（ 140+384） /2+（ 3842/(4 700) =2244.2 表 9d=2244 a=2=700+(2=算小带轮上的包角 1 1=180-( 57.3/a =180-(384 20 合适 确定带的根数 Z= ( =（ = 取 3根 带 计算轴上的压力 由书 9 00 c+q =500 （ 3 +N 由课本 9 z /2) =2 3 ) =N 综合各项数据比较得出 方案二 更适合带速验算： V= /（ 1000 60） =960 140 /（ 1000 60） =m/s 介于 525m/s 范围内，故合适 确定带长和中心距 a： d1+ 2 （ d1+ 140+384） 2（ 140+384） 1048 初定中心距 00 ，则带长为 （ d1+（ 2/(4 =2 700+（ 140+384） /2+（ 3842/(4 700) =2244.2 表 9d=2244 a=2=700+(2=算小带轮上的包角 1 1=180-( 57.3/a =180-(384 20 合适 确定带的根数 Z= ( =（ = 取 3根 带 计算轴上的压力 由书 9 00 c+q 500 （ 3 +N 由课本 9 z /2) =2 3 ) =N 综合各项数据比较得出 方案二 更适合 轮传动的设计 ： (1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。 小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为 45号钢调质，齿面硬度为 250齿轮选用 45号钢正火，齿面硬度为 200 齿轮精度初选 8级 (2)、初选主要参数 0 ， i= 1 i=20 07 取 a= d= i+1） = 3）按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 21 123 1 载荷系数 查课本表 6 K= 2 小齿轮名义转矩 106 P/106 105 N 3 材料弹性影响系数 由课本表 6 4 区域系数 5 重合度系数 t= 1/） =（ 1/20+1/107） = = 6 许用应 力 查课本图 6a） M P 1 01l i m 602 查表 6按一般可靠要求取 则 1 01 6 02 取两式计算中的较小值 ，即 H =560是 21 123 =4)确定模数 m=1 0=取标准模数值 m=3 (5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 112校核 式中 1 小轮分度圆直径 d1=m Z=3 20=602齿轮啮合宽度 b= d 60=603复合齿轮系数 4重合度系数 t =5许用应力 查图 6a） 45 20表 6取 9 51l i 7 02l i 6计算大小齿轮的0 2 2 3 2 则有 2112 T = F 2 故满足齿根弯曲疲劳强度要求 （ 6） 几何尺寸计算 d2=m 107=321a=m （ 2） =3（ 20+107） /2=190.5 mm b=60 0 取小齿轮宽度 5 （ 7）验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度 v= 60 1000） =60 60 1000） =m/s 对照表 6知选择 8级精度合适。 轮轴的设计 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1， 5 滚动轴承 2 轴 3 齿轮轴的轮齿段 4 套筒 6 密封盖 7 轴端挡圈 8 轴承端盖 9 带轮 10 键 d1=m (2)按扭转强度估算轴的直径 选用 45#调质，硬度 217255的输入功率为 P =W 转速为 n =r/据课本 13式，并查表 13 c=115 d 33 (3)确定轴各段直径和长度 1 从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加 5%，取 30带轮的宽度 B=（ e+2 f =（ 3 18+2 8=52 则第一段长度 02右起第二段直径取 38据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为 30取第二段的长度 03右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用 6208型轴承，其尺寸为 d D B=40 80 18，那么该段的直径为 40度为 04右起第四段，为滚动轴承的定位轴径应小于滚动轴承的内圈外径，取 48度取 105右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为 66度圆直径为 60轮的宽度为 65，此段的直径为 66度为56右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩 ,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取 48度取 107右起第 七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为 40度84)求齿轮上作用力的大小、方向 1小齿轮分度圆直径： 02作用在齿轮上的转矩为： 105 N 3求圆周力： t=2T2/ 105/60=4求径向力 r=t， （ 5）轴长支反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力： B= = 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则 那么 = =62/124= （ 6）画弯矩图 右起第四段剖面 水平面的弯矩： A 62=m 垂直面的弯矩 ： 62=m 合成弯矩： 221221 （ 7）画转矩图： T= =m （ 8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环， =得右起第四段剖面 2222 （ 9）判断危险截面并验算强度 1 右起第四段剖面 其直径与相邻段相差不大，所以剖面 已知 由课本表 13 =60 则： e= = =1000/(443)=m 2右起第一段 该面也为危险截面： ）（ e= = =1000/(303)=m 所以确定的尺寸是安全的 。受力图如下 ： 输出轴的设计计算 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图 ） 1， 5 滚动轴承 2 轴 3 齿轮 4 套筒 6 密封盖 7 键 8 轴承端盖 9 轴端挡圈 10 半联轴器 (2)按扭转强度估算轴的直径 选用 45#调质，硬度 217255的输入功率为 P =W 转速为 n =r/据课本 13，并查表 13 c=115 d 33 (3)确定轴各段直径和长度 1从联轴器开始右 起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加 5%，取 45据计算转矩 A T =标准 5014 2003，选用 弹性柱销联轴器，半联轴器长度为 4段长 22右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取 52据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为 30取该段长为 43右 起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向 力为零，选用 6211 型轴承，其尺寸为 d D B=55 100 21，那么该段的直径为 55度为 6 4右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加 5%，大齿轮的分度圆直径为 270第四段的直径取 60轮宽为 b=60了保证定位的可靠性，取轴段长度为 85右起第五段，考虑齿轮的轴向定位 ,定位轴肩，取轴肩的直径为 66长度取 06右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为 55度 14)求齿轮上作用力的大小、方向 1大齿轮分度圆直径： 70 2 作用在齿轮上的转矩为： 105N 3求圆周力： t=2T2/ 105/270=4求径向 力 r=t， （ 5）轴长支反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力： B= = 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则 那么 = =62/124= （ 6）画弯矩图 右起第四段剖面 水平面的弯矩： A 62= m 垂直面的弯矩： = = 62=m 合成弯矩： 221221 （ 7）画转矩图： T= =m （ 8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环， =得右起第四段剖面 2222 （ 9）判断危险截面并验算强度 1右起第四段剖面 C 处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面 已知 由课本表 13 =60 则： e= = =1000/(603)=m 2右起第一段 该面也为危险截面： ）（ e= = =1000/(453)=m 所以确定的尺寸是安全的 。 以上计 算所需的图如下： 体结构设计 (1)窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。 (2)放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。 (3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。 (4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上 安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。 (5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于 需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。 (6)定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。 (7)调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。 (8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。 (9)密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。 箱体结构尺寸选择如下表： 名称 符号 尺寸（ 机座壁厚 8 机盖壁厚 1 8 机座凸缘厚度 b 12 机盖凸缘厚度 b 1 12 机座底凸缘厚度 b 2 20 地脚螺钉直径 0 地脚螺钉数目 n 4 轴承旁联结螺栓直径 6 机盖与机座联接螺栓直径 2 联轴器螺栓 间距 l 160 轴承端盖螺钉直径 0 窥视孔盖螺钉直径 定位销直径 d 8 外机壁距离 6, 22, 18 凸缘边缘距离 4, 16 轴承旁凸台半径 4, 16 凸台高度 h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准 外机壁至轴承座端面距离 60， 44 大齿轮顶圆与内机壁距离 1 12 齿轮端面与内机壁距离 2 10 机盖、机座肋厚 ， 7 轴承端盖外径 07， 105 轴承端盖凸缘厚度 t 10 轴承旁联接螺栓距离 S 尽量靠近，以 不干涉为准，一 般 s=联接设计 1输入轴与大带轮联接采用平键联接 此段轴径 01=50手册得，选用 C 型平键，得： 8 7 L=02=m h=7据课本 10得 p=4 T/(d h L) =4 1000/（ 30 7 42） = R (1102、 输入轴与齿轮 1联接采用平键联接 轴径 43T =m 查手册 选 键 12 8 l=20 h=8 p=4 T /（ d h l） =4 1000/（ 44 8 50） = p (1103、输出轴与齿轮 2 联接用平键联接 轴径 0 8 T =手册 用 A 型平键 键 18 11 l=02 h=11 p=4 T /（ d h l） =4 1000/（ 60 11 42） = p (110 十滚动轴承设计 根据条件，轴承预计寿命 365 8=14600 小时 计计算 （ 1）初步计算当量动载荷 P 因该轴承在此工作条件下只受到 以 P=）求轴承应有的径向基本额定载荷值 50 48 . 38 0 010 601616 ）（）（ （ 3）选择轴承型号 查课本表 11择 6208轴承 课本式 110)(6010 366 ）（预期寿命足够 此轴承合格 （ 1）初步计算当量动载荷 P 因该轴承在此工作条件下只受到 以 P= 2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 6 6 9 6 . 6 3 601616 ）（）（ （ 3）选择轴承型号 查课本表 11择 6211轴承 课本式 110)(6010 366 ）（ 预期寿命足够 此轴承合格 十一、密封和润滑的设计 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的 目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑 。 2润滑 (1) 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度 v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离 H 不应小于 3050于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动 ,每传递 1油量 (2) 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这 样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。 十二联轴器的设计 （ 1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单， 对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。 （ 2）载荷计算 计算转矩 A T = 其中 课本表 14A= 3）型号选择 根据 径 d，轴的转速 n， 查标准 5014 2003，选用 弹性柱销联，其额定转矩 T=1250许用转速 n=3750r/m ,故符合要求。 设计小结 机械毕业设计是我们机械类专业学生最后一次较全面的机械设计，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。 (1) 通过这次机械毕业设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。 (2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。 (3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、 标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。 参考文献 1机械设计课程设计，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信远主编，1995年 12月第一版； 2机械设计（第七版），高等教育出版社，濮良贵，纪名刚主编， 2001年 7月第七版； 3简明机械设计手册，同济大学出版社，洪钟德主编， 2002 年 5 月第一版； 4减速器选用手册，化学工业出版社，周明衡主编， 2002 年 6 月第一版； 5工程机械构造图册，机械工业出版社，刘希平主编 6机械制图（第四版），高等教育出版社，刘朝儒，彭福荫，高治一编，2001年 8月第四版； 7互换性与技术测量（第四版），中国计量出版社，廖念钊，古莹庵，莫雨松，李硕根，杨兴骏编， 2001年 1月第四版 8机械设计基础课程设计指导书（第二版），高等教育出版社，陈立德主编，牛玉丽副主编， 2004 年 7 月第二版。 9装卸机械技术性能手册 交通部海洋运输管理局主编 港口装卸杂志社 1987年 11月 10机械零件 吴宗泽主编 中央广播电视大学出版社 1996 11润滑油应用及设备润 滑 张晨辉 林亮智编 中国石化出版社 2002年 机械设计基础课程设计 第一节 机械设计基础课程设计概述 一、课程设计的目的 机械设计基础课程是一门技术基础课，目的在于培养学生机械设计能力。课程设计是机械设计基础课程最后一个重要的实践性教学环节，也是机电类专业学生第一次较为全面的机械设计训练，其目的为： （ 1）通过课程设计培养学生综合运用机械设计基础课程及其它先修课程的理论知识，解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训练，使理论知识得以巩固和提高。 （ 2）通过课程设计的实践使学生掌握一般机械设计的基本方法和程序，培养独立设计能力。 （ 3）进行机械设计工作基本技能的训练，包括训练、计算、绘图能力、计算机辅助设计能力，熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准、规范等）。 二、课程设计的内容和任务 1、课程设计的内容 本课程设计选择齿轮减速器为设计课题，设计的主要内容包括以下几方面： （ 1）拟定、分析传动装置的运动和动力参数； （ 2）选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数； （ 3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等； （ 4）绘制减速器装配图及典型零件图（有条件可用 制）； （ 5）编写设计计算说明书。 2、课程设计 的任务 本课程设计要求在 2 周时间内完成以下的任务： （ 1）绘制减速器装配图 1 张（ 纸）； （ 2）零件工作图 2 张（齿轮、轴、箱体等任选 2 个， 纸）； （ 3）设计计算说明书 1 份，约 6000 字左右。 三、课程设计的步骤 课程设计是一次较全面较系统的机械设计训练，因此应遵循机械设计过程的一般规律，大体上按以下步骤进行： （ 1）设计准备 认真研究设计任务书，明确设计要求和条件，认真阅读减速器参考图，拆装减速器，熟悉设计对象。 （ 2）传动装置的总体设计 根据设计要求拟定传动总体布置方案，选择原动机，计算传动 装置的运动和动力参数。 （ 3）传动件设计计算 设计装配图前，先计算各级传动件的参数确定其尺寸，并选好联轴器的类型和规格。一般先计算外传动件、后计算内传动件。 （ 4）装配图设计 计算和选择支承零件，绘制装配草图，完成装配工作图。 （ 5）零件工作图设计 零件工作图应包括制造和检验零件所需的全部内容。 （ 6）编写设计说明书 设计说明书包括所有的计算并附简图，并写出 设计总结。 机械设计基础课程设计时间分配如表 1 表 1课程设计步骤 次序 设计内容 时间分配（天） 1 设计准备 拟定设计方案 传动件和轴的设计计算 装配图的设计 4 5 设计零件图 2 6 编写设计说明书 、设计任务书 设计题目 设计带式运输机传动装置 原始数据见表 1 运输带工作拉力 F=_N 运输带工作速度 V=_m/s 卷筒直径 D=_日工作时间 T=24h 传动工作年限 a=5 年 工作条件 转动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的 ，运输带速度允许误差为 +5% 表 1原始数据 参数 题号 1 2 3 4 5 运输带工作拉力 F/（ N） 2300 2100 1900 2200 2000 运输带工作速度 V/（ m/s） 筒直径 D/(400 400 400 450 450 第二节 传动装置的总体设计 传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。 一、拟定传动方案 机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机，合理拟定传 动方案是保证传动装置设计质量的基础。课程设计中，学生应根据设计任务书，拟定传动方案，分析传动方案的优缺点。现考虑有以下几种传动方案如图 2 I a) b) c) d) 图 2带式运输机 传动方案比较 传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。 设计时可同时考虑几个方案，通过分析比较最后选择其中较合理的一种。下面为图 1 中 a、 b、 c、 d 几种方案的比较。 a 方案 宽度和长度尺寸较大，带传动不适应繁重的工作条件和恶劣的环境。但若用于链式或板式运输机，有过载保护作用； b 方案 结构紧凑，若在大功率和长期运转条件下使用，则由于蜗杆传动效率低，功率损耗大，很不经济； c 方案 宽度尺寸小 ,适于在恶劣环境下长期连续工作 锥齿轮加工比圆柱齿轮困难； d 方案 与 b 方案相比较 ,宽度尺寸较大，输入轴线与工作机位置是水平位置。宜在恶劣环境下长期工作。 故选择方案 a，采用 V 带传动（ i=24）和一级圆柱齿轮减速器 (i=35)传动。传动方案简图如图 2： 1234561 V 带传动； 2 电动机； 3 圆柱传动减速器； 4 联轴器； 5 输送带； 6 滚筒 图 2式运输机传动装置 二、选择原动机 电动机 电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、动力参数，根据选 择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和转速，提出具体的电动机型号。 1、选择电动机类型和结构型式 电动机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动机。交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多，目前应用较广的 Y 系列自扇冷式笼型三相异步电动机，结构简单、起动性能好，工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。 2、确定电动机的功率 电动机功率选择直 接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。 本课程设计的题目为长期连续运转、载荷平稳的机械，确定电动机功率的原则是： V/1000 w=550 w 电动机的额定功率 电动机的输出功率 工作机的输入功率 电动机至工作机间的总效率 = 1 2 3 n 1 2 3 n 分别为传动装置中各传动副（齿轮、蜗杆、带或链、轴承、联轴器）的效率，设计时可参考表 2取。 F 工作机的工作阻力 V 工作机卷筒的线速度 T 工作机的阻力矩 工作机卷筒的转速 w 工作机的效率 表 2机械传动和轴承效率的概略值 类型 效率 开式 闭式 圆柱齿轮传动 带传动 滚动轴承（每对） 性联轴器 算传动装置的总效率时需 注意以下几点： （ 1）若表中所列为效率值的范围时，一般可取中间值 （ 2）同类型的几对传动副、轴承或联轴器，均应单独计入总效率 （ 3）轴承效率均指一对轴承的效率 3、确定电动机的转速 同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数多，外部尺寸及重量较大，价格较高，但可使传动装置的总传动比及尺寸减少；高速电动机则与其相反，设计时应综合考虑各方面因素，选取适当的电动机转速。 三相异步电动机常用的同步转速有 3000r/1500r/1000r/750r/选用 1500r/ 1000r/电动机。 常用传动机构的性能及适用范围见表 2 表 2常用机构的性能及适用范围 传动机构 选用指标 平带传动 V 带传动 链传动 圆柱齿轮传动 功率（常用值） / （ 20） 中 （ 100） 中 （ 100） 大 （最大达50000） 单级传动比 常用值 24 24 25 35 最大值 5 7 6 8 传动效率 查表 2用的线速度 25 2530 40 6 级精度 18 外廓尺寸 大 大 大 小 传动精度 低 低 中等 高 工作平稳性 好 好 较差 一般 自锁性能 无 无 无 无 过载保护作用 有 有 无 无 使用寿命 短 短 中等 长 缓冲吸振能力 好 好 中等 长 要求制造及 安装精度 低 低 中等 高 要求润滑条件 不需 不需 中等 高 环境适应性 不能接触酸、碱、油、爆炸性气 体 好 一般 设计时可由工作机的转速要求和传动结构的合理传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，即 nW 电动机可选转速范围 i1, 各级传动机构的合理传动比范围 由选定的电动机类型、 结构、容量和转速查手册，查出电动机型号，并记录其型号、额定功率、满载转速、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸等。 设计传动装置时，一般按电动机的实际输出功率 速则取满载转速 例 如前图 a 所示带式运输机的传动方案。已知卷筒直径 D=500输带的有效拉力 F=1500N,运输带速度 v=2m/s,卷筒效率为 期连续工作。试选择合适的电动机 解：（ 1）选择电动机类型 按已知的工作要求和条件，选用 Y 形全封闭笼型三相异步电动机。 （ 2）选择电动机的功率 工作机时所需电动机输出功率为： pd=p w/ p w= 1000 w ） 所以 1000 电动机至工作机间的总效率（包括工作机效率）为 w= 1 22 3 4 5 w 1 2 3 4 5 轮传动的轴承，齿轮传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。取 1= 2= 3= 4= 5= w=以 w= 1 22 3 4 5 w=以 1000 =1500 2/（ 1000 3） 确定电动机转速 卷筒轴的工作转速为 ： 60 1000V/（ D） =60 1000 2/（ 500）r/推荐的合理传动比范围取 V 带传动的传动比 =24,单级齿轮传动比 =35则合理总传动比的范围为： i =620，故电动机转速的可选范围为 n d= i (620) 581528 r/合这一范围的同步转速有 750 r/1000 r/1500 r/根据计算出的容量查有关手册选择电动机型号，本设计中可参考表 *，然后将选择结果列于下表。 方案 电动机型号 额定功率 电动机转速（ r/ 传动装置的的传动比 步转速 满载转速 总传动比 带 齿轮 1 8 4 750 720 6 4 1000 960 3 4 4 1500 1440 合考虑选 6 电动机，查手册求出其它尺寸 (中心高、外型尺寸、安装尺寸、轴伸尺寸、键联接尺寸等 )。 三、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配 由选定电动机的满载转速 工作机主动轴的转速 得传动装置的总传动比i=nm/ 对于多级传动 i= 计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷 ，分配各级传动比时应注意以下几点： （ 1） 各级传动的传动比应在推荐的范围之内选取。 （ 2） 应使传动装置结构尺寸较小，重量较轻。 （ 3） 应使各传动件的尺寸协调， 结构匀称合理，避免相互干涉碰撞。一般应使带的传动比小于齿轮传动的传动比。 四、计算传动装置的运动和动力参数 为进行传动件的设计计算，应首先推算出各轴的转速、功率和转矩，一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。 （ 1） 各轴的转速（ r/： nm/i0 nm/n2/i2=中的 、 2、 3 轴的转速 电动机至 1 轴的传动比 1 轴至 2 轴的传动比 2 轴至 3 轴的传动比 (2) 各轴的输入功率： p1=1 p2=2=1 12 p3=1 12 23 电动机的输出功率， 别为 1 、 2、 3 轴的输入功率， 01、 12、 23分别为电动机轴与 1 轴， 1 轴与 2 轴， 2 轴与 3 轴间的传动效率。 (3)各轴转矩： d 1 1 2 2 3 、 2、 3 轴的输入转矩 550pd/ 同例 已知条件和计算结果，计算传动装置各轴的运动和动力参数。 解：（ 1） 各轴 的转速： nm/60/r/6.4 r/6.4 r/ 2） 各轴的输入功率 ： p1=1 =kw p2=2= 3=kw p3= 4= 3） 各轴的输入转矩 ： 550pd/9550 60m d 1 = Td =m=m 1 2 = T1 3= 108 4 m=m 2 2 4=m=m 将运动和动力参数的计算结果列于下表。 轴 名 参 数 电动机轴 1 轴 2 轴 卷筒轴 转速 n(r/960 入功率 P(入转矩 T (动比 i 1 效率 三节 传动零件的设计计算 一、减速箱外传动零件 带传动设计 （ 1）带传动设计的主 要内容 选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。 （ 2）设计依据 传动的用途及工作情况；对外廓尺寸及传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。 （ 3）注意问题 带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸 段的最小轴径。 例 3设计带式输送机传动系统中的普通 V 带传动。原动机为 电动机，电动机额定功率 载转速 60r/带轮安装在电机轴上，带的传动比i=天工作时间 t=24h,5年寿命。 解：（ 1） 选择 V 带型号 查表，得工作情况系数 得所需传递功率 A 4=小带轮转速 功率功率 型 。 （ 2）确定带轮直径 12mm,i 55 3） 核算带轮速度 v= 000=5。 63m/s 5m/ 7） 确定带的确良根数 Z 查表单根 0=查表传递功率增量 P0=-1/包角修正系数 长度修正系数 Z ( k ) Z=5根。 （ 8）确定单根 V 带的拉力 0=500.5/1)/Zv+ 9）对轴的压力 Q=2（ 10）结果是 5 根 A 89V 带，中心距 a=600的基准直径12mm,55轴的压力 轮的宽度 B=(Z 1)e+2f=78( 二、减速器内传动零件 一级圆柱齿轮传动设计 圆柱齿轮设计计算及结构设计的方法、步骤均可依教材的有关内容进行，其注意事项如下： （ 1）齿轮材料的选择要注意毛坯制造方法：选择材料前应先估计大齿轮的直径，如果大齿轮直径较大，应选用铸造毛坯，材料一般可选铸钢或铸铁；如果小齿轮的齿根圆直径与轴径接近，可制成齿轮轴，选用的材料应兼顾轴的要求，同一减速器的各小齿轮（或大齿轮）的材料应尽可能一致，以减少材料的牌号，降低加工的工 艺要求。 （ 2）计算齿轮的啮合几何尺寸时应精确到小数点后 23 位，角度应精确到秒，而中心距、宽度和结构尺寸应尽量圆整为整数。 （ 3）参数的合理选择，通常取 040，在保证齿根弯曲强度的前提下， 递动力的齿轮，其模数应大于 例 设计一台单级直齿圆柱齿轮减速器，已知传递的功率 P=动机驱动，小齿轮转速 动比 i=4，单向运转，载荷平稳，使用寿命 5 年，三班制工作。 解：（ 1）选择齿轮材料及精度等级：小齿轮选用 45 号钢调质 ，硬度为 220 250齿轮选用 45 号钢正火，硬度为 170 210为是普通减速器由教材表 8 级精度，要求齿面粗糙度 2）按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢质齿轮，可求出 定有关参数与系数。 1）转矩 550 p/550 ）载荷系数 k 查表 k=）齿数 d 小齿轮的齿数 7，则大齿轮齿数 08， 07。因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表 取 d=1 4) 许用接触应力【 H】 由相关图表查得 60 30H=1 00 (5 52 120)=109 1/i=109/4=109 查相关图表得 H】 1= H=560/1 H】 2= H=530/1 583U+1） /( H】 2)） 1/3 =(103 5/(1 4 ()1/3) m= d1/7 m=d1=27= d2=107b= d 经 圆 整 后 取 0mm,b1=5 a=m(z1+2=7+107)/2三、轴径初选 （ 1）初选轴径 轴的结构设计要在初步估算出一段轴径的基础上进行。轴径可按扭转强度初算，计算式为： d c(P/n)1/3 式中 P 轴所传递的功率 (r/表见教材） 初估的轴径为轴上受扭段的最小直径，此处如有键槽，还要考虑键槽对轴强度削弱的影响。有一个键槽时，直径增大 3%5%并圆整，若外伸轴用联轴器与电动机轴相联，则应综合考虑电动机轴径及联 轴器孔径尺寸，对初算轴径尺寸适当调整。 （ 2）联轴器选择 一般传动装置中有两个联轴器，一个联接电动机轴与减速器高速轴的联轴器，另一个是联接减速器低速轴与工作机的联轴器。对中、小型减速器的输入轴、输出轴均可采用弹性柱销联轴器，它加工制造容易，装拆方便、成本低，能缓冲减震。本方案联轴器联接低速轴与工作机，选弹性柱销联轴器。 第四节 部件的设计与装配图的绘制 减速器的基本结构是由轴系部件、箱体及附件三大部分组成。这里介绍一下轴系部件设计的方法与步骤： 一、轴系部件的设计 轴系部件包括传动件、轴和轴承组合。 1、轴承类型的选择 减速器中常用的轴承是滚动轴承，滚动轴承类型可参照如下原则进行选择： （ 1）考虑轴承所承受载荷的方向和大小。原则上，当轴承仅承受纯径向载荷时，一般选用深沟球轴承；当轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷时，一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承：但如果轴向载荷不大时，应选用深沟球轴承。 （ 2）转速较高，旋转精度要求较高，而载荷较小时和般选用球轴承。 （ 3）载荷较大且有冲击振动时，宜选用滚子轴承（相同外形尺寸下，滚子轴承一般比球轴承承载能力大，但当轴承内径 1+2+(510)+m+e,取 5 3=75=16 （ 4）轴的强度较核同于低速轴。 （ 5）键的选取，带轮处： b h l=8 7 70,齿轮处： b h l=12 8 70。 由于齿轮直径较小，齿根圆到键槽底部的距离 0 5 0 B22图 4传动件、轴承座端面及箱壁位置 (2)初步计算轴径 按纯扭转受力状态初步估算轴径，计算时应降低许用扭转剪应力确定轴端最小直径 体计算方法参见教材。 若轴上开有键槽，计算出的轴径应增大 5%，并尽量圆整为标准值。若轴与联轴器联接，则轴径与联轴器孔径一致。 绘制出减速器各零、部件的相互位置之后，尚须进行轴的结构设计；轴的支点距离和力的作用点的确定；轴、键、轴承的强度校核，如前所述。 (3)轴的结构设计 轴结构设计的主要内容是确定轴的径向尺寸、轴向尺寸以及键槽的尺寸、位置等。 1)确定轴的径向尺寸 确定轴的径向尺寸时，应考虑轴上零件的定位和固定、加工工艺和装拆等的要求。一般常把轴设计成中部大两端小的阶梯状结构，其径向尺寸的变化应考虑以下因素，如图 4 定位轴肩的尺寸 直径 肩高度 h 应比零件孔的倒角 C 或圆角半径 r 大 23肩的圆角半径 r 应小于零件孔的倒角 C 或圆角半径 r 。装滚动轴承的定位轴肩尺寸应查轴承标准中的有关安装尺寸。 非定位轴肩的尺寸 图中的 直径变化量较小，一般可取为 有配合处的轴径 为便于装配及减小应力集中，有配合的轴段直径变化处常做成引导锥，如图所示。 轴径尺寸 初选滚动轴承的类型及尺寸 ,则与之相配合的轴颈尺寸即被确定下来 ,同一轴上要尽量选择同一型号的轴承。 加工工艺要求 当轴段需要磨削时，应在相应轴段落上留出砂轮越程槽；当轴段需切毛巾制螺纹时，应留出螺纹退刀槽。 与轴上零件相配合的轴段直径应尽量取标准直径系列值。 图 4轴的结构设计 、 、处局部放大图见图 4 4轴肩高度和圆角半径 2)确定轴的轴向尺寸 阶梯轴各段轴向尺寸，由轴上直接安装的零件（如齿轮、轴承等）和相关零件（如箱体的轴承座孔、轴承盖等）的轴向位置和尺寸确定。确定轴向尺寸时应注意以下几点： 保证传动件在轴上固定可靠 为使传动件在轴上的固定可靠应使轮毂的宽度大于与之配合轴段的长度，以使其他零件顶住轮毂，而不是顶在轴肩上。一般取轮毂宽度与轴段长度之差 =12制造有误差时，这种结构不能保证零件的轴向固定及定位。 当周向联 接用平键时，键应较配合长度稍短，并应布置在偏向传动件装入一侧以便于装配。 轴承的位置应适当 轴承的内侧至箱体壁应留有一定的间距，其大小取决于轴承的润滑方式。采用脂润滑时，所留间距较大，以便放挡油环，防止润滑油溅入而带走润滑脂，如图 4示；若采用油润滑 ，一般所留间距为 03可，如图 4油环结构如图 4 L 2L 1c X 4 5 d 4r 38 1 20 3a)b)2 3 1 360 润滑轴承 b 油润滑轴承 图 4轴承在箱体中的位置 图 4油环 3)校核 轴、轴承和键 轴上力的作用点及支点跨距可从装配草图上确定。传动件力作用线的位置可取在轮缘宽度中部，滚动轴承支承反力作用点可近似认为在轴承宽度的中部。 力的作用点及支点跨距确定后，便可求出轴所受的弯矩和扭矩。选定 12 个危险截面，按弯扭合成的受力状态对轴进行强度计算校核，如果强度不够则需要修改轴的尺寸。 对滚动轴承应进行寿命计算。轴承寿命可按减速器的使用寿命或检修期计算，如不满足使用寿命要求，则需改变轴承的型号后再进行计算。 3、装配图设计的第二阶段 这一阶段的主要内容是轴上传动零件及轴的支承零件的结构设计， 即齿轮的结构设计、轴承端盖的结构、轴承的润滑和密封设计。 （ 1）传动件的结构设计 传动零件的结构与所选材料、毛坯尺寸及制造方法有关。齿轮结构的尺寸可参考教材或机械设计手册，如表 4示。 表 4圆柱齿轮的结构型式和结构尺寸 序号 结构型式 结构尺寸 2 (钢铁 ) 铸铁） 2 5x 4 5 200造齿轮 =(.5)d b =不小于 810n=0+220mm( D0= x 4 5 n x 4 5 00造齿轮 =(.5)d b =（ ） (不小于810n=0+220mm( C=(.3)b 模锻 C=由锻造 n x 4 5 1 : 2 0500辐板铸造齿轮 铸铁） 钢） L=(.5)d b = (不小于810n=0+0C=不小于 10 r 2 0x 4 5 400 1000b 200造齿轮 铸铁） 钢） L=(1.5)d b =(4) (不小于 810n=C=不小于 10 S=b/6(但不小于 10r e=H=1=)轴承端盖的结构设计 轴承端盖是用来固定轴承的位置、调整轴承间隙并承受轴向力的，轴承端盖的结构形式有凸缘式和嵌入式两种，如表 4示： 表 4轴承盖的结构及尺寸 r 5 1 01 : 2 0d0=0=D+2=e=e 由结构决定 -(10 15)1,b=5 10,h=(1)b b 1d1 m 8=10 15由结构决定 +装有形圈的，按形圈外径取 d1,b1,a 由密封尺寸确定 沟槽尺寸 (O 形圈截面直径 H+ 0 缘式轴承端盖的密封性能好，调整轴承间隙方便，因此，使用较多，这种端盖大多采用铸铁件，设计制造时要考虑铸造工艺性，尽量使整个端盖的厚度均匀。当端盖较宽时，为减少加工量，可对端部进行加工，使其直径 D D，但端盖与箱体配合段必须有足够的长度 L，否则拧紧螺钉时容易使端盖歪斜，一般取 L=(，如图 4示。 凸缘高度 嵌入式轴承端盖结构简单、密封性能差、调整间隙不方便，只适用于深沟球轴承（不用调整间隙）。 3)滚动轴承的润滑和密封 脂润滑 当浸油齿轮圆周速度 v 2m/s,轴承内径和转速乘积 2 105mmr/，宜采用脂润滑。为防止箱体内的油浸入轴承与润滑脂混合，防止润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环，如图所示。润滑脂的装油量不应超过轴承空间的 1/31/2。 油润滑 当浸油齿轮的圆周速度 v 2m/s,轴承内径和转速乘积 2 105mmr/，宜采用油润滑。传动件的转动带起润滑油直接溅入轴承内，或先溅到箱壁上，顺着内壁流入箱体的油槽中，再沿油槽流入轴承内。此时端盖端部必须开槽，并将端盖端部的直径取小些，以免油路堵塞，如图 4示。当传动件直径较小，应在轴承前装置挡油板，如图 4示。 a)b)图 4油槽结构 图 4挡油板 轴伸端密封方式有接触式和非接触式两种。毡圈密封是接触式密封中寿命较低，密封效果较差的一种 ，但结构简单，价格低廉，适用于脂润滑轴承中，如图 4a）所示；油沟密封结构简单、成本低，但不够可靠，适用于脂润滑的轴承中，如图 4示；若要求更高的密封性能，宜采用迷宫式密封，利用其间充满的润滑脂来达到密封效果，可用于脂润滑和油润滑，如图 4示，迷宫式密封的结构复杂，制造和装配要求较高。 a)毡圈密封 b)油沟密封 c)迷宫密封 图 4轴承的密封方式 4、装配图设计的第三 阶段 这一阶段的主要内容是进行减速器箱体和附件的设计： （ 1）箱体结构设计 设计箱体结构，要保证箱体有足够的刚度、可靠的密封性和良好的工艺性。如果是剖分式箱体结构还要保证它的联接刚度。 为保证刚度要求，应使轴承座有足够的壁厚，并在轴承座上加支承肋，箱体加肋的形式有两种，即外肋和内肋，内肋具有刚度大、外表光滑美观等优点，但内壁阻碍润滑油流动、工艺复杂；当轴承座伸到箱体内部时常加内 肋，如图 4示。 A A 外肋形式 b) 内肋形式 图 4提高轴承座刚度的箱体结构 为提高轴承座处的联接刚度，座孔两侧的联接螺栓的距离应尽量缩短，但又不能与端盖螺钉孔干涉。同时，轴承座附近还应做出凸台，凸台高度要保证安装时有足够的板手空间，凸台结构如图 4外箱盖和箱座的联接凸缘应取厚些，箱座底凸缘的宽度应超过箱体内壁，如图 4示。 a) 正确 b) 不好 图 4凸台结构 图 4箱体底座凸缘 箱体结构应便于润滑和密封。为保证其密封性且便于传动件的润滑和散热，箱体剖分面处几何精度和粗糙度应有一定要求，重要的表面要刮研，箱座凸缘上表面需要铣出回油沟。 箱体工艺性的好坏，直接影响箱体制造质量、成本及检修维护，设计时应特别注意： 1）铸造工艺性 应力求形状简单，壁厚均匀，过渡平缓，铸件表面沿拔模方向应有斜度，一般为 1： 101： 20。 2）机械加工工艺性 应尽可能减少机械加 工面积，严格区分加工表面与非加工表面，还应考虑机械加工时走刀不要相互干涉。 （ 2）附件设计 1）窥视孔及盖 窥视孔用来检查传动件的啮合情况，齿侧间隙接触斑点及润滑情况等。箱体内的润滑油也由此孔注入，为减少油内的杂质注入箱内，可在窥视孔口处装一过滤网。 窥视孔通常开在箱体顶部，且要能看到啮合位置。其大小视减速器的大小而定，但至少应能将手伸入箱内进行检查操作。孔上要有盖板，用钢板或铸铁制成，用 12螺钉坚固。中小型窥视孔及盖板的结构尺寸，见表 4 表 4窥视孔及盖板 A B 1 2 h R 螺钉 d L 个数 1A 2115 160 210 260 360 460 90 135 160 210 260 360 75 100 150 200 300 400 50 75 100 150 200 300 95 130 180 230 330 430 70 105 130 180 230 330 3 3 3 4 4 6 10 15 15 20 25 30 10 12 12 15 20 20 25 25 25 4 4 6 8 8 8 2）通气器 通气器多装在箱盖顶部或窥视孔盖上，其作用是将工作时箱内热涨气体及时排出，其结构尺寸见表 4 表 4通气器 通气器 1 d D L L a 101 13 0 16 8 2 3 8 4 19 10 2 4 2 7 23 12 2 5 0 2 28 15 4 6 2 2 29 15 4 7 8 7 34 18 4 8 0 42 2 36 18 4 8 45 2 38 20 4 8 50 6 46 25 5 8 通气器 2 d h H 1 a K b h1 3 孔数 5 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 32 6 20 40 20 60 48 42 8 4 12 11 29 8 42 24 41 6 D 2D 3D 2 - 30 45 25 70 62 52 10 5 15 13 32 10 56 36 55 8 3）吊环螺钉、吊耳及吊钩 为便于拆卸及搬运，应在箱盖上安装吊环螺钉或铸出吊耳 ， 并在箱座上铸出吊钩。吊环螺钉为标准件，可按起重量选用。 图 4吊环螺钉的螺孔尾部结构，其中图 于应该采用的结构。 吊环螺钉一般用于拆卸机盖，当然也可以用来吊运一些轻型减 速器。为了减少机加工工序，可在箱盖上铸出吊耳来替代吊环螺钉，其结构见表 4座两端凸缘下部铸出的吊钩，是用来吊运整台减速器或箱座零件的。 表 4吊耳和吊钩 1、吊耳 4 5) 1 3 b=(1 R=C4 r 1:箱盖壁厚 2、吊耳环 d=b( R(1 1.2)d e( 1)d 3、吊钩 K=2( Hhrb( 4、吊钩 K= K=2( Hhrb( 结构确定 5 KH）启盖螺钉 启盖螺钉的直径一般等于凸缘联接螺栓的直径，螺纹有效长度大于凸缘厚度。如图 4 5）定位销 定位销有圆柱形和圆锥形两种结构，一般取圆锥销。如图 4 图 4启盖螺钉 图 4定位销 6）油标 油标用来指示油面高度，常见的有油尺、圆形油标、长形油标等。一般采用带有螺纹部分的油尺如图 4示。 油尺安装位置不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出，不能太高以免与吊耳相干涉，箱座油尺座孔的倾斜位置应便于加工和使用。 图 4 图 4油孔位置 7）放油孔及螺塞 在油池最低位置设置放油孔，螺塞及封油垫圈的结构尺寸如表 4 表 4六角头螺塞 D l a D s 料 26 23 12 3 7 17 螺塞： 封圈：耐油橡胶；工业用革；石棉橡胶纸 0 28 15 4 2 22 34 31 16 4 2 26 38 34 18 4 7 29 42 36 18 4 2 32 5、装配图的检查和修改 当装配图设计的第三阶段结束以后，应对装配图进行检查与修改，首先 检查主要问题，然后检查细部。具体如下： (1)装配图中传动系统与课程设计任务书中传动方案布置是否完全一致。如齿轮位置，输入输出轴的位置等。 (2)图中的主要结构尺寸与设计计算的结果是否一致。 (3)轴上零件沿轴向及周向能否定位，能否顺利装配、拆卸。 (4)附件的结构、安装位置是否合理。 (5)绘图规范方面，视图选择是否恰当，投影是否正确，是否符合标准。 6、完成装配图 这一阶段的主要内容如下： (1)尺寸标注 装配图上应标注的尺寸有以下几类： 1）特性尺寸 表示机器或部件性能及规格的尺寸，如传动零件中 心距及偏差。 2）最大外形尺寸 如减速器的总长、总宽、总高等尺寸。 3）安装尺寸 箱座底面尺寸（包括底座的长、宽、厚），地脚螺栓孔中心的定位尺寸，地脚螺栓孔之间的中心距和地脚螺栓孔的直径及个数，减速器中心高尺寸，外伸轴端的配合长度和直径等。 4）主要零件的配合尺寸 对于影响运转性能和传动精度的零件，其配合尺寸应标注出尺寸、配合性质和精度等级，例如轴与传动件、轴承、联轴器的配合，轴承与轴承座孔的配合等。对于这些零件应选择恰当的配合与精度等级，这与提高减速器的工作性能，改善加工工艺性及降低成本等有密切的关 系。 标注尺寸时应注意布图整齐、标注清晰，多数尺寸应尽量布置在反映主要结构的视图上，并尽量布置在视图的外面。 表 4出了减速器主要零件的荐用配合，应根据具体情况进行选用。 配合零件 荐用配合 装拆方法 大中型减速器的低速级齿轮与轴的配合 H7/H7/压力机或温差法（中等压力的配合，小过盈配合） 一般齿轮、带轮、联轴器与轴的配合 H7/压力机（中等压力的配合） 要求对中性良好，即很少装拆的齿轮、联轴器与轴的配合 H7/压力机（较紧的过渡配合） 较常装拆的齿轮、联轴器与 轴的配合 H7/7/锤打入（过渡配合） 滚动轴承内孔与轴的配合（内圈旋转） 轻 负荷 ),k6,中等负荷 ) 用压力机（实际为过盈配合） 滚动轴承外圈与箱体座孔的配合（外圈不转） 度要求高时） 木锤或徒手装拆 (2)技术特性与技术要求 1）技术特性 装配图绘制完成后，应在装配图的适当位置写出减速器的技术特性，包括输入功率和转速、传动效率、总传动比和各级传动比等。 2）技术要求 技术要求通常包括以下几方面： 对零件的要求：装配前所有零件要用煤油或汽油清洗，箱体 内不允许有任何杂物存在，箱体内壁涂防侵蚀涂料。 对零件安装、调整的要求：在安装、调整滚动轴承时必须留有一定的游隙或间隙。游隙或间隙的大小应在技术要求中注明。 对密封性能的要求：剖分面、各接触面及密封处均不许漏油。剖分面允许涂以密封油漆或水玻璃，不允许使用任何填料。 对润滑剂的要求：技术要求中应注明所用润滑剂的牌号、油量及更换时间等。 对包装、运输、外观的要求：对外伸轴和零件需涂油严密包装，箱体表面涂灰色油漆，运输或装卸时不可倒置等。 （ 3）对全部零件进行编号 零件编号方法有两种，一种是标准件和非标准件 混在一起编排，另一种是将非标准件编号填入明细栏中，而标准件直接在图上标注规格、数量和图标号或另外列专门表格。 编号指引线尽可能均匀分布且不要彼此相交，指引线通过有剖面线的区域时，要尽量不与剖面线平行，必要时可画成折线，但只允许弯折一次，对于装配关系清楚的零件组可采用公共指引线。标注序号的横线要沿水平或垂直方向按顺时针或逆时针次序排列整齐。每一种零件在各视图上只编一个序号，序号字体要比尺寸数字大一号或两号。 （ 4）编制零件明细栏及标题栏，格式如下： 五、拆卸零件绘制零件工作图 零件工作图是制造检验零件和制订 工艺规程的基本技术文件，零件工作图应包括制造和检验零件时所需的全部内容，即零件的图形、尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、材料、热处理及其它技术要求、标题栏等。 本课程设计要求绘制（齿轮、轴或箱体，任选 2 个 纸）工作图 2 张。下面对这三类零件的设计要点作一简单介绍。 （一）轴类零件工作图设计要点 1、视图 一般只需一个视图，有键槽或孔的位置，应增加必要的剖面图，对不易表达清楚的部位如中心孔、退刀槽应绘制局部放大视图。 2、标注尺寸 主要是轴向和径向尺寸。不同直径段的轴类零件径向尺寸均要款出，有配合处的轴 径，要标出尺寸偏差，尺寸和偏差相同的直径应逐一标出，不得省略；轴向尺寸应首先根据加工工艺性选好定位基准面，注意不能标出封闭的尺寸链。所有倒角、圆角都应标注或在技术要求中说明。 3、形位公差 轴的形位公差标注方法及公差值可参考资料 2 4、表面粗糙度 轴的所有表面都要加工，其表面粗糙度值 5、技术要求 （ 1）材料：对材料的机械性能及化学成份的要求。 （ 2）热处理要求。 （ 3）对加工的要求：如是否保留中心孔，如保留应在零件图上画中心孔或按国标加以说明。 （ 4）其它：台对未注圆角、倒角的说明。 （二 ） 齿轮类 零件工作图设计要点 1、视图 一般需两个视图。 2、尺寸标注 径向尺寸以中心线为基准，齿宽方向的尺寸以端面为基准标注，轴孔应标注尺寸偏差，键槽标注参照有关手册。 3、形位公差 一般要标注的项目有： （ 1）齿顶圆的径向圆跳动。 （ 2）基准端面对轴线的端面圆跳动。 （ 3）键槽侧面对孔心线的对称度。 （ 4）轴孔圆柱度。 4、表面粗糙度 齿轮类零件所有表面都应注明表面粗糙度，可从下表推荐值选取。 5、啮合参数表 包括齿轮的主要参数及误差检验项目。 6、技术要求 （ 1）对毛坯的要求（铸件、锻件）。 （ 2）对材料的力学性能和化学成分的要求。 （ 3）对未注圆角、倒角的说明。 （ 4）对机械加工未注公差尺寸的公差等级的要求。 （ 5）对高速齿轮平衡试验的要求。 （三）箱体零件工作图的设计要点 1、视图 可按箱体工作位置布置主视图，辅以左视图、俯视图及若干局部视图，表达箱体的内外结构形状。细部：螺纹孔、回油孔、油尺孔、销钉孔、槽等，也可用局部剖视、剖面、向视图表示。 2、尺寸标注 标注时应考虑设计、制造、测量的要求。 首先找出尺寸基准将各部分结构分为形状尺寸和定位尺寸。形状尺寸如箱体长、宽、高、壁厚、孔径等直接标 出；定位尺寸如孔中心位置尺寸应从基准直接标出。 设计基准与工艺基准力求一致，如箱座、箱盖高度方向的尺寸以剖分面为基准，长度方向尺寸以轴孔中心线为基准。对影响机器工作性能及零部件装配性能的尺寸应直接标出，如轴孔中心距、嵌入式端盖其箱体沟槽外侧两端面间的尺寸等。 同时标注尺寸时要考虑铸造工艺特点，木模多由基本形体拼接而成，故应在基本形体的定位尺寸标出后，再标注各部分形体自身的形状尺寸。 重要配合尺寸标出极限偏差。机体尺寸多，应避免遗漏、重复、封闭。 3、形位公差 按表面作用在下列荐用表数值中查阅 4、表面粗糙 度按表面作用在下列荐用表数值中查阅 5、技术要求 （ 1）清砂、时效处理。 （ 2）铸造斜度及铸造圆角。 （ 3）内表面清洗后涂防锈漆。 （ 4）其它