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無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計
摘要
齒輪傳動是現代機械中應用最廣的一種傳動形式。它的主要優(yōu)點是：
① 瞬時傳動比恒定、工作平穩(wěn)、傳動準確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；
② 適用的功率和速度范圍廣；
③ 傳動效率高，η=0.92-0.98；
④ 工作可靠、使用壽命長；
⑤ 外輪廓尺寸小、結構緊湊。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器,用于原動機和工作機或執(zhí)行機構之間,起匹配轉速和傳遞轉矩的作用,在現代機械中應用極為廣泛。
國內的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領先地位，特別在材料和制造工藝方面占據優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。
當今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。減速器與電動機的連體結構，也是大力開拓的形式，并已生產多種結構形式和多種功率型號的產品。近十幾年來,由于近代計算機技術與數控技術的發(fā)展，使得機械加工精度，加工效率大大提高，從而推動了機械傳動產品的多樣化，整機配套的模塊化，標準化，以及造型設計藝術化，使產品更加精致，美觀化。
在21世紀成套機械裝備中,齒輪仍然是機械傳動的基本部件。CNC機床和工藝技術的發(fā)展,推動了機械傳動結構的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設計中的電子控制、液壓傳動、齒輪、帶鏈的混合傳動,將成為變速箱設計中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設計中的學科交叉,將成為新型傳動產品發(fā)展的重要趨勢。
關鍵字：減速器 軸承 齒輪 機械傳動
Wheel gear's spreading to move is a the most wide kind of the application spreads to move a form in the modern machine.Its main advantage BE:The
① spreads to move to settle, work than in a moment steady, spread to move accurate credibility, can deliver space arbitrarily sport and the motive of the of two stalks;Power and speed scope
② applies are wide;
③ spreads to move an efficiency high, η =0.92-0.98;
④ work is dependable, service life long;
⑤ Outline size outside the is small, structure tightly packed.The wheel gear constituted to°from wheel gear, stalk, bearings and box body decelerates a machine, useding for prime mover and work machine or performance organization of, have already matched to turn soon and deliver a function of turning , the application is extremely extensive in the modern machine.
⑥ Local deceleration machine much with the wheel gear spread to move, the pole spread to move for lord, but widespread exist power and weight ratio small, or spread to move ratio big but the machine efficiency lead a low problem.There are also many weaknesses on material quality and craft level moreover, the especially large deceleration machine's problem is more outstanding, the service life isn't long.The deceleration machine of abroad, with Germany, Denmark and Japan be placed in to lead a position, occupying advantage in the material and the manufacturing craft specially, decelerating the machine work credibility like, service life long.But it spreads to move a form to still take settling stalk wheel gear to spread to move as lord, physical volume and weight problem, don't also resolve like
The direction which decelerates a machine to is the facing big power and spread to move ratio, small physical volume, high machine efficiency and service life to grow greatly nowadays develops.Decelerating the connecting of machine and electric motor body structure is also the form which expands strongly, and have already produced various structure forms and various products of power model numbers.Be close to ten several in the last yearses, control a technical development because of the modern calculator technique and the number, make the machine process accuracy, process an efficiency to raise consumedly, pushed a machine to spread the diversification of movable property article thus, the mold piece of the whole machine kit turns, standardizing, and shape design the art turn, making product more fine, the beauty turns.
Become a set a machine material in 21 centuries medium, the wheel gear is still a machine to spread a dynamic basic parts.CNC tool machine and the craft technical development, pushed a machine to spread to move structure to fly to develop soon.Be spreading to move the electronics control, liquid in the system design to press to spread to move, wheel gear, take the mixture of chain to spread to move, will become become soon a box to design in excellent turn to spread to move a combination of direction.The academics that is in spread move the design crosses, will become new spread a movable property article the important trend of the development.
Essential character：Reduction gear、 Bearing 、gear 、mechanical drive
目 錄
引言……………………………………………………………1
傳動方案的擬定及說明………………………………………4
電動機的選擇…………………………………………………6
計算傳動裝置的運動和動力參數……………………………7
傳動件的設計計算……………………………………………8
軸的設計計算…………………………………………………12
滾動軸承的選擇及計算………………………………………18
鍵聯接的選擇及校核計算……………………………………20
連軸器的選擇…………………………………………………21
減速器附件的設計……………………………………………22
潤滑與密封……………………………………………………23
結果與討論……………………………………………………25
設計小結………………………………………………………28
參考資料目錄…………………………………………………29
IV
無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書
引言
國外減速器現狀?齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機械傳動裝置。當前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動比大而機械效率過低的問國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領先地位，特別在材料和制造工藝方面占據優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。最近報導，日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動原理和結構上與本項目類似或相近，都為目前先進的齒輪減速器。當今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進材料品質、提高工藝水平外，還在傳動原理和傳動結構上深入探討和創(chuàng)新，平動齒輪傳動原理的出現就是一例。減速器與電動機的連體結構，也是大力開拓的形式，并已生產多種結構形式和多種功率型號的產品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機器人等領域中，微型發(fā)動機已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制分子發(fā)動機的尺寸在納米級范圍如能輔以納米級的減速器，則應用前景遠大。
1．國內減速器現狀?國內的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國內使用的大型減速器（500kw以上），多從國外（如丹麥、德國等）進口，花去不少的外匯。60年代開始生產的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減速器具有傳動比大，體積小、機械效率高等優(yōu)點?。但受其傳動的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等這些基本要求。90年代初期，國內出現的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動齒輪傳動的減速器，它可實現較大的傳動比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結構簡單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結構，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學研制成功的"內平動齒輪減速器"不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點，處于國內領先地位。國內有少數高等學校和廠礦企業(yè)對平動齒輪傳動中的某些原理做些研究工作，發(fā)表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動減速器開展了一些工作。二、平動齒輪減速器工作原理簡介,平動齒輪減速器是指一對齒輪傳動中，一個齒輪在平動發(fā)生器的驅動下作平面平行運動，通過齒廓間的嚙合，驅動另一個齒輪作定軸減速轉動，實現減速傳動的作用。平動發(fā)生器可采用平行四邊形機構，或正弦機構或十字滑塊機構。本成果采用平行四邊形機構作為平動發(fā)生器。平動發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機構，也可以是實體的采用平行四邊形機構。有實用價值的平動齒輪機構為內嚙合齒輪機構，因此又可以分為內齒輪作平動運動和外齒輪作平動運動兩種情況。外平動齒輪減速機構，其內齒輪作平動運動，驅動外齒輪并作減速轉動輸出。該機構亦稱三環(huán)（齒輪）減速器。由于內齒輪作平動，兩曲柄中心設置在內齒輪的齒圈外部，故其尺寸不緊湊，不能解決體積較大的問題。?內平動齒輪減速，其外齒輪作平動運動，驅動內齒輪作減速轉動輸出。由于外齒輪作平動，兩曲柄中心能設置在外齒輪的齒圈內部，大大減少了機構整體尺寸。由于內平動齒輪機構傳動效率高、體積小、輸入輸出同軸線，故由廣泛的應用前景。? 三、本項目的技術特點與關鍵技術? 1.本項目的技術特點,本新型的"內平動齒輪減速器"與國內外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點：（1）傳動比范圍大，自I=10起，最大可達幾千。若制作成大傳動比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點。（2）傳遞功率范圍大：并可與電動機聯成一體制造。（3）結構簡單、體積小、重量輕。比現有的齒輪減速器減少1/3左右。（4）機械效率高。嚙合效率大于95%，整機效率在85%以上，且減速器的效率將不隨傳動比的增大而降低，這是別的許多減速器所不及的。 （5）本減速器的輸入軸和輸出軸是在同一軸線上。本減速器與其它減速器的性能比較見表1。因缺少數據，表中所列的各減速器的功率/重量比是最優(yōu)越的。?表1?各類減速器比較 型號 功率（kw） 減速比 質量（kg） QI-450? 93 31.5 1820 ZSY-250? 95 31.5 540 NGW-92 88.1 31.5 577 SEW(德國)? 90 28.61 1300 NP-100? 100 30 400 注：NP-100為內平動齒輪減速器，SEW減速器的質量含電機。2.本項目的關鍵技術?由圖2可知，"內平動齒輪減速器"是由內齒輪Z2、外齒輪Z1和平行四邊形機構組合而成的。它的傳動原理是：電機輸入旋轉運動，外齒輪作平行移動，其圓心的運動軌跡是一個圓，與之嚙合的內齒輪則作定軸轉動。因為外齒輪作平行移動，所以稱謂平動齒輪機構。齒輪的平行移動需要有輔助機構幫助實現的，可采用（6~12副）銷軸、滾子作為虛擬輔助平動機構，也可以采用偏心軸作為實體輔助平動機構。內平動齒輪減速器的關鍵技術和關鍵工藝是組成平行四邊形構件的尺寸計算及其要求的加工精度、輪齒主要參數的選擇。這些因數都將影響傳動的能力和傳動的質量?？偟恼f，組成本減速器的各零部件都要求有較高的精度，它們將決定著減速器的整體傳動質量。3.本項目的概況本項目已獲得中國實用新型專利，專利號：ZL95227767.0?。?本項目自1995年試制出第一臺樣機（功率2.5kW，傳動比I=32）后，陸續(xù)與一些廠礦合作，設計了下面幾種不同功率、不同傳動比的減速器。（1）電動推拉門用減速器，功率550W，傳動比I=26，與電機連成一體。（2）攪拌機用減速器，功率370W，傳動比I=17。（3）某軍品用的兩種減速器，一種功率370W，傳動比I=23.5；另一種功率370W，傳動比I=103的二級傳動減速器。（4）鋼廠大包回轉臺減速器，功率7.5kw，傳動比I=64。（5）鋼廠輥道減速器，功率7.5kw，傳動I=11。在本專利的基礎上，已研制出一種新型超大型減速器，功率可達1000kw，目前正在研制超小型（外型尺寸為毫米級）的微型減速器。
2．市場需求 分析 1.市場需求前景?同平動齒輪減速器由于體積小，重量輕，傳動效率高，將會節(jié)省可觀的原料和能源。因此，本減速器是一種節(jié)能型的機械傳動裝置，也是減速器的換代產品。?本減速器可廣泛應用于機械，冶金、礦山、建筑、航空、軍事等領域。特別在需要較大減速比和較大功率的各種傳動中有巨大的市場和應用價值。 2.社會經濟效益?現有的各類減速器多存在著消耗材料和能源較多，對于大傳動比的減速器，該問題更為突出。而本新型減速器具有獨特的優(yōu)點。由于減速裝置在各部門中使用廣泛，因此，人們都十分重視研究這個基礎部件。不論在減小體積、減輕重量、提高效率、改善工藝、延長使用壽命和提高承載能力以及降低成本等等方面，有所改進的話，都將會促進資源（包括人力、材料和動力）的節(jié)省。 可以預見，本新型減速器在國內外市場中的潛力是很大的，特別是我國超大型減速器（如水泥生產行業(yè)，冶金，礦山行業(yè)都需要超大型減速器）大多依靠進口，而本減速器的一個巨大優(yōu)勢就是可以做超大型的減速器，完全可以填補國內市場的空白，并將具有較大的經濟效益和社會效益
畢業(yè)設計任務書
題目：設計一用于帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器
一． 傳動裝置總體設計：
1. 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。
2. 特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。
3. 確定傳動方案：考慮到電機轉速高，傳動功率大，將V帶設置在高速級。 其傳動方案如下：
1—電動機；2—聯軸器；3—齒輪減速器；4—帶式運輸機；5—鼓輪；6—聯軸器
一． 工作情況：
載荷平穩(wěn)、單向旋轉
二． 原始數據
鼓輪的扭矩T（N·m）：850
鼓輪的直徑D（mm）：350
運輸帶速度V（m/s）：0.7
帶速允許偏差（％）：5
使用年限（年）：5
工作制度（班/日）：2
三． 設計內容
⒈電動機的選擇與運動參數計算；
⒉斜齒輪傳動設計計算
⒊軸的設計
⒋滾動軸承的選擇
⒌鍵和連軸器的選擇與校核；
⒍裝配圖、零件圖的繪制
⒎設計計算說明書的編寫
四． 設計任務
⒈減速器總裝配圖一張
⒉齒輪、軸零件圖各一張
⒊設計說明書一份
五． 設計進度
第一階段：總體計算和傳動件參數計算
第二階段：軸與軸系零件的設計
第三階段：軸、軸承、聯軸器、鍵的校核及草圖繪制
第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫
傳動方案的擬定及說明
由題目所知傳動機構類型為：同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構進行分析論證。
本傳動機構的特點是：減速器橫向尺寸較小，兩大吃論浸油深度可以大致相同。結構較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。
電動機的選擇
1． 電動機類型和結構的選擇
因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y（IP44）系列的電動機。
2． 電動機容量的選擇
KW
⑴工作機所需功率Pw
KW
Pw＝3.4kW
2 電動機的輸出功率
所以 KW
由電動機到運輸帶的傳動總功率為
η＝＝0.904
Pd＝3.76kW
3． 電動機轉速的選擇
nd＝（i1’·i2’…in’）nw
初選為同步轉速為1000r/min的電動機
方案
電動機型號
額定功率
KW
同步轉速
r/min
額定轉速
r/min
重量
N
總傳動比
1
Y112M-2
4
1500
1440
470
125.65
2
Y132M1-6
4
1000
960
730
83.77
3
Y160M1-8
4
750
720
1180
62.83
4．電動機型號的確定
由(機械設計基礎課程設計指導書p119)查出電動機型號為Y132M1-6,其額定功率為4kW，滿載轉速960r/min?；痉项}目所需的要求。其參數如下：
計算傳動裝置的運動和動力參數
傳動裝置的總傳動比及其分配
1． 計算總傳動比
由電動機的滿載轉速nm和工作機主動軸轉速nw可確定傳動裝置應有的總傳動比為：
i＝nm/nw
nw＝38.4
i＝25.14
2． 合理分配各級傳動比
由于減速箱是同軸式布置，所以i1＝i2。
因為i＝25.14，取i＝25，i1=i2=5
速度偏差為0.5%<5%，所以可行。
各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩
項 目
電動機軸
高速軸I
中間軸II
低速軸III
鼓 輪
轉速（r/min）
960
960
192
38.4
38.4
功率（kW）
4
3.96
3.84
3.72
3.57
轉矩（N·m）
39.8
39.4
191
925.2
888.4
傳動比
1
1
5
5
1
效率
1
0.99
0.97
0.97
0.97
傳動件設計計算
1． 選精度等級、材料及齒數
1） 材料及熱處理；
選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
2） 精度等級選用7級精度；
3） 試選小齒輪齒數z1＝20，大齒輪齒數z2＝100的；
4） 選取螺旋角。初選螺旋角β＝14°
2． 按齒面接觸強度設計
因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數據進行計算
按式（10—21）試算，即
dt≥
1） 確定公式內的各計算數值試選Kt＝1.6
（1） 選取區(qū)域系數ZH＝2.433
（2） 選取尺寬系數φd＝1
（3） 查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，則εα＝εα1＋εα2＝1.62
（4） 查得材料的彈性影響系數ZE＝189.8Mpa
（5） 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1＝600MPa；大齒輪的解除疲勞強度極限σHlim2＝550MPa；
（6） 計算應力循環(huán)次數
N1＝60n1jLh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8
N2＝N1/5＝6.64×107
（7） 查得接觸疲勞壽命系數KHN1＝0.95；KHN2＝0.98
（8） 計算接觸疲勞許用應力
取失效概率為1％，安全系數S＝1，由式（10－12）得
[σH]1＝＝0.95×600MPa＝570MPa
[σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa
[σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa
2） 計算
（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1t
d1t≥
==67.85
（2） 計算圓周速度
v===0.68m/s
（3） 計算齒寬b及模數mnt
b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm
mnt===3.39
h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.63mm
b/h=67.85/7.63=8.89
(4)計算縱向重合度εβ
εβ==0.318×1×tan14=1.59
(5)計算載荷系數K
已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1
根據v=0.68m/s,7級精度，由圖10—8查得動載系數KV=1.11；由表10—4查的KHβ的計算公式和直齒輪的相同，
故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1)1×1+0.23×1067.85=1.42
查得KFβ=1.36
查得KHα=KHα=1.4。故載荷系數
K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05
(6)按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由式（10—10a）得
d1==mm=73.6mm
(7)計算模數mn
mn =mm=3.74
3． 按齒根彎曲強度設計
由式(10—17)
mn≥
1） 確定計算參數
（1） 計算載荷系數
K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96
（2） 根據縱向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59，從圖10－28查得螺旋角影響系數 Yβ＝0。88
（3） 計算當量齒數
z1=z1/cosβ=20/cos14=21.89
z2=z2/cosβ=100/cos14=109.47
（4） 查取齒型系數
由表10－5查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172
（5） 查取應力校正系數
由表10－5查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798
（6） 計算[σF]
σF1=500Mpa
σF2=380MPa
KFN1=0.95
KFN2=0.98
[σF1]=339.29Mpa
[σF2]=266MPa
（7） 計算大、小齒輪的并加以比較
==0.0126
==0.01468
大齒輪的數值大。
2） 設計計算
mn≥=2.4
mn=2.5
4． 幾何尺寸計算
1） 計算中心距
z1=32.9，取z1=33
z2=165
a=255.07mm
a圓整后取255mm
2） 按圓整后的中心距修正螺旋角
β=arcos=1355’50”
3） 計算大、小齒輪的分度圓直徑
d1=85.00mm
d2=425mm
4） 計算齒輪寬度
b=φdd1
b=85mm
B1=90mm，B2=85mm
5） 結構設計
以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關尺寸參看大齒輪零件圖。
減速器機體結構尺寸如下：
名稱
符號
計算公式
結果
機座厚度
δ
9
機蓋厚度
8
機蓋凸緣厚度
12
機座凸緣厚度
14
機座底凸緣厚度
23
地腳螺釘直徑
M24
地腳螺釘數目
6
軸承旁聯結螺栓直徑
M14
蓋與座聯結螺栓直徑
=（0.5 0.6）
M10
軸承端蓋螺釘直徑
=（0.40.5）
10
視孔蓋螺釘直徑
=（0.30.4）
8
定位銷直徑
=（0.70.8）
8
，，至外箱壁的距離
查手冊表11—2
34
22
18
，至凸緣邊緣距離
查手冊表11—2
28
16
外箱壁至軸承端面距離
=++（510）
50
大齒輪頂圓與內箱壁距離
>1.2
15
齒輪端面與內箱壁距離
>
10
箱蓋，箱座肋厚
8
9
軸承端蓋外徑
軸承孔直徑+（5—5.5）
120（I 軸）
112（II 軸）
175（III軸）
軸承旁聯結螺栓距離
120（I 軸）
112（II 軸）
175（III軸）
軸的設計計算
擬定輸入軸齒輪為右旋
II軸：
1． 初步確定軸的最小直徑
d≥＝=34.2mm
2． 求作用在齒輪上的受力
Ft1==899N
Fr1=Ft=337N
Fa1=Fttanβ=223N；
Ft2=4494N
Fr2=1685N
Fa2=1115N
3． 軸的結構設計
1） 擬定軸上零件的裝配方案
i. I-II段軸用于安裝軸承30307，故取直徑為35mm。
ii. II-III段軸肩用于固定軸承，查手冊得到直徑為44mm。
iii. III-IV段為小齒輪，外徑90mm。
iv. IV-V段分隔兩齒輪，直徑為55mm。
v. V-VI段安裝大齒輪，直徑為40mm。
vi. VI-VIII段安裝套筒和軸承，直徑為35mm。
2） 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
1. I-II段軸承寬度為22.75mm，所以長度為22.75mm。
2. II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙4mm，所以長度為16mm。
3. III-IV段為小齒輪，長度就等于小齒輪寬度90mm。
4. IV-V段用于隔開兩個齒輪，長度為120mm。
5. V-VI段用于安裝大齒輪，長度略小于齒輪的寬度，為83mm。
6. VI-VIII長度為44mm。
4． 求軸上的載荷
66 207.5 63.5 Fr1=1418.5N
Fr2=603.5N
查得軸承30307的Y值為1.6
Fd1=443N
Fd2=189N
因為兩個齒輪旋向都是左旋。
故：Fa1=638N
Fa2=189N
5． 精確校核軸的疲勞強度
1） 判斷危險截面
由于截面IV處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險截面
2） 截面IV右側的
截面上的轉切應力為
由于軸選用40cr，調質處理，所以
，，。
綜合系數的計算
由
經直線插入，知道因軸肩而形成的理論應力集中為，，
軸的材料敏感系數為，，
故有效應力集中系數為
查得尺寸系數為，扭轉尺寸系數為，
軸采用磨削加工，表面質量系數為，
軸表面未經強化處理，即，則綜合系數值為
a) 碳鋼系數的確定
碳鋼的特性系數取為，
b) 安全系數的計算
軸的疲勞安全系數為
故軸的選用安全。
I軸：
1． 作用在齒輪上的力
FH1=FH2=337/2=168.5
Fv1=Fv2=889/2=444.5
2． 初步確定軸的最小直徑
3． 軸的結構設計
1） 確定軸上零件的裝配方案
2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
a) 由于聯軸器一端連接電動機，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動機外伸軸直徑尺寸的限制，選為25mm。
b) 考慮到聯軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應達2.5mm，所以該段直徑選為30。
c) 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用30207型，即該段直徑定為35mm。
d) 該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經標準化，定為40mm。
e) 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應達5mm，所以該段直徑選為46mm。
f) 軸肩固定軸承，直徑為42mm。
g) 該段軸要安裝軸承，直徑定為35mm。
h) 各段長度的確定
各段長度的確定從左到右分述如下：
a) 該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬18.25mm，該段長度定為18.25mm。
b) 該段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為11mm。
c) 該段安裝齒輪，要求長度要比輪轂短2mm，齒輪寬為90mm，定為88mm。
d) 該段綜合考慮齒輪與箱體內壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內壁距離取4mm（采用油潤滑），軸承寬18.25mm，定為41.25mm。
e) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調整墊片厚度、端蓋厚度及聯軸器安裝尺寸，定為57mm。
f) 該段由聯軸器孔長決定為42mm
4． 按彎扭合成應力校核軸的強度
W=62748N.mm
T=39400N.mm
45鋼的強度極限為，又由于軸受的載荷為脈動的，所以。
III軸
1． 作用在齒輪上的力
FH1=FH2=4494/2=2247N
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N
2． 初步確定軸的最小直徑
3． 軸的結構設計
1） 軸上零件的裝配方案
2） 據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
I-II
II-IV
IV-V
V-VI
VI-VII
VII-VIII
直徑
60
70
75
87
79
70
長度
105
113.75
83
9
9.5
33.25
5． 求軸上的載荷
Mm=316767N.mm
T=925200N.mm
6. 彎扭校合
滾動軸承的選擇及計算
I軸：
1． 求兩軸承受到的徑向載荷
2． 軸承30206的校核
2） 徑向力
3） 派生力
，
4） 軸向力
由于，
所以軸向力為，
5） 當量載荷
由于，，
所以，，，。
由于為一般載荷，所以載荷系數為，故當量載荷為
6） 軸承壽命的校核
II軸：
2、 軸承30307的校核
1） 徑向力
2） 派生力
，
3） 軸向力
由于，
所以軸向力為，
4） 當量載荷
由于，，
所以，，，。
由于為一般載荷，所以載荷系數為，故當量載荷為
5） 軸承壽命的校核
III軸：
3、 軸承32214的校核
1） 徑向力
2） 派生力
，
3） 軸向力
由于，
所以軸向力為，
4） 當量載荷
由于，，
所以，，，。
由于為一般載荷，所以載荷系數為，故當量載荷為
5） 軸承壽命的校核
鍵連接的選擇及校核計算
代號
直徑
（mm）
工作長度
（mm）
工作高度
（mm）
轉矩
（N·m）
極限應力
（MPa）
高速軸
8×7×60（單頭）
25
35
3.5
39.8
26.0
12×8×80（單頭）
40
68
4
39.8
7.32
中間軸
12×8×70（單頭）
40
58
4
191
41.2
低速軸
20×12×80（單頭）
75
60
6
925.2
68.5
18×11×110（單頭）
60
107
5.5
925.2
52.4
由于鍵采用靜聯接，沖擊輕微，所以許用擠壓應力為，根據擠壓強度條件，鍵的校核，上述鍵皆安全。
連軸器的選擇
由于彈性聯軸器優(yōu)點：·高剛性。
·良好的柔性。
·同步運轉，無齒隙。
·高強度鋁合金，低慣量。
·保養(yǎng)容易，無需潤滑油及其它維修服務。
·兩種緊固方法：夾緊和螺釘緊固
所以考慮選用它。
二、 高速軸用聯軸器的設計計算
由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數為，
計算轉矩為
所以考慮選用彈性柱銷聯軸器TL4（GB4323-84），但由于聯軸器一端與電動機相連，其孔徑受電動機外伸軸徑限制，所以選用TL5（GB4323-84）
其主要參數如下：
材料HT200
公稱轉矩
軸孔直徑，
軸孔長，
裝配尺寸
半聯軸器厚
（GB4323-84）
三、 第二個聯軸器的設計計算
由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數為，
計算轉矩為
所以選用彈性柱銷聯軸器TL10（GB4323-84）
其主要參數如下：
材料HT200
公稱轉矩
軸孔直徑
軸孔長，
裝配尺寸
半聯軸器厚
（GB4323-84）
減速器附件的設計
十一. 減速器的各部位附屬零件的設計.
⑴窺視孔蓋與窺視孔：
在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔, 大小只要夠手伸進操作可以便檢查齒面接觸斑點和齒側間隙,了解嚙合情況.潤滑油也由此注入機體內.
⑵放油螺塞
放油孔的位置設在油池最低處，并安排在不與其它部件靠近的一側，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加強密封，選用外六角油塞及墊片M16×1.5。
⑶油標
油標用來檢查油面高度，以保證有正常的油量.因此要安裝于便于觀察油面及油面穩(wěn)定之處即低速級傳動件附近；用帶有螺紋部分的油尺，油尺上的油面刻度線應按傳動件浸入深度確定?？蛇x用游標尺M16。
⑷通氣器
減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱,機體內溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙向外滲漏,所以在機蓋頂部或窺視孔上裝通氣器，使機體內熱空氣自由逸處，保證機體內外壓力均衡，提高機體有縫隙處的密封性，通氣器用帶空螺釘制成. 由于在室內使用，選通氣器（一次過濾），采用M18×1.5
⑸啟蓋螺釘
為了便于啟蓋，在機蓋側邊的邊緣上裝一至二個啟蓋螺釘。在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋；螺釘上的長度要大于凸緣厚度，釘桿端部要做成圓柱形伙半圓形，以免頂壞螺紋；螺釘直徑與凸緣連接螺栓相同。
在軸承端蓋上也可以安裝取蓋螺釘,便于拆卸端蓋.對于需作軸向調整的套環(huán),裝上二個螺釘,便于調整.
⑹定位銷
為了保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯接凸緣的長度方向兩端各安置一個圓錐定位銷。兩銷相距盡量遠些，以提高定位精度。如機體是對稱的,銷孔位置不應對稱布置.
⑺環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤
為了拆卸及搬運，應在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在機座上鑄出吊鉤。
⑻調整墊片
用于調整軸承間隙,有的起到調整傳動零件軸向位置的作用.
⑼密封裝置
在伸出軸與端蓋之間有間隙,必須安裝密封件,以防止漏油和污物進入機體內.
潤滑與密封
一、 齒輪的潤滑
采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。
齒輪油的選擇
????? ?齒輪油用于潤滑齒輪傳動裝置，由于齒輪傳動裝置的類型，工作條件不同，對齒輪油有不同的要求。齒輪油通?？煞譃檐囕v齒輪油和工業(yè)齒輪油兩大類，車輛齒輪油主要用于各種車輛的變速箱、驅動橋傳動齒輪的潤滑；工業(yè)齒輪油主要用于冶金、礦山、水泥和化肥等廠礦機械中具有一般沖擊、中等負荷以上的 正、斜齒輪的潤滑。因減速器是閉式斜齒輪傳動，所以減速器潤滑劑類型應為工業(yè)齒輪油。
1． 工業(yè)齒輪油的選擇原則
2． 工業(yè)齒輪油一般分為普通工業(yè)齒輪油、中負荷工業(yè)齒輪油和重負荷工業(yè)齒輪油三類。工業(yè)齒輪油的選擇原則一是根據齒面接觸應力、齒輪狀況和使用工況選擇工業(yè)齒輪油類型。（見表1；二是根據齒輪分度圓圓周速度選擇齒輪油黏度，見表2，根據查得黏度再去確定齒輪油的牌號。）
??????????????????????????????????????????? ? 表1?? 低速重載齒輪選油表（閉式齒輪）
齒輪種類
潤滑方法
齒面應力MPa
推薦用油類型
使用工況
圓柱齒輪與圓錐齒輪
油浴潤滑與循環(huán)潤滑
傳動齒輪，低于350
機械油
普通工業(yè)齒輪油
中負荷工業(yè)齒輪油
中負荷工業(yè)齒輪油
重負荷工業(yè)齒輪油
一般傳動齒輪
一般齒輪
有沖擊高溫的齒輪
礦井提升，露天采掘高溫有沖擊的齒輪，船舶海港機械等。
冶金、軋鋼、井下采煤、高溫有沖擊、有水部位的齒輪
動力齒輪
低負荷350～500
?中負荷500～1100
重負荷高于1100
????????????????????????????????????????????????????? 表2? 齒輪油黏度薦用值
齒輪材料
?強度極限MPa
圓周速度(m/s)
0.5以下
0.5～1
1～2.5
2.5～5
5～12.5
12.5～25
大于25
50℃運動黏度(cst)
塑料、鑄鐵、青銅
——
176
117
80
58
43
32
——
鋼
470～1000
266
177
118
82
59
44
32
1000～1250
266
266
177
118
82
59
44
滲碳或表面淬火鋼
1250～1580
444
266
266
177
118
82
59
二、 滾動軸承的潤滑
由于軸承周向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。
三、 潤滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠遠小于，所以采用脂潤滑，箱體內選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度。
密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易于調整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現密封。
密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。
軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑決定。
結果與討論
分析減速器的結構
1、? 拆卸減速器
按拆卸的順序給所有零、部件編號，并登記名稱和數量，然后分類、分組保管，避免產生混亂和丟失；拆卸時避免隨意敲打造成破壞，并防止碰傷、變形等，以使再裝配時仍能保證減速器正常運轉。
拆卸順序：①、拆卸觀察孔蓋。
②、拆卸箱體與箱蓋聯連螺栓，起出定位銷釘，然后擰動起蓋螺釘，卸下箱蓋。
③、拆卸各軸兩邊的軸承蓋、端蓋。
④、一邊轉動軸順著軸旋轉方向將高速軸軸系拆下，再用橡膠榔頭輕敲軸將低、中速軸系拆卸下來。
⑤、最后拆卸其它附件如油標、放油螺塞等。
2、分析裝配方案
按照先拆后裝的原則將原來拆卸下來的零件按編好的順序返裝回去。
①、檢查箱體內有無零件及其他雜物留在箱體內后，擦凈箱體內部。將各傳動軸部件裝入箱體內；
②、將嵌入式端蓋裝入軸承壓槽內，并用調整墊圈調整好軸承的工作間隙。
③、將箱內各零件，用棉紗擦凈，并塗上機油防銹。再用手轉動高速軸，觀察有無零件干涉。經檢查無誤后，合上箱蓋。
④、松開起蓋螺釘，裝上定位銷，并打緊。裝上螺栓、螺母用手逐一擰緊后，再用扳手分多次均勻擰緊。
⑤、裝好軸承小蓋，觀察所有附件是否都裝好。用棉紗擦凈減速器外部，放回原處，擺放整齊。
分析各零件作用、結構及類型：
（1）、主要零部件：①、軸：主要功用是直接支承回轉零件，以實現回轉運動并傳遞動力。高速軸和中速軸都屬于齒輪軸；低速軸為轉軸、屬階梯軸。
②、齒輪：
裝配圖設計
（一）、裝配圖的作用
作用：裝配圖表明減速器各零件的結構及其裝配關系，表明減速器整體結構，所有零件的形狀和尺寸，相關零件間的聯接性質及減速器的工作原理，是減速器裝配、調試、維護等的技術依據，表明減速器各零件的裝配和拆卸的可能性、次
序及減速器的調整和使用方法。
裝備圖的總體規(guī)劃：
（1）、視圖布局：①、選擇3個基本視圖，結合必要的剖視、剖面和局部視圖加以補充。
②、選擇俯視圖作為基本視圖，主視和左視圖表達減速器外形，將減速器的工作原理和主要裝配關系集中反映在一個基本視圖上。
布置視圖時應注意：a、整個圖面應勻稱美觀，并在右下方預留減速器技術特性表、技術要求、標題欄和零件明細表的位置。
b、各視圖之間應留適當的尺寸標注和零件序號標注的位置。
（2）、尺寸的標注：①、特性尺寸：用于表明減速器的性能、規(guī)格和特征。如傳動零中心距及其極限偏差等。
②、配合尺寸：減速器中有配合要求的零件應標注配合尺寸。如：軸承與軸、軸承外圈與機座、軸與齒輪的配合、聯軸器與軸等應標注公稱尺寸、配合性質及精度等級。
③、外形尺寸：減速器的最大長、寬、高外形尺寸表明裝配圖中整體所占空間。
④、安裝尺寸：減速器箱體底面的長與寬、地腳螺栓的位置、間距
及其通孔直徑、外伸軸端的直徑、配合長度及中心高等。
（3）完成裝配圖：①、標注尺寸：標注尺寸反映其的特性、配合、外形、安裝尺寸。
②、零件編號（序號）：由重要零件，按順時針方向依次編號，并對齊。
零件圖設計
（一）、零件圖的作用?
作用：1、反映設計者的意圖，是設計、生產部門組織設計、生產的重要技術文件。?
?? 2、表達機器或部件運載零件的要求，是制造和檢驗零件的依據。
（二）、零件圖的內容及繪制
1、選擇和布置視圖
（1）、軸：采用主視圖和剖視圖。主視圖按軸線水平布置，再在鍵槽處的剖面視圖。
（2）、齒輪：采用主視圖和側視圖。主視圖按軸線水平布置（全剖），反映基本形狀；側視圖反映輪廓、輻板、鍵槽等。
2、合理標注尺寸及偏差
（1）、軸：徑向尺寸以軸線為基準標注，有配合處徑向尺寸應標尺寸偏差；軸向尺寸以軸孔配合端面及軸端面為基準，反映加工要求，不允許出現封閉尺寸鏈。
（2）、齒輪：徑向尺寸以軸線為基準，軸孔、齒頂圓應標相應的尺寸偏差 ；軸向尺寸以端面為基準，鍵槽尺寸應相應標出尺寸偏差。
設計小結
畢業(yè)設計是培養(yǎng)我們綜合運用所學知識 ,發(fā)現,提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對我們的實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發(fā)展的日新月異。讓我們從理論到實踐，在這段日子里，可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。在這個過程中我去查了很多圖書資料，自然在無奈的情況下走了很多彎路，還通過網絡資源找了很多東西，特別是查詢材料方面得到了鍛煉，同時word和cad也得到了一定提高。通過這次設計使我們懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現了自己的不足之處，對一些前面學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說齒輪的設計，電機的選用……通過這次課程設計之后，我們把前面所學過的知識又重新溫故了一遍，但是由于時間緊迫，所以這次的設計存在許多缺點，比如說箱體結構龐大，重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷，我相信，通過這次的實踐，能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結構更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的設備。收獲知識，提高能力的同時，我也學到了很多人生的哲理，懂得怎么樣去制定計劃，怎么樣去實現這個計劃，并掌握了在執(zhí)行過程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。原來生活也和畢業(yè)設計一樣，要好好的去計劃，去探索，這樣才會有真正的東西，那樣才體會到樂趣。因此在以后的生活和學習的過程中，我一定會把設計的精神帶到生活中，不畏艱難，勇往直前！
參考資料目錄
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[4]《減速器選用手冊》，化學工業(yè)出版社，周明衡主編，2002年6月第一版；
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[6]《機械制圖（第四版）》，高等教育出版社，劉朝儒，彭福蔭，高治一編，2001年8月第四版；
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[8]《機械設計基礎課程設計指導書（第二版）》，高等教育出版社，陳立德主編，牛玉麗副主編，2004年7月第二版。
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