1、7 轴的设计计算及校核6.1 输出轴的设计6.1.1 选择轴的材料及热处理考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用的 45 钢，调质处理。6.1.2 初算轴的最小直径已知轴的输入功率为 5.25kW，转速为 960 r/min.根据机械设计基础表 7-4 可知，C 值在 106118 间。所以输出轴的最小直径： 3315.280.896PDmn但是，由于轴上有 1 个键槽，计入键槽的影响： 1in.3%21.4Dm已知输出轴的输入功率为 4.2kW，转速为 56.5r/min，则输出轴的最小直径： 3324.28
2、9.65PDCn由于轴上由 2 个键槽，故 2mi49.617.m已知卷筒轴的输入功率为 4.03kW,转速为 56.5r/min，则卷筒轴的最小直径为 33.084.956PDCn6.1.3 联轴器的选择1) 载荷计算已知蜗杆轴名义转矩为 45.210Nm由于蜗杆减速器的载荷较平稳，按转矩变化小考虑，取工作情况系数 k=1.3。蜗杆轴计算转矩： 441.36.810cTkNm已知蜗轮轴名义转矩为 ; 卷筒轴计算转矩为 所以蜗轮轴57.0N 5.2计算转矩： 52 9.2ck卷筒轴计算转矩： 531.68.710TNm2) 选择联轴器的型号查机械设计课程设计指导书表 14.2 可知，电动机轴的
3、直径 ，轴长38Dm；蜗杆轴直径 。80Em21.4dm查机械设计课程设计指导书表 13.1 可知，蜗杆轴的输入端选用 LH3 型弹性柱销联轴器。联轴器标记 LH3 联轴器 GB/T 5014138206J公称转矩 nTNm许用转速 5/inr查机械设计课程设计指导书表 13.1 可知，蜗轮轴的输出端选用 LH4 型弹性柱销联轴器。联轴器标记 LH4 联轴器 GB/T 5014152084J公称转矩 nTNm许用转速 4/ir6.1.4 轴承的选择及校核1) 初选输入轴的轴承型号据已知工作条件和输入轴的轴颈，由机械设计基础附表 8-5 初选轴承型号为圆锥滚子轴承 30208（一对） ，其尺寸：
4、D=80mm,d=40mm,B=18mm。据已知工作条件和输出轴的轴颈，由机械设计基础附表 8-5 初选轴承型号为圆锥滚子轴承 30214（一对） ，其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm。基本额定动载荷 C=63000N计算系数 e=0.37轴向载荷系数 Y=1.62) 计算蜗杆轴的受力蜗杆轴的切向力 ，轴向力 和径向力tFxrF蜗杆轴：41 225.01358t xTNd蜗轮轴： 52 17.102t xTFNFd2 1tantan9r r3) 计算轴承内部轴向力轴承的内部轴向力： 1 20542.6rs sFNFY4) 计算轴承的轴向载荷轴承 2 的轴向载荷 由已知得， 与
5、方向相同，其和为 1sFx 1 25941049sx sNF轴承 2 为“压紧”端，所以 22AsFN轴承 1 的轴向载荷 （轴承 1 为“放松”端）1594s5) 计算当量动载荷轴承 1 的载荷系数 根据 ，由表 8-8 可知15940.31ArFe1,0XY轴承 2 的载荷系数 根据 由表 8-8 可知249.310Ar eF220.4,1.6轴承 1 的当量动载荷 1119PrArFXYFN轴承 2 的当量动载荷 220.435.624951.r N所以轴承的当量动载荷取 、 中较大者，所以1Pp6) 计算轴承实际寿命温度系数 由机械设计基础表 8-6 可知 1.0tf载荷系数 由机械设
6、计基础表 8-7 可知 5p寿命指数 滚子轴承 3轴承实际寿命 hL610tpPfCnF1063109.542.h948轴承预期寿命 02361520hLh结论 由于 轴承 30208 满足要求06.2 轴的结构设计6.2.1 蜗杆轴的结构造型如下：6.2.2 蜗杆轴的径向尺寸的确定从联轴段 开始逐渐选取轴段直径， 起固定作用，定位轴肩高度130dm2d，故 。该直径0.7.2a21130.736.2dam处安装密封毡圈，标准直径，应取 ； 与轴承的内径相配合，为便与轴承的8m安装，取 ，选定轴承型号为 30208， 与蜗轮相配合，取蜗杆的齿根圆直径34dm4，按标准直径系列，取 ； 与轴承的
7、内径配合，与 相4160.8f 63d6d3d同，故取 ； 起定位作用，定位轴肩高度35d故 ，取6.7.2am66240.714.2am。548d6.2.3 蜗杆轴的轴向尺寸的确定联轴段取 ；轴肩段取 ；与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度160Lm214Lm为 18mm；左轴承到蜗杆齿宽 ；蜗杆齿宽 即35041b2.508Zm，取 ；蜗杆齿宽右面到右轴承间的轴4.584.7640环与左面相同取 ；与右轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为 18mm；轴的53Lm总长为 320mm。6.2.4 蜗轮轴的结构造型如下：6.2.5 蜗轮轴的轴上零件的定位、固定和装配单级减速器中，可将蜗轮安排在箱体中央，
8、相对两轴承对称分布，蜗轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴固定，轴向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别一轴肩和套筒定位，轴向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，右面用轴端挡圈轴向固定，键联接作轴向固定。轴做成阶梯形，左轴承从左面装入，蜗轮、套筒、右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。6.2.6 蜗轮轴的径向尺寸的确定从左轴承段与轴承的内径相配合，为便与轴承的安装取 ，选定轴承型号为170dm30214 开始逐渐选取轴段直径， 起固定作用，定位轴肩高度2d，该直径处安装密封毡圈，标准直径，应取 ；10.7.adm 275d与蜗轮孔径相配合，取蜗轮的内径 ，按标准直径系列，取 ； 3d370m
9、30m与轴承的内径配合，与 相同，故取 ；联轴段 ； 起定5 356d64位作用，定位轴肩高度故取 ；566.2.7 蜗轮轴的轴向尺寸的确定左面与轴承配合的轴段长度 ，查轴承宽度为 ；左轴承到蜗轮齿宽间的套1L124Lm筒取 ；蜗轮齿宽 ，故取 ；蜗轮齿宽右面到右轴承间23Lm367.2m370的轴环与左面相同取 ；与右轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为 24mm；右轴4肩段 ，联轴段 ，故轴的总长为 280mm。5168L6.2.8 蜗轮的强度校核已知蜗轮的切向力 215txFN蜗轮的径向力 90rr蜗轮轴向力 23x求水平面支反力： 25160.tAHBFN水平面弯矩： 360.84CMLm
10、垂直面支反力，由 ,即 ，得A2rxBVdL27190350596rBVFN在铅垂方向上，由 ，即 ,得02rAV0591AVBr N垂直面弯矩 2187CMFLm 642VB根据合成弯矩 得2HVC 截面左侧弯矩 22CCM220817097NmC 截面右侧弯矩 HV4658转矩 T 275152tdFNm当量弯矩 eM由当量弯矩图和轴的结构图可知，C 和 D 处都有可能是危险截面，应分别计算其当量弯矩，此处可将轴的钮切应力视为脉动循环，取 ，则0.6aC 截面左侧当量弯矩 22CeT2097.153NmC 截面右侧当量弯矩 2658CeMNm所以 C 截面处当量弯矩在以上两数值中取较大者，
11、即 2689CeMD 截面弯矩 310.473DHAFL59VNmD 截面合成弯矩 22DHDVM22174351769NmD 截面当量弯矩 DedMaT220571963Nm求危险截面处轴的计算直径许用应力，轴的材料用 45 钢，由机械设计基础表 7-1 可知， 10WMPaC 截面直径计算 33126589.40.0.CeCWdmD 截面直径计算 3317.3DeM经与结构设计图比较，C 截面和 D 截面的计算直径分别小于其结构设计确定的直径，故轴的强度足够。7 键连接设计计算7.1 蜗杆联接键键的选择和参数选择普通平键，圆头。由机械设计课程设计指导书表 11.27 查得 d=30mm 时
12、。应选用键 GB/T1096840A转 矩 45.210Nm键长 L接触长度 1408lLb132l许用挤压应力 校 核P查机械设计基础表 2-12 键连接钢的许用挤压应力为 2PMa445.1037PTdhl3.7PMPaP07.故满足要求7.2 蜗轮键的选择与校核键的选择和参数选择普通平键，圆头。由机械设计课程设计指导书表 11.27 查得 d=55 时。应选用键 GB/T1096162A转 矩 56.810Nm键长 L2接触长度 1216lLb196l许用挤压应力 校 核P查机械设计基础表 2-12 键连接钢的许用挤压应力为 0PMa547.10296Tdhl26.aMPaP4.2故满足
13、要求7.3 蜗轮轴键的选择与校核键的选择和参数选择普通平键，圆头。由机械设计课程设计指导书表 11.27 查得 d=55 时。应选用键 GB/T1096162A转 矩 57.10Nm键长 L84接触长度 18416lLb16l许用挤压应力 校 核P查机械设计基础表 2-12 键连接钢的许用挤压应力为 20PMaMPaP29.37故满足要求547.10268PTdhl3.29MPa8 箱体的设计计算8.1 箱体的构形式和材料采用下置剖分式蜗杆减速器（由于 V=5m/s）铸造箱体，材料 HT150。8.2 箱体主要结构尺寸和关系名称 减速器型式及尺寸关系箱座壁厚 =11mm箱盖壁厚 1 1=10m
14、m箱座凸缘厚度 b1，箱盖凸缘厚度 b，箱座底凸缘厚度 b2b=1.5=16mm b1=1.51=15mmb2=2.5=28mm地脚螺钉直径及数目 df=19mm n=6轴承旁联接螺栓直径 d1=14mm箱盖，箱座联接螺栓直径 d2=10mm 螺栓间距 150mm轴承端盖螺钉直径 d3=9mm 螺钉数目 4检查孔盖螺钉直径 d4=6mmDf，d1，d2 至外壁距离 df，d2 至凸缘边缘距离C1=26,20,16 C2=24,14轴承端盖外径 D1=80mm D2=125mm轴承旁联接螺栓距离 S=140mm轴承旁凸台半径 R1=16mm轴承旁凸台高度 根据轴承座外径和扳手空间的要求由结构确定
15、箱盖，箱座筋厚 m1=9mm m2=9mm蜗轮外圆与箱内壁间距离12mm蜗轮轮毂端面与箱内壁距离 10mm9 螺栓等相关标准的选择本部分含螺栓，螺母，螺钉的选择垫圈，垫片的选择，具体内容如下：9.1 螺栓，螺母，螺钉的选择考虑到减速器的工作条件，后续箱体附件的结构，以及其他因素的影响选用螺栓 GB5782-86 M10*35 数量为 3 个M12*100 数量为 6 个螺母 GB6170-86 M10 数量为 2 个M10 数量为 6 个螺钉 GB5782-86 , M6*20 数量为 2 个M8*25 数量为 24 个M6*16 数量为 12 个*（参考装配图）M10*35M12*100M1
16、0M12M6*20M8*25M6*169.2 销，垫圈垫片的选择选用销 GB117-86，B8*30， 数量为 2 个选用垫圈 GB93-87 数量为 8 个选用止动垫片 1 个选用石棉橡胶垫片 2 个选用 08F 调整垫片 4 个*（参考装配图）GB117-86B8*30GB93-87止动垫片石棉橡胶垫片08F 调整垫片有关其他的标准件，常用件，专用件，详见后续装配图10 减速器结构与润滑的概要说明在以上设计选择的基础上，对该减速器的结构，减速器箱体的结构，轴承端盖的结构尺寸，减速器的润滑与密封，减速器的附件作一简要的阐述。10.1 减速器的结构本课题所设计的减速器，其基本结构设计是在参照装
17、配图的基础上完成的，该项减速器主要由传动零件（蜗轮蜗杆） ，轴和轴承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等） 。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等组成。箱体为剖分式结构，由 I 箱体和箱盖组成，其剖分面通过蜗轮传动的轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；采用圆锥销用于精确定位以确保和箱座在加工轴承孔和装配时的相互位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检查齿轮啮合情况及润滑情况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气器用来及时排放因发热膨胀的空气，以放高气压冲破隙缝的密封而致使漏油；副标尺用于检查箱内油面的高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有放汕螺塞；吊环螺栓用来提升箱体，而整台减速气的提升得使用与箱座铸成一体的吊钩；减速气用地脚螺栓固定在机架或地基上。 （具体结构详见装配图）10.2 减速箱体的结构该减速器箱体采用铸造的剖分式结构形式具体结构详见装配图10.3 速器的润滑与密封蜗轮传动部分采用润滑油，润滑油的粘度为 118cSt（100C）查表 10.6机械设计课程设计指导书 润滑油 118Cst轴承部分采用脂润滑，润滑脂的牌号为 ZL-2 查表 10.7设计课程设计指导书 润滑脂 ZL-210.4 减速器附件简要说明该减速器的附件含窥视孔，窥视孔盖，排油孔与油盖，通气空，油标，吊环螺钉，吊耳和吊钩，起盖螺钉，其结构及装配详见装配图。
