减速器说明书~终极

学号 06131314 成绩

课程设计说明书

设计名称 二级圆柱齿轮减速器 设计时间 2016年9~ 12月 系 别 机械与汽车工程 专 业 车辆工程 班 级 13班 姓 名 陈岳 指导教师 邓宝清

2015年 12 月 24日

目录

一、选择电动机.................................................................................................................................. 4

(1) 选择电动机类型................................................................................................................. 4 (2) 选择电动机的容量............................................................................................................. 4 (3) 确定电动机转速................................................................................................................. 4 (4) 计算传动装置的总传动比和分配比和分配各级传动比................................................. 5 (5) 计算传动装置的运动和动力参数..................................................................................... 5 二、传动零件的设计计算.................................................................................................................. 6

(1) V带传动的设计.................................................................................................................. 6 (2) 齿轮传动的设计............................................................................... 错误！未定义书签。

1 高速级齿轮设计........................................................................ 错误！未定义书签。 2 低速级齿轮设计........................................................................ 错误！未定义书签。

三、轴的设计计算............................................................................................................................ 13 （1）中间轴的设计和计算（中间轴）.................................................................................... 13

1. 轴的材料选择和最小轴径的估算 ........................................................................... 13 2. 轴的功率P，转速n，转矩T .................................................................................. 13 3. 最小轴径的选定和轴承的润滑方式的选定： ....................................................... 13 4. 轴的结构设计 ........................................................................................................... 14 5. 细部结构设计（键的选择） ................................................................................... 15 6. 轴的校核 ................................................................................................................... 16

（2）输入轴的设计和计算（高速轴）.................................................................................... 20

1. 轴的材料选择和最小轴径的估算 ........................................................................... 20 2. 轴的功率P，转速n，转矩T .................................................................................. 20 3. 最小轴径和轴承的润滑的选定 ............................................................................... 20 4. 轴的结构设计 ........................................................................................................... 21 5. 细部结构设计（键的选择） ................................................................................... 22

（3）输出轴的设计（输出轴）................................................................................................ 23

1. 轴的材料选择和最小轴径的估算 ........................................................................... 23 2. 轴的功率P，转速n，转矩T .................................................................................. 23 3. 最小轴径的选定 ....................................................................................................... 23 4. 联轴器型号和其尺寸的确定 ................................................................................... 23 5. 轴的结构设计 ........................................................................................................... 24 6. 细部结构设计（键的选择） ................................................................................... 25

四、箱体及其附件设计：................................................................................................................ 28

（1） 箱体设计：................................................................................................................... 28 （2） 轴承端盖设计：........................................................................................................... 29 （3） 窥视孔和窥视孔盖：................................................................................................... 30 （4） 油面指示装置——油标尺：....................................................................................... 32 （5） 通气塞：....................................................................................................................... 33 （6） 外六角螺塞和封油垫：............................................................................................... 33 （7） 起吊部分结构设计：................................................................................................... 33 （8） 定位销：....................................................................................................................... 34 （9） 启盖螺钉：................................................................................................................... 35

2

五、润滑、密封设计........................................................................................................................ 36 六、心得体会.................................................................................................................................... 36 七、附图............................................................................................................................................ 38 八、附表............................................................................................................................................ 40 九、参考文献.................................................................................................................................... 41

3

减速器设计计算

一、选择电动机

(1) 选择电动机类型：按已知工作条件和要求，选用Y系列一般用途的三相

异步电动机。

(2) 选择电动机的容量：

工作机所需功率按?w?Fv计算

1000?w式中F=7500N，v=1m/s,工作机的传动效率ηw0.96实施

代入上式得： Pw=7500*1/1000*0.96=7.8Kw 电动机的输出功率按式?n??w?计算

式中?为电动机至工作机轴的传动装置总效率。由式???1?2?3????n可知，

32???v?g?c?l，由表10-1，取V带传动效率?b?0.95，滚动轴承效率?r?0.99，

8级精度圆柱齿轮传动（稀油润滑）效率?g?0.97，万向轴联器效率?c?0.98。则总效率??0.95?0.993?0.972?0.98?0.850 故Pn=Pw/η=7.8/0.85=9.2Kw

因载荷平稳，电动机额定功率?ed只需略大于?n即可。查表10-2中Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率?ed为11?w。

(3) 确定电动机转速：工作机轴转速为nw=6*10^4*1/3.14*400=47.77r/min

（2~4）按表2-4推荐的各级传动的传动比范围:v带传动比范围i'v?,一级齿轮传

动i'1?(3~5)，二级齿轮传动比i2=(3～5)，则

总传动比范围ia=(2*3*3) ～（3*5*5）=（18～75）可见电动机转速可选范围为 Nd=ia*nw=（18～75）*47.77=860～3582.75r/min符合这一范围的同步转速，考虑重量和价格。由表10-12选常用的同步转速为1500r/min的Y系列异步电动机Y160M-4，其满载转速nm?1460r/min，其它尺寸查表10-13。结果如下：电动机型号及主要尺寸

4

表1 型号

额定功满载转速同步转速率

nw/(r?min?1)nw/(r?min?1)电动机外伸轴直径和

中心高长度

D/min?E/mm H/min ped/kw

Y160M-4 11 1460 1500

160

42?110

(4) 计算传动装置的总传动比和分配比和分配各级传动比

①传动装置总传动比：i=nm/nw=1460/47.77=30.56

②分配传动装置各级传动比

由式为使带传动的外廓尺寸不致过大，取传动比iv=2.4，iv*i1*i2=30.56则齿轮传动比i1=3.7,i2=3.4

(5) 计算传动装置的运动和动力参数

①各轴转速：Ⅰ轴转速： n1=nm/ib=1460/2.4=608 r/min

Ⅱ轴转速：n2=n1/i1= 608.33/3.7=178 r/min

Ⅲ轴转速：n 3=n2/i2=178.92/3.4=53 r/min

②各轴功率：Ⅰ轴功率：P1=Pn*ηb=9.2*0.95=8.7Kw

Ⅱ轴功率：P2=P1* ηr*ηg=8.7*0.99*0.97=8.4 Kw

Ⅲ轴功率：P3=P2* ηr*ηg=8.4*0.99*0.97=8.1 Kw

工作机轴功率：Pw=P3* ηr*ηc=8.1*0.99*0.98=7.8 Kw

③各轴转矩：电动机轴转矩：T0=9550Pn/nm=9550(9.2/1460) =59N.m

Ⅰ轴转矩：T1=9550P1/n1=9550(8.7/608) =136N.m

Ⅱ轴转矩：T2=9550P2/n2=9550(8.4/178) =448N.m

Ⅲ轴转矩：T3=9550P3/n3=9550(8.1/52) =1470N.m

工作机轴转矩：Tw=9550Pw/nw=9550(7.8/47.77) =1559N.m

5

且

表2 传动装置运动和动力参数计算结果

参

轴 数

名

电动机轴 1460 11 59 2.4 0.96

Ⅰ轴 608 8.7 136

3.4 0.99

Ⅱ轴 178 8.4 448

Ⅲ轴 52 8.1 1470 3.7 0.99

工作机轴 48 7.9 1559 1 0.98

转速

n/(r?min?1)

功率p/kw 转矩

T/(N?m)

传动比i 效率?

二、传动零件的设计计算

(1) V带传动的设计

设计计算内容

结果

Pd=13.2Kw

1、确定设计计算功率pd pd?KAped

由表5-6查KA?1.2 Pd=1.2*11=13.2

2、选择V带型号

根据pd和n，由图5-7取用B型V带

3、选择带轮D1,D2

由表5-7，查取B型V带Dmin?125mm，应使D1?Dmin，

考虑到小带轮转速不是很高，结构尺寸又无特别限制，故

选D1?180mm

6

验算带速v

v??D1n3.14?180?146060?1000?60?1000m/s?13.75m/s

带速在5～25m/s之间，也不过低，D1选择合适。 D2=D1i=180*2.4=432mm

参考表5-8给出的带轮基准直径系列，取D2=450mm

转速误差(432-450)/432=0.04《5%

4、确定中心距a和带长Ld

设计条件中没有限制中心距a，故可初选中心距a0，由式

（5-18） 0.7(D1?D2)?a0?2(D1?D2) 得

441mm≤a0≥1260mm 初选 a0?750mm

带长 L'?(D22?D1)d?2a0?2(D2?D1)?4a?2513mm 0查表5-3，取Ld?2500mm 中心距 a?aL，d?Ld0?2?750?2500?25132?744mm a的调整范围 amin?a?0.015Ld?707mm

amax?a?0.03Ld?819mm

5、验算小带轮包角?1

由式（5-4）

??1800?D2?D11a?57.30?159.40?1200 合适 6、确定V带根数z 按式（5-21），z?pd(p)K 0??p0aKL 由表5-5查得 p0?4.41kw

7

v?13.75m/s

D1?180mm

D2=450mm

Ld?2500mm

a?744mm

?1?159.40

由表5-10查得 ?p0?0.46kw 由表5-9查得 Ka?0.95 由表5-3查得 KL?1.03 代入求根公式，得

z?pd13.2??3.8

(p0??p0)KaKL(4.41?0.46)?0.95?1.03

取z?4，符合表5-7推荐的轮槽数。 7、确定初拉力F0 由式(5-22) F0?500pd2.5(?1)?qv2 zvKa 查表5-4，q?0.17kg/m

13.22.5F0?500?(?1)?0.17?13.752N?228N

4?13.750.958、计算作用在轴上的压力FQ

a159.4?N?1787.5N FQ?2zF0sin1?2?4?228?sin22

z?4

F0?228N

FQ?1787.5N

9、带轮结构设计 略。

表格三 V带传动的主要参数 名称 带型 带轮基准直径 结果 B 名称 传动比 基准长度 中心距 结果 2.4 名称 根数 预紧力 压轴力 结果 Z=4 D1?180mm Ld?2500mm a?744mm F0?228N D2?450mm FQ?1787.5N 8

(2) 齿轮传动的设计

9

1.选定高级齿轮类型、精度等级、材料及齿数

由于传动功率不大，载荷较平稳，所以大、小齿轮材料选用45MnB钢，表面淬火，齿面硬度48~55HRC；带式运输齿轮传动，对齿轮精度无特别要求，故选择8 级精度 ；初选小齿轮齿数z1?25，

齿轮材料 45MnB钢 齿面硬度 48~55HRC 8级精度

z2?iz1?3.7?25?92.5 ，因此取z2?93；传动比i?z2z?3.7； 12.按齿面接触疲劳强度设计

闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强

度设计，验算接触强度。由式（6-15）有：m?32KT1Y???2?Ydz1???FaY??Sa??F? ?确定式中各项数值： 因载荷较平稳，由表6-3查KA?1，故初选载荷系数Kt?1.5；

T.55?106p1n?9.55?106?8.492?4.48?1051?9N?mm

1178.由式6-7，???1.88?3.2???11????z?z???cos?，计算端面重合度??12?????1.72；

由式6-13，Y.75??0.25?0??0.7;

?由表6-6，选取?d?0.5；

由图6-19、图6-20查得 YFa1?2.64，YSa1?1.59 YFa2?2.27，YSa2?1.73 由式6-12有

N1?60n1jLh?60?178.92?1??2?8?300?8??4.12?109

NN12?9i?1.2?10 由图6-21查得，YN1?0.87,YN2?0.89;

10

z1?27 z2?91 i?3.4

T1?448000N?m?a?1.72

由图6-22d按齿面硬度均值51HRC，在ML线上查得

?Flim1??Flim2?450MPa；

???F1??Flim1YN1?450?0.87?313.2MPa

SFlim11.25???H1=313.2Mpa

取SFmin?1.25；

???F2??Flim2YN2SFlm2?450?0.89?320.4MPa

1.25???H2=320.4Mpa

YFa1?YSa12.64?1.59

??0.0134

???F1 313.2

YFa2?YSa22.27?1.73

??0.0123

???F2 320.4

Y?YSa1

?0.0134，设计齿轮模数； 取Fa1???F1

将确定后的各项数值代入设计公式，求得：

2KT1Y??YFaYSa?32?1.5?4.48?105?0.7??m?3?0.0134?3.4mm 2?????dz12??0.5?25F??

修正mt：

?mtz1n1v??0.94m/s

60?1000

由图6-7查得KV?1.08

由图6-10查得K??1.13

由表6-4查得K??1.2

则K?KAKVK?K??1?1.08?1.13?1.2?1.46

K1.46

m?mt3?3.423?3.40mm

Kt1.5mn?4mm

由表6-1，选取第一系列标准模数m?4mm。

11

齿轮主要几何尺寸：

d1?100mm d2?372mm

a?236mm

d1?mz1?108mm，d2?mz2?364mm

a?m?z1?z2??236mm，b??dd1?50mm 2取B2?50mm，因B1?B2??5~10?mm，则B1?60mm

3.校核齿面接触疲劳强度

B2?50mm B1?60mm

?H?ZEZ?ZH

由表6-5查得ZE?189.8MPa；

由图6-14查得ZH?2.5；

由图6-13查得Z??0.88；

由图6-15，按不允许出现点蚀，查得ZN1?0.86，ZN2?0.88；

由图6-16e，按齿面硬度均值51HRC，在MQ和ML线中间查出：

?Hlim1??Hlim2?1060MPa

取SHmin?1；

，???H1??Hlim1ZN1?911.6MPaSHmin2KT1u?1????H 2bd1u???H1?911.6MPa???H2??Hlim2ZN2SHmin?932.8MPa

???H2?932.8MPa

将确定出的各项数值代入接触强度校核公式，得

?H=814Mpa 2?1.48?7.42?1053.36???H?189.8?0.88?2.5??814MPa??H62.5?12522.36

接触强度满足

4.齿轮结构设计

小齿轮直径不大，采用实心结构齿轮，大齿轮直径较大，采用

腹板式结构。

(3) ①高速级齿轮设计:p?8.7kw，n1?608r/min，i1?3.70，Lh?16h?8?300

12

设计计算内容

结果

②低速级齿轮设计:p?8.4kw，n2?178r/min，i2?3.4，Lh?16h?8?300

三、轴的设计计算

（1） 中间轴的设计和计算（中间轴）

1. 轴的材料选择和最小轴径的估算

根据工作条件，初选轴的材料为45钢，热处理方法为调质处理。 由

表

8-1

，

?b?640MPa,?s?355MPa,??1?275MPa,??1?155MPa,[??1]?60MPa

2. 轴的功率P，转速n，转矩T

P2?8.4KW；

n2?178r/min； T2?448N?m；

3. 最小轴径的选定和轴承的润滑方式的选定：

按扭转强度条件设计，计算轴的最小轴径 由式8-2，dmin?A3P； n由表8-3取A?110； 计算出dmin?110?38.4?39.6mm； 178又因为该轴段安装轴承，根据轴的受力，选用深沟球轴承。取装配轴承处的轴径

d21?d25?45mm因此查表选取轴承，初选6309滚动轴承，其基本尺

d?D?B?45mm?100mm?25mm，

所以最小轴径dmin?45mm

由式，v??nd 得v??nd???0.055?158.00?0.45m/s， 60由于v?2m/s时实现油润滑比较困难，因此用脂润滑。

13

4. 轴的结构设计 1) 各轴段轴径的确定

d1：最小轴径，该轴段轴径取决于轴承尺寸，d21?dmin?45mm

d2：高速级大齿轮段轴径，该直径仅为装配方便和区别加工表面，一般取

d22?d21?(2~6)mm；所以d22?51mm

d3：两齿轮间的轴环段，用于齿轮的轴肩定位，d23?d22?2a，a?0.08d22 ，求

得d23?67mm

d4：低速级小齿轮轴段，。所以d24?d22?51mm

d5：与d21结构一样，d25?d21?45mm

2) 各轴段长度的确定

L1：滚动轴承处轴段长度，由滚动轴承、挡油环和套筒的尺寸确定，

L21?2?B?L挡?L筒?64mm；

其中B?25mm，挡油环的宽：L挡?15mm，套筒长度：L筒?15mm

L2：高速级大齿轮段的长度，L22?B2?(2~3)?46mm，高速级大齿轮厚度

B2?46mm

L3：轴环处轴段的长度，L23?25mm

L4：低速级小齿轮段的长度，L24?B1?(2~3)?58mm，低速级小齿轮厚度

B1?60mm

L5：滚动轴承处轴段，该段结构与L1一样，L25?56mm；

L总2?L21?L22?L23?L24?L25?251mm

轴的结构如下图：

14

由上可得箱体内腔宽度为：

L箱?2?L筒?B2?B1?L23?2?L挡油环伸出部分?167mm，其中L挡油环伸出部分?2mm

5. 细部结构设计（键的选择） 1) 低速级小齿轮处键的选择

根据结构和工况，选择键的类型为A型普通圆头平键，其特点为固定良好 由该轴的轴径与轮毂宽度选定

键的尺寸为b?h?L?(26?16?42)mm 键槽深度：轴处t1?6mm，轮毂处t2?7mm 标记为GB/T1096 键26?16?42 键的校核：

对于普通平键连接，只需要进行挤压强度计算

2T?103?P??[?]Pkld

查表得，按载荷性质为轻微冲击和材料为钢选择[?]P?100~120MPa 确定式子中的参数

k：键与轮毂接触高度，k?0.5h?7mm l：键的工作长度，l?L?b?42?20?22mm d：轴的直径，d?51mm

2?448.33?103?114MPa?[?]P 所以计算出?P?7?22?51满足挤压强度校核，适合使用。

15

2) 高速级大齿轮处键的选择

根据结构和工况，选择键的类型为A型普通圆头平键。 由该轴的轴径与轮毂宽度选定

键的尺寸为b?h?L?(51?16?77)mm

键槽深度：轴处t1?7.5mm，轮毂处t2?4.9mm 标记为GB/T 1096 键 A51?16?77 键的校核：

对于普通平键连接，只需要进行挤压强度计算

2T?103?P??[?]Pkld

查表得，按载荷性质为轻微冲击和材料为钢选择[?]P?100MPa 确定式子中的参数

k：键与轮毂接触高度，k?0.5h?6mm l：键的工作长度，l?(42?20/2)?32mm d：轴的直径，d?51mm

2?448?103?91.5MPa?[?]P 所以计算出?P?6?32?51满足挤压强度校核，适合使用。 6. 轴的校核

1) 轴的力学模型的建立

轴上力的作用点位置和支点跨距的确定：

齿轮对轴的力作用点按简化原则在齿轮宽度的中间点，因此决定两齿轮力的作用点

位置

按弯扭合成强度条件计算

由轴的结构可以定出其简支梁的模型，其支撑距离为

L1?86mm，L2?78mm，L3?81mm。

2) 求齿轮所在截面B,C的MH、MV、M以及Mca的值

16

3) 画出轴的简图

为了方便将轴上作用力分解到水平面和垂直面内进行计算，取集中力作用于轴上零

件宽度中点。

对于支反力的位置，由轴承的类型和分布方式不同而确定。 4) 计算轴上的外力 ① 齿轮的圆周力

Ft1：高速级大齿轮所承受的圆周力，

Ft1?2T22?448360??4132N，其中d为高速级大齿轮分度圆直径； d217Ft2：低速级小齿轮所承受的圆周力，

Ft2?2T22?448360??8967N，其中d为低速级小齿轮分度圆直径； d100② 齿轮的径向力

Fr1：高速级大齿轮所承受的径向力；

Fr1?Ft1?tan20??1652N

Fr2：低速级小齿轮所承受的径向力；

Fr2?Ft2?tan20??3586N

5) 求支反力

1． 水平面内支反力

由FH1(L1?L2?L3)?Ft1(L2?L3)?Ft2?L3?0 得FH1?Ft1(L2?L3)?Ft2?L3?5646N

L1?L2?L3由Ft1?L1?Ft2(L1?L2)?FH2(L1?L2?L3)?0 得FH2?Ft1?L1?Ft2(L1?L2)?7452N

L1?L2?L32． 垂直面内的支反力

由Fr1(L2?L3)?FV1(L1?L2?L3)?Fr2?L3?0

17

得FV1?Fr2?L3?Fr1(L2?L3)?186N

L1?L2?L3由Fr1?L1?Fr2(L1?L2)?FV2(L1?L2?L3)?0 得FV2?Fr2(L1?L2)?Fr1?L1?1820N

L1?L2?L36) 计算轴的弯矩并画出弯矩图 ① 水平面内的弯矩

MHB?FH1?L1?485573N?mm

MHC?FH2?L3?698211N?mm

② 垂直平面内的弯矩

MVB?FV1?L1?11573N?mm MVC?FV2?L3?603676N?mm

③ 合成弯矩

22MB?MHB?MVB?485838N?mm22MC?MHC?MVC?621425N?mm

7) 画出转矩图

8) 计算并画出当量弯矩图

转矩按不变计算，取??0.6得：

??T2?0.6?741.64?103?269020N?mm

所以其弯矩为

MeB左?MB?485838N?mm

2MeB右?MB?(??T2)2?555347N?mm

MeC右?MC?621425N?mm

2MeC左?MC?(??T2)2?677156N?mm

对轴进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩及扭矩的截面的强度

18

由轴的材料查出，[??1]?60MPa

?ca?MeC左677156W?0.1?603?31.4MPa?[??1]?60MPa

所以轴的强度足够 9) 轴承的校核

L?106fC10h60n?(t)??L10?hmPm

轴承属于6309深沟球轴承，因此寿命指数??3,

因轴承只受到径向载荷，其当量动载荷为P?fPFr，其中取fP?1.1

工作时轴承工作温度?120?C，所以选温温度系数

ft?1。

F?F2222r1H1?FV1?5646?186?5.6KN

F22r2?FH2?FV2?7.7KN

所以计算出

P1?fP?Fr1?6.16MPa P2?fP?Fr2?8.47MPa

取P2进行校核

又由工况，计算出预期寿命

L10?h?5?300?10?2?48000h

C'?P?60nL'10h11.341f106?360?158.00?48000C?C't1106?87.23，因为

，C?100

6L?10ftC3通过计算，

10h60n?(P)?10660?158.00?(1?10011.341)3?72316h?L10?h

所以轴承满足强度校核。

19

取 2） 输入轴的设计和计算（高速轴）

1. 轴的材料选择和最小轴径的估算

根据工作条件，初选轴的材料为45钢，热处理方法为调质处理。 由

表

8-1

b?640MPa,?s?355MPa,??1?275MPa,??1?155MPa,[??1]?60MPa2. 轴的功率P，转速n，转矩T

P1?8.7KW；

n1?608r/min； T1?136N?m；

3. 最小轴径和轴承的润滑的选定

按扭转强度条件设计，计算轴的最小轴径

20

（，

?

由式8-2，dmin?A3P； n由表8-3取A?110； 计算出dmin?110?38.7?26.4mm； 608.3又因为该段轴上有一个键槽，所以dmin?26.4?(1?7%)?28.2mm 4. 轴的结构设计 1) 各轴段轴径的确定

d11：最小轴径，由于该段与大带轮相连，可适当增大直径，取d11?29mm；

d12：为伸出段，为带轮起轴肩定位作用，d12?d11?2a?33.48mm ，

因为该段有一个毡圈，查型号为35 JB/ZQ 4606-199，所以d12?35mm；

d13：滚动轴承处轴段，为了便于轴承装配，取d3?d2? （1~5）?35?5?40mm ，

选择轴承代号6308，尺寸为d?D?B?(40?90?23)mm， 由式，v??nd 得v??nd???0.04?608.3?1.26m/s， 60由于v?2m/s时实现油润滑比较困难，因此用脂润滑；

d14：轴承的定位轴肩，d4?d3?2a?40?2?0.08?37?46mm；

d15：轴环段，由于齿根圆与轮毂槽顶的面的距离

??df12?d4?t2?27.5?23?4.3?0.2mm?2.5mn， 2因此做成齿轮轴。所以d15?df1?53mm

d6：轴承的定位轴肩，d16?d14?46mm d7：滚动轴承段轴径，d17?d13?40mm。

2) 各轴段长度的确定

L11：大带轮所在轴段的长度， L11?64m

L12：由滚动轴承，挡油环及装配关系等确定，取L12?84mm

21

L13：滚动轴承处轴段长度，由滚动轴承、挡油环的尺寸确定，L13?68mm

其中，轴承的宽：B?16mm，挡油环的宽：L环?15mm

L14：根据箱体内腔宽度确定，L14?L箱?（L6?B1?2?L挡油环伸出部分）?58mm

L15：轴环；L15?10mm

L16：齿轮段轴长，L16?B1?40mm，其中高速级小齿轮厚度B1?40mm L17：滚动轴承处轴段长度，由滚动轴承、挡油环，套筒的尺寸确定，L17?68mm

其中，轴承的宽：B?16mm，挡油环的宽：L环?15mm ，套筒的宽：

L筒?15mm

L总1?L11?L12?L13?L14?L15?L16?393mm。

轴的结构图：

5. 细部结构设计（键的选择） 1) 联轴器处键的选择

根据结构和工况，选择键的类型为A型普通圆头平键 由该轴的轴径选定

键的尺寸为b?h?L?(16?8?40)mm

键槽深度：轴处t1?5mm，联轴器处t2?3.3mm 标记为GB/T 1096 键 16?8?40 键的校核：

对于普通平键连接，只需要进行挤压强度计算

2T?103?P??[?]P

kld 22

查表得，按载荷性质为轻微冲击和材料为钢选择[?]P?100~120MPa 确定式子中的参数

k：键与联轴器接触高度，k?0.5h?4mm l：键的工作长度，l?L?b?40?10?30mm d：轴的直径，d?30mm

所以计算出?2?136?103P?4?30?30?75.5MPa?[?]P 满足挤压强度校核，适合使用。

3） 输出轴的设计（输出轴）

1. 轴的材料选择和最小轴径的估算

根据工作条件，初选轴的材料为45钢，热处理方法为调质处理。 由

表

8-1

b?640MPa,?s?355MPa,??1?275MPa,??1?155MPa,[??1]?60MPa2. 轴的功率P，转速n，转矩T

P3?8.1KW；

n3?52r/min； T3?1470N?m；

3. 最小轴径的选定

按扭转强度条件设计，计算轴的最小轴径 由式8-2，dmin?A3Pn； 由表8-3取A?110； 计算出dmin?110?38.152?59.4mm； 又因为该段轴上有一个键槽，所以dmin?59.4?(1?7%)?63.6mm； 4. 联轴器型号和其尺寸的确定 计算转矩Tca?KA?T3?[T]

23

（，

?

因转矩变化幅度小，估取KA?1.3 所以Tca?1.3?1470?1911N?m

按照计算转矩Tca小于联轴器的许用转矩[T]查表选取，选用型号为GB/T5014-2003 HL6型弹性柱销联轴器

其公称转矩为2000N?m，许用转速（按材料为钢选取）

[n]?3550r?min?n3?52.62r/min，联轴器适用。

考虑到安全问题，该段轴受扭矩比较大，根据最小轴径选用联轴器的轴径为70mm 标记为：HL5弹性注销联轴器 5. 轴的结构设计 1) 各轴段轴径的确定

Y70?142 GB/T 5014-2003

J70?142d31：最小轴径，该轴段轴径取决于联轴器的尺寸，d31?dmin?65mm

d32：定位联轴器，d32?65?2?0.08?65?75.4mm，而且该段有一个毡圈油封，

查表取油封型号为 垫圈 80 JB/ZQ 4606-1997，所以取d2?80mm

d33：轴承段轴径，为定位轴肩，d33?80?2?0.08?80?92.8mm

又查机械手册，选择轴承6319，尺寸为d?D?B?(95?200?45)mm，所以确d33?100mm

又因为 v??nd 得v??nd???0.095?47.75?0.24m/s， 60由于v?2m/s时实现油润滑比较困难，因此用脂润滑。

d34：定位轴肩，d34?d33?2a?95?2?0.08?95?111mm mm ，取d34?111d35：轴环段轴径，d35?d36?2a?111?2?0.08?111?129mm，取

d35?129mm

d36：齿轮段轴径，d36?d7?（1~5）?100mm； 取d6?100mm d37：轴承段轴径，d37?d33?95mm

2) 各轴段长度的确定

24

L31：联轴器所在轴段的长度，根据联轴器的长度确定，L31?142?2?140mm L32：由端盖，垫圈油封的尺寸，还有考虑到方便安装联轴器的注销，选L32?50mm

垫圈油封的型号：垫圈 85 JB/ZQ 4606-1997

L33：轴承段，由轴承、挡油环的尺寸确定，L3?2?B?L挡?68mm

轴承的宽度：B?45mm，挡油环的宽：L挡?15mm

L34：根据箱体内腔宽度确定，L34?L箱?（L筒?B2?L5?2?L挡油环伸出）?73mm L35：轴环段，定位作用，取 L35?21mm

L36：齿轮段轴长，L36?B2?(2~3)?58mm；低速级大齿轮的厚度B2?60mm L37：跟L33结构相同，由轴承、挡油环和套筒的尺寸确定，

L37?3?B?L挡?L筒?72mm

其中轴承的宽度：B?45mm，

L总3?L31?L32?L33?L34?L35?L36?L37?484mm

轴的结构：

6. 细部结构设计（键的选择） 2) 联轴器处键的选择

根据结构和工况，选择键的类型为A型普通圆头平键 由该轴的轴径选定

键的尺寸为b?h?L?(28?14?70)mm

25

键槽深度：轴处t1?7.5mm，联轴器处t2?4.9mm 标记为GB/T 1096 键 28?14?70 键的校核：

对于普通平键连接，只需要进行挤压强度计算

2T?103?P??[?]P

kld查表得，按载荷性质为轻微冲击和材料为钢选择[?]P?100~120MPa 确定式子中的参数

k：键与联轴器接触高度，k?0.5h?6mm l：键的工作长度，l?L?b?70?20?50mm d：轴的直径，d?70mm

2?1680?103?114.3MPa?[?]P 所以计算出?P?6?70?508满足挤压强度校核，适合使用。 3) 齿轮段处键的选择

根据结构和工况，选择键的类型为A型普通单圆头平键 由该轴的轴径选定

键的尺寸为b?h?L?(24?12?54)mm

键槽深度：轴处t1?10mm，联轴器处t2?6.4mm 标记为GB/T1906 键24?12?54 键的校核：

对于普通平键连接，只需要进行挤压强度计算

2T?103?P??[?]P

kld查表得，按载荷性质为轻微冲击和材料为钢选择[?]P?100~120MPa 确定式子中的参数

k：键与联轴器接触高度，k?0.5h?8mm l：键的工作长度，l?L?b/2?54?12?42mm

26

d：轴的直径，d?110mm

2?1680?103?91MPa?[?]P； 所以计算出?P?8?42?110满足挤压强度校核，适合使用。 装配草图初示例：

27

四、箱体及其附件设计：

（1） 箱体设计：

表格五 箱体设计

低速级齿轮传动的中心距a=198mm 名称 箱座壁厚 箱盖壁厚 箱座凸缘厚度 箱体凸缘厚度 箱座底凸缘厚度 地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 轴承旁联接螺栓直径 盖与座联接螺栓直径 符号 减速器型式及尺寸\\mm 结果\\mm 10 10 50 50 25 20 8 20 20 180 10 10 20 ? ?? b 0.025a?3?8 0.02a?3?8 b? b2 2.5?? 0.036a+12 a≤250时，n=8 df n d1 0.75df d2 (0.5~0.6)df ?150~200 联接螺栓d2间距 轴承端盖螺钉直径 窥视孔盖螺钉直径 定位销直径 l d3 d4 d (0.4~0.5)df (0.3~0.4)df (0.7~0.8)d2 df、d1、d2至外箱壁距离 df:c1?26 c1 见表4-2 d1:c1?20 d2:c1?18 d1、d2至凸缘侧边距离

c2 28

见表4-2 d1:c2?20 d2:c2?16 轴承旁凸台半径 凸台高度 箱壁至轴承座端面距离 大齿轮顶圆与内箱壁距离 齿轮端面与内箱壁距离 轴承座或加强肋厚度 轴承端盖外径 轴承旁联接螺栓距离 R1 c2 根据低速级轴承座外径确定，以便扳手操作为准 20 60 50 10 15 h l1 c1?c2?(5~10) >1.2? >? ?1 ?2 m D2 m?0.85? m?20 具体如下 D2?D?(5~5.5)d3 两联接螺栓应尽量靠近，以S Md1?Md3互不干涉为准，一般取S?D2 具体如下

表格六 轴承端盖外径 轴承盖外径\\mm 低速轴轴承盖 中间轴轴承盖 高速轴轴承盖 结果\\mm 240 140 130 采用凸缘式轴承盖

（2） 轴承端盖设计：

为了方便调整轴承的间隙，并且要密封性良好，所以采用凸缘式轴承端盖，其结构如下图所示：

29

.

表格七 轴承端盖设计

参考《机械设计课程设计》表15-3 单位：mm 公式 轴承外径D 螺钉直径d3 输入轴端盖 90 10 11 115 140 12 14 参考设计 80 88 8 40 10 6 中间轴端盖 100 10 11 125 150 12 14 参考设计 90 98 8 45 10 6 输出轴端盖 200 10 11 225 250 12 14 参考设计 190 198 8 90 12 6 d0?d3?1 D0?D?2.5d3 D2?D0?2.5d3 e?1.2d3 e1?e m D1?D?(10~15) D6?D?(1~2) b d1 b1 h?(0.8~1)b （3） 窥视孔和窥视孔盖：

30

窥视孔主要作用是检查齿轮的啮合情况和润滑情况，还可以往此处灌注润滑油。窥视孔的位置应该放置于齿轮啮合区的上方。

窥视孔应为凸起结构，以便区分加工面。窥视孔盖一般为钢板或铸件，其与窥视孔端面结合表面要进行机械加工，安装时用螺钉紧固在箱盖上，并加垫片密封。 结构示意图如下： R B B2 A B1 A2 A1 结构参数：

表格八 窥视孔和窥视孔盖参数设计

参考《机械设计课程设计》表15-1 代号与名称 表达式 数值 备注 窥视孔的长度：A 无 取A 查表15-1，根据齿轮啮合位置选择 d1为窥视孔盖上螺窥视孔盖的长度：A1 A1?A?5d1 A1?A 钉直径，d1?8mm 窥视孔盖上两螺钉的中心距长度：A2 1A2?(A1?A) 2A2? 无 31

窥视孔盖的宽度：B1 B1?箱体宽?（15~20） B1 无 d1为窥视孔盖上螺窥视孔的宽度：B B?B1?5d1 B=B1 钉直径，d1?8mm 窥视孔螺钉在宽度上的中心距：B2 窥视孔上的螺纹孔：1B2?(B?B1) 2B2 无 d1 M8-10 取M10 根据螺钉选择 窥视孔盖的倒圆角：R 2~5 取2 无 窥视孔盖的高度：h 无 取10mm 自行设计

（4） 油面指示装置——油标尺：

油标尺的作用是观测箱体内润滑油的储存情况，使油面保持适当高度。为了方便观察，油标尺常设置在油面较稳定的低速级齿轮附近，设计时应该注意油标座孔的加工工艺性和装配使用的方便性。 结构参数：

表格九 油标尺参数设计（选用螺纹孔为M16）

参考《机械设计课程设计》表15-5 单位：mm d(H9)h9 d1 d2 d3 h a b c D D1 M16

4 16 6 35 12 8 5 26 22 32

（5） 通气塞：

通气塞的作用是排除箱体内的热膨胀气体，一边维持箱体内外的压力平衡，保持箱体的密封性。通气塞常设在箱体的最高处或窥视孔盖上。 结构参数：

表格十 通气塞参数设计

参考《机械设计课程设计》表15-6 单位：mm

d D D1 25.4 S 22 L 28 l 15 a 4 d1 6 M20?1.5 30

（6） 外六角螺塞和封油垫：

用于更换润滑油以及清洗箱体时排出油污的需要，在箱座底部设有排油孔。 油塞的作用就是封堵排油孔。

排油孔应设置在油池最低处，其结构设计要保证排油彻底而且加工工艺性良好。 在这里使用外六角螺塞和封油垫，结构和参数：

表格十一 外六角螺塞和封油垫结构参数设计

参考《机械设计课程设计》表15-8 单位：mm

d M16x1.5 d1 17 e 19.6 s 17 l 12 L 23 H 2 D0 26 a 3

（7） 起吊部分结构设计：

吊耳和吊钩：

吊钩或者吊耳是沿减速器长度方向在箱体上直接铸出来的。在箱座结合凸缘以下部位铸出的吊钩，可用来搬运减速器整体；而在箱盖上铸出的吊钩或吊耳是用来吊运减速器的箱盖，一般不能吊运整台减速器。 结构参数：

表格十三 吊耳和吊钩参数设计

参考《机械设计课程设计》表15-2 单位：mm 参数 表达式 值 备注 吊环宽度，可取为凸缘的宽度，但不少于40 B 无 取B=40 33

H H=（0.8~1.2）B 算出H=40 无 h h=0.4H 算出h=16 无 b b=2? 算出b=20 ?为箱壁厚，8 d d?b 取d=20 无 R R=（1~1.2）d 算出R=20 无 e E=（0.8~1）d 算出e=16 无 c c?B 取c=40 无 c1 c1?(1.5~1.8)c 算出c1=64 无 r r=0.25B 算出r=10 无

（8） 定位销：

定位销主要作用是保证轴承座孔的镗制和装配精度，需要在箱体结合凸缘上安装两个。

通常将定位销设置在箱体长度的对角方向，相距尽量开一些，这样才能保证定位精度。 采用B型圆柱销。

结构参数：

表格十四 定位销参数设计

参考《机械设计课程设计》表12-2 单位：mm 参数 d 值 20 备注 根据箱体所定的定位销直径 34

a c l（圆柱销） 1 1.6 50 无 无 根据箱体凸缘厚度选定，凸缘厚度为40mm

（9） 启盖螺钉：

在需要打开减速器箱体时，拆卸掉联接螺钉后，先拧动启盖螺钉顶起箱盖，然后才能搬移。

启盖螺钉设置在箱盖两侧边凸缘上，数目为2个。

这里的启盖螺钉选用外六角螺栓，按A级全螺纹选择并且在钉杆端部制成圆头。 结构参数：

表格十五 启盖螺钉参数设计

参考《机械设计课程设计》表11-12 单位：mm 参数 d 值 10 26.75 24 10 22.5 40 40 备注 无 无 无 无 无 35~100 全螺纹时，l=b emin s k dw(min) l b

35

五、润滑、密封设计

（1） 轴承的润滑：

三根轴在轴承处的转速：

v1?1.36m/sv2?0.45m/s v3?0.33m/s三条轴的转速都小于2m/s，采用脂润滑。为使轴承中的润滑剂不被齿轮的润滑剂稀释，在每个轴承内侧都装上一个挡油环，其结构如下，

（2） 齿轮的润滑：选用泼溅油润滑。由于所设计的减速器齿轮圆周速度较小，故齿轮的

润滑方式选用油润滑，轴承的润滑方式选用脂润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，参考文献[3]P781表14-2故润滑油选用工业闭式齿轮油（GB5903——1995），牌号选68号。润滑油在油池中的深度保持在70—80mm之间。参考[3]P779表14-1轴承的润滑脂选用通用锂基润滑脂（GB 7324——1994）。牌号为2号。由于轴承选用了脂润滑，故要防止齿轮的润滑油进入轴承将润滑脂稀释，也要防止润滑脂流如油池中将润滑油污染。所以要轴承与集体内壁之间设置挡油环。

六、心得体会

这是大学里做的第二个课程设计了，相比第一学期的齿轮油泵，这次更接近于机械设计了。就一道题目，然后我们根据题目进行设计，一开始以为会很难，因为不像第一学期那样有实物参考，不过在之后的设计中才发现其实差不多，我们虽然没有实物测绘，但是详细的教程帮我们解决了很多问题。 从电动机的选择到V带设计再到齿轮设计、轴设计校核等等，教程都有详细的例子，

36

我们参考着来做的话就解决了“不知从何下手”这一难题。参考再结合题目，渐渐的熟悉了上学期不知道该怎么用的《机械设计》，在实践的过程中对书本的知识有了更深的理解。虽然自己很多知识遗忘了，但是通过自己的努力把书本上的难关攻克，再转化为自己的课程设计的时候，总会有种豪情油然而生。虽然得花费很多时间，不过这绝对是值得的，我必须尽力把它做到最好。 在设计过程中，轴和齿轮的设计是比较困难的，因为设计齿轮时有较多的参数需要确定，而且计算较为复杂，所以经常会出错。有时候设计到最后才发现错误，又得从头来过，重新查书选择参数，这是很“痛苦”的事情，所以设计的时候总会思前想后，以求一次通过，当然这需要足够的耐心和细心，与智商无关，这在于个人。

在建模的时候，一开始因为一些数据没有处理好，导致做出来的零件有干涉的问题，然后检查数据，发现是齿轮的数据有问题，通过修改齿轮的齿数，重新计算齿轮的数据，才把问题解决。所以说在计算的时候一定要注意，一个小小的错误会引发后面一连串的问题，在处理数据的时候一定要认真仔细。

在装配的时候，发现有些零件的尺寸不对，导致又要回过头来修改零件，所以还是说一定要认真，做设计就是要严谨。

设计建模后还有一个更加繁杂的工作——制装配图！软件是有一定的局限性的，从UG导出的图有很多需要修改的地方。例如，一些配合的问题就出来了，有的螺纹没有配合好，有的零件对不上位置，只好通过不断的修改去完善。尽量把错误的地方改过来，有一些地方UG制图表达不出来就自己画上去，务求能够表达清楚。有一些非常明显，但有一些问题却不太容易看出。制图时同样需要清醒的头脑、缜密的心思。要充分熟悉规范的制图方法，才能发现问题，改正问题。

总的来说，这次课设设计我复习了很多以前的知识，而且把一些以前不定的知识也重新学习了一遍，对机械设计也有了更深一步的了解。我意识到，一个微小的错误都会造成整个设计的失败。为此，对待设计，我们都应该全身心投入，不要忽略细节。

37

七、附图

图8 装配图

38

图9零件图

图10 爆炸图

39

八、附表

1.书面材料

（1） 课程设计说明书1份 （2） 部件装配图1张（A0）

（3） 主要零件的零件图1张（高速轴零件图1张）

2.电子文档

内容 目录名称 所有零件三维模型文件名称 jiansuq disuzhoudachilun.prt liangmingjian_disuzhouxiaochilun.prt liangmingjian_gaosuzhouxiaochilun.prt liangmingjian_dangyouhuan1.prt liangmingjian_dangyouhuan2.prt liangmingjian_dangyouhuan3.prt liangmingjian_dianpian1.prt liangmingjian_dianpian2.prt liangmingjian_dianpian3.prt liangmingjian_dingweixiao.prt disuzhou.prt gaosuzhou.prt jian12.prt jian21.prt jian22.prt jian31.prt jian32.prt kuishigai.prt kuishikongdianpian.prt luomuM12.prt luomuM16.prt luoshuanM8X15.prt luoshuanM10X25.prt luoshuanM12X25.prt luoshuanM16X120.prt qigailuoding.prt taotong1.prt taotong2.prt 40

文件名称

taotong3.prt tongqisai.prt xianggai.prt xiangzuo.prt youbiaochi.prt yousai.prt yousaidianpian.prt zhongjianzhou.prt zhoucheng6411.prt zhoucheng6310.prt zhoucheng6319.prt zhouchengduangai2.prt zhouchengduangai11.prt zhouchengduangai12.prt zhouchengduangai31.prt zhouchengduanga32.prt 部件装配三维模型文件名称 零件图文件名称 装配图 gaosuzhou_dwg1.prt jiansuqi_asm1_dwg1.prt jiansuqi_asm1.prt 《课程设计说明书》 jianshuqishuomingshu.doc

九、参考文献

【1】 机械设计/谭庆昌，赵洪志主编，--2版（修订版）--北京：高等教育出

版社，2008.3

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k7n7.html