1、XX 大学本科毕业论文（设计）I目录摘要 1Abstract.20 文献综述 30.1 本论 文的背景及意义 30.2 国内外相关技术的发展与研究现状 .30.2.1 CAD 技术的现状和发展概况 .30.2.2 参数化设计的现状和发展概况 .41 引言 62 传动方案的分析 63 电动机的选择 73.1 工作参数 .73.2 电动机的选择 73.2.1 电动机类型的选择 73.2.2 确定电动机功率 .74 传动比的计算分 配和运动动力参数计算 94.1 计算总传动比 94.2 分配传动装置各级传动比 .94.3 传动装置的运动和动力参数计算 .105 传动零件的设计和计算 105.1 高速
2、级斜齿轮传动的设计计算 105.1.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数等 105.1.2 确定齿轮的许用应力 .115.1.3 按齿面接触疲劳强度设计 115.1.4 按齿根弯曲疲劳强度校核 135.1.5 斜齿轮几何尺寸的计算 .155.2 低速级蜗杆传动的设计计算 165.2.1 选择蜗杆的传动类型 .16XX 大学本科毕业论文（设计）II5.2.2 选择材料 165.2.3 按齿面接触疲劳强度设计 165.2.4 按齿根弯曲疲劳强度校核 185.2.5 验算效率 195.2.6 精度等级和表面粗糙度的确定 .205.2.7 热平衡计算 206 轴的设计计算和校核 216.1 初步计算
3、轴径 216.2 轴的结构设计 216.2.1 高速轴的结构设计 216.2.2 中间轴的结构设计 226.2.3 低速轴的结构设计 246.3 轴的弯扭合成强度计算 .256.3.1 高速轴的弯扭合成强度计算 266.3.2 中间轴的弯扭合成强度计算 286.3.3 低速轴的弯扭合成强度计算 307 轴承的寿命计算 327.1 高速轴轴承的寿命计算 .337.2 中间轴轴承的寿命计算 .347.3 低速轴轴承的寿命计算 .358 键的选择和强度校核 368.1 键的选择 .368.2 键的强度校核 369 润滑及密封的选择 389.1 润滑方式的选择 .389.2 密封方式的选择 .3910
4、 减速器主要部件的建模 3910.1 高速轴建模 3910.2 斜齿轮建模 3910.3 蜗杆轴建模 39XX 大学本科毕业论文（设计）III10.4 蜗轮 建模 4110.5 大 端盖建模 4210.6 端 盖建模 4310.7 箱体建模 4410.8 轴 承建模 4411 减速器的装配仿真 4511.1 基于 Pro/E 的减速器装配仿真 .4511.2 减速器的二维装配图 4812 减速器的运动仿真 4913 结束语 53参考文献 54致 谢 56XX 大学本科毕业论文（设计）1基于 Pro/E 的齿轮蜗杆减速器设计XXXXX 大学 XXX 学院，XX XXXXXX摘要：减速器是在机械设
5、备中比较常见且十分典型的一种机械传动装置，其目的是降低转速，增加转矩。齿轮-蜗杆减速器的最大特点是在获得较高传动比的情况下尽量使得减速器的结构紧凑。本文通过对传动 方案的分析， 电动机的选择 ，传动参数和传动零件的设计与计算，对轴进行结构设计 ，校核 轴的弯扭合成强度，选择联轴器、轴承等标准件，对键进行强度校核，对轴承进 行寿命计算， 确定减速器传动 部分的润滑和密封方式，选择油标、油塞、视孔盖、通气罩等减速器附件， 对减速整体结构进行分析。利用Pro/Engineer 软件对减速器各零部件 进行三维建模、装配以及运动仿真，并运用AutoCAD 软件绘制减速器主要零件图和总装配图。关键词：齿轮
6、；蜗杆；减速器；参数化设计；计算机辅助设计XX 大学本科毕业论文（设计）2Gear-Worm Reducer Design Based on Pro/EXXXXXCollege of Engineering and Technology, XXXX University, XXXX XXXX, ChinaAbstract: Speed reducer is in mechanical equipment is more common and very typical of a mechanical transmission device, its purpose is to reduce th
7、e speed and increase torque.The gear-worm reducer biggest characteristic is to get higher in the transmission ratio of the case as far as possible the compact structure makes reducer. This paper will be through the transmission scheme analysis, the choice of the motor, transmission parameters and tr
8、ansmission parts design and calculation, the shaft structure design, check the shaft bending NiuGe into strength, choose coupling, bearing standard parts, the keys are being intensity, on the bearing life calculation. Sure reducer drive part of the lubrication and seal way, choose standard oil, oil
9、plug, depending on the hole cover, ventilation cover reducer accessories, to slow down the whole structure analysis, and then the Pro/e software parts for 3D gear reducer modeling, assembly and movement simulation. And rendering speed reducer main parts graph and total assembly drawing using the Aut
10、oCAD software.Key Words：Gear；Worm；Reducer；Parametric design；CADXX 大学本科毕业论文（设计）30 文献综述0.1 本论文的背景及意义齿轮传动是机械传动最重要的传动方式之一,其具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑、寿命较高等优点。因此齿轮传动形式多样，应用广泛 1。但是齿轮传动的制造和安装精度要求高，价格相对于较贵，且不宜于传动距离过大的场合。蜗杆传动是指空间交错的两轴间（通常为 90）传递运动和动力的传动机构。蜗杆传动具有传动比大、零件数目少、结构紧凑、冲击载荷小、传动平稳、噪声低、具有自锁性等特点 1。但是蜗杆传动效率低，制造相
11、对于困难。齿轮蜗杆减速器最大的特点是在获得较高传动比的情况下尽量使结构紧凑，其传动比范围一般为 15480，如此大的传动比是其它减速器不可比拟的。0.2 国内外相关技术的研究现状与发展趋势0.2.1 CAD 技术的现状和发展概况计算机辅助设计是利用计算机与图形输出设备帮助设计人员进行设计工作。简称 CAD（Computer Aided Design） 。现代 CAD 技术被人们认知为在复杂的大系统环境下，支持产品自动化设计的设计理论和方法、设计坏境、设计工具各相关技术的总称。CAD 技术在产品设计中有着普通手工设计中不可替代特点，将 CAD 技术充分运用到产品设计与开发研究中能降低劳动强度，提
12、高设计质量，缩短设计周期，更能有效的避免或降低了在手工设计中容易出现的“三现象”错、漏、缺。CAD系统还能在市场营销中发挥其重要作用，主要体现在易于实现方案优化、产品报价等一系列项目投标服务，因此在各大企业中应用十分频繁 2。上世纪 50 年代具有简单的工程绘图输出能力第一台计算机绘图系统在美国诞生，这就是早期的计算机辅助设计技术，处于研究和开发阶段。60 年代初期在计算机辅助设计中出现了曲面片技术，接着出现了在企业中有一定运用的计算机绘图、输出设备。70 年代，完整的计算机辅助设计得到发展，CAD 技术取得了较大的突破，后期出现了光栅扫描显示器，将图形显示效果提高到新的台阶，往后出现了方便易
13、用的鼠标、图形输入板等形式多样的图形输入设备，技术的发展促进了 CAD 技术一步步得到完善。80 年代，随着技术的不断革新超大规模集成电路出现，微处理器和存XX 大学本科毕业论文（设计）4储器件已经开始运用到 CAD 技术里，工程工作站问世更是将 CAD 技术带入到中小型企业，使得 CAD 技术得到了推广和普及。通过对 CAD 技术的发展认识可总结为 CAD技术经历了由二维平面绘图技术到曲面造型技术，由曲面造型技术到实体造型技术，由实体造型技术到参数化造型技术，由参数化造型技术到变量化技术的四次技术革命。当然技术的更新，不可能就此停步，因为人类对更便捷、更简单、更实用、更人性化的追求，CAD
14、技术也将始终往更强大、更完善的方向发展 4。西方发达国家在上世纪 50 年代就开始把 CAD 技术引入各行各业，由于起步早、经验丰富。如今，国外 CAD 软件众多，如比较优秀的有Pro/Engineer、CATIA、UG、Solidworks、AutoCAD 等 5。在我国对 CAD 技术的研究起步较晚，发展还比较滞后，80 年代左右对 CAD 技术的各项研究才开始，但是为了适应时代的发展，社会的进步，我国一些高校和研发机构吸收国外先进技术，通过消化创新和二次开发 6。目前我国开发出一些中端的CAD 软件，比如北航华正的 CAXA、开目公司的 KMCAD、中望 CAD、浩辰 CAD 等，由于起
15、步晚，技术落后，我国的 CAD 技术与国外还是有相当大的差距。目前在国内企业里常见的也是 Pro/Engineer、CATIA、UG、Solidworks、AutoCAD 等世界主流的 CAD软件 7。目前，CAD 技术已在电子和电气、科学研究、机械设计 、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、建筑、计算机艺术等各个领域得到广泛应用 8。Pro/Engineer 软件是美国参数技术公司（PTC 公司）旗舰产品，它作为最为常见的 CAD/CAM/CAE 系统之一。其内容涵盖了从产品基本概念设计到生产加工成产品的全部内容，包括了概念设计、造型设计、分析计算、动态仿真、加工过程仿真及工程图输
16、出等功能 9。在设计中运用 Pro/Engineer 软件使设计工作实现集成化、网络化和智能化 10。0.2.2 参数化设计的现状和发展概况参数化设计是 CAD 技术发展到中后期出现的一种革新技术，它主要指参数化图元和参数化修改引擎，其工作过程是把绘制的图元信息以参数的形式保存起来，通过参数化修改引擎来修改图元的每一个参数生成新的图元达到修改图形的目的。CAD 技术发展到变量化设计以后出现了参数化，因此可以总结为参数化设计是由变量化设计延伸而来的，CAD 技术发展中期美国麻省理工学院 Gossard 教授提出了变量化设计的思想。起初在 CAD 技术中变量化设计思想并未得到重视。直到 1987X
17、X 大学本科毕业论文（设计）5年美国的 PTC 公司推出了集参数化、变量化、特征设计以一体的 Pro/Engineer 软件，人们才真正意识到变量化设计的重要性，接着变量化设计成了新的 CAD 技术标准 11。80 年代初，针对 CAD/CAM 集成的需求，特征和特征造型的研究起步，由于各种特征是从具体应用中抽象、总结出来的，所以参数化设计是特征应用的一个重要前提。80 年代中后期，美国的 PTC 和 SDRC 等公司都开发出了以特征为对象的特征造型系统(PRO/ENGINEER 和 I-DEAS)。这些系统都能在一定范围内实现对特征的参数设计。从此参数化设计正式走上了“舞台” 。Pro/En
18、gineer 作为参数化设计的鼻祖，其在业界的市场份额也逐渐增大，后来 UG 和 CATIA 两个传统的软件也紧随Pro/Engineer 之后加入了参数化设计的功能，目前在传统的制造业中两个软件占据的市场份额依旧较大 12。我国在参数化方面的技术相对来说比较落后，也没有较优秀的软件，现阶段主要是对国外比较优秀的软件进行汉化和二次开发。目前国内外主流的参数化设计软件有 Pro/Engineer、UGNX 和 CATIA13。XX 大学本科毕业论文（设计）61 引言随着科学技术的不断进步，社会的日新月异，传统的制造业正向数字化、参数化、全球化发展。本论文是基于 Pro/E 的齿轮蜗杆减速器设计，
19、运用 AutoCAD 和Pro/Engineer 对减速器进行计算机辅助设计，内容包括传动装置总体设计，传动参数的计算选择，电动机的选择，运动参数计算，齿轮的传动设计，蜗杆蜗轮传动设计，齿轮、蜗杆、蜗轮的基本尺寸确定，高速轴、中间轴、低速轴的尺寸设计与校核，各轴承的选择和校核，减速器箱体的结构设计，减速器各附件的选择，减速器的润滑和密封方式的选择，运用 Pro/Engineer 对设计好的减速器各零件三维建模，对减速器进行装配仿真及运动仿真，并运用 AutoCAD 绘制减速器装配图和主要零件图等。2 传动方案的分析根据工作原理的不同，传动可以认为机械传动和带传动两类，机械传动又分为摩擦传动、啮
20、合传动、液力传动和气力传动。本文涉及到的主要是啮合传动，常见的啮合传动有齿轮传动、蜗杆传动和链传动等。以下对各传动方式进行简单分析。（1）斜齿轮传动斜齿轮传动效率高、平稳性较直齿圆柱齿轮传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。所以本设计中将斜齿轮传动布置在高速级。（2）蜗杆传动蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适用于速度中等和中、小功率的场合。所以本设计将蜗杆传动布置在低速级。（3）链式传动链式传动运转不均匀，有冲击，不适于高速传动，应布置在低速级。所以本设计将链式传动布置在最后。本文研究的链式输送机传动装置为齿轮-蜗杆减速器。该传动方案将斜齿轮布置在高速级，将蜗
21、杆传动布置在低速级，将链传动布置在最后，这样满足在需要很大传动比的同时尽量使减速器结构紧凑，同时传递效率也较单纯的蜗杆传动有了很大的提升，这样的传动方案相对也比较合理。传动方案如图 2.1 所示。XX 大学本科毕业论文（设计）7图 2.1 齿轮-蜗杆减速器传动方案Fig.2.1 Gear - worm transmission scheme3 电动机的选择3.1 工作参数（1）输送链牵引力 F=4000N；（2）输送链速度 v=0.15m/s；（3）输送链轮齿数 z=14；（4）输送链节距 p=80mm；（5）工作情况 两班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，无粉尘；（6）使用期限 20 年
22、；（7）生产批量 20 台；（8） 生产条件 中等规模机械厂，可加工 68 级精度齿轮和 78 级精度蜗轮；（9）动力来源 电力，三相交流 380/220V；（10）检修间隔期 四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修。3.2 电动机的选择3.2.1 电动机类型的选择按工作要求选用三相鼠笼式异步电动机(用 Y 系列电动机)。XX 大学本科毕业论文（设计）83.2.2 确定电动机功率（1）工作机所需功率 （kW） wP（3-1）10wFv4.5.6kw（2）查机械设计课程设计手册第 3 版表 1-7 确定各个部分的传动效率联轴器的传动效率 ；斜齿轮的传动效率 ；0.9联 轴 器 0.97齿 轮蜗
23、杆的传动效率 ；轴承的传动效率 。=7蜗 杆 =.8轴 承总传动效率（3-2）23蜗 杆联 轴 器 斜 齿 轮 轴 承=0.9.7098.0.62kw（3）工作所需电动机功率（3-3）wdP0.6k.9582因载荷平稳，电动机额定功率 略大于 即可。根据 Y 系列电动机技术数据，edPd选电动机的额定功率 为 。ed1.kw3.2.3 确定电动机转速（1）输送链节圆直径（3-4）sin(180/)PDz359.2i(/4)m（2）链轮的工作转速 （3-5 ）601wvnDXX 大学本科毕业论文（设计）9601.57.9(/min)3.42r（3）转速的确定通常，斜齿轮的传动比为 ，蜗杆的传动比
24、为 ，总传动比51i 4012i20i电动机转速的可选范围（3-6）dwni(302)7.9/min239.154/minrr符合这一范围的同步转速有 1000 ，1500 和 750 ,综合考虑电i/r i/动机和传动装置的尺寸，质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为 1000 的电动机，型号为 Y90L-6,额定功率为 ,转速为 910 ,额min/r kw1. in/r定转矩为 2.0Nm，电动机参数见表 1-1 所示。表 1-1 电动机参数Tab.1-1 Motor parameters电动机型号额定功率（kW）同步转速/满载转速/( )mn/ir轴升尺寸（ ）m转
25、矩( )NY90L-4 2.0 910 D=24,E=50 2.04 传动比的计算分配和运动动力参数计算4.1 计算总传动比用电动机转速比输出转速来确定总传动比，计算公式为（4-1）mawni9104.87.4.2 分配传动装置各级传动比XX 大学本科毕业论文（设计）10高速级斜齿轮的传动比 试取 3.8，低速级蜗杆的传动比 试取 301i 2i（4-12i2） 3.804由于 ，误差小于 5%故可用。14.80.16.%4.3 传动装置的运动和动力参数计算（1）高速轴（4-3） 1dP=0.958w.0.948kk（4-1/minnr4）（4-5） 11950PTn.48=9Nm（2）中间轴
26、213007.92Pkw2192.4/in.8nri225037TNm（3）低速轴323.9.80.619Pkw3247./minnri339508TNXX 大学本科毕业论文（设计）115 传动零件的设计和计算5.1 高速级斜齿轮传动的设计计算5.1.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数等（1）按图 2.1 所示的传动方案，高速级选用斜齿圆柱齿轮传动。（2）输送机为一般工作，速度不高，故选用 7 级精度。（3）材料选择。考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，小齿轮材料用 40 大齿轮材料用 45 钢，热处理均为调质处理，且大、小齿轮的齿面硬度rC分别为 240HBS,280HBS，
27、二者材料硬度差为 40HBS。（4）初选小齿轮的齿数 ，大齿轮的齿数为201Z768.312Z（5）选取螺旋角，初选 4（6）齿宽系数 d=15.1.2 确定齿轮的许用应力根据两齿轮轮齿的齿面硬度，查得两轮的齿面接触疲劳强度极限和齿根弯曲疲劳强度极限分别为 lim1lim26050HHMPaPa，li li538FF，5.1.3 按齿面接触疲劳强度设计设计计算公式（5-1）2131t2.()tHEdKTZu（1）确定公式内各值1）选取 （ 为载荷系数） 。6.1tKt2）由机械设计第八版图 10-30 选取区域系数 。43.2HZ3）由机械设计第八版图 10-26 查得 ， ，75.01870
28、。62.187.05.214）小齿轮传递的转矩 。94TNmXX 大学本科毕业论文（设计）125）计算应力循环系数。（5-2）160jhNnL9928305.2410（5-3）12i 995.40.3816）由机械设计第八版图 10-19 取 2.0.1HNHNK，7）计算接触疲劳许用应力取失效效率为 1%，安全系数为 1，即（5-4） 1lim1NHKS0.96540MPa2lim2.9506HNaS（5-5） 1254063MPa（2）计算1）将以上数据代入式（5-1）得小齿分度圆m85.26)53.194.2(8.36.19423t1 d2）计算圆周速度（5-6）1t60nv3.42.8
29、5901.28/ms3）计算齿宽 及bntm1t6.5dXX 大学本科毕业论文（设计）1311cos/.30nttmdzm2.59nth/6b4）计算纵向重合度。（5-7） 10.38tandz.241.5865）计算载荷系数。查机械设计第八版表 10-2，选取使用系数 ，根据 ，70.AKsmv/28.1级精度等级查机械设计第八版表 10-8 得动载系数 ，利用插值法查v机械设计第八版表 10-4 得 ，由 机械设计第八版图 10-13 选取41.HK，查 机械设计第八版 表 10-3 得 ，故动载系数 为34.1FK 4.1FHKK（5-8）Av1.08.42.6）按实际载荷校正所算得的分
30、度圆直径（5-9） 31ttKd32.46.859.58m7）计算 nm（5-10）1cosndmZ29.584.0m5.1.4 按齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度校核公式为（5-11）321)(cosFSadYZKTmXX 大学本科毕业论文（设计）14（1）确定各参数1）确定载荷系数03.24.108.1FvAK2）根据纵向重合度 =1.586，确定螺旋角影响系数 =0.88。 Y3）计算当量齿数（5-12）89.214cos0331zv.76332zv4）确定齿形系数通过插值法查机械设计第八版表 10-5 得： ， 。a12.74FYa2.136FY5）确定应力校正系数通过插值法查机械
31、设计第八版表 10-5 得： =1.5689， =1.7732。1aS2aS6）确定弯曲疲劳寿命系数查机械设计第八版表 10-18 表得： =0.85， =0.88。1FNK2FN7）计算弯曲疲劳许用应力弯曲疲劳许用应力计算公式为（5-13）1limFNS取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，代入式（5-13） ，得MPaSKFNF 57.304.1850lim11 FF 86.2.2li28）计算大小齿轮的 ，并加以比较FSaY0148.57.306924.1FSaXX 大学本科毕业论文（设计）1501643.8.23716.2FSaY对计算结果比较取 =FSa.2Sa（2）计算将以上数据代入式（
32、5-11）得mm85.01643.98.120cos43.3 2对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数。取 ，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强1.5n度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径 ，来计算应有齿数。129.58md（5-14）1cosnZ29.5842.96取 ，则 ， 取 87。123Z23.72Z5.1.5 斜齿轮几何尺寸的计算（1）计算中心距（5-15）12()cosnmza.53870.54m将中心距圆整为 71mm。（2）按圆整的中心距修正螺旋角（5-16）12()arcosnz238746s因 值改变不多，故参数 、 、
33、等不必修正。KHZ（3）计算分度圆直径XX 大学本科毕业论文（设计）161）小齿轮直径（5-17）1cosnmzd.2539.647m2）大齿轮直径zmdn 31.2461cos8.22 （4）计算齿轮宽度mbd91取 ， mb30235式中： 小齿轮齿厚； 大齿轮齿厚。1 2b5.2 低速级蜗杆传动的设计计算5.2.1 选择蜗杆的传动类型根据 GB/T10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI） 。5.2.2 选择材料考虑到蜗杆传动的效率不大，速度只是中等，故蜗杆用 45 钢，因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 。蜗轮用铸锡青铜HRC54ZCuSn10P1，金
34、属膜铸造。为了节约金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100 制造。5.2.3 按齿面接触疲劳强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距（5-18）32)(HPEZKTa（1）确定公式内各值1）确定作用在蜗轮上的转矩 3按 =1，则 =0.7 计算，3Z7408TNm2）确定载荷系数XX 大学本科毕业论文（设计）17因工作载荷稳定，故取载荷分布不均匀系数 =1，查机械设计第八版表K11-5 取使用系数 =1，由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数 ，则：AK v1.05K（5-19）AvK1.0.5103）确定弹性影响系数 EZ因
35、选用的是铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配，故 12160EMPa4）确定接触系数 PZ先假设蜗杆分度圆直径 和传动中心距 a 的比值 ，查机械设计第八3d35.0d版图 11-18 得 =2.9。PZ5）确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1,金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，查机械设计第八版表 11-7 得蜗轮的基本许用应力 =268MPaH应力循环次数 64=60jn17.982304.10hNL（ ）寿命系数 .106.487HNK则 = H=928MPa95.31a（2）计算将以上数据代入式（5-18）得23160.91.05748314.5m5a（ ）XX 大学本
36、科毕业论文（设计）18取中心距 =160mm，因 =30，从而取模数 =8mm，蜗杆分度圆直径a2im=80mm，这时 ，接触系数 ,因此以上计算可用。1d5.03d6.2Z（3）蜗杆蜗轮的主要参数1）蜗杆轴向齿距 ;mmP12.584.3a直径系数 ;10q齿顶圆直径 ;daa96h*3齿根圆直径 ;mcf 8.0)(2分度圆导程角 ;845蜗杆轴向齿厚 .Sa6.122）蜗轮蜗轮齿数 ;34Z变位系数 ;5.02X验算传动比 ,这时传动比误差为 ，是允许的。31342Zi %3.01蜗轮分度圆直径 ;mzd2484蜗轮喉圆直径 ;haa56蜗轮齿根圆直径 ;ff .024蜗轮咽喉母圆半径
37、.mdag31225.2.4 按齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度校核公式为XX 大学本科毕业论文（设计）19（5-20）53.14FFaFYmdKT（1）确定各参数1）当量齿数 。46.317.5cos334v Z2）根据 ,可确定齿形系数 。mXV6.15.022， 35.4FaY3）螺旋角系数 。952.04Y4) 许用弯曲应力 , 。FNFKa6MP5) 寿命系数84.016.49FNa264.7.5 MPKFN（2）计算将以上数据代入式（5-20）得a34.7952.038016745.3 FF P 满足弯曲疲劳强度要求。5.2.5 验算效率=（0.950.96） （5-21）)t
38、an(v已知 ； 与相对滑动速度 有关。3842571. vvf;arctSV（5-22）3601osSdV.4829.71.08/c5ms用插入法求得， ， ，代入式（5-43）得3.vf.vXX 大学本科毕业论文（设计）20=0.96 =0.71 )tan(v大于原估计值，所以不必重算。5.2.6 精度等级和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从 GB/T 100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 8 级精度，侧隙种类为 f，标注为 8f GB/T 100891988。5.2.7 热平衡计算蜗杆传动由于效率低，所以工作的发热量大。在闭式传动中如果产生的
39、热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以必须对蜗杆传动进行热平衡计算。在即定条件下，保持正常工作温度所需要的散热面积 S（单位为 ）为，2m（5-23）)(10atPSd式中：箱体表面的散热系数，取 。d214/()WmC蜗杆传递功率，为 KW。P0.9P油的工作温度，一般限制在 。0t 76周围空气温度，常温条件下取 。a 2将以上数据代入式（5-23）得24.0)265(147.90. mS传动中心距 为 a（5-24）34a()2d18016m散热面积 为 AXX 大学本科毕业论文（设计）21（5-25）1.73a0.A（ ） 1.73264
40、.()8m由于 ，故蜗杆的热平衡满足。SA6 轴的设计计算和校核6.1 初步计算轴径（1）轴的材料选用常用的 45 钢，由于高速轴小齿轮与轴做成一体，故高速轴的材料选用 40 ，其它两轴选用 45 钢。rC（2）当轴的支撑距离未定时， 无法由强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径 ，计算公式为：d（ ） （6-13PdAn1201A，）将各轴的功率和转速代入式（6-1）得， mdd18.597.60120.4.35.192.01336.2 轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和结构尺寸。轴的结构主要取决与以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的
41、零件和类型、尺寸、数量以及和轴的连接方式；载荷的类型、大小和方向；轴的加工工艺等。在轴的结构设计中主要解决以下几个问题：拟定轴上零件的装配方案；确定轴上零件的定位；确定各段轴直径和长度；提高轴的强度的常用措施；改进轴的结构工艺等。6.2.1 高速轴的结构设计（1）确定轴的最小轴径和选择联轴器XX 大学本科毕业论文（设计）22高速轴最小轴径处应该是动力输入处，也就是安装联轴器处，由于，为了选择合适联轴器故最小直径 取 16mm，为了补偿两轴的相对md05.1 d位移选择挠性联轴器，本设计中选择梅花形弹性联轴器。通过公式 计算转caATK矩。取 1.5，T=10.054 ，则AKN（6-2）caA
42、TK=1.504.81Nm通过计算选择的联轴器为 。262YBLM型 联 轴 器（2）轴的结构设计高速轴上小齿轮分度圆直径比较小，故将小齿轮与轴连成一体，做成齿轮轴。1）拟定轴上的装配方案套筒、挡油环、轴承、左端盖、联轴器，从轴的左端向右安装，而挡油环、轴承、挡油环从轴的的右端向左安装。2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的稳定固定，要求段长度应小于半联轴器的长度，故取的长度为 40mm。为了满足半联轴器的固定要求，同时为了为粘圈密封， 取 20mm，段的轴d伸处取 20mm，端盖的宽度由结构决定，取 19.6mm，同时又为了满足轴承的定位，段后部分取 3.77mm。故
43、段的长度为 43.77mm。为了选择滚动轴承和满足轴的放大要求，轴承选取 30205， 取 25mm，段d长度由减速器的结构确定，通过草图，取段长度为 50.48mm。段由小齿轮齿宽确定，故段长应取 35mm，直径由小齿轮齿顶圆确定。为了满足选择轴承，轴承选取 30205， 取 25mm，长度由减速器结构和选择d的轴承确定，取段长度为 40.48mm。为了满足安装挡油环， 取 20mm，段长度取 12mm。d轴端倒角取 ，各轴肩处圆角半径取 1mm。145XX 大学本科毕业论文（设计）23（3）高速轴的结构与装配。高速轴的结构与装配图如图 6.1 所示。6.2.2 中间轴的结构设计（1）确定轴
44、的最小轴径中间轴最小轴径处应该是与大齿轮连接处，由于 ，考虑到大齿轮md05.1的安装，故最小直径 取 25mm。d图 6.1 高速轴的结构与装配图Fig.6.1 High speed shaft structure and assembly（2）轴的结构设计1）拟定轴上的装配方案挡油环、轴承、挡油环、大齿轮，从轴的左端向右安装，而挡油环、轴承、垫片、轴承、挡油环从轴的的右端向左安装。2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足大齿轮的稳定固定，要求段长度应小于齿轮的宽度，故取的长度为 28mm。为了满足齿轮的固定要求，同时为了选择轴承，轴承选择 6006， 取d30mm，段的长度由结
45、构决定，取 61.5mm。为了满足轴的放大要求， ， ， ， 分别取 36mm，44mm，60.8mm， d ，段长度由结构决定，见图 6.2。段长应与蜗杆宽度决定取 96mm，直径由蜗杆齿顶圆确定。为了满足轴的放大要求， ， ， ， 分别取d 60.8mm，44mm，36mm，段长度由结构决定，见图 6.2。XX 大学本科毕业论文（设计）24轴承选取 32306，为了满足选择的轴承， 取 30mm，长度由结构和选择的轴d承宽度确定，段长度为 75mm。轴端倒角取 ，各轴肩处圆角半径取 1.6mm。145（3）中间轴的结构与装配。中间轴的结构与装配图如图 6.2 所示。图 6.2 中间轴的结构
46、与装配图Fig.6.2 Intermediate shaft structure and assembly6.2.3 低速轴的结构设计（1）确定轴的最小轴径和选择联轴器低速轴最小轴径处应该是动力输出处，也就是安装联轴器处，由于，考虑到要选取联轴器，故最小直径 取 55mm，为了补偿两轴的相35.8dm d对位移选择挠性联轴器，本设计中选择梅花形弹性联轴器。 取 1.5，T=740.783AK，代入式（6-2）得Nca=1.5740.831.7NmAT选择的联轴器为 。5128YBLM型 联 轴 器（2）轴的结构设计1）拟定轴上的装配方案挡油环、轴承、左端盖、 ，从轴的左端向右安装，而蜗轮、挡油
47、环、轴承、右端盖从轴的的右端向左安装。2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的稳定固定，要求段长度应小于半联轴器的长度，故取XX 大学本科毕业论文（设计）25的长度为 110mm。为了满足半联轴器的定位，同时为了为粘圈密封， 取 65mm，段的轴伸处d取 20mm，端盖的宽度由结构决定，取 36mm，同时又为了满足轴承的定位，段后部分取 4.25mm。故段的长度为 60.25mm。轴承选取 30214，为了满足选取轴承的安装， 取 70mm，段长度由结构和d蜗轮定位决定，取段长度为 50mm。段长由蜗轮轮毂确定，为了很好的定位蜗轮，段长应比蜗轮轮毂小一点，蜗轮轮毂宽为 96mm，故段长应取 94mm，直径选取 =80mm。d为了满足蜗轮定位， 取 90mm，长度由结构确定，取 10mm。d轴承选取 30214，为了满足选取轴承安装， 取 70mm，为了轴承安装方便长度取 22mm，为了满足设计的结构要求，段另一部分取 16mm，故段总长38mm。轴端倒角取 ，各轴肩处圆角半径取 2mm。245（3）低速轴的结构与装配。低速轴的结构与装配图如图 6.3 所示。图 6.3 低速轴的结构与装配图Fig.6.3 Low speed shaft structure and assembly6.3 轴的弯扭合成强度计算通
