【正文】 T3=T2 i2η 23 T T T3分別為 3 軸的輸入轉(zhuǎn)矩 Td為電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9550pd/nm 例 同例 的已知條件和計算結(jié)果，計算傳 動裝置各軸的運動和動力參數(shù)。 軸 名 參 數(shù) 電動機軸 1 軸 2 軸 卷筒軸 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 960 輸入功率 P(kw) 輸入轉(zhuǎn)矩 T (Nm) 14 傳動比 i 4 1 效率η 第三節(jié) 傳動零件的設(shè)計計算 一、減速箱外傳動零件 —— 帶傳動設(shè)計 （ 1）帶傳動設(shè)計的主要內(nèi)容 選擇合理的傳動參數(shù)；確定帶的型號、長度、根數(shù)、傳動中心距、安裝要求、對軸的作用力及帶的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸等。 （ 3）注意問題 帶傳動中各有關(guān)尺寸的協(xié)調(diào)，如小帶輪直徑選定后要檢查它與電動機中心高是否協(xié)調(diào)；大帶輪直徑選定后，要檢查與箱體尺寸是否協(xié)調(diào)。 例 31 設(shè)計帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的普通 V 帶傳動。 解：（ 1） 選擇 V 帶型號 查表，得工作情況系數(shù) KA=,求得所需傳遞功率 Pc=KA Pc=4= 由小帶輪轉(zhuǎn)速 n1 及功率功率 Pc 選擇小帶輪型號為 A 型。 63m/s 5m/sv25m/s， v 符合要求。－２ arcsin（ dd1dd2） /（ 2a） =120186。 （ 8）確定單根 V 帶的拉力 F0 F0=500Pc()/Zv+qv2= （ 9）對軸的壓力 FQ FQ=2ZF0Sinα 1/2= 16 （ 10）結(jié)果是 5 根 A— GB11544— 89V 帶，中心距 a=600mm,帶的基準(zhǔn)直徑dd1=112mm,dd2=355mm ，對軸的壓力 FQ=，帶輪的寬度 B=(Z－1)e+2f=78(mm). 二、減速器內(nèi)傳動零件 —— 一級圓柱齒輪傳動設(shè)計 圓柱齒輪設(shè)計計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法、步驟均可依教材的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行，其注意事項如下： （ 1）齒輪材料的選擇要注意毛坯制造方法：選擇材料前應(yīng)先估計大齒輪的直徑，如果大齒輪直徑較大，應(yīng)選用鑄造毛坯，材料一般可選鑄鋼或鑄鐵；如果小齒輪的齒根圓直徑與軸徑接近，可制成齒輪軸，選用的材料應(yīng)兼顧軸的要求，同一減速器的各小齒輪（或大齒輪）的材料應(yīng)盡可能一致，以減少材料的牌號，降低加工的工藝要求。 （ 3）參數(shù)的合 理選擇，通常取 Z1=20~40，在保證齒根彎曲強度的前提下， Z1可取大些；傳遞動力的齒輪，其模數(shù)應(yīng)大于 ~2mm。 解：（ 1）選擇齒輪材料及精度等級：小齒輪選用 45號鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220— 250HBS，大齒輪選用 45 號鋼正火，硬度為 170— 210HBS，因為是普通減速器由教材表 選 8 級精度，要求齒面粗糙 度 Ra≤ — （ 2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可求出 d1值，確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)。因單級齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由表 107選取ψ d=1 4) 許用接觸應(yīng)力【б H】 由相關(guān)圖表查得б Hlim1=560Mpa,б Hlim2=530Mpa,SH=1 N1=60njln=60 (5 52 120)= 109 N2=N1/i= 109/4= 109 查相關(guān)圖表得 ZN1=,ZN2= 【б H】 1= Zn1 б Hlim2/SH= 530/1 Mpa =583Mpa d1≥ （ KT（ U+1） /(ψ du【б H】 2)） 1/3 = ( 103 5/(1 4 ()2)1/3) mm= m= d1/z1=取 m= d1=mz1= 27= d2=mz2= 107mm= b=ψ d d1=1 =,經(jīng)圓整后取 b2=70mm,b1=b2+5mm=75mm, a=m(z1+z2)/2=(27+107)/2mm=. 三、軸徑初選 （ 1）初選軸徑 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要在初步估算出一段軸徑的 基礎(chǔ)上進(jìn)行。有一個鍵槽時，直徑增大 3%~5%并圓整，若外伸軸用聯(lián)軸器與電動機軸相聯(lián)，則應(yīng)綜合考慮電動機軸徑及聯(lián)軸器孔徑尺寸，對初算軸徑尺寸適當(dāng)調(diào)整。對中、小型減速器的輸入軸、輸出軸均可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，它加工制造容易，裝拆方便、成本低，能緩沖減震。 第四節(jié) 部件的設(shè)計與裝配圖的繪制 減速器的基本結(jié)構(gòu)是由軸系部件、箱體及附件三大部分組成。 軸承類型的選擇 減速器中常用的軸承是滾動軸承，滾動軸承類型可參照如下原則進(jìn)行選擇： （ 1）考慮軸承所承受載荷的方向和大小。 （ 2）轉(zhuǎn)速較高，旋轉(zhuǎn)精度要求較高，而載荷較小時和般選用球軸承。 （ 4）軸的剛度較差、支承間距較大，軸承孔同軸度較差或多點支承時，一般選用自動調(diào)心軸承；而不能自動調(diào)心的滾子軸承僅能用在軸 的剛度較大、支承間距不大、軸承孔同軸度能嚴(yán)格保證的場合。 本方案建議采用一對深溝球軸承 62** 傳動件 — 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 本課程設(shè)計采用圓柱齒輪作為內(nèi)傳動件，齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計與齒輪的幾何尺寸、毛坯材料、加工方法、使用要求和經(jīng)濟(jì)性等因素有關(guān)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須綜合考慮。圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸及結(jié)構(gòu)型式可參考表選取。通常采用單鍵聯(lián)接，但當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)速較高時，應(yīng)采用花鍵或雙鍵聯(lián)接。 （ 1）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 減速器中的軸是既受彎矩又受扭矩的轉(zhuǎn)軸，較精確的設(shè)計方法是按彎矩合成強度來計算各段軸徑，一般先初步估算定出軸徑，然后按軸上零件的位置，考慮裝配、加工等因素，設(shè)計出階梯軸各段直徑和長度，確定跨度后，進(jìn)一步進(jìn)行強度驗算。 為使軸上零件定位可靠、裝拆方便并考慮工藝性因素，通常將軸設(shè)計成由兩端向中央逐漸增大的階梯形：其徑向尺寸，由軸上零件的受力、定位、固定等要求確定；其軸向尺寸則由軸上零件的位置、配合長度及支承結(jié)構(gòu)等因素決定。 例 已知傳遞的功率 P=，從動輪的轉(zhuǎn)速 n=,直齒圓柱齒輪分度圓直徑 d2=250mm,傳遞的轉(zhuǎn)矩 T= （ 1）選擇軸的材料確定許 用應(yīng)力 由已知條件知減速器傳遞的功率屬于中小功率，材料無特殊要求，故選用 45鋼調(diào)質(zhì)處理，由表 151 查得強度極限σ B=650Mpa，再由表 151 得許用彎曲應(yīng)力 【σ 1b】 =60Mpa （ 2）按扭矩強度估算直徑 根據(jù)表 153 得 c=118～ 107，又由式（ 152）得 d≥ c(p/n)1/3 21 =(107～ 118) ()1/3=～ 考慮到軸的最小直徑處要求安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在，故將計算直徑加3%～ 5%取 ～ ,由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑 d1=42mm （ 3）設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖 由于設(shè)計的是單級減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。 2）、確定各軸段的直徑，如圖所示，軸段 a（外伸端）直徑最小， d1=42mm,考慮到要對安 裝在軸段 a 上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段 b 上應(yīng)有軸肩，同時為能很順利地在軸段 c、 f 上安裝軸承，軸段 c、 f 必須滿足軸承的內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段 c、 f 的直徑分別為 d3=55mm d6=55mm,用相同的方法確定軸段 b、 d、 e 的直徑 d2=50mm d4 =60mm d5=68mm,選用 6211 軸承。為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定的間距取該間距為 13mm。所以軸段 e 的長度 L5=18mm, 軸段 f 的長度 L6=20mm。 4）、選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。 （ 2）按扭矩強度估算最小直徑 C＝ 107~118， d≥ C(P/n)1/3=24~26,安裝帶輪需鍵聯(lián)接直徑擴大 5％ ,取 d1=30mm。齒輪從左端裝入，右端軸肩定位，左端用套筒定位，周向用平鍵定位。 3）確定各段長度，帶輪的輪轂寬為 78mm， L1=76mm,L25+δ1+C1+C2+(5~10)+m+e,取 L2=85mm,Ｌ 3==17mm,L5=16mm。 （ 5）鍵的選取，帶輪處： b h l=8 7 70,齒輪處： b h l=12 8 70。結(jié)構(gòu)如圖所示。對初選的軸承型號，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況確定其壽命，如不合要求，一般可更換軸承系列或類型，但不輕易改變軸承內(nèi)孔尺寸。 例 本減速器中根據(jù)具體情況采用一對深球溝軸承且選擇軸承號為 6211，校核所選軸承 P=f p (XFr+YFa),X=1,Y=0, Fr1=(FHa2+FVA2)=(+)1/2=。 P= 1 (+)1/2N= L10h=106/(60n)(ftC/P)ε =106/(60 )(1 43200/)3h= Lh=5 52 24 5h=31200h 所以本軸承完全能滿足要求。平鍵聯(lián)接主要校核擠壓與剪切強度。 例 校核聯(lián)軸器 HL3 查表得 HL3 聯(lián)軸器 Tm=630Nm 【 n】 =5000r/min Tc=KT= 415=Tm n=【 n】 HL3 聯(lián)軸器能滿足要求。 （ 1）軸系部件的軸向固定 圓柱齒輪減速器軸承支點跨距較小，齒輪傳動效率高、溫升小，因此軸熱膨脹伸長量很小，所以軸系常采用兩端固定方式：內(nèi)圈軸向固定采用軸肩或套筒，外圈在箱體軸承座孔中，常用軸承蓋作軸向固定。 （ 2）軸承的潤滑與密封 1）潤滑 采用脂潤滑時，為防止箱內(nèi)潤滑油進(jìn)入軸承，通常在箱體軸承座內(nèi)端面一側(cè)裝設(shè)封油盤，封油盤結(jié)構(gòu)見圖 46。輸出溝結(jié)構(gòu)見圖 41。結(jié)構(gòu)見圖 4。具體結(jié)構(gòu)尺寸見表 42。必須認(rèn)真繪制且用足夠的視圖和剖面將減速器結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚。 （ 2）繪圖前，選好比例尺，布置好視圖位置，對于準(zhǔn)備工作中沒有計 29 算的一些具體尺寸，可邊繪圖邊計算交叉進(jìn)行。 1）內(nèi)壁位置的確定 如圖 42 所示，在主視圖中根據(jù)前面計算內(nèi)容定出各齒輪中心線位置，畫分度圓，在俯視圖中定出各齒輪的對稱中心線，畫出齒輪的輪廓。 △ 1—— 大齒輪齒頂圓和機體內(nèi)壁之間的距離。 ?—— 機體內(nèi)壁的寬度，應(yīng)圓整。 ?—— 機蓋頂面與水面的傾角。 ? 大小應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)而定。 因此 B=?+C1+C2+(5~8)mm， (5~8)mm為區(qū)分加工面與毛坯面所留出的尺寸即軸承座端面凸出箱體外表面的距離 ,其目的是為了便于進(jìn)行軸承座端面的加工。 △ 3—— 軸承內(nèi)側(cè)與機體內(nèi)壁之間的距離。 a 30 ~50HR 31 ?1 B?c1c25~8?22 圖 43 傳動件、軸承座端面及箱壁位置 (2)初步計算軸徑 按純 扭轉(zhuǎn)受力狀態(tài)初步估算軸徑，計算時應(yīng)降低許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定軸端最小直徑 dmin,具體計算方法參見教材。若軸與聯(lián)軸器聯(lián)接，則軸徑與聯(lián)軸器孔徑一致。 (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容是確定軸的徑向尺寸、軸向尺寸以及鍵槽的尺寸、位置等。一般常把軸設(shè)計成中部大兩端小的階梯狀結(jié)構(gòu)，其徑向尺寸的變化應(yīng)考慮以下因素，如圖 44。裝滾動軸承的定位軸肩尺寸應(yīng)查軸承標(biāo)準(zhǔn) 32 中的有關(guān)安裝尺寸。 ③有配合處的軸徑 為便于裝配及減小應(yīng)力集中，有配合的軸段直徑變化處常做成引導(dǎo)錐，如圖 所示。 ⑤加工工藝要求 當(dāng)軸段需要磨削時，應(yīng)在相應(yīng)軸段落上留出砂輪越程槽；當(dāng)軸段需切毛巾制螺紋時，應(yīng)留出螺紋退刀槽。 圖 44 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ處局部放大圖見圖 45 d2d1L 6L 2L 1d4d3d5L 4d6d7L 3cX45 176。hrb 33 圖 45 軸肩高度和圓角半徑 2)確定軸的軸向尺寸 階梯軸各段軸向尺寸，由軸上直接安裝的零件（如齒輪、軸承等）和相關(guān)零件 （如箱體的軸承座孔、軸承蓋等）的軸向位置和尺寸確定。一般取輪轂寬度與軸段長度之差△ =1~2mm。 當(dāng)周向聯(lián)接用平鍵時，鍵應(yīng)較配合長度稍短，并應(yīng)布置在偏向傳動件裝入一側(cè)以便于裝配。采用脂潤滑時，所留 間距較大，以便放擋油環(huán)，防止?jié)櫥蜑R入而帶走潤滑脂，如圖 46a 所示；若采用油潤滑 ，一般所留間距為 0~3mm 即可，如圖 46b 所示。 34 2~38~120~3a)b)2~3 1~360 176。傳動件力作用線的位置可取在輪緣寬度中部，滾動軸承支承反力作用點可近似認(rèn)為在軸承寬度的中部。選定1~2 個危