斜齿圆柱齿轮减速器结构设计说明
机械工程系机械工程及自动化专业
机械12-7 班
设计者林键
指导教师王春华
2014 年12 月26 日
辽宁工程技术大学
题目二：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器输出轴结构简图及原始数据
轴系结构简图
二、根据已知条件计算传动件的作用力
1.计算齿轮处转矩T 、圆周力F t
、径向力F r 、轴向力F a 及链传动轴压力Q 。
已知：轴输入功率P=6.1kW ，转速n=150r/(min)。 转矩计算：
mm N n P T ?=??=?=7.388366150/1.610550.9/10550.966
分度圆直径计算：
mm z m d n 3.4324368cos /1074cos /21='''?=?= β
圆周力计算：
N
d T F t 7.17963.432/7.3883662/21=?==
径向力计算：
N F F n t r 6.6604368cos /20tan 7.1796cos /tan ='''?== βα
轴向力计算：
N F F t a 2564368tan 7.1796tan ='''?== β
轴压力计算： 计算公式为：)
100060/(10001000?=
=
npz P
K v
P
K Q Q Q
由于转速小，冲击不大，因此取K Q =1.2,带入数值得：
N Q 3975)
100060/(294.251501
.62.11000=?????=
轴受力分析简图
2.计算支座反力
(1)计算垂直面（XOZ ）支反力
N
l a l R s l Q R r y 6.6238215
)
80215(6.660)100215(3975)()(2=-?++?=-?++?=N R Q R R r y y
16036.66039756.623821=--=--=
(2)计算垂直面（XOY ）支反力
N l a l R R t z 2.1128215
)
80215(7.1796)(2=-?=-=
N R R R z t z
5.6682.11287.179621=-=-=
三、初选轴的材料，确定材料机械性能
初选材料及机械性能
四、进行轴的结构设计
1.确定最小直径
按照扭转强度条件计算轴的最小值d min 。 其设计公式为：[]303
62.01055.9n
P
A n P d T =?≥
τ
查表8-2，因弯矩较大故A 0取大值118，带入计算得：
mm d 6.40150
1
.61183
== t
因开有键槽，轴径需增大5% 得：D=42.63mm
圆整成标准值得：D 1=45mm
2.设计其余各轴段的直径和长度，且初选轴承型号 (1)设计直径
考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺要求。首先考虑轴承选型，其直径末尾数必须是0、5，且为了便于计算，故D3初取60mm 。考虑链轮及轴承2的固定，故D2取55。考虑齿轮由轴套固定，故D4取62。考虑轴承选型相同及齿轮固定问题D5取70，D6取66，D7取60。 (2)设计各轴段长度
考虑齿轮的拆装与定位L4取78。考虑最左侧轴承的拆装与定位L7取25。考虑链轮宽度B=72，L1取70。考虑轴承2与齿轮的相对位置及轴承2的左端固定L3取54。考虑链轮与轴承2的相对位置及轴承2的右端固定，故L2取52。考虑齿轮左端固定及轴环强度问题，L5取8。考虑齿轮与轴承1之间的相对位置及轴环的宽度，L6取75。 (3)轴的初步结构设计图
(4)初选轴承型号
由于
3
1
388.06.660256>==r a F F ，故选择向心推力轴承，考虑轴径为60，初
选轴承型号为圆锥滚子轴承30212。
3.选择连接形式与设计细部结构 (1)选择连接形式
连接形式主要是指链轮与齿轮的周向固定：初步选择利用键连接以固定链轮与齿轮。而键的型号依据链轮与齿轮处轴径大小D1、D4分别为45mm 、62mm ，查《机械设计课程设计》中表20-1初选链轮处键的公称尺寸为14×9，而键长L1初取56mm ；初选齿轮处键的公称尺寸为18×11，键长L2初取63 (2)其余细部结构
五、轴的疲劳强度校核
1.轴的受力图
2.绘制轴的弯矩图与转矩图
(1)垂直面（XOZ ）弯矩图
mm
N a R a l R M z z z ?=?=-?=?=-?=90256802.1128)80215(5.668)(214
(2)水平面（XOY ）弯矩图
mm N a l R M y y ?=-?=-?=216405)80215(1603)(14
mm N s Q M y ?=?=?=39750010039752
(3)合成弯矩图
mm N M M M y z ?=+=
3.23447224244
mm N M M y ?==39750022
1
4 2 3
216405N ·mm
397500N ·
mm
t
1
4 2 3
90256N ·m
(4)绘制转矩图
3.确定危险截面,计算安全系数,校核轴的疲劳强度
通过对轴上零件的受力分析，绘制弯矩及转矩图，并综合考虑轴径大小及键槽、圆角等因素对轴的应力影响，最终确定了5个危险截面。Ⅰ截面弯矩较大，且开有键槽，有应力集中。Ⅱ截面弯矩较大，且有应力圆角，有应力集中。Ⅲ截面弯矩最大。Ⅳ截面弯矩不大但截面小，有圆角，有应力集中。Ⅴ截面弯矩小，但开有键槽，有应力集中。 (1)计算Ⅰ截面处的安全系数
3
232320324)622/()762(71832/62)2/()(32/mm d t d bt d W =?-?-?=--=ππ 1
4 2 3
T=388366.7N ·m
1
4 2 3
234472.3N ·mm
397500N ·mm
mm N T ?=7.388366
3
232343722)622/()762(71816/62)2/()(16/mm d t d bt d W T =?-?-?=--=ππ计算弯曲应力 I 截面处最大弯矩
mm N M ?=+?÷-=7.2956073.2344723080)3.234472397500(
I 截面最大扭矩
mm N T ?=7.388366
将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：
MPa W M a 5.1420324/7.295607/max ====σσ 0=m σ
计算扭转切应力
将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：
MPa W T T T a 44.4)437222/(7.388366)2/(2/=?===ττ MPa a m 44.4==ττ
按疲劳强度计算安全系数
57.7)034.0)78.095.0/(5.1481.1/(268)
)/(/(1=?+??=ψ+=-m a K S σβεσσσσσσ
04
.14)44.421.0)74.095.0/(44.46.1/(155)
)/(/(1=?+??=ψ+=-m a K S τβεττττττ
综合安全系数
67.604
.1457.704.1457.72
2
2
2
=+?=
+=
τ
στσS S S S S ca
3338.2120532/6032/mm d W =?==ππ 3335.4241116/6016/mm d W T =?==ππ
计算弯曲应力 Ⅱ截面最大弯矩
mm N M ?=+?÷-=5.3119103.2344723880)3.234472397500(
Ⅱ截面最大扭矩
mm N T ?=7.388366
将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：
MPa W M a 71.148.21205/5.311910/max ====σσ 0=m σ
计算扭转切应力
将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：
MPa W T T T a 58.4)5.424112/(7.388366)2/(2/=?===ττ MPa a m 58.4==ττ
按疲劳强度计算安全系数
87.8)034.0)81.095.0/(71..1458.1/(268)
)/(/(1=?+??=ψ+=-m a K S σβεσσσσσσ 65
.15)58.421.0)76.095.0/(58.441.1/(155)
)/(/(1=?+??=ψ+=-m a K S τβεττττττ
综合安全系数
72.765
.1587.865.1587.82
2
2
2
=+?=
+=
τ
στσS S S S S ca
3338.2120532/6032/mm d W =?==ππ 3335.4241116/6016/mm d W T =?==ππ
计算弯曲应力 Ⅲ截面最大弯矩
mm N M ?=397500
Ⅲ截面最大扭矩
mm N T ?=7.388366
将弯曲应力看成对称循环应力求解，有：
MPa W M a 74.188.21205/397500/max ====σσ 0=m σ
计算扭转切应力
将扭转切应力看作脉动循环应力求解，有：
MPa W T T T a 58.4)5.424112/(7.388366)2/(2/=?===ττ MPa a m 58.4==ττ
按疲劳强度计算安全系数
00.11)034.0)81.095.0/(74.181/(268)
)/(/(1=?+??=ψ+=-m a K S σβεσσσσσσ 22
.21)58.421.0)76.095.0/(58.41/(155)
)/(/(1=?+??=ψ+=-m a K S τβεττττττ
综合安全系数
77.922
.2100.1122.2100.112
2
2
2
=+?=
+=
τ
στσS S S S S ca
轴的设计过程如下： 一、轴的总体设计信息如下： 轴的编号：001 轴的名称：阶梯轴 轴的转向方式：单向恒定轴的工作情况：无腐蚀条件 轴的转速：200r/min 功率:3.3kW 转矩：157575N·mm 所设计的轴是实心轴 材料牌号：45调质硬度(HB)：230 抗拉强度：650MPa 屈服点：360MPa 弯曲疲劳极限：270MPa 扭转疲劳极限：155MPa 许用静应力：260MPa 许用疲劳应力：180MPa 二、确定轴的最小直径如下： 所设计的轴是实心轴 A值为：115 许用剪应力范围：30～40MPa 最小直径的理论计算值：29.28mm 满足设计的最小轴径：32mm 三、轴的结构造型如下： 轴各段直径长度：长度直径 20mm 55mm 10mm 67mm 120mm 58mm 40mm 55mm 50mm 53mm 100mm 52mm 轴的总长度：340mm 轴的段数：6 轴段的载荷信息： 直径距左端距离垂直面剪力垂直面弯矩水平面剪力水平面弯矩轴向扭矩58mm 90mm -2259N -100200N·mm -6118N 0N·mm 0N·mm 52mm 340mm 1500N 0N·mm 2200N 0N·mm 620650N·mm 轴所受支撑的信息：直径距左端距离 55mm 10mm 55mm 170mm 四、支反力计算 距左端距离水平支反力Rh1 垂直支反力Rv1 10mm 5396.5N 3349.5N 距左端距离水平支反力Rh2 垂直支反力Rv2 170mm -1478.49N -2590.49N 五、内力 x/mm d/mm m1/N·mm m2/N·mm 10 55 0 0 90 58 508118.81 463169.06 170 55 452659.92 452659.92
轴的设计 图1传动系统的总轮廓图 一、轴的材料选择及最小直径估算 根据工作条件，小齿轮的直径较小（），采用齿轮轴结构， 选用45钢，正火，硬度HB=。 按扭转强度法进行最小直径估算，即初算轴径，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 值由表26—3确定：=112 1、高速轴最小直径的确定 由，因高速轴最小直径处安装联 轴器，设有一个键槽。则，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机 轴径不得相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取，为
电动机轴直径，由前以选电动机查表6-166：， ，综合考虑各因素，取。 2、中间轴最小直径的确定 ，因中间轴最小直径处安装滚动 轴承，取为标准值。 3、低速轴最小直径的确定 ，因低速轴最小直径处安装联轴 器，设有一键槽，则，参 见联轴器的选择，查表6-96，就近取联轴器孔径的标准值。 二、轴的结构设计 1、高速轴的结构设计 图2 （1）、各轴段的直径的确定 ：最小直径，安装联轴器 ：密封处轴段，根据联轴器轴向定位要求，以及密封圈的标准查表6-85（采用毡圈密封）， ：滚动轴承处轴段，，滚动轴承选取30208。 ：过渡轴段，取 ：滚动轴承处轴段
（2）、各轴段长度的确定 ：由联轴器长度查表6-96得，，取 ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 ：由滚动轴承确定 ：由装配关系及箱体结构等确定 ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 ：由小齿轮宽度确定，取 2、中间轴的结构设计 图3 （1）、各轴段的直径的确定 ：最小直径，滚动轴承处轴段，，滚动轴承选30206 ：低速级小齿轮轴段 ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 ：高速级大齿轮轴段 ：滚动轴承处轴段 （2）、各轴段长度的确定 ：由滚动轴承、装配关系确定 ：由低速级小齿轮的毂孔宽度确定 ：轴环宽度 ：由高速级大齿轮的毂孔宽度确定
斜齿圆柱齿轮减速器结构设计说明 机械工程系机械工程及自动化专业 机械12-7班 设计者林键 指导教师王春华 2014年12月26日.
辽宁工程技术大学 题目二：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器输出轴结构简图及原始数据 b2 a ls l 轴系结构简图 项目设计方案 名称字母表示及单位4 输入功率P/kW6.1 轴转速n/(r/min)150 齿轮齿数z2107 齿轮模数m n/mm4 齿轮宽度b2/mm80 齿轮螺旋角β8°6’34” a/mm80 l/mm215 s/mm100 链节距p/mm25.4 链轮齿数z29 轴承旁螺栓直径d/mm16 二、根据已知条件计算传动件的作用力 1.计算齿轮处转矩T、圆周力F t、径向力F r、轴向力F a及链传动轴压力Q。 已知：轴输入功率P=6.1kW，转速n=150r/(min)。 转矩计算： 66 m m T9.55010P/n9.550106.1/150388366.7N 分度圆直径计算： dm n z/cos4107/cos8634432.3mm 12 圆周力计算： F t2T/d1*******.7/432.31796.7N 径向力计算： F r F t tan n/cos1796.7tan20/cos8634660.6N 轴向力计算： F a F t tan1796.7tan8634256N 轴压力计算：
.
. 计算公式为： Q 1000KP Q v npz 1000KP Q /(601000) 由于转速小，冲击不大，因此 取K Q=1.2,带入数值得 ： 10001.26.1 Q3975N 15025.429/(601000) R1z R1y R r R2z Q R a R t R2y 轴受力分析 简 图 2.计算支座反力 (1)计算垂直面（X OZ）支反力 Q(ls)R(la)3975(215100)660.6(21580) Rr N y6238.62 l215 R1y R2y QR r6238.63975660.61603N (2)计算垂直面（X OY）支反力 R(la)1796.7(21580) t R z1128.2N 2 l215 R z R t R z1796.71128.2668.5N 12 三、初选轴的材料，确定材料机械性能 初选材料及机械性能 材料牌号45号 热处理调 质 毛坯直径/mm≤200 硬度/HBS217~255 σB/MPa637 σs/MPa353 σ-1/MPa268 τ-1/MPa155 [σ+1]/MPa216 [σ0]/MPa98 [σ-1]/MPa59 四、进行轴的结构设计 1.确定最小直径 按照扭转强度条件计算轴的最小值dmin。
一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴 组合结构 设计计算说明书
题目1：一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计（见图1） 图1 1-大带轮；2-轴承；3-齿轮；4-轴 原始数据见表1-1。 表1-1 设计方案及原始数据 项目 设计方案 3 轴输入功率KW P/ 3.3 轴转速() m in / /r n 750 齿轮齿数 3 Z25 齿轮模数mm m/ 3 齿轮宽度mm B/80 大带轮直径mm D/160 带型号 A 带根数Z 4 mm l/160 mm s/100 带传动轴压力N Q/ 950 轴承旁螺栓直径mm d/12 1、设计目标 经过完成轴系部分大作业，要求掌握： （1）轴结构设计过程； （2）轴强度计算方法； （3）轴承选型设计和寿命计算； （4）轴承组合结构设计方法和过程。 2、设计步骤 （1）依据已知条件计算传动件作用力。 ①选择直齿圆柱齿轮材料： 传动无特殊要求，为便于制造采取软齿面齿轮，由表5-1，大齿轮采取 45#钢正火，162~217HBS； P137 表5-1 P=3.3Kw n=750r/min z3=25
② 直齿轮所受转矩n P T 6 1055.9?==9.55×106×3.3/750=42020N.mm ； ③ 计算齿轮受力： 齿轮分度圆直径：d=mz 3=3×25=75mm 齿轮作用力：圆周力F t =2T/d=2×42020/75=1121N 径向力F r =F t tan α=1120.5×tan20°=408N ； （2）选择轴材料，写出材料机械性能： 选择轴材料：该轴传输中小功率，转速较低，无特殊要求，故选择45优质 碳素结构钢调制处理， 其机械性能由表8-1查得：σB =637MPa,σs =353MPa, σ-1=268MPa, τ-1=155MPa 由表1-5查得：轴关键承受弯曲应力、扭转应力、表面状态为车削状态，弯 曲时： 34.0=σψ，扭转时： 34.0=τψ； （3）进行轴结构设计： ① 按扭转强度条件计算轴最小直径d min ，然后按机械设计手册圆整成标准 值： 由式（8-2）及表8-2[τT ]=30MPa ，A 0=118 得d min =A 0=118×=19.34mm, 圆整后取d min =20.0mm 计算所得为最小轴端处直径，因为该轴段需要开一个键槽，应将此处轴径增大3%~5%，即d min =(1+5%)d=21.0,圆整后取d min =25.0mm ； ② 以圆整后轴径为基础，考虑轴上零件固定、装拆及加工工艺性等要求， 设计其它各轴段直径长度以下： 1） 大带轮开始左起第一段： 带轮尺寸为：d s =25mm ，宽度L=65mm 并取第一段轴端段长为l 1=63mm ； 2） 左起第二段，轴肩段： 轴肩段起定位作用，故取第二段轴径d 2=30mm 。由l 2=s-l/2-10=57.5mm ，取l 2=57.5mm ； 3） 左起第三段， 轴承段： 初步轴承型号选择，齿轮两侧安装一对6207 型（GB297-84）深沟球轴承。其宽度为17mm ，左轴承用轴套定位，右轴承用轴肩定位。 该段轴径d 3= 35mm ； 4） 左起第四段，齿轮轴段： 取轴径d 4=38mm ，齿轮宽度B=80mm ，则取l 4=78mm ； 5） 左起第五段，轴环段： 取轴径d 5=44mm ，l 5=10mm ； 6） 左起第六段，轴肩段： 取轴径d 6=40mm ； 7） 左起第七段，轴承段： 取轴径d 7=35mm ，l 7=20mm ； 8） 确定l 3，l 6，轴套尺寸： m=3mm α=20° d=75mm F t =1121N F r =408N P232表8-1 d min =25.0mm D=160mm 带型号为A 型 带根数z=4 l=160mm s=100mm d 1 =25.0mm l 1=63mm d 2=30mm l 2=57.5mm d 3= 35mm l 3=52mm d 4=38mm l 4=78mm d 5=44mm l 5=10mm d 6=40mm l 6=21.5mm d 7=35mm l 7=20mm
输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动，使用期限10年（1年=300天），两班制工作，输送带速度容许误差为±5%。输送带F=1300N 输送带速度=0.8m/s 滚筒直径360mm 仅供参考 一、传动方案拟定 第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 （1）工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。（2）原始数据：滚筒圆周力F=1.7KN；带速V=1.4m/s； 滚筒直径D=220mm。 运动简图 二、电动机的选择 1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用 Y系列三相异步电动机。 2、确定电动机的功率： （1）传动装置的总效率： η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒 =0.96×0.992×0.97×0.99×0.95 =0.86 (2)电机所需的工作功率： Pd=FV/1000η总 =1700×1.4/1000×0.86 =2.76KW 3、确定电动机转速： 滚筒轴的工作转速： Nw=60×1000V/πD =60×1000×1.4/π×220 =121.5r/min 根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~5，则合理总传动比i的范围为i=6~20，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（6~20）×121.5=729~2430r/min 符合这一范围的同步转速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三种适用的电动机型号、如下表 方案电动机型号额定功率电动机转速（r/min）传动装置的传动比 KW 同转满转总传动比带齿轮 1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.63 2 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。 4、确定电动机型号
输入轴设计及校核 高速级：，，, ?z 1121?z 1263?b 1150mm ?b 1242mm 低速级：，, , ?z 2131?z 2285?b 2170mm ?b 2262mm ，?m 2.0mm ?α20deg 1.求输入轴上的功率、转速和转矩P 1n 1T 1 ,?P 1 2.16kW ,?n 1940rpm ?T 121.94N·m 2.求作用在齿轮上的力 由已知高速级小齿轮的分度圆直经为 ?d 11=?m z 1142mm ?F t =――2T 1d 11???1.045103 ??N ?F r =?F t tan (α)380.262N 圆周力，径向力的方向如图15-24所示。 F t F r 3.初步确定轴的最小直径 按P366式15-2初步计算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据P366表15-3,，取，于是得 ≥≥25MPa τT 45MPa ?τT 30MPa ? d min =￣￣￣￣￣￣￣￣3 ―――― P 1 ?0.2τT n 1 15.407mm ?A 0120? d min =?￣￣￣￣3 ――2.16 940 A 015.835输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直经（图15-26）。为d 1_2了使所选直经与联轴器的孔经适应，故需同时选取联轴器的型号。 d 1_2查P347表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则：?K A 1.5?T ca =?K A T 1???3.291104 ???N mm 根据计算转矩应小于公称转矩的条件，查标准GB/T5014-2003或手册，选用LT4型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为。半联轴?63000N mm 器的孔径，故取，半联轴器长度?d 120mm ?d 1_220mm ，半联轴器与轴配合的毂孔长度?L 52mm ?L 138mm 4.轴的结构
初步设计 1. 设计任务书 设计课题：带式运输机上的一级闭式圆柱齿轮减速器。设计说明：1）运输机连续单向运转，工作负荷平稳，空载起动。 2）运输机滚筒效率为0.96，滚动轴承（一对）效率η =0.98-0.99 。 3）工作寿命10 年，每年300 个工作日，每日工作16 小时（大修期 4）电力驱动，三相交流电，电压380/220V 5）运输容许速度误差为5%。 2. 原始数据 参数 编号21 运输带拉力F（N）1850 滚筒直径D （mm ）500 运输带速度V（m/s ） 2.00 3. 传动系统方案的拟定 一级展开式圆柱齿轮减速器带式运输机的传动示意图） 3 年）。
电动机的选择
1000 2.00 76.39r /min 500 2~ 4 ，一级圆柱齿轮减速器传动比 i 2 3 ~ 6 ，则总传动比合理围 为i a 6~ 24 ，故电动机转速的可选围为 n d i a n (6 ~ 24) 76.39 458.34 ~ 1833.36r / min 3. 电动机型号的选定 按照工作要求和条件，选用三相鼠笼异步电动机， 1. 电动机的容量选择 Y 系列，额定电压 380V 。 电动机所需的工作功率为 P d P w kW a 工作机所需工作功率为 P w 10F 0v 0kW 因此 P d 100F 0v a kW 由电动机至运输带的传动总效率为 式中： 1 、 2 、 3、 4、 5分别为带传动、 轴承、齿轮传动、联轴器和滚筒的传动效率。 取 1 0.96 ， 2 0.98 （滚子轴承 ）， 0.97 （齿轮精度 8 级，不包括轴承效率 ）， 所以 0.99 （齿轮联轴器 ）， 5 0.96 ，则 0.96 0.983 0.97 0.99 0.96 0.83 P d Fv 1000 a 1850 2.00 4.5kW 1000 0.83 2. 确定电动机转速 滚筒轴工作转速为 60 1000v 60 取 V 带传动的传动比 i 1'
课程设计说明书 设计题目：减速箱输出轴机械加工工艺规程设计 班级 设计者 学号 指导教师 机械制造工艺学课程设计任务书
题目：减速箱输出轴机械加工工艺规程设计 生产纲领： 20000件 生产类型：大批量生产 内容： 1.产品零件图 1张 2.产品毛坯图 1张 3.夹具图 1张 4.零件装配图 1张 5.机械加工工艺过程卡片 1套 6.机械加工工序卡片 1套 7．课程设计说明书 1份 机械加工工艺规程设计 图1、2 分别为输出轴的零件图。已知零件的材料为45号刚，年产量4000件/年。试为该输出轴零件编制工艺规程。 图1-1 输出轴零件图 第一节减速器输出轴的工艺分析及生产类型的确定1.减速器输出轴的用途和工作原理
此轴用于输出转矩、传递动力。 轴安装在单列圆锥磙子轴承上，轴承盖凸缘挡住轴承外圈，因此轴得到轴向定位。齿轮和半联轴器用轴肩、轴套和挡圈轴向定位，用平键作周向定位，以传递运动和转距。该轴套上两个齿轮，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。 全部技术要求列于表1-1中 加工表面尺寸及偏差公差/mm及精表面粗糙度形位公差/mm A0.017，IT7Ra0.8 L0.017，IT7Ra12.5无 BΦ48无Ra12.5无 GΦ48无Ra1.6 HΦ48无Ra3.2无 C0.016，IT6Ra1.6无 D0.017，IT7Ra0.8 E0.16，IT11Ra3.2无 J0.16，IT11Ra2.3无 F0.013，IT6Ra1.6无 K0.013，IT6Ra12.5无 键槽 12P90.036Ra1.6 12P9侧
表1-1 3. 审查减速器输出轴的工艺性 分析零件图可知，传动轴的所有表面都要求切屑加工，并在轴向方向上产生台阶表面, 并且粗糙程度都不同 ,这样有利于主轴高速旋转时的各表面的应力条件,主要工作表面虽然加工精度要求相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。所以该零件的工艺性好。 (1)45号钢具有良好的可锻性。 (2)结构力求简单、对称、横截面尺寸不应有突然变化。 (3)为了装卸轴承和齿轮方便、去除毛刺，轴两端应该有倒角。 (4)为了减少应力集中，各轴肩过渡处应有合理的圆角。 (5)轴上有两个键槽，可用铣刀加工，而且效率高。 一． 确定输出轴的生产类型 依设计题目知：Q=2000件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率 键 槽12P9底 无 无 Ra3.2 无 键槽8P6 侧面 8P6 0.043 Ra1.6 键槽8P6 底面 无 无 Ra3.2 无
J20型减速器低速轴的设计及加工工艺 1 设计要求 原始资料：根据成都卡帕特科技有限公司要求，设计一减速器低速轴,传递的功率P=3.42kW，主动轮转速n=60r/min，载荷平稳，单向运转，预期寿命10年（每天按300天计），单班制工作，原动机为电动机。 设计应完成的任务：设计出一个符合上述要求的轴，画出零件图，根据轴的工作条件及性能要求确定轴的加工步骤，并写出轴的加工工艺。 2 轴的结构设计 2.1最小轴径的设计 按扭矩初算最小轴径本轴是属于中、小轴，在减数器重工作时要承受各种负荷和冲击载荷并且要具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，因此该轴材料选用45钢即可满足其要求。所以选用45#调质，硬度217-255HBS.根据文献P26514.4表，取c=118, 又因为设计要求P=3.42,n=60 所以, d≥(P/N)1/3118 =(3.42/60)1/3mm=46mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=46(1+5%)mm=48.3 mm∴选d=50mm 2.2 轴的结构设计 2.2.1轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，则采用过渡配合固定。 2.2.2 确定轴各段直径和长度 为了使计算方便、易懂，现画草图如下（图上的阶梯轴从左到右依次是I段、II段、III段、Ⅳ段、Ⅴ段、Ⅵ段）
2.1 轴的草图 I段：d 1=50mm 长度取L 1 =47mm∵h=2c c=1.5mm II段:取轴肩高3.5mm，作定位用，∴d 2 =57mm 初选用一对6213型角滚动轴承，其内径为65mm,宽度为23mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为50mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm, 故II段长：L 2 =85mm III段直径d 3=65mm， L 3 =55mm 根据轴承安装要求，轴肩高h=2.5 mm Ⅳ段直径d 4=70mm， L 4 =80mm Ⅴ段直径d 5=82mm. 长度L 5 =9mm Ⅵ段直径d 6=65 mm，长度L 6 =23 mm 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=299mm 2.2.3 按弯矩复合强度计算 1.求分度圆直径：已知d=3×Z 1 =27mm 2.求转矩：已知T 1 =544350N·mm 3.求圆周力：Ft 根据参考文献P267得 Ft=2T 1/d 1 =2×544350/324=3360N 4.求径向力Fr 根据参考文献P267得Fr=Ft·tanα=3360×tan200=1220N
机械与电子工程系 机械制造基础课程设计任务书 题目：减速机输出轴机械加工工艺规程设计专业班级：_________________________学生姓名：_________________________学号：_________________________ 指导教师：_________________________时间：_________________________
目录 一、输出轴的零件图和技术要求........... 二、毛坯的选择......................... 1、选择材料........................ 2、选择毛坯........................ 三、输出轴的表面分析................... 1、主要加工表面.................... 2、次要加工表面.................... 四、定位基准的选择..................... 五、各表面加工方案的确定............... 六、加工阶段的划分..................... 1、划分的原因...................... 2、阶段的划分...................... 七、热处理工序的安排................... 八、确定加工工艺路线................... 九、选择机床与工艺设备................. 1、机床设备的选用.................. 2、工艺装备的选用.................. 十、各表面加工余量和工序尺寸的确定..... 十一、确定切削用量及时间定额........... 十二、参考文献.........................
轴的设计 1、轴的机构设计 (1) 轴的设计计算 ① 轴的直径的确定(Ⅰ轴) 按扭转强度条件计算： 3 n p A d o ≥ 其中：首选45号钢进行设计，查表A O =120, P=10.56 ,n=486.7r/min 于是d 1≥33.47 取d 1=34m ②作用在齿轮上的力 F t = 112d T =310 33.7723.2072??=5.34?103 N （其中：T 1为Ⅰ轴受到的转矩，d 1为齿轮1的直径） F r =F t β cos tan n a ? =2?103 N （其中：αn 为齿轮的压力角，β为螺旋角） F a =F t ·tan β=1342N 同理可求得Ⅱ轴、Ⅲ轴的直径和轴上齿轮的受力： Ⅱ轴 d 2≥42.4 mm 取d 2=45 mm 轴上齿轮的受力：F t =2700 N 、F r = 1023 N 、 F a =780 N Ⅲ轴 d 3≥63.7 mm 取d 3=65 mm 轴上齿轮的受力：F t =8340 N 、F r =3100 N 、 F a =1800 N (2) 校核轴上轴承的受力和轴承的寿命 Ⅰ轴 1、求轴承受到的径向载荷F r1和F r2 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面的两个力系，如下图所示
根据图示力的分析可知道：由图（b ）得 F r1v = 5.1905.6625.661 +? -?d Fa Fr = 5 .1905.6625.678145.661007.13+? -??=170N F r2v =F r -F r1v =1070-170=900N F r1H = 5 .1905.665.66+F t =7.29?102 F r2H =F r -F r1H =2820-729=2091 F r1=2 2 11H r F F v r +=22900170+=748.6 N F r2=2 222H r v r F F +=2 22091729+=2276.5 N 2 求两轴承的计算轴向力F a1和F a2 对于70000AC 型轴承，按表13-7轴承的派生轴向力为 F d =0.68?F r (5-8)
机械制造技术基础课程设计 计算说明书 设计题目：减速器输出轴机械加工工 工艺规程设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 日期： 校名：华南理工
目录 一．机械制造课程设计的目的 (3) 二．生产纲领的计算与生产类型的确定 (3) 1.生产纲领的计算 (3) 2.生产类型的确定 (4) 三．减速箱输出轴的工艺性分析 (4) 1.减速器输出轴的用途和工作原理 (5) 2.零件图样分析 (5) 3.减速箱输出轴的技术要求 (5) 4.审查减速器输出轴的工艺性 (7) 四．选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 (7) 1.毛坯的选择 (7) 2.确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量 (8) 五．选择减速箱输出轴的加工方法，制定工艺路线 (8) 1.定位基准的选择 (8) 2.零件表面加工方法的选择 (9) 3.加工阶段的划分 (9) 4.工序的合理组合 (10) 5.加工顺序的安排 (10) 6.零件的工艺路线的确定 (11) 六．工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算 (12) 七．工序设计（选择加工设备和工艺设备） (18) 1.选择加工设备 (18) 2.选择工艺设备 (18) 八．确定工序的切削用量 (19) 1.背吃刀量的确定 (19) 2.进给速度的确定 (19) 3.切削速度的确定 (19) 九. 填写工艺过程卡和主要工序的工序卡 (20) 十．设计体会 (21) 十一．参考文献 (21) 十二．附件 (22)
一．课程设计的目的 1.加强对理论知识的理解，并且能把理论只是和课内外的生产实践相结合，从而解决零件在加工中定位，加紧以及工艺路线的安排，工艺尺寸的确定等一系列实际问题，最终保证零件的加工质量。 2.提高基本意识和技能，通过课程设计，掌握工艺规程和工艺装备设备设计的方法和步骤，初步具备设计工艺规程和工艺装备的能力，进一步培养学生识图、绘图、计算和编写技术文件的基本技能。 3.锻炼使用手册及图表资料的能力,能够熟练地依据给定的任务而查找相关的资料、手册及图表并掌握其中的设计信息用于设计参数的确定。 4.培养规范意识，通过课程设计，使学生养成遵守国家标准的习惯，学会使用与设计有关的手册、图册、标准和规范。 二．生产纲领的计算与生产类型的确定 1.计算生产纲领 a、计算： N=Qn(1+a%)(1+b%) N——零产品的生产纲领就是其年生产量，用字母N表示，通常按下式件的生产纲领（件/年）； Q——产品的年产量（台、辆/年）； n——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）； a%——备品率，一般取2%-4%； b%——废品率，一般取0.3%-0.7%。 结合生产实际：备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%；产品的年产量Q要求200件/年，每台产品中该零件的数量n为1件/台。 将各数据代入上式可得年产量: N=200*1*(1+3%)(1+0.5%)=207（件） b、离心机主轴的重量估计值为2.4 kg.
五．轴的设计 5.1轴的材料选择及最小直径估算 根据工作条件，小齿轮的直径较小（1d =77.4mm ），采用齿轮轴结构，选用45钢，正火。 按扭转强度法进行最小直径估算，即 min d A =若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 0A 值由表26—3确定： 0A =120 1、高速轴最小直径的确定 由mm n P A d o 77.25720 128.71201133 min ===，因高速轴最小直径处安装联轴器，设有一个键槽。则()()' 1min 1min 17%25.7717%27.57d d mm =+=?+=， 由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不得相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取 1min 0.8m d d =，m d 为电动机轴直径，由前以选电动机查表：38m d mm =， 1min 0.83830.4d mm =?=，综合考虑各因素，取1min 35d mm =。 2、中间轴最小直径的确定 '2min 12041.5d A mm ===，因中间轴最小直径处安装滚动轴承，取为标准值 2min 45d mm =。 3、低速轴最小直径的确定 '3min 10352.7d A mm ===，因低速轴最小直径处安装联轴器，设有一键槽，则()()' 3min 3min 17%17%52.756.4d d mm =+=+?=，参见 联轴器的选择，查表，就近取联轴器孔径的标准值 3min 60d mm =。 5.2轴的结构设计 1、高速轴的结构设计
图2 （1）、各轴段的直径的确定 11d ：最小直径，安装联轴器 111min 35d d mm == 12d ：密封处轴段，根据联轴器轴向定位要求，以及密封圈的标准查表 （采用毡圈密封），1245d mm = 13d ：滚动轴承处轴段，1355d mm =，滚动轴承选取7211C 。 14d ：14d =齿顶圆直径，取 1482.4d mm = 15d ：滚动轴承处轴段 151245d d mm == （2）、各轴段长度的确定 11l ：由联轴器长度查表得，取 1145l mm = 12l ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 1280l mm = 13l ：由滚动轴承确定 1339l mm = 14l ：由装配关系及箱体结构等确定 14209l mm = 15l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 1539l mm = 2、中间轴的结构设计 图3
机械设计课程设计说明书设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器班级学号： 学生姓名： 指导老师： 完成日期：
设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器 一、传动方案简图 二、已知条件： 1、有关原始数据： 运输带的有效拉力：F=1.47 KN 运输带速度：V=1.55m/S 鼓轮直径：D=310mm 2、工作情况：使用期限8年，2班制（每年按300天计算），单向运转，转速误差不得超过±5%，载荷平稳； 3、工作环境：灰尘； 4、制造条件及生产批量：小批量生产； 5、动力来源：电力，三相交流，电压380／220V。 三、设计任务： 1、传动方案的分析和拟定 2、设计计算内容 1) 运动参数的计算，电动机的选择； 3) 带传动的设计计算； 2) 齿轮传动的设计计算； 4) 轴的设计与强度计算； 5) 滚动轴承的选择与校核； 6) 键的选择与强度校核； 7) 联轴器的选择。 3、设计绘图： 1）减速器装配图一张； 2）减速器零件图二张；
目录 一、传动方案的拟定及说明.......................................... 二、电机的选择 .................................................................... 1、电动机类型和结构型式....................................................... 2、电动机容量................................................................. P.......................................................... 3、电动机额定功率 m 4、电动机的转速 ............................................................... 5、计算传动装置的总传动....................................................... 三、计算传动装置的运动和动力参数.................................. 1．各轴转速................................................................... 2.各轴输入功率为(kW) ........................................................ 3.各轴输入转矩（N m） ........................................................ 四、传动件的设计计算.............................................. 1、设计带传动的主要参数....................................................... 2、齿轮传动设计............................................................... 五、轴的设计计算.................................................. 1、高速轴的设计............................................................... 2、低速轴的设计............................................................... 六、轴的疲劳强度校核.............................................. 1、高速轴的校核............................................................... 2、低速轴的校核............................................................... 七、轴承的选择及计算.............................................. 1、高速轴轴承的选择及计算..................................................... 2、低速轴的轴承选取及计算..................................................... 八、键连接的选择及校核............................................ 1、高速轴的键连接............................................................. 2、低速轴键的选取............................................................. 九、联轴器的选择.................................................. 十、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择...................... 1、铸件减速器机体结构尺寸计算表............................................... 2、减速器附件的选择 (22) 十一、润滑与密封.................................................. 1、润滑....................................................................... 2、密封.......................................................................
安徽科技学院机械设计大作业五 二级圆柱齿轮减速器输出轴设计 指导教师：陈丰 小组成员：仲光宇 1608100326 周敏 1608100327 周伟 1608100328 彭和甲 1408100118
题目要求： 试设计如图所示二级圆柱齿轮减速器中的输出轴Ⅲ。已知：该轴传递功率 P＝5 kW，转速 n = 140r/min，轮4为左旋斜齿圆柱齿轮，其分度圆直径为 d4＝206.96mm，轮宽为 b＝52 mm，螺旋角为β = 9°41′47''。 要求： 1.按照轴的设计步骤进行，特别是轴的结构设计要完整、合理、减小应力集中； 2.画出轴的装配图：周向和轴向定位，轴承的寿命校核与安装等等，同时画出轴的零件图；
设计过程： 1、计算输出轴上的转矩 3T 已知：输出轴功率：kW P 53= 输出轴转速：min /1403r n = 则有m N P T ?≈?==341071140 5 9550000n 95500003 33 2、求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮分度圆直径为：mm d 96.2064= N F F N F F N N d T F t a n t r t 5197.9tan 3035tan 12117.9cos 20tan 3035cos /tan 303596.2063410712/243=?===?===?== ββα 分别为圆周力、径向力及轴向力，方向如图。 3、选取材料 可选轴的材料为45钢，调质处理。 4、计算轴的最小直径，查书370页表15-3可取0112A = m m n p d 9.36140 5 11233 330min ≈?=A = 取mm d 37min = 取轴的最小直径为安装联轴器的直径1d ，为了使所选的轴直径1d 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩1T K T A ca =，查《机械设计（第八版）》表14-1，由于转矩变化很小，故取3.1=A K ，则 mm N T K T A ca ?=?==4433923410713.13 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查《机械设计课程
目录. 第1章选择电动机和计算运动参数 (3) 1.1 电动机的选择 (3) 1.2 计算传动比： (4) 1.3 计算各轴的转速： (4) 1.4 计算各轴的输入功率： (5) 1.5 各轴的输入转矩 (5) 第2章齿轮设计 (5) 2.1 高速锥齿轮传动的设计 (5) 2.2 低速级斜齿轮传动的设计 (13) 第3章设计轴的尺寸并校核。 (19) 3.1 轴材料选择和最小直径估算 (19) 3.2 轴的结构设计 (20) 3.3 轴的校核 (25) 3.3.1 高速轴 (25) 3.3.2 中间轴 (27) 3.3.3 低速轴 (29) 第4章滚动轴承的选择及计算 (33) 4.1.1 输入轴滚动轴承计算 (33) 4.1.2 中间轴滚动轴承计算 (35) 4.1.3 输出轴滚动轴承计算 (36) 第5章键联接的选择及校核计算 (38) 5.1 输入轴键计算 (38) 5.2 中间轴键计算 (38) 5.3 输出轴键计算 (38) 第6章联轴器的选择及校核 (39) 6.1 在轴的计算中已选定联轴器型号。 (39) 6.2 联轴器的校核 (39) 第7章润滑与密封 (39) 第8章设计主要尺寸及数据 (40) 第9章设计小结 (41) 第10章参考文献： (42)
机械设计课程设计任务书 设计题目：带式运输机圆锥—圆柱齿轮减速器 设计内容： （1）设计说明书（一份） （2）减速器装配图（1张） （3）减速器零件图（不低于3张 系统简图： 联轴器 联轴器 输送带 减速器 电动机 滚筒 原始数据：运输带拉力 F=2400N ，运输带速度 s m 5.1=∨，滚筒直径 D=315mm,使 用年限5年 工作条件：连续单向运转，载荷较平稳，两班制。环境最高温度350C ；允许运输带速 度误差为±5%，小批量生产。 设计步骤：
一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组 合结构 设计计算说明书
为车削状态，弯曲时： 34.0=σψ，扭转时： 34.0=τψ； （3）进行轴的结构设计： ① 按扭转强度条件计算轴的最小直径d min ，然后按机械设计手册圆整成标准值： 由式（8-2）及表8-2[τT ]=30MPa ，A 0=118 得d min =A 0=118×=19.34mm, 圆整后取d min =20.0mm 计算所得为最小轴端处直径，由于该轴段需要开一个键槽，应将此处轴径增大3%~5%，即d min =(1+5%)d=,圆整后取d min =25.0mm ； ② 以圆整后的轴径为基础，考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺性等要求，设计其余各轴段的直径长度如下： 1） 大带轮开始左起第一段： 带轮尺寸为：d s =25mm ，宽度L=65mm 并取第一段轴端段长为l 1=63mm ； 2） 左起第二段，轴肩段： 轴肩段起定位作用，故取第二段轴径d 2=30mm 。由l 2=s-l/2-10=，取l 2=； 3） 左起第三段， 轴承段： 初步轴承型号选择，齿轮两侧安装一对6207 型（GB297-84）深沟球轴承。其宽度为17mm ，左轴承用轴套定位，右轴承用轴肩定位。 1-2
1）轴与透盖之间的密封圈为间隙配合，符号为Ф30H7/m6 2）轴与两轴承为过盈配合，符号为Ф35H7/K6 3）直齿轮与轴，带轮与轴之间通过平键连接，通过查设计手册得键截面尺寸分别为b×h=10mm×8mm和8mm×7mm，齿轮处键槽长度为70mm，带轮处键槽长度为50mm，键槽深度分别为5mm、4mm。 其中，直齿轮采用平辐板铸造齿轮，参数如下： =3×25=75mm 齿轮分度圆直径：d=mz 3 齿轮齿顶圆直径：d =d+2ha×m=75+2××3=81mm a =d-2(ha+c)×m=75-2××齿轮齿根圆直径：d f 3=67.5mm 齿轮基圆直径：d =dcosα=75×cos20°=70.78mm b 圆周速度：v=dn/(60×1000)= ×75×750/(60×1000)=2.94m/s 由表5-6，选齿轮精度为8级。 ④其余细部结构 考虑轴的结构工艺性，在轴的左端和右端均制成1×45°倒角，两端装轴承处为磨削加工，留有砂轮越程槽，为了便于加工，齿轮、带轮的键槽布置在同一母线上，并取同一截面尺寸。 （4）轴的疲劳强度校核 ①绘制轴的受力图2-1