羅丹二級(jí)斜齒輪減速器設(shè)計(jì)及優(yōu)化

1、39蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)斜齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化系 別 ：機(jī)械與電子工程系專業(yè)（班級(jí)）：機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化09級(jí)一班作者（學(xué)號(hào)）：羅丹（50901011009）指導(dǎo)教師：何華完成日期： 2013年5月2日3第一章 概述51.1 研究齒輪減速器的目的51.2 熟悉齒輪減速器的工作原理、分類和組成51.3減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)優(yōu)化5第二章 優(yōu)化設(shè)計(jì)72.1優(yōu)化目標(biāo)方案72.2數(shù)學(xué)模型的建立72.3算法的選取與建立102.4 matlab語言程序編輯11第三章 軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)143.1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)143.2 軸的強(qiáng)度校核16第四章 鍵、聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算214

2、.1 鍵的選擇計(jì)算214.2聯(lián)軸器設(shè)計(jì)224.3 電動(dòng)機(jī)的選擇22第五章 箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)235.1箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)235.2 附件設(shè)計(jì)235.3潤滑密封設(shè)計(jì)25第六章 減速箱輸出軸的工藝性能分析266.1 輸出軸整體工藝分析266.2 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖276.3 選擇減速箱輸出軸的加工方法296.4 機(jī)床設(shè)備的選用316.5 工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計(jì)算316.6 粗車軸的左右端面34結(jié) 論36致 謝37參考文獻(xiàn)38 斜齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化 摘 要：齒輪傳動(dòng)作為當(dāng)今社會(huì)應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)方式，同時(shí)為滿足社會(huì)發(fā)展需要本著功率大、體積小、傳動(dòng)比大、工作

3、效率高等生產(chǎn)原則。在近十幾年,計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，使得機(jī)械加工精度和加工效率得到顯著提高，推動(dòng)了產(chǎn)品的多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化、造型設(shè)計(jì)的藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精美。 因此研究其承載能力、減小其體積、質(zhì)量延長其使用壽命相當(dāng)重要，對(duì)齒輪減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇最佳參數(shù)值成為提高承載能力、減輕重量和降低成本的一種十分重要的途徑。本文章主要是針對(duì)減速器存在的問題把二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器作為研究對(duì)象,優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)為使其中心距最小,建立數(shù)學(xué)模型,并利用matlab優(yōu)化工具進(jìn)行求解，力求使減速器的體積達(dá)到最小，并通過matlab語言編輯，得到最優(yōu)的一組數(shù)據(jù)，來達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，使減速器的體積比傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)

4、果變小20%-30%左右。 關(guān)鍵字：減速器 優(yōu)化設(shè)計(jì) 齒輪 機(jī)械傳動(dòng)Helical gear reducer design and optimizationAbstract：Gear as the most widely used in today's society as a mechanical transmission, as well as to meet the social development needs of the spirit of power, small size, transmission ratio, high production efficiency

5、principle. In the last decade, computer technology and the rapid development of digital technology, making the machining accuracy and processing efficiency has been significantly improved, and promote product diversification, standardization, design of art, making the product more attractive. &

6、#160;     Therefore, study its carrying capacity, reduce its volume, mass, extending its life is important to optimize the design of the gear reducer to select the best parameter values as improve the carrying capacity, reduce weight and reduce the cost of a very important way. T

7、his article is mainly a problem for the two reducer helical gear reducer as the research object, optimization design goal to make it the center distance minimum, the establishment of mathematical models and optimization tools using matlab to solve, and strive to make the reducer volume to a minimum,

8、 and through the matlab language editing, the optimal set of data to achieve the desired objectives, so that the volume reducer optimal design results than the traditional smaller 20% - 30%.Key words：Reduction gear、 Optimal design、gear 、mechanical drive 斜齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化第一章 概述 1.1 研究齒輪減速器的目的當(dāng)今齒輪減速器普遍存在、

9、重量比小、傳動(dòng)比大等問題，使得減速器工作效率低，特別是一些大型減速器，更是嚴(yán)重?，F(xiàn)在以德國、丹麥、和日本的減速器一直處在領(lǐng)先地位，特別是在其材料選擇和制造工藝方面更是獨(dú)占鰲頭，但是其傳動(dòng)型式仍然是以定軸傳動(dòng)為主，體積大、重量大等問題并沒有從根本上得到解決，體積大、質(zhì)量大、傳動(dòng)比大仍是當(dāng)今減速器普遍存在的問題。1.2 熟悉齒輪減速器的工作原理、分類和組成原理：當(dāng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速從主動(dòng)軸輸出后帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而小齒輪帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而大齒輪的齒數(shù)比小齒輪的齒數(shù)多，大齒輪的轉(zhuǎn)速比小齒輪的轉(zhuǎn)速慢，再由輸出軸輸出，從而達(dá)到輸出減速的目的。分類：按照齒輪的傳動(dòng)類型又可以分為齒輪減速器、行星齒輪減速器和蝸桿減

10、速器。按照齒輪的形狀又可以分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐圓柱齒輪減速器。按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同又可以分為單級(jí)、多級(jí)減速機(jī)。而按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。組成：速器主要由軸承、軸、傳動(dòng)零件（齒輪或蝸桿）、箱體及附件組成。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分：齒輪、軸及軸承組合，箱體，減速器附件。 1.3減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)優(yōu)化原始數(shù)據(jù)： 高速軸轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，高速軸輸入功率P1=44kW，長期工作，總傳動(dòng)比i=20，高速級(jí)和低速級(jí)上小齒輪和大齒輪分別寬和，高速級(jí)和低速級(jí)齒輪的齒寬系數(shù)分別為和，高速級(jí)與低速級(jí)的齒輪傳動(dòng)誤差分別為和，大齒輪用20Cr滲碳淬火，齒

11、面硬度為59HRC，小齒輪用20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度為59HRC，材料密度為。圖1-11電動(dòng)機(jī) 2V帶輪 3齒輪減速器 4聯(lián)軸器 5滾筒 6輸送帶要求：通過matlab優(yōu)化在要求在滿足強(qiáng)度、剛度和壽命等條件下，使體積更小。 第二章 優(yōu)化設(shè)計(jì)2.1優(yōu)化目標(biāo)方案優(yōu)化這類問題需要同時(shí)考慮多個(gè)目標(biāo)函數(shù)，在多目標(biāo)優(yōu)化時(shí)使各分量都同時(shí)都達(dá)到最優(yōu)先當(dāng)困難，尤其是更容易造成各個(gè)目標(biāo)在優(yōu)化過程中出現(xiàn)互相矛盾，而本課題的體積小就和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大互相矛盾。齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì),是在一切可行的方案中尋求最優(yōu)的方案。首先要把這個(gè)問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)學(xué)問題,即建立matlab數(shù)學(xué)模型;然后對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行具體分析,選擇合

12、適的優(yōu)化方法;最后根據(jù)選定的優(yōu)化方法,編寫計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行求解。 本次優(yōu)化的結(jié)果是是減速器的體積最小及減速器的總中心距a最小2.2數(shù)學(xué)模型的建立2.2.1 變量的選取 二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器由兩對(duì)斜齒圓柱齒輪組成，它們的齒數(shù)分別為相應(yīng)的齒數(shù)比分別為、，齒輪的螺角為，兩組傳動(dòng)齒輪的法向模數(shù)分別設(shè)為Mn1和Mn2。都是設(shè)計(jì)參數(shù)，且有所以從而四個(gè)齒輪的齒數(shù)只要能確定兩個(gè)即可，設(shè)Z1和Z3為設(shè)計(jì)變量，變量為:。2.2.2目標(biāo)函數(shù) 減速器的總中心距a 2.2.3 約束函數(shù) 中心距a為最小時(shí)應(yīng)滿足的條件是本優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的約束條件， 齒面接觸強(qiáng)度 和 式中-接觸應(yīng)力；高速軸的轉(zhuǎn)矩；中間軸的轉(zhuǎn)矩；載荷系數(shù)； -

13、尺寬系數(shù)齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算高速級(jí)齒輪齒根的彎曲強(qiáng)度條件 低速級(jí)齒輪齒根的彎曲強(qiáng)度條件 式中 ，分別是齒輪的許用彎曲應(yīng)力； 分別為齒輪的齒形系數(shù)。 根據(jù)不干涉條 邊界約束條件有： (1)不根切條件 (2) 動(dòng)力傳動(dòng)模數(shù) (3)圓柱齒輪傳動(dòng)比 2.2.4標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型 將以上物理模型轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型 (1)設(shè)計(jì)變量 (2)目標(biāo)函數(shù) (3)約束函數(shù) st （高速級(jí)齒輪接觸強(qiáng)度的條件） （低速級(jí)齒輪接觸強(qiáng)度的條件） （高速級(jí)小齒輪彎曲強(qiáng)度的條件） （高速級(jí)大齒輪彎曲強(qiáng)度的條件） （低速小齒輪彎曲強(qiáng)度條件） （低速大齒輪彎曲強(qiáng)度的條件） （大齒輪與軸不干涉條件） （高速級(jí)齒輪副模數(shù)下限） （高速級(jí)齒輪副模

14、數(shù)上限） （低速級(jí)齒輪副模數(shù)下限） （低速級(jí)齒輪副模數(shù)上限） （高速級(jí)小齒輪齒數(shù)下限） （高速級(jí)小齒輪齒數(shù)上限） （低速級(jí)小齒輪齒數(shù)下限） （低速級(jí)小齒輪齒數(shù)上限） （高速級(jí)傳動(dòng)比下限） （高速級(jí)傳動(dòng)比上限） （齒輪副螺旋角下限） （齒輪副螺旋角上限） 2.3算法的選取與建立 算法方框圖如圖2-1 圖2-12.4 matlab語言程序編輯2.4.1Matlab介紹 Matlab語言特點(diǎn)：1編程效率高 2擴(kuò)充能力強(qiáng) 3用戶使用方便 4語 句簡單 5繪圖方便快捷 6高效的矩陣和數(shù)組運(yùn)算能力2.4.2 matlab編程 本次調(diào)用多維約束優(yōu)化命令fmincon,及子函數(shù)目標(biāo)函數(shù)jsqyh_f和非線約

15、束函數(shù)jsqyh_gfmincon函數(shù)的基本形式：x = fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,nonlcon，options)其中fun為最小值的函數(shù)程序如下編輯優(yōu)化設(shè)計(jì)的M 文件（main.m） % 1-減速器中心距優(yōu)化設(shè)計(jì)程序% 設(shè)計(jì)變量初始值x0=3;19;5;19;5;14; % 設(shè)計(jì)變量下界與上界lb=2;14;2;14;3;8; ub=6;22;6;22;6;20; % 使用多維約束優(yōu)化命令fmincon% 不定義線性不等式約束中設(shè)計(jì)變量的系數(shù)矩陣a=和常數(shù)項(xiàng)向量b= % 沒有等式約束,參數(shù)：系數(shù)矩陣Aeq=和常數(shù)項(xiàng)向量beq= x,fn=fminco

16、n(jsqyh_f,x0,lb,ub,jsqyh_g); disp * 兩級(jí)斜齒輪傳動(dòng)中心距優(yōu)化為設(shè)計(jì)最優(yōu)解 *fprintf (1,' 高速級(jí)齒輪副的模數(shù) Mn1 = %3.4f mm n',x(1) fprintf (1,' 低速級(jí)齒輪副的模數(shù) Mn2 = %3.4f mm n',x(3) fprintf (1,' 高速級(jí)小齒輪的齒數(shù) z1 = %3.4f n',x(2) fprintf (1,' 低速級(jí)小齒輪的齒數(shù) z3 = %3.4f n',x(4) fprintf (1,' 高速級(jí)齒輪副的傳動(dòng)比 i1 = %3.

17、4f n',x(5) fprintf (1,' 齒輪副的螺旋角 beta = %3.4f 度 n',x(6) fprintf (1,' 減速器總中心距 a12 = %3.4f mm n',fn) % 調(diào)用多維約束優(yōu)化非線性約束函數(shù)(jsqyh_g)計(jì)算最優(yōu)點(diǎn)x*的性能約束函 數(shù)值g=jsqyh_g(x); disp ' = 最優(yōu)點(diǎn)的性能約束函數(shù)值 =' fprintf (1,' 高速級(jí)齒輪副接觸疲勞強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g1 = %3.4f n',g(1) fprintf (1,' 低速級(jí)齒輪副接觸疲勞強(qiáng)度的約束函數(shù)值

18、 g2 = %3.4f n',g(2) fprintf (1,' 高速級(jí)小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g3 = %3.4f n',g(3) fprintf (1,' 高速級(jí)大齒輪齒根彎曲強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g4 = %3.4f n',g(4) fprintf (1,' 低速級(jí)小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g5 = %3.4f n',g(4) fprintf (1,' 低速級(jí)大齒輪齒根彎曲強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g6 = %3.4f n',g(4) fprintf (1,' 大齒輪齒頂與軸不干涉幾何約束函數(shù)值 g7 =

19、%3.4f n',g(5) （jsqyh_f.m） % 2-為兩級(jí)斜齒輪減速器總中心距的目標(biāo)函數(shù)(jsqyh_f) function f=jsqyh_f(x); hd=pi/180; a1=x(1)*x(2)*(1+x(5); % 3-優(yōu)化的非線性不等式約束函數(shù)(jsqyh_g) function g,ceq=jsqyh_g(x); hd=pi/180; g(1)=cos(x(6)*hd)3-3.4e-8*x(1)3*x(2)3*x(5); g(2)=x(5)2*cos(x(6)*hd)3-834e-7*x(3)3*x(4)3; g(3)=cos(x(6)*hd)2-3e-4*(1+x

20、(5)*x(1)3*x(2)2; g(4)=cos(x(6)*hd)2-2.39e-4*(1+x(5)*x(1)3*x(2)2; g(5)=x(5)2.*cos(x(6)*hd)2-3.67e-4*(20+x(5)*x(3)3*x(4)2;g(6)=x(5)cos(x(6)*hd)2-2.9e-4*(1+20/x(5)*x(3)3*x(4)2; g(7)=x(5)*(2*(x(1)+50)*cos(x(6)*hd)+x(1)*x(2)*x(5)-x(2)*x(4)*(20+x(5); ceq=; M 文件的運(yùn)行結(jié)果為： 總中心距優(yōu)化最優(yōu)解 高速級(jí)齒輪副模數(shù) Mn1 = 2.621 mm 高速級(jí)

21、小齒輪齒數(shù) z1 = 16.1131 低速級(jí)齒輪副模數(shù) Mn2 = 4.2778 mm 低速級(jí)小齒輪齒數(shù) z3 = 18.208高速級(jí)齒輪副傳動(dòng)比 i1 = 5.1168齒輪副螺旋角 beta = 12.7904 度減速器總中心距 a12 = 340.1603 mm 最優(yōu)點(diǎn)的性能約束函數(shù)高速級(jí)齒輪副接觸疲勞強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g1 = 0.0000 低速級(jí)齒輪副接觸疲勞強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g2 = 0.0000 高速級(jí)小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g3 = -1.0052 高速級(jí)大齒輪齒根彎曲強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g4 = -15.3782 低速級(jí)小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g5 = -3.25

22、78低速級(jí)大齒輪齒根彎曲強(qiáng)度的約束函數(shù)值 g6 = -26.8536 大齒輪齒頂與軸不干涉幾何的約束函數(shù)值 g7= -761.7929 2.4.3 優(yōu)化結(jié)果處理 高速級(jí)和低速級(jí)齒輪副模數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值3mm 4.5mm；高速級(jí)小齒輪齒數(shù)圓整為Z1=16；低速級(jí)小齒輪齒數(shù)圓整為Z3=18，高速級(jí)大齒輪齒數(shù)為z2=81；根據(jù)低速級(jí)傳動(dòng)比20/i1 ，則高速級(jí)大齒輪齒數(shù)為Z4=71 減速器總中心距為： 將各中心距圓整為，齒輪副螺旋角調(diào)整為 39第三章 軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)3.1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速P=41.4KW =72r/min=3.1.2求作用在齒輪上的力的大小低速

23、級(jí)大齒輪的分度圓直徑=327 而 = = tan=N 圓周力，軸向力及徑向力F的方向如圖3-13.1.3確定軸的最小直徑 確定軸的最小直徑,選取45鋼為軸的材料， 輸出軸的最小直徑和安裝聯(lián)軸器處的直徑相同,選取聯(lián)軸器的型號(hào)選取 計(jì)算小于聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的公稱轉(zhuǎn)矩 選取公稱轉(zhuǎn)矩為10000Nm的HL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器,半聯(lián)軸器孔徑3.1.4根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度和直徑（1）為滿足半聯(lián)軸器的要求，在-軸段左端制作出一軸肩,選取-的直徑;右端定位用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑半聯(lián)軸器，為保證軸端擋圈只需要壓在半聯(lián)軸器上, 故?。?）由于軸承同時(shí)受到軸向力和徑向力,所以選用單列圓錐滾子軸承.

24、因,選取單列圓錐滾子軸承32021，其尺寸為的,故；而 。左端滾動(dòng)軸承軸向定位在軸肩上進(jìn)行.查手冊(cè)知32021型軸承定位軸 肩高度mm。（3）安裝齒輪處的軸段取值；左軸承與齒輪的左端間采用套筒來實(shí)現(xiàn)定位。已知齒輪轂的寬度為110mm,此軸段則應(yīng)略短于輪轂的寬度，現(xiàn)取. 齒輪的右端采用軸肩定位,軸肩高度為7.5,取.軸環(huán)的寬度,取b=20mm。 （4）軸承端蓋的總寬度為48mm,取半聯(lián)軸器右端面與端蓋的外端面間的距離 ,故取.（5） 齒輪與箱體內(nèi)壁之間距離a=16，兩圓柱齒輪間距為c=20。確定滾動(dòng)軸承位置應(yīng)考慮到箱體的鑄造誤差,應(yīng)該距箱體內(nèi)壁一段距離s,取s=8，知圓椎滾子軸承的寬度為33mm

25、。高速齒輪輪轂長L=64 3.2 軸的強(qiáng)度校核 根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的簡圖, 確定a=16.7mm,因此,做為簡支梁的軸的支承跨距. 從動(dòng)軸的載荷分析如圖所示：圖3-13.2.1 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)= 因軸材料為45鋼。查表15-1得=60MP 此軸合理安全3.2.2 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險(xiǎn)截面截面,A,B,只受扭矩作用。所以,A,B,無需校核.從應(yīng)力集中和對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的角度來考慮，截面和處過盈配合應(yīng)力集中最嚴(yán)重,從受載角度來考慮,截面C上應(yīng)力最大，截面和截面的應(yīng)力集中的影響相近,由于截面不受扭矩作用故不需要做強(qiáng)度校核.因截面C上應(yīng)力最大,但由于應(yīng)力集中不大,而且直徑

26、最大,所以C截面也不需要強(qiáng)度校核,因而該軸只需截面左右兩側(cè)需要驗(yàn)證。（2）截面左側(cè)抗彎系數(shù) W=0.1=0.1=12500抗扭系數(shù) =0.2=0.2=25000截面右側(cè)的彎矩M： 截面上的扭矩：=311.35截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 由課本表15-1查得： 因 經(jīng)插入后得2.0 =1.31軸性系數(shù)為 =0.85K=1+=1.82K=1+（-1）=1.26所以 綜合系數(shù)為： K=2.8K=1.62碳鋼的特性系數(shù) 取0.1 取0.05安全系數(shù) S=25.13 所以它是安全的截面右側(cè)抗彎系數(shù) W=0.1=0.1=12500抗扭系數(shù) =0.2=0.2=25000截面左側(cè)的彎矩M M=1335

27、60截面上的扭矩 =295截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 所以 綜合系數(shù)為：K=2.8 K=1.62碳鋼的特性系數(shù) 取0.1 取0.05安全系數(shù) 所以它是安全的第四章 鍵、聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算4.1 鍵的選擇計(jì)算4.1.1選擇齒輪鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般8級(jí)以上精度的尺寸的齒輪都有定心精度要求，需要用平鍵.根據(jù) d=66 d=110查表取： 鍵寬 b=20 h=12 =50 b=28 h=16 =904.1.2校和鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 查表得 =110MP工作長度 50-20=2090-28=624.1.3鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 K=0.5 h=6K=0.5 h=8由式（6-1）得： 兩者都合

28、適取鍵標(biāo)記為： 鍵2：20×50 A GB/T1096-1979 鍵3：28×90 A GB/T1096-19794.2聯(lián)軸器設(shè)計(jì)4.2.1類型選擇為了隔離沖擊和震動(dòng)，應(yīng)選用彈性柱銷聯(lián)軸器。4.2.2載荷計(jì)算公稱轉(zhuǎn)矩： 查選取所以轉(zhuǎn)矩 因計(jì)算的轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取輸入軸連軸器為HL3型彈性柱銷連軸器,公稱轉(zhuǎn)矩630N.m，半連軸器的孔徑為 半連軸器的長度，半連軸器與軸配合的轂孔長度為選取輸出軸連軸器為HL8型彈性柱銷連軸器,公稱轉(zhuǎn)矩10000N.m，半連軸器的孔徑 半連軸器的長度，半連軸與軸配合的轂孔長度為4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇4.3.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)

29、形式由工作要求，高速軸的輸入功率按工作要求和工作條件，選用Y（IP44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)。4.3.2電動(dòng)機(jī)容量電動(dòng)機(jī)輸出功率，其中為彈性連軸器的效率，取=0.98 則 由電動(dòng)機(jī)的輸出功率45kw，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min.電動(dòng)機(jī)選用Y225M-4。第五章 箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)5.1箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)減速器的箱體鑄造成分采用HT200，為保證齒輪佳合質(zhì)量采用了剖分式結(jié)構(gòu)為。5.1.1機(jī)體有足夠的剛度在箱體外加肋，肋為長方形，增強(qiáng)了軸承座強(qiáng)度。5.1.2考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱因?yàn)槠鋫鲃?dòng)件速度小于12m/s所以采用了浸油潤油，使齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為50mm為了避免油攪得沉渣飛濺。為保

30、證機(jī)蓋處與機(jī)座連接處的密封性，連接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，連接表面應(yīng)精刨，其表面粗糙度為6.3.5.1.3機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性圓角半徑R=3，鑄件壁厚為12。機(jī)體外型簡單。5.2 附件設(shè)計(jì)5.2.1視孔蓋和窺視孔為完善在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，傳動(dòng)零件齒合區(qū)的位置能夠清楚的看到，并且留有足夠大的空間，以便于能伸入進(jìn)行直接操作。窺視孔上有蓋板，支承蓋板的表面用墊片加強(qiáng)密封，同時(shí)蓋板用鑄鐵制成并用M6螺釘緊固。5.2.2油螺塞在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)的底部安放一個(gè)放油孔，方便放油，放油孔用螺塞堵住，并加封油圈來增加密封性。5.2.3油標(biāo)油尺安置的部位不能太低，在油面穩(wěn)定且能觀察到油面的位置。5.2

31、.4通氣孔為避免減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)體內(nèi)溫度的升高，氣壓增大，來維持內(nèi)外的氣壓平衡，在機(jī)蓋上的窺視孔蓋處安裝一個(gè)通氣孔。5.2.5蓋螺釘為避免破壞螺紋，在啟蓋螺釘上的螺紋長度要比機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度大且釘桿端部要做成圓柱形，5.2.6定位銷在機(jī)體連接凸緣處安裝一圓錐定位銷為確保機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度。5.2.7吊鉤為方便起吊或搬運(yùn)的需要在機(jī)蓋表面鑄造出吊鉤和吊環(huán)。減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如表5-1表5-1名稱符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果箱座壁厚12箱蓋壁厚10箱蓋凸緣厚度15箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑M20地腳螺釘數(shù)目查手冊(cè)6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑M16機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑=（0.50.6）M

32、16軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）8視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）8定位銷直徑=（0.70.8）10，至外機(jī)壁距離查機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表4242218，至凸緣邊緣距離查機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表42816外機(jī)壁至軸承座端面距離=+（812）50大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離>1.215齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離>10機(jī)蓋，機(jī)座肋厚9 8.5軸承端蓋外徑+（55.5）126（1軸）166（2軸）196（3軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離130（1軸）180（2軸）216（3軸）5.3潤滑密封設(shè)計(jì)因?yàn)閭鲃?dòng)裝置傳速較低，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號(hào)潤滑。本次設(shè)計(jì)高速級(jí)傳動(dòng)的大齒輪與低速

33、級(jí)傳動(dòng)的大齒輪半徑相差較大,所以添加一個(gè)甩油輪,為確保傳動(dòng)都能夠得到均勻潤滑效果。為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處的密封性能，連接表面需要精刨且表面粗度應(yīng)為 。第六章 減速箱輸出軸的工藝性能分析6.1 輸出軸整體工藝分析6.1.1軸的工作原理軸套上的齒輪置于減速箱內(nèi)，聯(lián)軸器置于輸出末端，作用是輸出轉(zhuǎn)矩，傳遞動(dòng)力。6.1.2零件圖樣分析（1） 該零件軸段的平面圖是呈階梯狀，符合強(qiáng)度外形原則，以便于拆卸和安裝。 零件的中心軸是工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。（2）mm相對(duì)于公共軸線圓跳動(dòng)為0.012mm。（3）ø125mm的兩端面對(duì)公共軸線的圓跳動(dòng)度為0.015mm。（4）ø105mm對(duì)公共軸線的

34、的圓跳動(dòng)度為0.012mm。（5）mm×90mm鍵槽對(duì)基準(zhǔn)D對(duì)稱度 0.020mm。（6）mm×140mm鍵槽對(duì)基準(zhǔn)C的對(duì)稱度0.020mm （7）材料為45鋼。（8）調(diào)質(zhì)處理,硬度為217225HBS（9）mm為軸承配合，Ra為0.8µm。（10）各軸肩處過度圓角R=2.5。（11）軸端倒角為45°，為方便裝配。6.1.3零件的工藝分析（1） 零件材料為優(yōu)質(zhì)碳素鋼，經(jīng)調(diào)制處理之后具有良好的切削加工性能和力學(xué)性 能。經(jīng)淬火加高溫回火后具有良好的綜合力學(xué)性能、較好的韌性、可塑性和較高的 強(qiáng)度。（2）該軸為階梯軸且跟據(jù)表面粗糙度要求和生產(chǎn)類型表面加工選擇粗加

35、工和精加工。（3）在保證外圓的同軸度同時(shí)該軸的加工以車削為主。（4）在精車前進(jìn)行了熱處理工藝。（5）各軸孔的同軸度誤差會(huì)直接影響軸承的使用壽命。在車削磨削過程中時(shí)刻保 證其同軸度6.1.4減速箱輸出軸的一些數(shù)據(jù)參數(shù)如表6-1表6-1加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等級(jí)表面粗糙度Ra（µm）形位公差主軸左軸面IT70.80.012A主軸左軸面IT61.6ø35軸面IT70.80.012A主軸右軸面IT51.6主軸右端內(nèi)螺孔B3.15/106.2 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖6.2.1毛坯的選擇為研究需要毛坯選用優(yōu)質(zhì)低碳鋼，為增強(qiáng)它的沖擊韌度和抗扭強(qiáng)度。6.2.2確定

36、毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量由加工精度要求知鍛件的尺寸公差等級(jí)為8-12級(jí)，加工余量等級(jí)為普通級(jí)，現(xiàn)取IT=12級(jí)。零件表面粗糙度：根據(jù)加工要求確定各表面粗糙度至少是0.8µm。毛坯加工余量的確定：由表知單邊余量范圍是1.72.2mm。因?yàn)檩S左端的外圓表面粗糙度為0.8µm的要求所以工方案為粗車半 精車磨削。查工藝手冊(cè)知磨削的加工余量是0.4,半精車的加工余量為是1.5，粗車的加工余量是4.5，總得加工余量是6.4，總的加工余量是6，將粗車的加工余量修正是4.1 。精車后工序的基本尺寸是105mm，其它各工序的基本尺寸是：磨削：105+0.4=105.4半精車：105.4+

37、1.5=106.9粗車：106.9+4.1=111查藝手冊(cè)得：精車后為IT7，Ra為0.8µm。半精車后為IT8,Ra為3.2µm，粗車后為 IT11,Ra為16µm。對(duì)于ø110和ø125的外圓端面可以作為同一臺(tái)階。Ø110的外圓表面粗糙度為1.6µm， 確定其加工方案為：粗車半精車精車。查工藝手冊(cè)得：精車加工余量為1.1，半精車加工余量為1.5，粗車加工余量為4.5，總加工余量為7.1，取加工余量為10，修正粗車余量為7.4 。精車后工序的基本尺寸為110，其他各工序的基本尺寸為:精車：110+1.1=111.1半精車：

38、111.1+1.5=112.6粗車：112.6+7.4=120確定各工序的加工精度和表面粗糙度：半精車后為IT8，Ra3.2µm ，精車后為IT7， Ra0.8µm，粗車后為IT11，Ra16µm。對(duì)ø125的外圓端面，加工方案為粗車。粗車的加工余量為2.0.其工序尺寸為粗車：125+2.0=127Ø103和 ø95的毛坯加工余量的確定：在確定毛坯時(shí)可處于同一臺(tái)階面，把ø105作 為研究對(duì)象，因外圓的表面粗糙度為Ra0.8µm所以加工法案為：粗車半精車磨削。精車后的尺寸為105，其它各工序的基本尺寸為：磨削：105

39、+0.4=105.4半精車：105.4+1.5=106.9粗車：106.9+4.1=111查工藝手冊(cè)得：磨削后粗車后為IT11,Ra為16µm，半精車后為IT8,Ra為3.2µm， 精車為IT7，Ra為0.8µm。 6.2.3對(duì)軸端面加工余量的確定查工藝手冊(cè)得端面的加工余量為2 。6.3 選擇減速箱輸出軸的加工方法6.3.1定位基準(zhǔn)的選擇（1）粗基準(zhǔn)的選擇未來保證加工面與非加工面之間的位置精度能夠合理分配各加工面的余 量，為后面工序提供精基準(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇選擇軸右端面和端面為精基準(zhǔn)。兩端的中心軸線為定位基準(zhǔn)。6.3.2零件表面加工方法的確定 減速箱輸出軸的各

40、表面加工方法如表6-2表6-2加工表面尺寸精度等級(jí)表面粗糙度Ra（µm）加工方法外圓面IT60.8粗車半精車磨削外圓面IT71.6粗車半精車精車IT1212.5粗車外圓面IT60.8粗車半精車磨削IT1212.5粗車IT61.6粗車半精車精車左端面IT1212.5粗車右端面IT1212.5粗車螺紋孔IT1212.5鉆28P16鍵IT71.6粗銑半精銑25P14鍵IT71.6粗銑半精銑6.3.3減速箱輸出軸工藝路線的確定根據(jù)以上的加工工藝過程的分析確定零件的工藝路線如表6-3表6-3工序號(hào)工序名稱機(jī)床設(shè)備刀具量具01粗車左右端面及45°倒角CA614045°刀游標(biāo)卡

41、尺02鉆中心孔CA6140麻花鉆卡尺03粗車外圓CA614060°刀游標(biāo)卡尺04調(diào)質(zhì)處理05半精車外圓CA614060°刀游標(biāo)卡尺、尺規(guī)06校正游標(biāo)卡尺07精車外圓CA614060°刀游標(biāo)卡尺08磨削M1412砂輪游標(biāo)卡尺09粗銑鍵槽銑床X083銑刀游標(biāo)卡尺10半精銑鍵槽銑床X083銑刀游標(biāo)卡尺11去毛刺手錘12最終熱處理和清洗13最終熱處理卡尺 塞規(guī)6.4 機(jī)床設(shè)備的選用 因生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)并根據(jù)該軸尺寸的大小要求，選用臥式銑床CA6140， 臺(tái) ，式鉆床鉆床Z515，外圓磨M1412。 6.5 工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計(jì)算 軸左端外圓表面。其加

42、工路線為粗車半精車磨削。由工序03、 05、08組成，據(jù)以前查到的加工余量得磨削余量為0.4 。半精車為1.5 。修正 后的粗車余量為4.1 ?？偧庸び嗔繛? 。 計(jì)算各工序尺寸： 磨削前：105+0.4=105.4 半精車之前：105.4+1.5=106.9 粗車前：106.9+4.1=111 取磨削的精度公差為IT6，其公差T1=0.016mm。 取半精車的精度公差為IT8，其公差T2=0.039mm。 取粗車的精度公差為IT11，其公差T3=0.16mm。 如表6-4表6-4工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)

43、磨削0.4IT60.8105半精車1.5IT83.2105.4Ø105.40-0.039粗車4.1IT1112.5106.9Ø106.90-0.16鍛造 ±2111Ø111±2 對(duì)軸左端ø125外圓表面，加工工藝路線為粗車，盡由工序03組成。查表得其公差 值為0.16mm，查表得其粗車余量為2.0mm，取粗車的精度公差等級(jí)IT11。將上面數(shù)據(jù)填入表6-5表6-5工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)粗車2IT1112.5125Ø125鍛造±

44、2127Ø127±2軸左端外圓表面加工工藝路線為：粗車半精車精車。由工序03、 05、07組成，查表得精車余量為1.1mm,半精車余量為1.5mm，修正后的粗車余 量為3.4mm?？偧庸び嗔繛?mm。計(jì)算各工序尺寸：精車后圖紙上的尺寸，其表面粗糙度為Ra1.6µm。精車前尺寸：110+1.1=111.1mm半精車前尺寸：111.1+1.5=112.6mm粗車前尺寸：112.6+3.4=116mm如下表6-6表6-6工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精車1.1IT71.6110半精車1.

45、5IT83.2111.1Ø111.10-0.039粗車7.4IT1112.5112.6Ø112.60-0.16鍛造±2115Ø115±2對(duì)軸中端ø115外圓表面，加工工藝路線為粗車，盡由工序03組成。查表得粗車余 量為2.0mm。取粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT11，查表確認(rèn)其公差值為0.16mm。如下表6-7表6-7工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)粗車2IT1112.5115Ø115鍛造±2115Ø115±2對(duì)軸中端

46、外圓表面加工路線為粗車半精車磨削。由工序03、05、08組成，加工余量得磨削余量為0.4 。半精車為1.5 。修正后的粗車余量為4.1 ?？偧庸び嗔繛? 。 計(jì)算各工序尺寸： 磨削前：105+0.4=105.4 半精車之前：105.4+1.5=106.9 粗車前：106.9+4.1=111 其數(shù)據(jù)如下表6-8表6-8工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)磨削0.4IT60.8105半精車1.5IT83.2105.4Ø105.40-0.039粗車4.1IT1112.5106.9Ø106.90-0.16鍛造 ±2111Ø111±2 對(duì)軸左端ø103外圓表面，加工工藝路線為粗車，盡由工序03組成。查表知粗車余量為2.0mm。取粗車精度公差等級(jí)IT11，查表知其公差值為0.16mm。 如下表6-9表6-9工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra(&