带式输送机传动装置论文

青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）

摘 要

本次课题设计的题目是“带式输送机传动装置的测绘”。 采用CAD软件进行结构设计，并完成减速器装配图、零件图设计及主要零件的机械加工工艺编制。

本次的设计具体内容主要包括：带式输送机传动装置总体设计；主要传动机构设计；主要零、部件设计；完成主要零件的工艺设计；设计主要零件的工艺装备；撰写开题报告；撰写毕业设计说明书；翻译外文资料等。

对于即将毕业的学生来说，本次设计的最大成果就是：综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力。

关键词：带式输送机；传动装置；设计；制造

I

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Abstract

This topic design topic is “Speed reducer mapping and design”. Uses three dimensional CAD software to carry on the structural design, and completes Gear assembly drawing, parts of the design and machining parts of the process of preparing.

This time design concrete content mainly includes: The belt type transports the engine drive system design; Main transmission system design; Main zero, part design; Completes the major parts the technological design; Designs set of main important documents the craft equipment; Composes the topic report; Composition graduation project instruction booklet; Translation foreign language material and so on.

Regarding the student who soon graduates, this design biggest achievement is: Synthesis basic theories, project technology and production practice knowledge and so on utilization machine design, mechanical drawing, machine manufacture foundation, metal material and heat treatment, common difference and technical survey, theoretical mechanics, materials mechanics, mechanism, computer application foundation as well as craft, jig. Grasps the machine design the general procedure, the method, the design rule, the technical measure, and unifies with the production practice, raises analyzes and solves the general engineering actual problem ability, has had the mechanical drive, the simple machinery design and manufacture ability.

Key words：speed reducer; Transmission device; Design; Manufacture.

II

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目 录

摘 要 .......................................................... I Abstract ......................................................... II 1绪论 ............................................................ 1

1.1带式输送机传动装置发展状况 ........................................................................................ 1

1.2带式输送机传动装置发展趋势 ........................................................................................ 2 1.3课题任务 ............................................................................................................................ 2

2带式输送机传动装置测绘 ........................................... 4

2.1简述带式输送机传动装置工作原理与各部分功能 ........................................................ 4 2.2测绘相关内容 .................................................................................................................... 4 2.3相关技术要求 .................................................................................................................... 6

3带式输送机传动装置总体设计 ....................................... 8

3.1带式输送机传动装置传动方案的设计 ............................................................................ 8 3.2传动零件的设计计算 ...................................................................................................... 11 3.3带式输送机传动装置附件设计 ...................................................................................... 24

4轴的加工工艺.................................................... 30

4.1减速箱输出轴的工艺性分析 .......................................................................................... 30

4.2选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 ...................................................................... 31 4.3选择减速箱输出轴的加工方法，制定工艺路线 .......................................................... 33 4.4 机床设备的选用 ............................................................................................................. 36

结 论 ......................................................... 37 致 谢 ......................................................... 38 参考文献 ......................................................... 39 附 录 ......................................................... 40

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1绪论

1.1带式输送机传动装置发展状况

带式输送机传动装置是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电BW型脚板式卧装双轴型摆线针轮减速机机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。

20世纪70-80年代，世界上带式输送机传动装置技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。 改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。但是，我国大多数带式输送机传动装置的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。 由于全球经济危机的影响，一批本来主打出口减速机的企业纷纷转战国内市场，抢夺国内减速机的市场份额，这样的竞争给原本就定位于国内市场的减速机厂家带来了更大的竞争和压力。随着我国税收政策及外在经济压力的的影响，一些减速机企业开始外购磨齿机等高端设备，而如此行为也就掀开了国内减速机行业的标准。 国内的发展概况 ：

国内的带式输送机传动装置多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。 国外发展概况 ：

国外的带式输送机传动装置，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，带式输送机传动装置工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的带

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式输送机传动装置是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。

1.2带式输送机传动装置发展趋势

1.2.1设备大型化、提高运输能力

为了适应高产高效集约化生产的需要。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10a内输送量要提高到3000～4000t/h，还速提高至4～6m/s。对于钢绳芯强力带式输送机需加长至5000m以上，单机驱动功率要求达到1000～1500kW，输送带抗拉强度达到6000 N/mm（钢绳芯）和2500N/mm（钢绳芯）。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩带式输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机，以提高我国的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。 1.2.2提高元部件性能和可靠性

设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使性能得到进一步的提高。 1.2.3扩大功能，一机多用化

拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。

1.3课题任务

这次我们设计的是带式输送机传动装置。带式输送机传动装置是一个用途十

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分广泛且比较典型的机械装置。带式输送机传动装置的设计历来是机械设计中经典的项目之一。而带式输送机传动装置中设计难度最大的部件当数带式输送机传动装置的齿轮轴。齿轮轴是支撑轴上零件.传递运动和动力的关键部件，其设计不同于一般零部件的设计，它包含两个主要内容：强度设计和结构设计。为了保证其足够的工作能力，一般必须对轴进行强度计算，必要时还要做刚度计算，振动稳定性计算等。为了保证安装在轴上的零件能正确的定位和固定以及轴的加工和装配的要求。必须合理的定出轴各部分形状和结构尺寸，也即进行结构设计。实际设计中，强度设计和结构设计互相关联，互相影响，需要不断的交互。不仅如此，轴在减速箱体中的装配位置.轴上零件的结构及装配都会直接影响着轴的结构及其强度，从而使齿轮轴的设计复杂，成为带式输送机传动装置设计的“瓶颈”。

带式输送机传动装置的设计主要包括： （1）传动方案的分析拟定 （2）电动机的选择

（3）传动装置的运动和动力参数的计算 （4）传动零件的设计计算 （5）轴的设计计算

（6）轴承，连接件，润滑密封的选择和验算 （7）箱体结构及附件设计

（8）装配图及零件图的设计与绘制 （9）论文的整理及编写

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2带式输送机传动装置测绘

2.1简述带式输送机传动装置工作原理与各部分功能

带式输送机传动装置工作原理是利用各级齿轮传动来达到降速的目的。带式输送机传动装置就是由各级齿轮副组成的.比如用小齿轮带动大齿轮就能达到一定的减速的目的,再采用多级这样的结构,就可以大大降低转速了。

齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。

齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。

在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递任意两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。

齿轮轴固定齿轮。一周接收和传替发动机动力即输入轴，中间轴把一轴的动力过渡和传替给二轴，二轴把动力传替给差速器到驱动桥即输出轴。

2.2测绘相关内容

2.2.1简述各种量具的使用方法 1）游标卡尺

（1）游标卡尺的使用：

测量外尺寸时，两下卡脚张开略大于被测尺寸，而后自由进入工件，以固定

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卡脚贴靠在攻坚的一个表面上，然后移动有标尺轻微的压力把活动卡脚推向工件的另一表面，两卡脚之间开度即为被测尺寸。

测量内尺寸时，两下卡脚张开略小于被测尺寸，再慢慢移动游标尺，张开两卡脚并轻轻的接触零件的内表面，便可读出工件的尺寸。

测量深度时，把主尺端面紧靠在被测工件端面上，再向零件空（或槽）内移动游标尺，使深度尺和空（或槽）的底部轻轻接触，然后拧紧螺钉，锁定游标，取出卡尺读数值。

（2）游标卡尺的读数方法。

读数时，先在主尺上读出副尺零刻线左面对应的尺寸整数值部分，再找出副尺上于主尺刻度对准的那一根刻线，读出副尺的刻线数值，乘以精度值，所得乘积即为尺寸数小数值部分，整数于小数之和就是被测零件的尺寸。 2）齿厚游标卡尺：

（1）齿厚游标卡尺使用：

测量时，在垂直主尺上调整齿顶高，并用游标框上的螺钉锁紧，把高度定位尺紧贴被测齿轮的齿顶，保持齿厚游标卡尺与被测齿轮轴线垂直，移动水平游标卡尺框到量爪接近齿轮侧面时，拧紧微调装置上的紧定螺钉，旋转微调装置，是两个量爪轻轻接触轮齿侧面，从水平游标卡尺上读出齿厚数值。 （2）齿厚游标卡尺读数：

齿厚游标卡尺的测量精度不高，因为测量时以齿顶圆定位，所以齿顶圆误差和径向跳动误差会影响测量结果，齿厚游标卡尺的读数方法同一般的游标卡尺，其精度为0.02mm。

3）外径千分尺： （1）外径千分尺使用：

测量时，将工件的被测部位置于两测量面之间，先转动活动套管，当两测量面快要接触工件时，改用转动测力装置，当测微螺杆的测量面紧贴零件表面时，侧微螺杆就停止转动，这时如果再旋转测力就会发出“咔、咔”的响声，表示已经拧到头了。

（2）外径千分尺读数：

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读出固定套筒上的尺寸数值：读出固定套筒上与活动套管端面对齐的刻线尺寸（必须注意不可遗漏应读出的0.5mm的刻线值）。

读取活动套管上的尺寸数值：读出活动套管圆周上与固定套筒的水平基准线(中线）对齐的刻线数值，乘以0.01mm便是活动套管上的尺寸。3.求得测量尺寸：最后将这两部分尺寸相加，就是千分尺上测得的尺寸。 2.2.2简述各要素的测量方法

（1）机盖外轮廓及不需要精确测量的长度、宽度：用钢直尺测量。

（2）比较重要的深度、高度、厚度、直径（内径、外径），有配合的部分用游标卡尺直接测量并圆整。

（3）齿厚：用齿厚游标卡尺测的。 （4）齿数：通过数数得到。 （5）齿宽：游标卡尺测量。

（6）齿顶圆直径：因为被测齿轮齿数为单数，不能直接测的齿顶圆直径。先测的一齿与对边的两齿中一个的长度D，和两齿之间距离b。

θ=arctan b/2D

齿顶圆直径： da=D/cos2θ

（7）用游标卡尺或千分尺直接测量各段轴径尺寸并圆整

2.3相关技术要求

2.3.1各零件材料及热处理方法 1）机盖技术要求[1]

（1）铸造箱体必须经过时效处理

（2）轴承孔的椭圆度与垂直度按照7级精度GB1184-1996 （3）轴承孔端面与其轴线的垂直度按照7级精度GB1184-1996

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2）齿轮轴技术要求[1]

渗碳淬火硬度56~60HRC，渗碳层深度1~1.3，心部硬度35~40HRC。 磨齿后探伤检查。 3）齿轮技术要求[1]

（1）渗碳淬火硬度56~60HRC，渗碳层深度1~1.3，心部硬度35~40HRC。 （2）磨齿后探伤检查。

2.3.2简述齿轮、轴零件图中配合要素的尺寸、形位公差和粗糙度确定

设计零件时，应根据零件的功能和固定方式及配合要求的不同，合理选用其公差配合、形位公差及表面粗糙度。否则，将不仅直接影响零件的正常工作和冲压件的质量，而且也影响零件的使用寿命和制造成本。 1）齿轮、轴零件的公差配合要求[2]

齿轮、轴的公差配合分为过盈配合、过渡配合及间隙配合三种。过盈配合用于工作时其零件之间没有相对运动且又不经常拆装的零件，如导柱、导套与模板的配合；过渡配合用于模具工作时其零件之间

由于零件形状的复杂性及特殊性, 在实践中, 很难将其制造工艺按某种固定模式进行编制,各厂家因其设备状况、技术水平不同, 所编制的工艺也完全不同, 但工艺编制的原则及基本指导思想应是大同小异的。 2）形位公差的选用

根据零件的结构特征、功能关系、检测条件以及有关标准件的要求，学则形位公差项目；根据零件的功能和精度要求、制造成本等，确定形位公差值；按标准规定进行图样标注。 3）标注的尺寸 （1）配合尺寸。 （2）安装尺寸。 （3）总体尺寸。 （4）性能尺寸。 （5）其他重要尺寸。

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3带式输送机传动装置总体设计

3.1带式输送机传动装置传动方案的设计

3.1.1拟订传动方案

传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。它常具备减速、改变运动形式或运动方向以及将动力和运动进行传递与分配的作用。传动装置是机器的重要组成部分。传动装置的质量和成本在整部机器中占有很大的比重，整部机器的工作性能、成本费用以及整体尺寸在很大程度上取决于传动装置设计的状况。因此，合理地设计传动装置是机械设计工作的一个重要组成部分。

合理的传动方案首先应满足工作机的性能要求。另外，还要与工作条件相适应。同时还要求工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，传动效率高，使用维护方便，工艺性和经济性好。若要同时满足上述各方面要求往往是比较困难的。因此，要分清主次，首先满足重要要求，同时要分析比较多种传动方案，选择其中既能保证重点，又能兼顾其他要求的合理传动方案作为最终确定的传动方案。

∵工作速度Vm=1.25m/s，直径D=370mm=0.37m

60Vm?64.56r/min (1-1) ?D经估算，总传动比约为15，因为普通圆柱齿轮传动的传动比常用值为3~5，蜗杆传动的传动比常用值为7~40，带传动传动比常用值为2~4。所以，该传动可由二级圆柱齿轮、一级蜗轮蜗杆或一级带传动和一级齿轮传动来实现；可有以下几个方案：

∴转速nm?

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图2.1 带式输送机传动方案

3.1.2电动机的选择 1）选择电动机类型和结构形式

选取Y系列三相交流异步电动机。它具有高效、节能、振动小、噪声小和运行安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合国际标准。 2）确定电动机的容量

电机容量主要根据电动机运行时的发热量条件来决定，电动机的发热与其运行状态有关。对于长期连续运转、载荷不变或变化很小、常温下工作的机械，只要所选电动机的额定功率Pm等于或略大于所需电动机功率PO，即Pm≥PO，电动机在工作时就不会过热，而不必校验发热和启动力矩。具体步骤如下： （1）计算工作机所需功率Pw

Pw=Tnw/9550 (2-1)

由给定条件T=850N.m，vw=1.25m/s，对于带式输送机取?w=0.96

Pw=9Tnw/9550=5.74KW

（2）计算电动机所需功率Pd

Pd=Pw/? (2-2)

传动装置总效率η为组成传动装置的各个运动副效率的乘积，即：

232?=?联轴器 (2-3) ?轴承?齿轮由《课程设计》表11-9查得?联轴器=0.99，?轴承=0.98，?齿轮 =0.97

?=0.992×0.983×0.972=0.868

Pd?PW??6.613kw

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（3）确定电动机的额定功率Ped

因有轻微震动，电动机额定功率Ped略大于Pd即可，由参考文献第20章所示Y型三相异步电动机的技术参数，选电动机的额定功率Ped为7.5kw。 3）确定电动机转速

容量相同的同类型电动机，其同步转速有1500r/min、1000r/min两种。电动机转速越高，则磁极数越少，尺寸和重量越小，价格也越低。但电动机转速与工作机转速相差过多势必造成传动系统的总传动比加大，致使传动装置的外廓尺寸和重量增加，价格提高。而选用较低转速的电动机时，则情况正好相反，即传动装置的外廓尺寸和重量减小，而电动机的尺寸和重量增大，价格提高。 设计中常选用同步转速1000rmin和1500rmin两种方案进行比较,由《课程设计》表20-5确定电动机型号为：Y132M-4。 其额定功率P=7.5KW，满载转速nm=1440r/min 3.2.3确定传动装置的总传动比并分配各级传动比

nm1440??22.3 nw64.56传动装置的总传动比为i总?合理分配各级传动比：

对于两级展开式圆柱齿轮减速器，当两级齿轮的材料的材质相同，齿宽系数相同时，为使各级大齿轮浸油深度大致相近（即两个大齿轮分度园直径接近），且低速级大齿直径略大，传动比可按下式分配，即

i1?(1.1?1.5)i2

式中：i1—高速级传动比 i2—减速器传动比

又因为圆柱齿轮传动比的单级传动比常用值为3～5，所以选

i1?5.39 i2?4.14

3.2.4传动装置的运动和动力参数计算

为进行传动件的设计计算，需要求出各轴的转速、转矩或功率，若将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴（卷筒轴）并设：

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nI、nII、nIII、nIV——各轴的转速（r/min） PI、PII、PIII、PIV——各轴的输入功率（KW） TI、TII、TIII、TIV——各轴的转矩（N2m）

1）各轴转速：

nI=nm=1440 r/min nⅡ?nm?267.16rmin i1nⅢ＝n??64.53rmin i2nIV＝nIII?64.53rmin

2）各轴功率：

P0=Pd=7.5kw

PI=PO?联轴器= 7.425kw PII=PI?轴承?齿轮=7.06kw

PIII=PII?轴承?齿轮=6.71kw

PIV=PIII?联轴器=6.643kw

3）各轴转矩：

T0=9550PO/n0=4.974?104N?m TI=9550PI/nI=4.924?104N?m TII=9550PII/nII=2.523?105N?m

TIII=9550PIII/nIII=9.993?105N?m

TIV=9550PIV/nIV=9.816?105N?m

3.2传动零件的设计计算

3.2.1 高速级圆柱齿轮

已知：输入功率PI=7.425KW，小齿轮转速nI=1440 r/min，直齿圆柱齿轮，单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动，两班制工作，使用期限10年，

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输送带速度容许误差为±5% 1）定齿轮精度等级、材料及齿数

（1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；

（2）材料选择。选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材

料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS； （3）选小齿轮齿数Z1=25，大齿轮齿数Z2=Z1?i1?134.75，取135； 2）按齿面接触疲劳强度设计

设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 由设计计算公式进行试算，

KT??1?ZE??即 d1t≥2.3233t1? (3-1) ?????d????H??（1）公式内的各计算数值

<1>试选载荷系数Kt=1.3 （Kt=1.3~1.7， 下标t 表示试选）

29.55?106PI<2>小齿轮传递的转矩 TI??4.92?104N?m (3-2)

n1<3>由《机械设计》表10-7选取齿宽系数?d=1；

12<4>由《机械设计》表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.5Mpa； <5>由《机械设计》表10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1=600Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2=550Mpa； <6>计算应力循环次数

N1=60n1jLh=60×1440×1×( 2×8×365×10)=5.04×109 (3-3)

NN2=1=9.54×108

5.29<7>由《机械设计》图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.92，

KHN2=0.98；

<8>计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1，得：

[?H]1=

KHN1?Hlim1=0.9×600 Mpa=540 Mpa (3-4) SKHN2?Hlim2=0.98×550 Mpa=506 Mpa S[?H]2=

(2)计算

<1>试算小齿轮分度圆直径d1t，代入[?H]中较小的值

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KT??1?ZE??=54.79mm d1t≥2.32×3t1??????d????H??<2>计算圆周速度υ

υ=

2?d1tn160?1000=

??54.79?144060?1000m/s=4.13m/s (3-5)

<3>计算齿宽b

b= ?dd1t=1×54.76mm=54.76 mm (3-6) <4>计算齿宽与齿高之比b/h

模数mt＝dlt?2.2 (3-7) Z1 齿高 h=2.25mt=2.25×2.2=4.95mm (3-8)

b?11.07 h<5>计算载荷系数

据υ=4.13 m/s，7级精度，由《机械设计》图10-8查得动载系数Kv=1.15直齿轮,由表10-3查得KH?=KF?=1 由《机械设计》表10-2查得使用系数KA=1

由《机械设计》表10-4查得7级精度、小齿轮、相对支承、非对称布置时KH?=1.12×0.18（1+0.6?d2）?d2+0.23×10?3b (3-9) 即KH?=1.12+0.18（1+0.6×12）×12+0.23×10?3×54.76=1.31 由

b?11.07 ,KH?=1.31，查《机械设计》图10-13得KF?=1.26 h故载荷系数K?KAKvKH?KH?=1.3755

<6>用实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：

K =54mm (3-10) Ktd1=d1t3<7>计算模数m?3)按齿根弯曲强度设计

d1?2.16mm Z12KT1?YFaYSa弯曲强度的设计公式 m≥??2?dZ1????F?3??? (3-11) ?（1）确定公式内的各计算数值

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<1>由《机械设计》图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE1=500 Mpa；

大齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE2=380 Mpa；

<2>由《机械设计》图10-18查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85，KFN2=0.88 <3>计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得：

[?F]1=

KFN1?FE10.85?500==303.57Mpa

1.4SKFN2?FE20.88?380==238.86Mpa

1.4S[?F]2=

<4>计算载荷系数K

K?KAKvKF?KF?=1.323

<5>查取齿形系数

由《机械设计》表10-5查得YFa1=2.62，YFa2=2.15 <6>查取应力校正系数

由《机械设计》表10-5查得YSa1=1.59，YSa2=1.81 <7>计算大、小齿轮的

YFaYSa,并加以比较 [?F]YFa1YSa1=0.0137 [?F]1YFa2YSa2=0.0166

[?F]2大齿轮的数值大

(2)设计计算： m≥32KT1YF?YS??=1.537 mm ?dZ12??F?对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数1.537并圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径d1=54mm，

d54算出小齿轮齿数Z1=1==27，故Z2=i1Z1=145.53， 取Z2=146。

m24)几何尺寸计算 (1)计算分度圆直径

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2=54mm d1=Z1m=27×

2=292mm d2=Z2m=146×

(2)计算中心距

a?d1?d2?173mm 2(3)计算齿轮宽度

b??dd1?54mm

取B2=54 mm, B1=60 mm

(4)结构设计

小齿轮：因其齿顶圆直径da1<160mm，故选用实心结构，结构尺寸见零件图。 大齿轮：因其齿顶圆直径160mm

3.2.2低速级圆柱齿轮

已知：输入功率PII=7.425KW，小齿轮转速nII=267.16r/min，齿数比μ=3.2，直齿圆柱齿轮。

1)齿轮精度等级、材料同高速级

选小齿轮齿数Z1=25，大齿轮齿数Z2=i2Z1=4.14?25=103.5取104； 2)按齿面接触疲劳强度设计 (1)确定公式内的各计算数值

<1>试选载荷系数Kt=1.3 （Kt=1.3~1.7， 下标t 表示试选）

9.55?106PI<2>小齿轮传递的转矩 TI??2.52?105N?m

n1<3>由《机械设计》表10-7选取齿宽系数?d=1；

12<4>由《机械设计》表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.5Mpa； <5>由《机械设计》表10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1=600Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2=550Mpa； <6>计算应力循环次数

N1=60n1jLh=60×316.5×1×(1×8×300×10)=5.04×109

NN2=1=9.54×108

5.29<7>由《机械设计》图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.9，

KHN2=0.92；

<8>计算接触疲劳许用应力

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取失效概率为1%，安全系数S=1 [?H]1=

KHN1?Hlim1=540 Mpa SKHN2?Hlim2=506 Mpa S[?H]2=

(2)计算

<1>试算小齿轮分度圆直径d1t，代入[?H]中较小的值

KT??1?ZE??d1t≥2.32×3t1????=88.92mm ???d????H?<2>计算圆周速度υ

υ=

=1.24 m/s

60?10002?d1tn1<3>计算齿宽b ： b= ?dd1t=1×88.92mm =88.92 mm <4>计算齿宽与齿高之比b/h

模数mt＝dlt?3.56 Z1 齿高 h=2.25mt=2.25×2.2=4.95mm

b?11.11 h<5>计算载荷系数

据υ=1.24m/s，7级精度，由《机械设计》图10-8查得动载系数Kv=1.15直齿轮,由表10-3查得KH?=KF?=1 由《机械设计》表10-2查得使用系数KA=1

由《机械设计》表10-4查得7级精度、小齿轮、相对支承、非对称布置时 KH?=1.12×0.18（1+0.6?d2）?d2+0.23×10?3b 即KH?=1.12+0.18（1+0.6×12）×12+0.23×10?3×54.76=1.34 由

b?11.11 ,KH?=1.34，查《机械设计》图10-13得KF?=1.26 h故载荷系数K?KAKvKH?KH?=1.4545

<6>用实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：

K =92.312mm Kt16

d1=d1t3青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）

<7>计算模数m?3)按齿根弯曲强度设计

d1?3.69mm Z1弯曲强度的设计公式： m≥3(1)确定公式内的各计算数值

2KT1?YFaYSa??2?dZ1????F???? ?<1>小齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE1=500Mpa；

大齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE2=380Mpa；

<2>由《机械设计》图10-18查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85，KFN2=0.88 <3>计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式3-12得

[?F]1=

KFN1?FE10.85?500==303.57 Mpa

1.4S[?F]2=

KFN2?FE20.88?380==238.86 Mpa

1.4S<4>计算载荷系数K

K?KAKvKF?KF?=1.3668

<5>查取齿形系数

由《机械设计》表10-5查得YFa1=2.62，YFa2=2.22 <6>查取应力校正系数

由《机械设计》表10-5查得YSa1=1.59，YSa2=1.77 <7>计算大、小齿轮的

YFaYSa并加以比较 [?F]YFa1YSa1=0.0137 [?F]1YFa2YSa2=0.0166

[?F]2大齿轮的数值大

(2)设计计算 m≥32KT1YF?YS??=2.6618 mm ?dZ12??F?对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿

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面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数2.6618，并圆整为标准值m=3mm，按接触强度算得的分度圆直径

d1=92.312mm，算出小齿轮齿数Z1=4)几何尺寸计算 (1)计算分度圆直径

d1==31,故Z2=i2Z1=111.78， 取Z2=112。 md1=Z1m=31?3?93mm

d2=Z2m=112?3?222mm

(2)计算中心距

a?d1?d2?214.5mm 2 (3)计算齿轮宽度

b=?dd1=93 mm

取B2=93mm, B1=100mm

（4）结构设计

小齿轮：因其齿顶圆直径da1<160mm，故选用实心结构，结构尺寸见零件图。 大齿轮：因其齿顶圆直径160mm

3.2.3 III轴（输出轴）设计

已知：PIII=6.71 KW，nIII=64.53 r/min，TIII=993.03 N·m 低速级大齿轮分度圆直径为d2=292 mm 1)求作用在齿轮上的力

331.24×103/310=2984 N (4-1) Ft=2TIII/d2=2×

Fr=Fttgα=2984×tg20o=1086 N (4-2)

2)初步确定轴的最小直径

选取轴的材料为45钢，调质处理。据《机械设计》表15-3，取A0=112

∴dmin=A0PIII3.43=112×3=56 mm (4-3) nIII98.93输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径dI?II（图3.1）。为了使所选的

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轴直径dI?II与联轴器的孔径适应，故需同时选取联轴器的型号。

联轴器的计算转矩Tca=KAT3，查《机械设计》表14-1，取KA=1.5，则：

m (4-4) Tca=KAT3=1.5×331.24=497 N·

按照计算转矩Tca应小于联轴器的公称转矩的条件，查《课程设计》表17-5JB/ZQ4384-1986，选用KL6型滑块联轴器，KL6联轴器JB/ZQ4384-1986，其公称转矩为500 N·m。主动端轴孔长度L1=50mm，主动端孔径d=95mm，故取dI?II=60mm。 3)结构设计[9]

(1)拟订轴上零件的装配方案

(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

<1>为了满足半联轴器的轴向定位要求，I-II轴段右端需制出一轴肩，故取

dII?III=45mm；左端用轴端挡环定位，按轴端直径取挡圈直径D=50mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=82 mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II段的长度应比L1略短，现取LI?II=80 mm。

<2>初步选择滚动轴承：因轴承主要承受径向力的作用，故选用深沟球轴承。

参照工作要求并根据dII?III=45mm，查取《课程设计》表１８－２选取

滚动轴承6010GB/T276—1994，其尺寸为d×D×B＝50mm×80mm×16mm，故dIII?IV=dVII?VIII=５０mm，由于在左端轴承内侧的Ⅲ-Ⅳ段需加一―甩油环‖，由后面设计知，甩油环的宽度

L=10mm，故

lIII?IV=16mm+10mm=26mm，取dIV?V=56mm。

<3>安装齿轮处的轴段Ⅵ-Ⅶ的直径dVI?VII=５５ mm，齿轮的右端与右轴承

间采用甩油环定位。已知齿轮轮毂的宽度为70mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取lVI?VII=66mm。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，故取h=5mm，则轴环处直径

dV?VI=65mm，轴环宽度b≥1.4h，取lV?VI=10mm。

<4>轴承端盖的总宽度约为46mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承润滑

的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端间的距离l=54mm，故取lII?III=100mm。

<5>取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm，小齿轮轴上两齿轮端面间距c=２０

mm。考虑到箱体的铸造过程误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体

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内壁一段距离Ｓ，取Ｓ=８mm，已知滚动轴承宽度Ｂ=１６mm，小齿轮比大齿轮宽75-70=5mm，高速级大齿轮宽B2=４８mm，小齿轮宽B1=５３mm。则：lVII?VIII=B+S+a+(70-66)=16+8+16+4=44mm

lIV?V=B2+ a+c+S+5/2–lV?VI–l=48+16+20+8+2.5–10–10=74.5mm (3)轴上零件的周向定位

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按dVI?VII由《课程设计》表15-25查得平键截面b×h=16mm×10mm，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为10mm×8mm×70mm，半联轴器与轴的配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 (4)确定轴上圆角和倒角尺寸

取端倒角为2×45?，各轴肩处的圆角半径均为R2。 4)求轴上的载荷

首先作出轴的计算简图。并根据计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图及弯矩图、扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。将计算出的截面C处的 MH、MV及M的值列于表3-1。

表3-1 C截面的受力大小 载荷 支反力F 弯矩M 总弯矩 扭矩T 5)按弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据《机械设计》式15-5及上表中的数值，并取α=0.6，轴的计算应力

水平面H 垂直面V FNH1=978N，FNH2=2006N MH=134402N?mm FNV1=356N，FNV2=730N MV=48910 N?mm 2222?48910?MVM=MH=134402=143025 N?mm T3=331240 N?mm ?ca=

M2?(?T3)2W2143025?(0.6?331240)2=MPa=14.7 Mpa (4-5) 30.1?55查得调质处理的45钢[??1]=60Mpa。因此?ca<[??1]，故安全。 6)轴承验算

2222(1)左侧轴承所受径向力Fr1=FNH1?FNV1=978?356=1041N 2220062?7302=2135N 左侧轴承所受径向力Fr2=FNH2?FNV2=

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故按右侧所算的Fr2计算。 (2)计算当量动载荷P：

P=fp（XFr+YFa）

∵此题中轴承主要承受径向力，轴向力很小，故可按公式P=fpFr计算； 按45钢表13-6，fp=1.0~1.2，取fp=1.2，则P=1.2×2135=2562N。 (3)查得6010型轴承的基本额定动载荷C=22000N；

轴承预期计算寿命L'h=8×300×10=24000；对于球轴承ε=3。 (4)验算6010轴承的寿命

106106?C??2200??????=Lh=?=106705h>24000h (4-6)

60n?P?60?98.9?2562?即高于预期计算寿命。故符合要求。 7)键的强度校核[12] 以齿轮处的键为例：

已知：T=331.24N?m，轴径d=55mm，键的尺寸 b×h×L=16mm×10mm×56mm。 键、轴和轮毂的材料都是钢，由《机械设计》表6-2查得许用挤压应力[?p]=100~120Mpa，取[?p]=110 Mpa。 键的工作长度L=L–b=56–16=40mm

键与轮毂键槽的接触高度K=0.5h=0.5×10mm=5mm

332T?1032?331.24?103==60.2 Mpa<[?p]=110 pa (4-7) ?p=

5?40?55Kld故联接的挤压强度足够，符合要求。 3.2.4 II轴结构设计

已知：PII=3.53KW，nII=316.5r/min，TII106.51N?m 1)初步确定轴的最小直径

选取轴的材料为45钢，调质处理。据《机械设计》表15-3，取A0=112

∴dmin=A03PII3.53=112×3=45 mm nII316.5输出轴的最小直径显然是安装轴承处的直径dI?II和dV?VI（图3.3）。为了使所选的轴直径dI?II与联轴器的孔径适应，故需同时选取轴承的型号。由《课程设计》表18-2，选用6006型深沟球轴承，其尺寸为d×D×B=30mm×55mm×13mm，故取dI?II=dV?VI50mm。

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2)轴的结构设计

(1)拟订轴上零件的装配方案

(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

<1>取安装齿轮处的轴段II-III、IV-V的轴径dII?III=dIV?V=45mm；大齿轮

的左端、小齿轮的右侧与轴承之间采用甩油环定位。已知大小齿轮轮毂宽度分别为48mm、75mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取lII?III=44 mm，lIV?V=70mm。大齿轮的右侧、小齿轮的左侧采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，取h=5mm，则轴环处的直径dIII?IV=45mm。轴环宽度即为两齿轮间距c，取c=20mm，即

lIII?IV=20mm。

<2>∵轴Ⅱ上的小齿轮与轴Ⅲ上的大齿轮啮合，故它们的对称轴线应重合。

轴Ⅲ上大齿轮对称轴线到箱体内壁距离l1=31+20=51mm，∴轴Ⅱ上小齿轮对称轴线到箱体内壁距离l2=75/2+a=51mm，∴a=13.5mm。仍取S=8mm。

∴lV?VI=（75-70）+a+S+B=5+13.5+8+13=39.5mm。

∵在计算Ⅲ轴时已确定Ⅱ轴上大齿轮左侧距箱体内壁a=16mm， ∴lI?II=（48-44）+a+S+B=4+16+8+13=41mm。 <3>轴上零件轴向定位

齿轮与轴的周向定位采用平键联接。按dII?III由《课程设计》表15-25查得平键截面b×h=10mm×8mm，键长为32mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；同理查得dIV?V处选用平键为10mm×8mm×56mm，齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 <4> 确定轴上圆角和倒角尺寸

取端倒角为1×45?，各轴肩处的圆角半径均为R1。

3.2.5 I轴结构设计

已知：PI=3.64KW，nI=1440r/min，TI=24.14N?m； 因此轴为齿轮轴，故轴的材料应与齿轮材料相同，为40Cr。

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1)初步确定轴的最小直径 ∴dmin=A03PI3.64=112×3=22mm nI1440输入轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径dVII?VIII（图3.4）。为了使所选的

轴直径dVII?VIII与联轴器的孔径适应，故需同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩Tca=KAT1，查表14-1，取KA=1.3，则： 24.14 N·m =31.4 N·m Tca=KAT1=1.3×

按照计算转矩Tca应小于联轴器的公称转矩的条件，查《课程设计》表17-5JB/ZQ4384-1986，选用YL4联轴器

J28?44GB/T5843-1986，其公称转矩

J118?30为40N·m，主动端轴孔直径为28mm，与电机轴径一致；从动端轴孔长度

L=30mm，从动端孔径d=18mm，故取dVII?VIII=18mm。

2)轴的结构设计[16]

(1)拟订轴上零件的装配方案

(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

1>为了满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅶ‐Ⅷ段左端需制出一轴肩，故取

dVI?VII=25mm；右端用轴端挡环定位，按轴端直径取挡圈直径D=28mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L=42 mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故Ⅶ‐Ⅷ段的长度应比L略短，现取

LVII?VIII=28mm。

2>初步选择滚动轴承：因轴承主要承受径向力的作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求并根据dVI?VII=25mm，查取《课程设计》表１８-２选取滚动

轴承6006GB/T276—1994，其尺寸为d×D×B＝30mm×55mm×13mm，故

dI?II=dV?VI=30mm，又因为两侧甩油环的宽度均为10mm，故

lI?II=lV?VI=10mm+13mm=23mm，取dII?III=dIV?V=36mm。

3>右轴承端盖总宽度约为47mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承润滑的

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要求，取端盖的外端面与半联轴器左端间的距离l=58mm，故取

lVI?VII=105mm。

4>轴I上的小齿轮与轴II上大齿轮啮合，其对称中心线应重合，取S=8mm，

∴48/2+16=53/2+a，∴a=13.5mm。 ∴lII?III=S+a-l=8+13.5-10=11.5mm；

同理：48/2+20+7.5+13.5+8-l=53/2+lIV?V，∴lIV?V=104mm。

(3)轴上零件周向定位[17]

半联轴器与轴的周向定位采用平键联接。按dVII?VIII由《课程设计》表15-25查得平键截面b×h×l=6mm×6 mm ×28mm，半联轴器与轴的配合为H7/n6；轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 (4)确定轴上圆角和倒角尺寸

取端倒角为1×45?，各轴肩处的圆角半径均为R1。

3.3减速器附件设计

1）轴承的润滑[13]

由《机械设计》表13-10查得，该减速器轴承适用于油润滑。 2）轴承端盖结构[19]

轴承端盖多用铸铁制造。结构形式为凸缘式和嵌入式两种，每种形式中按是否有通孔又分为透盖和闷盖。由于凸缘式端盖调整轴承间隙方便，密封性能好，应用广泛，故此处采用凸缘式端盖。

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透盖闷盖???????????

图4.1 轴承端盖的结构

3）箱体的结构设计[14]

（1）箱体主体设计

由于箱体的结构和受力情况比较复杂，故其结构尺寸通常根据经验设计确定。

表4-1 减速器铸铁箱体各部分结构尺寸

名称 箱座壁厚 箱盖壁厚 箱座凸缘厚 箱盖凸缘厚 底座凸缘厚 地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 轴承旁联接螺栓直径 箱盖与箱座联接螺栓直径 轴承端盖螺钉直径 窥视孔盖螺钉直径 符号 δ δ1 b b1 b2 df n d1 d2 d3 d4 尺寸关系/mm 0.025a+3≥8 0.02a+3≥8 1.5δ 1.5δ 2.5δ 0.036a+12 a<250时，n=4 0.75 df (0.5~0.6) df (0.4~0.5) df (0.3~0.4) df 取值 12 12 20 20 25 M24 6 M8×120 M15×40 M8×20 M6×20 25

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定位销直径 凸台高度 d h (0.7~0.8) d1 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准 尽量靠近，以d1和d3互不干涉为准。10 10 轴承旁联接螺栓距离 外箱壁至轴承座端面距离 外箱壁至凸缘边缘距离 大齿轮顶圆与内箱壁距离 箱盖肋厚 箱座肋厚 箱体分箱面凸缘圆角半径 （2）通气装置

S 一般取S≈D2 L1 L2 Δ1 m1 m R2 = C1+C2+（8~12） = C1+C2 ≥1.2δ ≈0.85δ1 ≈0.85δ =0.7（δ+ C1+C2） 130 40 50 15 8 9 25 通气装置用于排泄由于传动零件运转产生的压缩气体，使箱体内外压力平衡。通气装置多安置在箱体顶部的视孔盖上，常用的有通气螺塞和网式通气器两种结构形式。此处选取M27×1.5的I型通气器。 （3）放油孔螺塞

为将箱内的废油排净，在箱座的最低处应设置一放油孔。平时，放油孔用螺塞加封油垫封住。

<1>由《课程设计》表19-16选取：

螺塞M20×1.5JB/ZQ4450-1986 油圈30×20ZB71-1962

<2>放油孔的结构及尺寸如下：

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图4.2 放油孔结构及尺寸

(4)油标装置

参考表19-9选择M12油标尺。 (5)定位销

为了保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在箱体联接凸缘长度方向的两端，各安置一个定位销。为了提高定位精度，两定位销应布置在箱体对角线方向，距箱体中线不要太近，此外还要考虑到加工和装拆方便，并且不与其他零件干涉。由以上已确定定位销直径为10mm。由《课程设计》 表15-35确定圆锥销：销 GB 117-86A10×40. (6)启盖螺钉

启盖螺钉用以开启箱盖，设置在箱盖外侧的凸缘上，其直径约与箱体凸缘联接螺栓直径相同，螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度。由标准取：螺栓 GB/T 5783-2000 M10×20 (7)起吊装置

箱盖上可设置吊环螺钉、吊耳或吊环设置，用于起吊箱盖，也可用于起吊轻型减速器。此处选吊耳。

箱座吊耳在箱座两端凸缘下部直接铸出，其宽度一般与箱壁外凸缘宽度相等。吊钩用以起吊整台减速器。

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4)减速器的润滑

(1)润滑方式选择

减速器中传动件除个别情况外，多采用油润滑，其主要润滑方式为浸油润滑。对于高速传动，则为喷油润滑。浸油润滑适用于齿轮圆周速度v≤12m/s。为了避免搅油功率损耗太大及轮齿啮合的充分润滑，传动件浸入油池中的深度不宜太深或太浅，浸油润滑时，为了避免大齿轮回转时将油池底部的沉积物搅起，大齿轮齿顶圆到油池底面的距离不应小于30~50mm。 齿轮的线速度

?Dn vs=

60000<1>高速级大齿轮： 齿全高

h=2.25m=2.25×2=4.5mm

齿顶圆直径

D=（Z+2）m=(109+2) ×2=222mm

转速n=316.5r/min

∴vs=

??222?316.560000=3.68m/s

<2>低速级大齿轮：

齿全高h=2.25m=2.25×3=6.75mm 齿顶圆直径D=（Z+2）m=(74+2) ×3=228mm 转速n=98.9r/min

??228?98.9∴vs==1.18m/s

60000故适用于浸油润滑。 (2)定油面高度

<1>高速级大齿轮齿顶圆浸入油液深度hf约为0.7个齿高但不小于10mm， 即hf≈0.7×4.5=3.15mm，且hf≥10mm，∴hf≥10mm。

<2>因vs=1.18m/s，∴低速级大齿轮齿顶圆浸入油液深度hs约为1个齿高（不小于10mm）~1/6齿轮半径，即h∴hs=10mm~19mm。 综合以上因素：hf≥10mm； 10mm≤hs≤19mm； hs- hf=228/2-222/2=3mm

s≈6.75mm~1/6×228=19mm。

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∴13mm≤hs≤19mm； 10mm≤hf≤16mm； ∵箱体深度Hd=230mm，

∴油液深度H0=230-228/2+（13~19）=126mm~132mm。

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4轴的加工工艺

4.1减速箱输出轴的工艺性分析

4.1.1轴的工作原理

轴套上的两个齿轮一端置于减速箱内，一端置于输出终端，作用是输出转矩，传递动力，所以材料具有较高的抗弯强度、扭转强度。 4.1.2零件图样分析

1)该零件轴段的安排是呈阶梯型，中间粗两端细，符合强度外形原则，便于安装和拆卸。其加工精度要求较高，要有较高的形位公差，表面粗糙度最高达到了0.8μm。零件的中心轴是设计基准和工艺基准。 2)φ60mm对公共轴线的圆跳动为0.012mm。

3)?63mm的左端面对公共轴线的圆跳动度为0.010mm。 4)?60mm对公共轴线的的圆跳动度为0.012mm。 5)键槽对基准C对称度为0.020mm。 6)零件的材料为45钢。 7)热处理224

8)φ63mm配合要求较高，Ra为0.8μm。 9)轴端加工出45°倒角，是为了便与装配。 4.1.3零件的工艺分析

1)零件的毛坯材料为45，是典型的轴用材料，综合机械性能良好。该材料是优质碳素钢，经调制处理之后具有良好的力学性能和切削加工性能。经淬火加高温回火后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。

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2)该轴式阶梯轴，其结构复杂程度一般，其有三个过渡台阶，一个锥度台阶。根据表面粗糙度要求和生产类型，表面加工根围粗加工和精加工。加工时应把精加工和粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少了零件的变形误差。 3)此零件的毛坯为模锻件，外形不需要加工。

4)该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。

5)在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。 6)同一轴心线上各轴 孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的同轴度和轴承的使用寿命。所以在车削磨削过程中，要保证其同轴度。 4.1.4审查零件的结构工艺性

1)结构力求简单、对称，横截面尺寸不应该有突然地变化。 2)应有合理的模面和圆角半径 3) 45刚具有良好的锻性

4.2选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图

4.2.1毛坯的选择

因为减速箱输出轴在工作过程中要承受冲击载荷、扭转力矩。且载荷比较大。为增强它的抗扭强度和冲击韧度，毛坯应选用优质低碳钢。应为生产类型属于小批量生产，为了提高生产效率宜采用模锻方法制造毛坯。 4.2.2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量 1)公差等级[17]

根据零件图个部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为8-12级，加工余量等级为普通级，故取IT=12级。 2)毛坯加工余量的确定

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根据上面估算的锻件的质量、形状复杂系数与零件的长度，查表可得单边余量的范围为1.7～2.2mm。由于零件为阶梯轴，可以把台阶相差不大的轴的毛坯合成为同一节。

(1)对轴φ63的外圆表面粗糙度0.8μm的要求，对其加工方案为粗车——半精车——磨削。

查工艺手册得：磨削的加工余量为0.4,半精车的加工余量为1.5，粗车的加工余量为4.5，总得加工余量为6.4，所以去总的加工余量为6，将粗车的加工余量修正为4.1 。

精车后工序的基本尺寸为63mm，其它各工序的基本尺寸为： 磨削：63+0.4=63.4 半精车：63.4+1.5=64.9 粗车：64.9+4.1=69

确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：由工艺手册查得：精车后为IT7，Ra为0.8μm。半精车后为IT8,Ra为3.2μm，粗车后为IT11,Ra为1.6μm。 (2)对于无键槽的?63的外圆端面，表面粗糙度为1.6μm，确定其加工方案为：粗车——半精车——精车。

由工艺手册查得：精车的加工余量为1.1，半精车的加工余量为1.5，粗车的加工余量为4.5，所以总加工余量为7.1，取加工余量为10，修正粗车余量为7.4 。

精车后工序的基本尺寸为63，其他各工序的基本尺寸为: 精车：63+1.1=64.1 半精车：64.1+1.5=65.6 粗车：65.6+7.4=72

确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：精车后为IT7，Ra3.2μm。 (3)左端?56和 ?60的毛坯加工余量的确定：由于台阶相差较小，在确定毛坯时可处于同一台阶面，以?56为对象，其外圆的表面粗糙度为Ra1.6μm ,确定其加工法案为：粗车——半精车——磨削。 精车后的尺寸为56，其它各工序的基本尺寸为： 磨削：56+0.4=56.4 半精车：56.4+1.5=57.9 粗车：57.9+4.1=62

确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：由工艺手册查得：磨削后为IT7，Ra为0.8μm。半精车后为IT8,Ra为3.2μm，粗车后为IT11,Ra为16μm。

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所以?56的总加工余量为62-56=6 (4)对轴端面加工余量的确定：

根据轴的尺寸长度与零件直径，查工艺手册得端面的加工余量为2 。

4.3选择减速箱输出轴的加工方法，制定工艺路线

4.3.1定为基准的选择

正确的选择定位基准是设计工艺过程中的一项重要的内容，也是保证加工精度的关键，定为基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。 1)粗基准的选择

粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。用外圆表面定位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，并且要保证工件加工面与其他不加工表面之间的位置精度。 2)精基准的选择

根据减速箱输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴左右两个断面为精基准。零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作为基准。

4.3.2零件表面加工方法的确定

根据零件图表各表面得加工要求，以及材料性质等各因素该轴为阶梯轴，以车削加工为主，由于?48的左端面的粗糙度Ra为0.8μm，采用磨削加工。

减速箱输出轴的各表面具体的加工方法如表1

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加工表面 右侧φ63外圆面 尺寸精度等级 IT6 表1 表面粗糙度Ra（μm） 0.8 加工方法 粗车——半精车——磨削 左侧φ56外圆面 左侧φ60外圆面 IT7 IT7 1.6 0.8 粗车 粗车——半精车——精车 φ63外圆面 左端面 右端面 4.3.3加工阶段的划分

IT6 IT12 IT12 3.2 12.5 12.5 粗车——半精车 粗车 粗车 1)划分的原因：保证加工质量合理，划分加工阶段能合理地使用机床设备，便与热处理工序的安排，便于及时发现毛坯的缺陷，保护精加工过后的表面。 2)阶段的划分：减速箱输出轴的加工质量要求较高，其中表面粗糙度要求最高为Ra 0.8μm，另外几处圆跳动也有较高的位置精度要求。精加工方案的确定，可将加工阶段分为粗加工，半精加工和精加工等几个阶段。粗加工阶段主要是为了切除各加工表面上的大部分余量，提高生产量。将两端的精基准的粗加工完成。后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其它表面的精度要求，粗车左右端面。

4.3.4工序的集中与分散

该轴的生产类型为小批量生产，零件的结构复杂程度一般，但有较高的技术要求，可选用工序集中原则安排轴的加工工序。采用通用机床和部分高生产率专用设备，配用专用夹具，与部分划线法达到精度，以减少工序数目，缩短工艺路线，提高生产效率。采用工序集中原则，有利于保证各加工面之间的位置精度要求，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数，使生产计划、生产组织工作得到简化，工作装夹次数减少，辅助时间缩短

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4.3.5加工顺序的安排

1)机械加工工序

(1)按先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面，转中心孔及车表面的外圆。

(2)按先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。

(3)按先主后次的原则:先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。后加工次要表面，如铣键槽等。

(4)先外后内，先大后小原则：先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。

(5)次要表面的加工安排：键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。 (6)对于轴左端?60mm和中间?63mm加工质量要求较高的表面，安排在后面，并在前几道工序中注意形位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。 (7)先面后孔原则：先加工端面，再铣键槽，钻螺孔。

2)热处理工序的安排

在切削加工前宜安排正火处理，岂能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。最终热处理安排在半精车之后磨削加工之前。其能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。在精加工之前安排表面淬火，这样可以纠正因淬火引起的局部变形，提高表面耐磨性。

3)辅助工序的安排

在粗加工和热处理后，安排校直工序。在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该轴的工序安排顺序为：基准加工——主要表面粗加工——热处理——主要表面半精加工——主要表面的精加工（磨削）——攻螺纹、铣键槽——去毛刺、淬火回火等。 4.3.6减速箱输出轴工艺路线的确定

根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表2

表2 工序号 工序名称 机床设备 刀具 01 粗车左右端面及CA6140 45°刀 45°倒角 02 钻中心孔 CA6140 麻花钻 03 粗车外圆 CA6140 60°刀 04 调质处理 05 半精车外圆 CA6140 60°刀 35

量具 游标卡尺 卡尺 游标卡尺 游标卡尺、尺规 青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）

06 07 08 09 10 11 12 13 校正 精车外圆 磨削 粗铣键槽 半精铣键槽 去毛刺 最终热处理和清洗 最终热处理 CA6140 M1412 铣床X083 铣床X083 60°刀 砂轮 铣刀 铣刀 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 手锤 卡尺 塞规 4.4 机床设备的选用

1)机床设备的选用

在本方案中，减速箱输出轴的生产类型为小批量生产，可以选用较高效率的专用机床和通用机床。根据该轴尺寸的大小要求，选用卧式铣床CA6140，外圆磨M1412，台式钻床钻床Z515。

2)工艺装备的选用

在小批量生产的条件下，所用的刀具有通用道具和特殊刀具，量具有游标卡尺、卡尺、塞规等。另外还要用到夹具。

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结 论

通过完成该设计工作，可以进一步掌握机械产品的整个开发过程和方法，提高结构设计能力及应用CAD软件进行产品设计的能力，丰富机械加工知识，增强工程实践经验。

1．结合设计题目，在老师的指导下广泛的查阅文献，根据参考文献和课题要求，提出自己拟定的可行性方案，并写出开题报告。

2．对减速器各部分的内容，通过互联网的等进行查询、分析； 3．围绕课题要求，进行传动装置设计。 4．完成减速器传动总体设计。

5．主要零部件设计：完成主要零件图。 6．完成减速器总装配图。

7．根据指导老师确定的零件，完成减速器箱体组合工艺设计。 8．根据指导老师确定的零件的加工工艺工序。 9．撰写毕业设计说明书。 10．翻译外文资料。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hub3.html