二級展開式圓柱齒輪減速器-機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)報告

iii.許用接觸疲勞強度=1\*alphabetica．齒輪的接觸疲勞強度極限：由《機械設(shè)計》圖6-27查得小齒輪，=240（調(diào)質(zhì)），；大齒輪，=190（正火），。=2\*alphabeticb．應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為其中，分別為小齒輪，大齒輪轉(zhuǎn)速，j為小齒輪每轉(zhuǎn)一圈同一齒面嚙合的次數(shù)，為齒輪的工作壽命。由《機械設(shè)計》圖6-25查接觸疲勞壽命系數(shù)取失效概率為1%，安全系數(shù)，則得，=4\*romaniv.各項參數(shù)已求得，初算小齒輪直徑=5\*romanv.計算圓周速度：修正載荷系數(shù)按，由《機械設(shè)計》圖6-11(b)查得動載系數(shù)(4)校正計算的分度圓直徑至此可得，速度系數(shù)Kv修正后，小齒輪直徑最小值是59.93mm=2\*GB3②確定各尺寸參數(shù)ⅰ.選定法面模數(shù)通過查閱《機械設(shè)計》表6-1，取標(biāo)準(zhǔn)值ⅱ.確定中心距a=143.64由于中心距都是0,5結(jié)尾，初定ⅲ.按圓整后的中心距修整螺旋角ⅳ.計算分度圓直徑ⅴ.計算齒輪寬度圓整取，為了保證完全嚙合，取4.4.2第二級齒輪傳動強度校核（1）各項參數(shù)計算=1\*GB3①重合度系數(shù)=2\*GB3②螺旋角系數(shù)(由于εβ=2.13>1，按=1計算)=3\*GB3③計算當(dāng)量齒數(shù)，查取齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)由《機械設(shè)計》圖6-21查得齒形系數(shù)由《機械設(shè)計》圖6-22查得應(yīng)力修正系數(shù)（2）許用齒根彎曲疲勞強度=1\*GB3①彎曲疲勞強度極限齒輪的彎曲疲勞強度極限：由《機械設(shè)計》圖6-28查得小齒輪，=240（調(diào)質(zhì)），；大齒輪，=190（正火），。=2\*GB3②疲勞壽命系數(shù)由《機械設(shè)計》圖6-26按，分別查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：=3\*GB3③計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)，得故,校核彎曲強度滿足彎曲強度，故所選參數(shù)合適,第二級齒輪設(shè)計完畢4.5軸的計算軸徑初估的原則可以按照許用切應(yīng)力計算，因為按照許用切應(yīng)力算只需要知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡單，但計算精度比較低。在設(shè)計軸時，應(yīng)保證尺寸的合理性，從材料的選擇到軸徑的初估，都要有一定的裕度，保證其安全可靠性。在保證可靠性的同時，又要考慮經(jīng)濟性，雖然增大軸徑是增強軸剛度非常有效的辦法，但軸徑太大會增加減速器整體的重量，消耗的功率會增加，成本也會大大增加，因此設(shè)計時應(yīng)該在保證安全性的基礎(chǔ)上，盡量使軸徑最小，以節(jié)省成本，保證經(jīng)濟性。4.5.1軸徑初估（1）高速軸軸徑初估=1\*GB3①高速軸上的轉(zhuǎn)速、功率、和轉(zhuǎn)矩：第一級小齒輪=2\*GB3②切應(yīng)力法初定最小軸徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)《機械設(shè)計》公式初步計算軸徑。C的值可由《機械設(shè)計》表10-2確定，軸受彎矩時取C=118，且因軸上有單鍵槽，增大軸徑的3%，故得：。一般保證傳遞的功能性以及安全性和可靠性，應(yīng)保證輸入軸最小軸徑大于mm。高速軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號（具體的聯(lián)軸器選擇在第六節(jié)，此處只陳述軸徑的確定）。經(jīng)選擇查《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15-4，選LT3型彈性套柱銷聯(lián)軸器=18mm。=3\*GB3③其他軸徑的確定聯(lián)軸器軸向定位：,定位軸肩太小起不到定位的作用，太大會增加軸的重量，進而增加成本，還有可能與其他部件發(fā)生干涉，一般a取34mm即可,則直徑差68mm,又因為密封環(huán)內(nèi)徑以0,2,5,8結(jié)尾,取=25mm。與軸承相配合，為了使軸承裝入方便，一般使，此處為非定位軸肩，軸承內(nèi)徑以0，5結(jié)尾，初取=30mm。與齒輪相配合，為了使其裝入方便，一般使，此處也為非定位軸肩，直徑差，初取=32mm。最后選擇齒輪軸形式，具體原因?qū)⒃诘?節(jié)說明。此為齒輪和軸承的軸向定位，，之間為定位軸肩，初取=38mm與軸承相配合，==30mm結(jié)構(gòu)圖如下：（2）中間軸軸徑初估=1\*GB3①中間軸上的轉(zhuǎn)速、功率、和轉(zhuǎn)矩：第一級大齒輪第二級小齒輪=2\*GB3②切應(yīng)力法初定最小軸徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)《機械設(shè)計》公式初步計算軸徑。C的值可由《機械設(shè)計》表10-2確定，軸受彎矩時取C=118，故得：。（無鍵）中間軸的最小直徑與軸承相配合，軸承內(nèi)徑以0,5結(jié)尾，且中間軸的軸承內(nèi)徑應(yīng)大于等于輸入軸的軸承內(nèi)徑，所以初取=30mm。=3\*GB3③其他軸徑的確定與第一級大齒輪相配合，為便于裝配，，它們之間為非定位軸肩，初取=32mm。此段軸給第一級大齒輪和第二級小齒輪軸向定位，為定位軸肩，，初取=40mm。與第二級小齒輪相配合，為了便于裝配，其直徑應(yīng)該大于軸承內(nèi)徑，初取=32mm。與軸承相配合，==30mm結(jié)構(gòu)圖如下：（3）低速軸軸徑初估=1\*GB3①低速軸上的轉(zhuǎn)速、功率、和轉(zhuǎn)矩：第二級大齒輪=2\*GB3②切應(yīng)力法初定最小軸徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)《機械設(shè)計》公式初步計算軸徑。C的值可由《機械設(shè)計》表10-2確定，軸受彎矩時取C=118，且因軸上有單鍵槽，增大軸徑的3%，故得：。低速軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號（具體的選擇在第六節(jié)，此處只陳述軸徑的確定）。經(jīng)選擇查《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15-4，選LT6型彈性套柱銷聯(lián)軸器=38mm。=3\*GB3③其他軸徑的確定聯(lián)軸器軸向定位：,定位軸肩一般a取34mm,直徑差68mm,又因為密封環(huán)內(nèi)徑以0,2,5,8結(jié)尾,取=45mm。與軸承相配合，為了使軸承裝入方便，一般使，此處為非定位軸肩，軸承內(nèi)徑以0，5結(jié)尾，初取=50mm。與齒輪相配合，為了使其裝入方便，一般使，此處也為非定位軸肩，直徑差，初取=52mm。此為齒輪和軸承的軸向定位，，之間為定位軸肩，初取=58mm與軸承相配合，==50mm。結(jié)構(gòu)圖如下：4.6鍵的選擇及鍵聯(lián)接的強度計算4.6.1鍵聯(lián)接方案選擇鍵聯(lián)接常用于軸與軸上零件之間的可拆聯(lián)結(jié)。根據(jù)需要，采用不同鍵，不同的配合方式。鍵為標(biāo)準(zhǔn)零件，一般分為兩大類：一類是平鍵和半圓鍵，另一類是斜鍵。選擇的方案如下：方案1：平鍵平鍵連接中鍵的側(cè)面是工作面，靠鍵與鍵槽的互相擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，普通平鍵中，圓頭鍵牢固地臥于指狀銑刀銑出的鍵槽中；方頭鍵常用螺釘緊固；一端圓頭一端方頭鍵用于軸伸處。平鍵中還有導(dǎo)鍵和滑鍵，他們都用于動聯(lián)接。平鍵制造容易，對中性好，拆裝方便，在一般情況下不影響被聯(lián)接件的定心，可用于承受高速、承受沖擊和變載荷的軸，應(yīng)用廣泛。方案2：半圓鍵半圓鍵用于靜聯(lián)接，鍵的側(cè)面為工作面。它的優(yōu)點是工藝性好，同平鍵一樣具有制造容易，裝卸方便，不影響定心等。它的缺點是軸上的鍵槽較深，對軸的削弱較大，所以主要用于載荷較小的聯(lián)接，也常用作錐形軸聯(lián)接的輔助裝置。方案3：斜鍵楔鍵和切向鍵等都屬于斜鍵，它靠鍵、軸、轂之間的摩擦力或工作面之間的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩，還可以傳遞單向的軸向力。楔鍵相對于平鍵的優(yōu)點是可以傳遞單向的軸向力。斜鍵的主要缺點引起軸上零件與軸的配合偏心，在沖擊、振動或變載下容易松動，因此不宜用于要求準(zhǔn)確定心、高速和沖擊、振動或變載的聯(lián)接。它的應(yīng)用范圍在逐漸縮小。綜上，由于使用的要求要能承受中等沖擊、在輸入軸端速度較高，應(yīng)選平鍵或半圓鍵，半圓鍵對軸的削弱大，要想保證剛度，就要使軸徑變大，最后會影響整體重量和成本，所以，選擇普通平鍵。普通平鍵的配合分為松聯(lián)接、正常聯(lián)接和緊密聯(lián)接三種形式。松聯(lián)接時，鍵在軸上及輪轂中均能滑動；正常聯(lián)接時，鍵在軸上及輪轂上均固定，用于載荷不大的場合；緊密聯(lián)接比上一種配合更緊，主要用于載荷較大，載荷具有沖擊性，以及雙向傳遞轉(zhuǎn)矩的場合。鍵的主要尺寸是鍵寬b和鍵高h，其中鍵寬b為基本尺寸，b的大小根據(jù)軸徑而定，h的大小隨即確定，鍵長根據(jù)軸和轂的長度定。4.6.2鍵聯(lián)接的強度計算本次設(shè)計共有五個鍵聯(lián)接，鍵的選取及其強度計算如下：高速軸與聯(lián)軸器之間的鍵=1\*GB3①鍵的確定：軸徑=18mm，軸長=42mm，一般鍵距離裝入端1~3mm，距離另一端3~5mm，由《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表17-30查得鍵的尺寸如下：圓頭普通平鍵（A型），b=6mm，h=6mm，L=36mm；鍵636GB1096=2\*GB3②強度校核：由《機械設(shè)計》靜聯(lián)接強度計算公式進行校核，l’=L-b,由《機械設(shè)計》表3-1查得，由于是中等沖擊取，則T==64.8=16.36，滿足要求。中間軸與第一級大齒輪之間的鍵=1\*GB3①鍵的確定：軸徑=32mm，軸長=44mm，一般鍵距離裝入端1~3mm，距離另一端3~5mm，由《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表17-30查得鍵的尺寸如下：圓頭普通平鍵（A型），b=10mm，h=8mm，L=36mm；鍵1036GB1096=2\*GB3②強度校核：由《機械設(shè)計》動聯(lián)接強度計算公式行校核，l’=L-b,由《機械設(shè)計》表3-1查得，由于是中等沖擊取則T==133.12=73.64，滿足要求。（3）中間軸與第二級小齒輪之間的鍵=1\*GB3①鍵的確定：軸徑=32mm，軸長=74mm，一般鍵距離裝入端1~3mm，距離另一端3~5mm，由《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表17-30查得鍵的尺寸如下：圓頭普通平鍵（A型），b=10mm，h=8mm，L=70mm；鍵1070GB1096=2\*GB3②強度校核：由《機械設(shè)計》靜聯(lián)接強度計算公式進行校核，l’=L-b,由《機械設(shè)計》表3-1查得，由于是中等沖擊取，則T==384=73.64，滿足要求。（4）低速軸與第二級大齒輪之間的鍵=1\*GB3①鍵的確定：軸徑=52mm，軸長=69mm，一般鍵距離裝入端1~3mm，距離另一端3~5mm，由《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表17-30查得鍵的尺寸如下：圓頭普通平鍵（A型），b=16mm，h=10mm，L=63mm；鍵1663GB1096=2\*GB3②強度校核：由《機械設(shè)計》靜聯(lián)接強度計算公式進行校核，l’=L-b,由《機械設(shè)計》表3-1查得，由于是中等沖擊取，則T==488.8=240.20，滿足要求。（5）低速軸與聯(lián)軸器之間的鍵=1\*GB3①鍵的確定：軸徑=38mm，軸長=82mm，一般鍵距離裝入端1~3mm，距離另一端3~5mm，由《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表17-30查得鍵的尺寸如下：圓頭普通平鍵（A型），b=10mm，h=8mm，L=70mm；鍵1070GB1096=2\*GB3②強度校核：由《機械設(shè)計》靜聯(lián)接強度計算公式進行校核，l’=L-b,由《機械設(shè)計》表3-1查得，由于是中等沖擊取，則T==364.8=240.20，滿足要求。五個鍵的選取和強度計算完畢。4.7滾動軸承選擇方案典型的滾動軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架組成，保持架多用低碳鋼沖壓制成，其余采用強度高、耐磨性好的軸承合金鋼制造。軸承的選用，包括類型、尺寸、精度、游隙、配合以及支撐型式的選擇與壽命計算（此處只進行軸承的選擇與對比，壽命計算將在5.3.2進行），本次設(shè)計的是二級展開式圓柱齒輪減速器，其中軸承轉(zhuǎn)速相對較高，載荷不大，旋轉(zhuǎn)精度相對較高，故應(yīng)該選擇球軸承。滾子軸承一般適用于轉(zhuǎn)速低，載荷較大或有沖擊載荷時，此處不予具體分析。下面對幾種可選擇的球軸承方案進行對比分析：方案1：深溝球軸承它主要承受徑向載荷和一定的雙向軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，性價比高。方案2：調(diào)心球軸承主要承受徑向載荷和軸向力不大的雙向軸向載荷。另外，相比與深溝球軸承，它可以自動調(diào)心，內(nèi)外圈軸線允許有小于3度的相對偏轉(zhuǎn)角，以適應(yīng)軸的變形和安裝誤差。主要適用于彎曲剛度小的軸、兩軸承孔同心度較低及多支點的支承中。方案3：角接觸球軸承能同時承受較大的徑向載荷和單向軸向載荷，接觸角越大承受軸向載荷的能力越大。這類軸承宜成對使用，適用于旋轉(zhuǎn)精度高的支承。方案4：推力球軸承兩套圈的內(nèi)孔徑不同，孔徑小的與軸配合稱為緊圈，孔徑大的與軸有間隙稱為松圈。它只能承受單向軸向載荷，應(yīng)用于軸向載荷大，轉(zhuǎn)速不很高的支承中。綜上由于展開式加速器軸承中主要承受徑向載荷，所以，不應(yīng)選擇推力球軸承；又由于其軸的長度不是很長，撓度變化不大，軸的剛度較大，故不宜選擇調(diào)心球軸承。角接觸球軸承一般用于徑向載荷和軸向載荷都比較大的情況下，相對于深溝球軸承，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工相對困難。深溝球軸承已經(jīng)能滿足減速器的要求，從經(jīng)濟性的角度考慮，同精度的軸承中深溝球軸承最便宜。故選擇深溝球軸承。五、傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與總成5.1裝配圖設(shè)計及部件結(jié)構(gòu)選擇、執(zhí)行機械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范5.1.1裝配圖整體布局主視圖俯視圖側(cè)視圖5.1.2軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計與方案分析5.1.2.1高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計與方案分析結(jié)構(gòu)圖如下：（1）齒輪結(jié)構(gòu)形式及固定齒輪的結(jié)構(gòu)形式一般分為兩種，齒輪軸式和裝配式結(jié)構(gòu)，其各有優(yōu)點和局限性，下面對兩種方案進行對比分析：方案1：齒輪軸式當(dāng)齒輪的結(jié)構(gòu)較小時，做成齒輪軸。當(dāng)齒根圓直徑大于軸徑d，并且（x為齒輪的齒根到輪轂鍵槽上頂面的距離，即齒輪的最小厚度，為模數(shù)）時，并且當(dāng)（d為軸徑）時，輪齒必須用滾齒法或銑齒法加工。優(yōu)點：=1\*ROMANI軸與齒輪做成整體件，制造成本相對降低，組織生產(chǎn)較容易=2\*ROMANII無需軸向固定和周向固定，結(jié)構(gòu)相對簡單承載力增大，轉(zhuǎn)動比范圍大；=3\*ROMANIII做成整體式，載荷分布相對均勻，無其他固定裝置，運行效率高。其缺點是，只有直徑較小的齒輪才采用齒輪軸式，并且一旦齒輪部分或軸部分一處有損壞，則需換掉整根軸，經(jīng)濟成本會增加。方案2：裝配式，齒輪與軸分開制造，當(dāng)處于臨界時，一般也選擇分開制造，適用于直徑較大的齒輪。大齒輪一般采用腹板結(jié)構(gòu)，并在腹板上加工孔。優(yōu)點是可以分開加工，加工工藝更細化，成品率高，并且當(dāng)齒輪或軸損壞時，可不必全部更換，降低成本。缺點是其需要軸向固定和周向固定，傳動效率會相對降低，傳動的載荷相對降低。綜上，并經(jīng)計算=4.079，所以齒輪結(jié)構(gòu)應(yīng)做成齒輪軸結(jié)構(gòu)。將和成一段，強度足夠，考慮經(jīng)濟性使其直徑=36mm。（2）軸承支承及固定：軸承的固定支承方式有三種，兩端固定支承、固定-游離支承和兩端游離支承。下面將三種方案進行對比：方案1：兩端固定支承兩個軸承各限制一個方向的軸向位移。在純徑向載荷或軸向力較小的聯(lián)合載荷作用下的軸，一般采用向心型軸承組成兩端固定支承，并在其中一個支承端留有適當(dāng)空隙（。適應(yīng)軸的受熱伸長受徑向載荷和軸向載荷聯(lián)合作用的軸，多采用角接觸型軸承組成兩端固定支承。其游隙可調(diào)，適用于旋轉(zhuǎn)精度高的機械。方案2：固定-游離支承指在軸的一個支承端使軸承與軸及外殼孔的位置相對固定，以實現(xiàn)軸的軸向固定。另一端使軸承與軸或外殼孔間可以相對移動，以補償因熱變形及制造安裝誤差引起的長度變化。這種支承中軸的軸向定位精度取決于固定端軸承軸向游隙的大小。游動端對軸的長度變化的補償，最簡單有效的方法是采用內(nèi)圈無擋邊或外圈無擋邊的圓柱滾子軸承。固定-游動軸承的運轉(zhuǎn)精度高，對各種工作條件的適應(yīng)性強。因此，在各種機床主軸、工作較高的蝸桿軸以及跨距較大的長軸支承中得到了廣泛的應(yīng)用。方案3：兩端游動支承兩個支承端的軸承，都不對軸作精確的定位。次類支承常用于軸的軸向位置已有其他零件限定的場合，如在人字齒傳動的支承中，一根軸進行了雙向固定，另一根軸必須為雙支點游動。否則，由于人字齒兩側(cè)齒輪不完全對稱，會使輪齒受力不均勻，影響齒輪傳動正常工作。幾乎所有不需要調(diào)整的軸承，均可作游動支承。兩端游動支承不需精確限定軸的軸向位置，安裝時不必調(diào)整游隙。工作即使處于不利的狀態(tài)，軸承也不會被卡死。綜上，二級展開式減速器主要以承受徑向力為主，軸的跨距不大，運轉(zhuǎn)精度不是很高，所以選軸承的固定方式選擇兩端固定支承。根據(jù)以上分析，可采用向心型軸承進行固定支承，進一步驗證選擇深溝球軸承的可行性。軸承兩端分別通過擋油板和端蓋實現(xiàn)軸向固定，且端蓋與箱體之間有調(diào)整墊片，可以調(diào)整游隙。周向固定采用過盈配合實現(xiàn)。（3）軸上其他零件的固定由于是油潤滑，軸上有擋油板，其一端通過定位軸肩，另一端通過軸承實現(xiàn)軸向固定，端蓋則是通過螺栓與箱體聯(lián)接實現(xiàn)固定。5.1.2.2中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計與方案分析結(jié)構(gòu)圖如下：（1）齒輪的結(jié)構(gòu)形式與固定中間軸共有兩個齒輪，第一級大齒輪和第二級小齒輪，經(jīng)計算，x，應(yīng)采用裝配式結(jié)構(gòu)。其固定方式相同，一端通過定位軸肩，另一端通過套筒實現(xiàn)軸向固定。周向固定通過平鍵聯(lián)接實現(xiàn)。（2）軸承的支承及固定中間軸也是主要承受徑向力和很小的軸向力，且軸的跨距不是很大，故選擇兩端固定支承。兩軸承的軸向固定同過擋油板和端蓋來實現(xiàn)，周向固定通過過盈配合實現(xiàn)。（3）軸上其他零件的固定由于是油潤滑，軸上有擋油板，其一端通過套筒，另一端通過軸承實現(xiàn)軸向固定，端蓋則是通過螺栓與箱體聯(lián)接實現(xiàn)固定。5.1.2.3低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計與方案分析結(jié)構(gòu)圖如下：（1）齒輪的結(jié)構(gòu)形式與固定低速軸有一個齒輪，第二級大齒輪，經(jīng)計算應(yīng)采用裝配式結(jié)構(gòu)。其固定方式一端通過定位軸肩，另一端通過套筒實現(xiàn)軸向固定。周向固定通過平鍵聯(lián)接實現(xiàn)。（2）軸承的支承及固定低速軸也是主要承受徑向力和很小的軸向力，且軸的跨距不是很大，故選擇兩端固定支承。兩軸承的軸向固定同過擋油板和端蓋來實現(xiàn)，周向固定通過過盈配合實現(xiàn)。（3）軸上其他零件的固定由于是油潤滑，軸上有擋油板，一個一端通過套筒，另一端通過軸承實現(xiàn)軸向固定，另一個一端通過軸肩，另一端通過軸承實現(xiàn)軸向固定。端蓋則是通過螺栓與箱體聯(lián)接實現(xiàn)固定。5.1.2.4輸入與輸出軸的位置與相對關(guān)系；軸系結(jié)構(gòu)與零件定位關(guān)系一般輸入軸與輸出軸在異側(cè)輸出，齒輪布置在離輸入軸和輸出軸較遠的位置，以減小彎矩和轉(zhuǎn)矩綜合作用的影響。但本次設(shè)計由于圖紙有限，設(shè)計時，使輸入端與輸出端同側(cè)輸出，使高速軸上的齒輪遠離輸入端。5.2主要零部件的校核與驗算5.2.1軸系結(jié)構(gòu)強度校核(選擇低速軸進行校核)（1）支點、受力點分析確定按比例作圖，量出=70.5mm，=128.5mm。下圖為整體受力圖和在水平面和鉛垂面的分別受力圖：（2）求支反力，畫彎矩圖和扭矩圖。=1\*GB3①斜齒輪給軸的力=2\*GB3②軸承反力和彎矩圖=1\*ROMANI水平面彎矩圖如下：=2\*ROMANII鉛垂面彎矩圖如下：總的彎矩圖如下扭矩圖（3）危險截面由彎矩圖和扭矩圖可知，危險截面為齒輪中間斷面C及右端過渡軸肩剖面，下面用安全系數(shù)法進行校核。（4）安全系數(shù)法校核軸的強度=1\*GB3①各項參數(shù)選擇=1\*ROMANI.材料對循環(huán)載荷的敏感性系數(shù)軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，由《機械設(shè)計》查得由機械設(shè)計P147表10-5所列公式可求得疲勞極限，的選取，應(yīng)力集中主要有過盈配合、過渡圓角、鍵槽等引起，下面按過盈配合和過渡圓角選?。?1\*romani按過盈配合選，查《機械設(shè)計》表10-11，由查得=2\*romanii按過渡圓角選，查《機械設(shè)計》表10-9，計算可查得可查《機械設(shè)計》表10-13得，、可查《機械設(shè)計》表10-14得綜上，，所以按過盈配合計算。，合理，軸的強度校核完畢。5.2.2滾動軸承的壽命計算（1）已知：=1\*GB3①＝57.26rpm

=2\*GB3②＝－164.6N，=-647.1N

，＝638.7N=3\*GB3③=50mm=4\*GB3④中等沖擊（2）軸承型號d=50mm，由《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表16-1應(yīng)選6210，C=35100N，=23200N.（3）當(dāng)量動負荷=2\*GB3②當(dāng)量動載荷P=1\*ROMANI軸承A：只受，由于中等沖擊由《機械設(shè)計》表11-7取=1.5.軸承B：受由機械設(shè)計表11-6得X=0.56，Y=1.99=3\*GB3③軸承壽命計算完成，符合要求，且有很大裕度。軸承的裕度大時，無需更換軸承，因為這只是一個概率值，只有的可靠性，所以有可能在未達到理論值就會壞掉；其二從經(jīng)濟的角度考慮，深溝球軸承性價比最高，相同精度時，深溝球最便宜，所以不必從經(jīng)濟的角度考慮去更換軸承。六、主要附件與配件的選擇6.1聯(lián)軸器選擇（1）聯(lián)軸器的對比分析聯(lián)軸器主要用作聯(lián)接兩軸使之一同回轉(zhuǎn)，以傳遞運動和扭矩。根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》有以下幾種方案可選，下面對這幾種聯(lián)軸器方案進行對比分析：方案1：剛性固定式聯(lián)軸器這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，易制造、成本低、不需維護。但其不具有補償性，對兩軸的對中性要求高，沒有緩沖和減震作用，只能用于平穩(wěn)載荷或輕微沖擊的場合。由于其結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，仍有其應(yīng)用范圍。方案2：剛性可移式聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器靠元件間的相對可移性來補償軸線的相對位移。選擇這類聯(lián)軸器應(yīng)考慮補償能力，并注意保持良好的潤滑?；瑝K采用非金屬材料，質(zhì)量輕、慣性小，適用高速輕載、無劇烈沖擊的兩軸聯(lián)接。方案3：彈性聯(lián)軸器用作彈性元件的非金屬材料主要是橡膠和塑料，其特點是彈性模量較小，容易得到變剛度特性；質(zhì)量較輕，單位體積儲存的變形能大，阻尼性能好；無機械摩擦，不需潤滑。彈性聯(lián)軸器包括彈性套柱銷聯(lián)軸器和彈性柱銷聯(lián)軸器等。前者柱銷上有橡膠套，由此獲得補償兩軸相對位移的能力。主要用于中小功率傳動中；后者尼龍柱銷為彈性元件。適用于軸向竄動大，起動頻繁轉(zhuǎn)向經(jīng)常改變，負載起動的高、低速傳動中。由于其受中等沖擊，聯(lián)軸器應(yīng)該有減震和緩沖的作用，所以不宜選擇剛性聯(lián)軸器，選擇彈性聯(lián)軸器。其中此減速器為小功率傳動，軸向竄動不大，起動不頻繁，從經(jīng)濟性的角度考慮，選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器即可，沒必要選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。（2）聯(lián)軸器的具體選擇=1\*GB3①輸入軸=18mm，查根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15-4選擇聯(lián)軸器參數(shù)如下：型號額定轉(zhuǎn)矩軸孔直徑軸孔長度Y型LT3聯(lián)軸器31.51842=2\*GB3②輸出軸=38mm，查根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表15-4選擇聯(lián)軸器參數(shù)如下：型號額定轉(zhuǎn)矩軸孔直徑軸孔長度Y型LT3聯(lián)軸器2503882聯(lián)軸器選擇完成。6.2潤滑與密封的選擇6.2.1潤滑方案對比及確定（1）潤滑方案的對比潤滑常用的形式有三種，即油潤滑、脂潤滑、固體潤滑，其中油潤滑和脂潤滑主要是在軸承潤滑的選擇時加以區(qū)分。下面對這幾種潤滑方案進行對比分析：方案1：油潤滑在高速或高溫條件下工作的軸承，一般采用油潤滑。優(yōu)點：是潤滑可靠、摩擦系數(shù)小、具有良好的冷卻和清潔作用、可用多種潤滑方式以適應(yīng)不同的工作條件。缺點：是需要復(fù)雜的密封裝置和供油設(shè)備。方案2：脂潤滑優(yōu)點：油膜強度高；油脂粘性好，不易流失，使用時間長；能防止灰塵、水分和其他雜物進入軸承，密封裝置的結(jié)構(gòu)簡單。簡單說有潤滑減摩、防護、密封等方面的作用。缺點：轉(zhuǎn)速較高時摩擦損失較大。潤滑脂的不足或過多，都會導(dǎo)致軸承工作中溫升增大，故潤滑脂的填充要適度，一般不超過軸承空間的三分之一到二分之一為宜。方案3：固體潤滑在一些特殊使用條件下，將少量固體潤滑劑加入到潤滑脂中，如加入的一號二硫化鉬可減少磨損，提高抗壓耐熱能力，對于高溫、高壓、高真空、耐腐蝕、抗輻射以及極低溫等特殊條件，把固體潤滑劑加入工程塑料或粉末冶金材料中，可制成具有自潤滑性能的軸承零件，如用粘性劑將固體潤滑劑粘結(jié)在滾道、保持架和滾動體上，形成潤滑油膜，對減少摩擦和磨損有一定效果。（2）潤滑方案的確定=1\*GB3①傳動件的潤滑減速器為一般傳動裝置，當(dāng)從動件圓周速度時，，齒輪采用浸油潤滑（當(dāng)時應(yīng)采用噴油潤滑）。本次設(shè)計的的齒輪圓周速度，故用浸油潤滑。因此應(yīng)該保證箱體內(nèi)有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。第一級大齒輪浸油深度h為一個全齒高，不小于10mm，第二級大齒輪浸油深度（R為大齒輪半徑）。=2\*GB3②支承件（軸承）的潤滑油潤滑和脂潤滑的速度界限一般定為2m/s。經(jīng)計算，高速級齒輪圓周速度小于2m/s，所以低速級速度一定也小于2m/s，故軸承潤滑采用脂潤滑。它可以減少摩擦損失，防銹和密封的作用比較明顯。（3）環(huán)境的保護傳動件油潤滑有良好的清潔作用，不會對環(huán)境造成污染；軸承雖用脂潤滑，但其使用時間長，不必頻繁更換，故也滿足對環(huán)境保護的要求。在更換潤滑劑的時候，要注意不要灑落出來，以免污染環(huán)境。6.2.2密封方案對比及確定（1）密封方案的對比為了阻止?jié)櫥瑒┬钩?，防止灰塵、水分及其他雜物侵入，軸承要進行密封來保持良好的潤滑條件和工作環(huán)境。軸承的密封裝置一般分為非接觸式和接觸式兩大類。方案1：非接觸式密封此類密封裝置工作時密封件不與軸或配合件直接接觸，因此可用于高速運轉(zhuǎn)軸承的密封。常見的幾種類型：縫隙式密封：適用于環(huán)境比較干凈的脂潤滑；溝槽式（間隙）密封：溝槽內(nèi)填脂提高密封效果，結(jié)構(gòu)簡單擋圈式密封：利用離心力甩去油和雜物，轉(zhuǎn)速愈高密封效果愈好。其可裝在軸承內(nèi)側(cè)作擋油裝置，也可裝在軸承外側(cè)與溝槽式密封聯(lián)合使用甩油環(huán)式密封：靠離心力甩油迷宮式密封：徑向尺寸緊湊，裝拆方便，對油潤滑、脂潤滑都有效方案2：接觸式密封裝置中的密封件與軸或其他配合件直接接觸，故工作中產(chǎn)生摩擦、磨損并使溫度升高。一般適用于中、低速運轉(zhuǎn)條件下軸承的密封。為了保證密封的壽命及減少軸的磨損，軸接觸部分的硬度應(yīng)在40HRC以上，表面粗糙度應(yīng)小于Ra1.60.8。常見類型：氈圈式密封：主要用于脂潤滑，對干凈環(huán)境下的軸承進行密封。一般接觸的圓周速度不超過45m/s,允許工作溫度可達90C，用優(yōu)質(zhì)細羊毛氈，軸的接觸面經(jīng)過剖光，圓周速度可達78m/s。密封圈式密封：密封圈用耐油橡膠制成，分有骨架和無骨架兩種型式。這種密封結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝、密封可靠。接觸處的圓周速度不超過7m/s,溫度不高于100C。一般用于油潤滑。（2）密封方案的確定此減速器為脂潤滑，且圓周速度不高，故選擇接觸式密封，其中速度小于45m/s，從經(jīng)濟性角度考慮，選擇粗羊毛氈即可。（3）環(huán)境要求軸承為脂潤滑，粗羊毛氈可以保證其不外泄，并且防止灰塵、水分及雜物進入，并且其對環(huán)境無污染。6.3通氣器減速器工作時由于箱內(nèi)溫度升高，空氣膨脹壓力增大，為使箱內(nèi)受熱膨脹的空氣能自動排出以保持箱內(nèi)壓力平衡，不致使?jié)櫥脱仄史置娴忍帩B漏和便于檢查從動件是否有損壞等，在箱蓋上的觀察孔蓋板上裝有通氣器，通氣器根據(jù)使用場合的不同進行選擇：方案1:一般式通氣器此類通氣器結(jié)構(gòu)較簡單，有的喝窺視孔蓋鑄在一起，有的用螺紋聯(lián)接在鋼制或鑄成的窺視孔蓋上。一般用于小尺寸及發(fā)熱較小的減速器上，并且環(huán)境要求比較干凈，以免灰塵將通氣器的孔堵塞或臟東西進入機體內(nèi)。方案2：帶有紗網(wǎng)的通氣器此類通氣器多用于較大的減速器，通氣器內(nèi)夾有紗網(wǎng)，可以防止灰塵進入機體內(nèi)，適用于環(huán)境較惡劣的場合。綜上，由于使用地點為煤廠，空氣里有雜質(zhì)，環(huán)境比較惡劣，所以應(yīng)選擇帶紗網(wǎng)的通氣器，結(jié)構(gòu)圖如下：圖為通氣器結(jié)構(gòu)圖6.4油標(biāo)油標(biāo)尺常放置在便于觀測減速器油面及油面穩(wěn)定之處。在確定油標(biāo)尺位置前應(yīng)先確定出箱體內(nèi)最高油面的位置，一般油面可到低速級大齒輪半徑的三分之一。然后確定油標(biāo)尺的高度和角度，應(yīng)使油孔位置在油面以上，以免油溢出。油標(biāo)尺應(yīng)該足夠長，保證在油液中。常用的油標(biāo)尺有桿式油標(biāo)尺、圓形油標(biāo)尺、長形油標(biāo)尺、油面指示螺釘?shù)?。下面對幾種選擇方案進行分析：方案1：圓形油標(biāo)尺一般置于箱體壁上，可以通過觀察液面淹沒的刻度知道油量，直觀清楚。但對箱體側(cè)面開孔，對箱體強度和剛度有影響。方案2：管狀油標(biāo)尺管狀油標(biāo)需要在箱體后鑄造出箱座油標(biāo)尺座孔，檢測油量時將其取出觀察，較為麻煩，且塑料件易老化。方案3：桿式油標(biāo)尺：檢測油量較為麻煩，可在特殊場合用，如在冶金設(shè)備用的減速機，此處不能用塑料的油窗。在油標(biāo)尺的選用中，一般多用帶螺紋部分的桿式油標(biāo)尺，用焊接結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)圖如下。具體加工時，箱座游標(biāo)尺座孔的傾斜位置要便于加工和使用，一般與底面傾斜角度大于等于45度。還應(yīng)保證不碰到箱體與箱座的配合處。圖為油標(biāo)尺圖為吊環(huán)螺釘6.5螺栓及吊環(huán)螺釘（1）螺栓的選用由《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表4-2公式計算得到各種螺栓的尺寸，具體型號如下：螺栓名稱型號數(shù)量地腳螺栓GB/T5782-20006M166軸承旁螺栓GB/T5782-2000M12×1108箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓GB/T5782-2000M10×402窺視孔蓋螺栓GB/T5783-2000M6×166啟蓋螺栓GB/T5783-2000M10×301軸承蓋螺栓GB/T5782-2000M8×4036定位銷GB/T117-2000A8×3552（2）吊環(huán)螺釘?shù)倪x用為了便于拆卸和搬運，在箱蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在箱座上鑄出吊鉤。吊環(huán)螺釘為標(biāo)準(zhǔn)件，可直接選取。由于吊環(huán)螺釘承受較大載荷，故在裝配時必須把螺釘完全擰入，使其臺肩擰緊箱蓋上的支承面。為此，箱蓋上的螺釘孔必須局部锪平。吊環(huán)螺釘用于拆卸箱蓋，也允許用來吊運輕型減速器。根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》表17-12確定吊環(huán)螺釘型號：螺釘GB/T825M8材料為20鋼，經(jīng)正火處理的A型吊環(huán)螺釘，具體結(jié)構(gòu)如上圖所示。6.6油塞放油孔的位置應(yīng)在油池的最低處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的箱體外壁要有凸臺，經(jīng)機械加工成為螺塞頭部的支承面，并加封油圈以加強密封，封油圈用石棉橡膠紙即可。加工時，應(yīng)保證螺紋的內(nèi)徑略低于箱座內(nèi)壁底面，以保證油全部被放出，且不留有鐵屑及其他雜物。此也為標(biāo)準(zhǔn)件，由《機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊》選取螺塞型號M16.具體結(jié)構(gòu)圖如下： 圖為螺塞七、零部件精度與公差的制定7.1精度制定原則（1）尺寸精度設(shè)計原則（選擇公差等級原則）a.在滿足使用要求的前提下盡量選用較低的公差等級。（主要原因是在公稱尺寸相同的條件下，公差值越小生產(chǎn)成本越高。因此，在選擇公差等級時，必須具有全面觀點，要防止“精度越高越好”。所以在保證使用性能的前提下，盡量選用較低的公差等級，以降低生產(chǎn)成本）b.在尺寸至500mm的常用尺寸段中，當(dāng)孔的精度等級高于IT8時（即IT7、IT6、IT5），采用孔比軸低一級，即孔7/軸6、孔6/軸5、等等。當(dāng)孔的精度等級低于IT8時，孔與軸同級。公稱尺寸大于500mm時，推薦孔與軸均采用同級配合。（2）形位公差的設(shè)計原則a.在選擇形位公差值時，總的原則仍然是在滿足使用要求的前提下，盡量選擇低的形位公差等級，以降低生產(chǎn)成本。同時應(yīng)兼顧：1）尺寸公差、形位公差、表面粗糙度之間雖然沒有一個確定的比例關(guān)系，但一般情況下應(yīng)注意它們之間的協(xié)調(diào)，即尺寸公差值>位置公差值>形狀公差值>粗糙度數(shù)值。2）對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性較差或不易加工與測量的零件（如細長軸和孔，距離較大的孔等），可降低等級1-2級。7.2減速器主要結(jié)構(gòu)、配合要求7.2.1減速器主要結(jié)構(gòu)減速器中高速軸和中間軸中心距，中間軸與低速軸中心距，減速器總長596mm，總寬384mm，總高343mm其中，下箱體高173mm。高速軸長300mm，中間軸長221mm，低速軸長346mm，軸承處壁厚為50mm。其余參數(shù)如下表：名稱符號計算公式結(jié)果箱座壁厚10箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25至外機壁距離查指導(dǎo)書表4-4至凸緣邊緣距離查指導(dǎo)書表4-4外機壁至軸承座端面距離=++（5-10）大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離>1.215齒輪端面與內(nèi)機壁距離>12機蓋，機座肋厚9軸承端蓋外徑+（5-5.5）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離7.2.2配合要求（1）在減速器中，齒輪與軸的配合選用基孔制過盈或基孔制過渡配合：如H7/r6、H7/p6、H7/n6均可。（2）滾動軸承內(nèi)圈與軸頸采用基孔制，但內(nèi)圈公差帶是上偏差為0，下偏差為負，所以，軸頸的公差帶要比通常的緊，選擇k6，實際上是過盈配合。外圈與機座孔的配合采用基軸制，機座孔用H7。（3）端蓋與機座孔之間用f9。（4）聯(lián)軸器的配合與齒輪相同。（5）滾動軸承的形位公差-圓柱度，查《互換性》書表4-18軸頸和外殼孔的形位公差。（6）平鍵鍵長按公差帶h14取值，軸槽長L按H14取值。（7）其它的形位公差值均可按7級查表。減速器屬于一般傳動裝置，其中一些部分不必去繼續(xù)加工，因為加工精度的提高會使成本大大增加，有時更是以指數(shù)的形式上升。所以，一般在滿足精度要求的基礎(chǔ)上，盡可能選擇較低精度等級，以保證經(jīng)濟性。7.3減速器主要技術(shù)要求=1\*GB2⑴裝配前所有零件用煤油清洗，滾動軸承用汽油清洗，機體內(nèi)不許有任何雜物存在。內(nèi)壁涂上不被機油浸蝕的涂料兩次；=2\*GB2⑵箱座內(nèi)裝HJ-50潤滑油至規(guī)定高度，潤滑油填入量不得超過空隙體積的2/3；=3\*GB2⑶檢查減速器剖分面、各接觸面及密封處，均不許漏油。剖分面允許涂以密封油漆或水玻璃，不允許使用任何填料；=4\*GB2⑷軸承端蓋與軸承外端要留有0.25-0.40mm的軸向間隙；=5\*GB2⑸用涂色法檢驗斑點，按齒高接觸斑點不小于40%，按齒長接觸斑點不小于50%。必要時可用研磨或刮后研磨，以便改善接觸情況；=6\*GB2⑹減速器裝配好后應(yīng)做空載試驗，正反轉(zhuǎn)各一小時，要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，震動噪聲小，聯(lián)接固定處不得松動。負載試驗時油的溫升不得超過35°C，軸承溫升不得超過40°C;=7\*GB2⑺表面涂灰色油漆，外伸軸及其零件需涂油包裝嚴(yán)密，運輸和裝卸時不得倒置。八、項目經(jīng)濟性與安全性分析8.1減速器總重量估算及加工成本初算通過三維1:1建模，畫出二級展開式減速器的三維圖，然后經(jīng)過選取材料，的到此減速器的數(shù)據(jù)如圖所示：體積約為0.0157，密度按7800計算，。由于是中批，價錢按35000/t計算，總價錢S=122.4635000=4286.1元），最終加工成本初估為4300元。8.2安全性分析（1）驅(qū)動力裕度：安全裕度可以提供的最大值減去所需值后占所需值的百分比，驅(qū)動力裕度要從電機選取值進行分析。所選電機額定功率2.2kW，而減速器所需功率僅為1.61kW，安全裕度=36.6，裕度足夠。（2）安全系數(shù)在進行傳動件設(shè)計時，齒輪按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，其疲勞強度安全系數(shù)=1，按齒根彎曲疲勞強度校核，其安全系數(shù)。其安全系數(shù)是按齒輪材料疲勞極限實驗所取定的實效概率計算的，所以取1安全性可以保證。軸按最小切應(yīng)力法進行設(shè)計，按安全系數(shù)法進行校核，經(jīng)計算安全系數(shù)，且許用安全系數(shù)=1.31.5，所以，重要的軸留有很大的裕度，安全性完全可以保證。8.3經(jīng)濟性與安全性綜合分析拿提高齒輪的安全系數(shù)為例，齒輪設(shè)計公式是按齒面彎曲疲勞強度計算，將其安全系數(shù)增大到原來的2倍，計算的過程如下：由公式可知為原來的一半，由可知d會增大為原來根據(jù)第一級小齒輪，則，取=3，為原來的1.5倍，中心距也為原來的1.5倍，齒寬根據(jù)公式也會變?yōu)樵瓉淼?.5倍，則齒輪的體積大約變?yōu)樵瓉淼?.375倍，重量大約也為原來的3.375倍，即增加2.275倍，計算大約為重量增加74kg。隨之箱座和箱體的長、寬、高的尺寸都會變大都會變大，箱體的重量經(jīng)計算大約為70kg，保守估計重量增加一倍。粗略估計總重量增加74+70=144kg，重量變?yōu)?44+122.46=266.46kg，總重量變?yōu)樵瓉淼?.18倍。總成本=43002.18=9374元齒輪的安全系數(shù)提高一倍，保守估計總重量及成本會變?yōu)樵瓉淼?倍多，經(jīng)濟上花費較大，所以應(yīng)綜合考慮安全性和經(jīng)濟性的問題，在滿足安全性的前提下，盡量降低成本。九、設(shè)計小結(jié)本次機械設(shè)計的課程設(shè)計歷時一個月，通過這一個月以來的設(shè)計，我們主要經(jīng)歷了畫A0大圖，畫電子二維圖抄正，畫重要的零件圖