传动装置的总体设计.doc

1、I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

2、 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 2-1：a) b) c) d)图 2-1 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

3、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 .但 圆 锥 齿 轮 加 工 比 圆 柱 齿 轮

4、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： 12361V 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 2-2 带 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

5、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

6、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

7、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 ： Ped kPd Pd= Pw/Pw=FV/1000 w=Tnw/9550 w Ped电 动 机 的 额 定 功 率 Pd电 动 机 的 输 出 功 率Pw工 作 机 的 输 入 功 率 电 动

8、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 2-1 选 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 nw 工 作 机 卷 筒 的 转 速 w工 作 机 的 效 率表 2-1 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 0.940.96 0.960.99V 带 传 动 0.940.97

9、滚 动 轴 承 （ 每 对 ） 0.980.995弹 性 联 轴 器 0.990.995计 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

10、 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/min ,1500r/min, 1000r/min, 750r/min,常选 用 1500r/min 或 1000r/min 的 电 动 机 。常 用 传 动 机 构 的 性 能 及 适 用 范 围 见 表 2-2。表 2-2 常 用 机 构 的 性 能 及 适 用 范 围传 动 机 构选 用 指 标 平

11、带 传 动 V 带 传 动 链 传 动 圆 柱 齿 轮 传 动功 率 （ 常 用 值 ）/kw 小（ 20） 中（ 100） 中（ 100）大（ 最 大 达50000）常 用 值 24 24 25 35单 级 传动 比 最 大 值 5 7 6 8传 动 效 率 查 表 2-1许 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

12、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nd=(i1i2i3in) nWnd电 动 机 可 选 转 速 范 围i1,i2in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

13、， 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 Pd计 算 ， 转 速 则 取 满 载 转 速 nW。例 2.1 如 前 图 a 所 示 带 式 运 输 机 的 传 动 方 案 。 已 知 卷 筒 直 径 D=500mm， 运 输 带 的有 效 拉 力 F=1500N,运 输 带 速 度 v=2m/s,卷 筒 效 率 为 0.96， 长 期 连 续 工 作 。 试 选 择 合 适的 电 动 机解 ： （ 1） 选 择 电 动 机

14、 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=Fv/（ 1000 w ） 所 以 pd= Fv/（ 1000 w ）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 w分 别 为 带 传 动 、 齿 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 。

15、 取 1=0.96 2=0.99 3=0.97 4=0.97 5=0.98 w=0.96所 以 w= 1 22 3 4 5 w=0.960.9920.970.990.980.96=0.83所 以 pd= Fv/（ 1000 w ） =15002/（ 10000.83） KW=3.61KW（ 3） 确 定 电 动 机 转 速卷 筒 轴 的 工 作 转 速 为 ： nw =601000V/（ D） =6010002/（ 3.14500）r/min=76.4r/min按 推 荐 的 合 理 传 动 比 范 围 取 V 带 传 动 的 传 动 比 i1 =24,单 级 齿 轮 传 动 比 i2=35

16、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nd= i nw =(620) 76.4r/min=4581528 r/min符 合 这 一 范 围 的 同 步 转 速 有 750 r/min， 1000 r/min， 1500 r/min。 再 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 。额 定 功 率 电 动 机 转 速 （ r/min） 传 动 装 置 的 的 传 动 比方 案 电 动 机 型 号Ped/kw

17、同 步 转 速 满 载 转 速 总 传 动 比 带 齿 轮1 Y160M18 4 750 720 9.42 3 3.142 Y132M16 4 1000 960 12.57 3.14 43 Y112M4 4 1500 1440 18.85 3.5 5.385综 合 考 虑 选 Y132M16 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 nm和 工 作 机

18、主 动 轴 的 转 速 nw 可 得 传 动 装 置 的 总 传 动 比i=nm/nw 对 于 多 级 传 动 i= i1 i2 in 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 ，

19、 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/min） ：n1 = nm/i0n2= n1/ i1= nm/i0i1n3= n2/i2=nm/ i0i1i2式 中 的 nm为 电 动

20、机 的 满 载 速 度n1 、 n2、 n3分 别 为 1、 2、 3 轴 的 转 速i0电 动 机 至 1 轴 的 传 动 比i11 轴 至 2 轴 的 传 动 比i22 轴 至 3 轴 的 传 动 比(2) 各 轴 的 输 入 功 率 ：p1=pd 01 p2=p1 12=pd 01 12 p3=p2 01 12 23pd为 电 动 机 的 输 出 功 率 ， p1 、 p2 、 p3分 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

21、 矩 ：T1=Td i0 01 T2=T1 i1 12 T3=T2 i2 23T1、 T2、 T3分 别 为 1、 2、 3 轴 的 输 入 转 矩Td为 电 动 机 轴 的 输 出 转 矩 Td=9550pd/nm例 2.2 同 例 2.1 的 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 ： n1 = nm/i0=960/3.14r/min=305.73r/minn2= n1/ i1=305.73/4r/min=76.4 r/minnw=76.4 r/min（ 2） 各 轴 的 输 入 功 率

22、 ： p1=pd 01 =3.60.96kw=3.456 kwp2=p1 12= p1 2 3=3.4560.990.97 kw =3.32 kwp3=p2 2 4=3.320.990.97 kw=3.19 kw（ 3） 各 轴 的 输 入 转 矩 ：Td=9550pd/nm =95503.61/960Nm=35.91 NmT1=Td i0 01 = Td i0 1 =35.913.140.96 Nm=108.25 Nm T2=T1 i1 12 = T1 i1 2 3= 10840.990.97 Nm=415.82 Nm T3=T2 2 4=415.820.990.97 Nm=399.31 N

23、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/min) 960 305.73 76.4 76.4输 入 功 率 P(kw) 3.6 3.456 3.32 3.19输 入 转 矩 T (Nm) 35.91 108.25 415.82 399.31传 动 比 i 3.14 4 1效 率 0.96 0.96 0.96第 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

24、 ； 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

25、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 3-1 设计带式输送机传动系统中的普通 V 带传动。原动机为 Y132M1-6 型电动机，电动机额定功率 Ped=4KW,满载转速 nm=960r/min,小带轮安装在电机轴上，带的传动比i=3.14,一天工作时间 t=24h,5 年寿命。解

26、：（1） 选择 V 带型号查表，得工作情况系数 KA=1.4,求得所需传递功率 Pc=KAPc=1.44=5.6KW由小带轮转速 n1 及功率功率 Pc 选择小带轮型号为 A 型。（2）确定带轮直径dd1=112mm,dd2=idd1=355mm（3） 核算带轮速度v=dd1nm/6000=5。63m/s5m/s120（7） 确定带的确良根数 Z查表单根 V 带传递功率 P0=1.16KW,查表传递功率增量P0=kbn1(1-1/ki)=0.119,包角修正系数 k=0.93,长度修正系数 kl=1.03,ZPc/(P0+P0) kkl=4.57(根)Z=5 根。（8）确定单根 V 带的拉力

27、F0F0=500Pc(2.5/k-1)/Zv+qv 2=171.09N（9）对轴的压力 FQFQ=2ZF0Sin1/2=1677.7N（10）结果是 5 根 AGB1154489V 带，中心距 a=600mm,带的基准直径dd1=112mm,dd2=355mm，对轴的压力 FQ=1677.7N，带轮的宽度 B=(Z1)e+2f=78(mm).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

28、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

29、 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 Z1=2040， 在 保 证 齿 根 弯 曲 强 度 的 前 提 下 ， Z1可取 大 些 ； 传 递 动 力 的 齿 轮 ， 其 模 数 应 大 于 1.52mm。例 3.2 设 计 一 台 单 级 直 齿 圆 柱 齿 轮 减 速 器 ， 已 知 传 递 的 功 率 P=3.4656KW,电 动 机驱 动 ， 小 齿 轮 转 速 n1=305.73r/min,传 动

30、 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 220250HBS， 大 齿 轮 选 用 45 号 钢 正 火 ， 硬 度 为 170210HBS， 因 为 是 普 通 减 速 器 由 教 材 表10.21 选 8 级 精 度 ， 要 求 齿 面 粗 糙 度 Ra 3.26.3um（ 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 d1值 ， 确 定 有 关 参

31、 数 与 系 数 。1） 转 矩 T1=9550p/n1=95503.4656/305.73=108.25Nm2） 载 荷 系 数 k 查 表 10.11 取 k=1.13） 齿 数 Z1和 齿 宽 系 d 小 齿 轮 的 齿 数 Z1取 为 27， 则 大 齿 轮 齿 数 Z =i.Z1=108， Z1、 Z2互 质 ， 取 Z2=107。因 单 级 齿 轮 传 动 为 对 称 布 置 ， 而 齿 轮 齿 面 又 为 软 齿 面 ， 由 表 10.20 选 取 d=14) 许 用 接 触 应 力 【 H】由 相 关 图 表 查 得 Hlim1=560Mpa, Hlim2=530Mpa,SH=

32、1N1=60njln=60305.73(552120)=0.57109N2=N1/i=0.57109/4=0.14109查 相 关 图 表 得 ZN1=1.06,ZN2=1.10【 H】 1= Zn1 Hlim1/SH=1.06560/1 Mpa =593.6Mpa【 H】 2= Zn2 Hlim2/SH=1.1530/1 Mpa =583Mpad1 76.43（ KT（ U+1） /( du【 H】 2)） 1/3=76.43(1.1108.251035/(14(593.6)2)1/3) mm=57.35mmm= d1/z1=57.35/27 mm=2.12mm取 m=2.5mm d1=mz

33、1=2.527=67.5mm d2=mz2=2.5107mm=267.5mmb= dd1=167.5mm=67.5mm,经 圆 整 后 取 b2=70mm,b1=b2+5mm=75mm, a=m(z1+z2)/2=2.5(27+107)/2mm=167.5mm.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 (Kw)n-轴 的 转 速 (r/min)c-由 轴 的 许 用 切 应

34、 力 所 确 定 的 系 数 （ 查 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

35、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

36、 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

37、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 d20mm 时 ， 这 种 优 点 不 显 著 ， 由 于 球 轴 承 价 格低 廉 ， 应 选 球 轴 承 ） 。（ 4） 轴 的 刚 度 较 差 、

38、 支 承 间 距 较 大 ， 轴 承 孔 同 轴 度 较 差 或 多 点 支 承 时 ， 一 般 选 用自 动 调 心 轴 承 ； 而 不 能 自 动 调 心 的 滚 子 轴 承 仅 能 用 在 轴 的 刚 度 较 大 、 支 承 间 距 不 大 、 轴承 孔 同 轴 度 能 严 格 保 证 的 场 合 。（ 5） 同 一 轴 上 各 支 承 应 尽 可 能 选 用 同 类 型 号 的 轴 承 。本 方 案 建 议 采 用 一 对 深 沟 球 轴 承 62*2、 传 动 件 齿 轮 结 构 设 计本 课 程 设 计 采 用 圆 柱 齿 轮 作 为 内 传 动 件 ， 齿 轮 的 结 构 设 计

39、 与 齿 轮 的 几 何 尺 寸 、 毛坯 材 料 、 加 工 方 法 、 使 用 要 求 和 经 济 性 等 因 素 有 关 ， 进 行 结 构 设 计 时 必 须 综 合 考 虑 。对 于 钢 制 齿 轮 ， 当 齿 轮 直 径 很 小 ， 齿 根 圆 到 键 槽 底 部 的 距 离 K 2m 时 ， 常 将 齿轮 和 轴 做 成 一 体 ， 若 K 2m 时 ， 无 论 从 材 料 或 工 艺 上 考 虑 ， 都 应 将 齿 轮 和 轴 分 开 制 造 。圆 柱 齿 轮 的 结 构 尺 寸 及 结 构 型 式 可 参 考 表 选 取 。进 行 齿 轮 结 构 设 计 时 ， 还 要 进

40、行 齿 轮 和 轴 的 联 接 设 计 。 通 常 采 用 单 键 联 接 ， 但 当 齿轮 转 速 较 高 时 ， 应 采 用 花 键 或 双 键 联 接 。3、 轴 的 结 构 设 计 及 轴 、 轴 承 、 键 的 强 度 校 核传 动 件 装 在 轴 上 以 实 现 回 转 运 动 和 传 递 功 率 ， 减 速 器 普 遍 采 用 阶 梯 轴 ， 传 动 件 和轴 以 平 键 联 接 。（ 1） 轴 的 结 构 设 计减 速 器 中 的 轴 是 既 受 弯 矩 又 受 扭 矩 的 转 轴 ， 较 精 确 的 设 计 方 法 是 按 弯 矩 合 成 强 度来 计 算 各 段 轴 径 ，

41、 一 般 先 初 步 估 算 定 出 轴 径 ， 然 后 按 轴 上 零 件 的 位 置 ， 考 虑 装 配 、 加 工等 因 素 ， 设 计 出 阶 梯 轴 各 段 直 径 和 长 度 ， 确 定 跨 度 后 ， 进 一 步 进 行 强 度 验 算 。轴 的 结 构 设 计 应 在 初 估 轴 径 和 初 选 滚 动 轴 承 型 号 后 进 行 。为 使 轴 上 零 件 定 位 可 靠 、 装 拆 方 便 并 考 虑 工 艺 性 因 素 ， 通 常 将 轴 设 计 成 由 两 端 向中 央 逐 渐 增 大 的 阶 梯 形 ： 其 径 向 尺 寸 ， 由 轴 上 零 件 的 受 力 、 定 位

42、 、 固 定 等 要 求 确 定 ； 其轴 向 尺 寸 则 由 轴 上 零 件 的 位 置 、 配 合 长 度 及 支 承 结 构 等 因 素 决 定 。（ 2） 轴 的 强 度 校 核 通 常 可 选 定 12 个 危 险 截 面 ， 按 弯 扭 合 成 的 受 力 状 态 对 轴 进 行 强 度 校 核 ， 如 强 度 不够 可 修 改 轴 的 尺 寸 。例 4.1 已 知 传 递 的 功 率 P=3.32kw， 从 动 轮 的 转 速 n=76.4r/min,直 齿 圆 柱 齿 轮 分度 圆 直 径 d2=250mm,传 递 的 转 矩 T=415.82Nm（ 1） 选 择 轴 的 材

43、料 确 定 许 用 应 力由 已 知 条 件 知 减 速 器 传 递 的 功 率 属 于 中 小 功 率 ， 材 料 无 特 殊 要 求 ， 故 选 用 45#钢调 质 处 理 ， 由 表 13.4 查 得 强 度 极 限 B=650Mpa， 再 由 表 13.2 得 许 用 弯 曲 应 力【 -1b】 =60Mpa（ 2） 按 扭 矩 强 度 估 算 直 径根 据 表 13.1 得 C=118 107， 又 由 式 （ 13.2） 得 d c(p/n)1/3=(107 118)(3.32/76.4)1/3=37.6 41.5mm考 虑 到 轴 的 最 小 直 径 处 要 求 安 装 联 轴

44、器 ， 会 有 键 槽 存 在 ， 故 将 计 算 直 径 加 3% 5%取38.73 41.5mm,由 设 计 手 册 取 标 准 直 径 d1=42mm（ 3） 设 计 轴 的 结 构 并 绘 制 草 图由 于 设 计 的 是 单 级 减 速 器 ， 可 将 齿 轮 布 置 在 箱 体 内 部 中 央 ， 将 轴 承 对 称 安 装 在 齿 轮两 侧 轴 的 外 伸 端 安 装 半 联 轴 器 。1） 、 确 定 轴 上 零 件 的 位 置 和 固 定 方 式 ， 要 确 定 轴 的 结 构 形 状 ， 必 须 确 定 轴 上 零 件 的装 拆 顺 序 和 固 定 方 式 ， 确 定 齿

45、轮 从 右 端 装 入 ， 齿 轮 的 左 端 用 轴 肩 （ 或 轴 环 ） 定 位 ， 右 端用 套 筒 固 定 ， 这 样 齿 轮 在 轴 上 的 轴 向 位 置 完 全 被 确 定 ， 齿 轮 的 周 向 固 定 采 用 平 键 联 接 ，轴 承 对 称 安 装 于 齿 轮 的 两 侧 ， 其 轴 向 用 轴 肩 固 定 ， 周 向 固 定 采 用 过 盈 配 合 。2） 、 确 定 各 轴 段 的 直 径 ， 如 图 所 示 ， 轴 段 a（ 外 伸 端 ） 直 径 最 小 ， d1=42mm,考 虑到 要 对 安 装 在 轴 段 a 上 的 联 轴 器 进 行 定 位 ， 轴 段

46、b 上 应 有 轴 肩 ， 同 时 为 能 很 顺 利 地 在轴 段 c、 f 上 安 装 轴 承 ， 轴 段 c、 f 必 须 满 足 轴 承 的 内 径 的 标 准 ， 故 取 轴 段 c、 f 的 直径 分 别 为 d3=55mm d6=55mm,用 相 同 的 方 法 确 定 轴 段 b、 d、 e 的 直 径 d2=50mm d4 =60mm d5=68mm,选 用 6211 轴 承 。3） 、 确 定 各 轴 段 的 长 度 ， 齿 轮 的 轮 毂 宽 为 72mm， 为 保 证 齿 轮 固 定 可 靠 ， 轴 段 d 的长 度 应 略 短 于 齿 轮 轮 毂 宽 ， 取 L4=7

47、0mm。 为 保 证 齿 轮 端 面 与 箱 体 内 壁 不 相 碰 ， 齿 轮 端 面与 箱 体 内 壁 间 应 留 有 一 定 的 间 距 取 该 间 距 为 13mm。 为 保 证 轴 承 安 装 在 轴 承 座 孔 中 （ 轴承 宽 度 为 21mm） 并 考 虑 轴 承 的 润 滑 ， 取 轴 承 端 面 距 箱 体 内 壁 的 距 离 为 5mm。 所 以 轴 段e 的 长 度 L5=18mm, 轴 段 f 的 长 度 L6=20mm。 轴 段 c 由 轴 承 安 装 的 对 称 性 知 ， L3=40mm,轴 段 b 的 长 度 L2=66mm,轴 段 a 的 长 度 由 联 轴

48、 器 的 长 度 确 定 得 L1=83mm(由 轴 颈 d1=42mm知 联 轴 器 和 轴 配 合 部 分 的 长 度 为 84mm),在 轴 段 a 、 d 上 分 别 加 工 出 键 槽 ， 使 两 键 槽 处于 轴 的 同 一 圆 柱 母 线 上 ， 键 槽 的 长 度 比 相 应 的 轮 毂 宽 度 小 约 510mm,键 槽 的 宽 度 按 轴段 直 径 查 手 册 得 到 ， a 处 选 用 平 键 12870， d 处 选 用 平 键 181160。4） 、 选 定 轴 的 结 构 细 节 ， 如 圆 角 、 倒 角 、 退 刀 槽 等 的 尺 寸 。（ 4） 按 弯 扭 合 成 强 度 校 核 轴 径 ：Ft2=2T2/d2=2415.82/250N=3326.56NFr2=Ft2 tg =3326.56tg200N=1210.7