三级圆柱齿轮减速器的设计.doc

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1、宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院 毕业设计 题目：三级圆柱齿轮减速器的设计三级圆柱齿轮减速器的设计 三级圆柱齿轮减速器的设计三级圆柱齿轮减速器的设计 摘 要 这次毕业设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机 构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法，构 成减速器的通用零部件。 这次毕业设计主要介绍了减速器的类型作用及构成等，全方位的运用所学 过知识。如：机械制图，金属材料工艺学公差等以学过的理论知识。在实际生 产中得以分析和解决。减速器的一般类型有：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速 器、齿轮-蜗杆减速器、轴装式减速器、组装式减速器、轴装式减速器、联体式 减速

2、器。 在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想掌 握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的 考虑使用经济工艺等方面的要求。确定合理的设计方案。 关键词关键词：减速器；刚性；工艺学；零部件；方案 3 Design of Cylindrical Gear Reducer Abstract Author:Cao Xiaoyong Tutor:Li Xiuying This time graduate the design to have the contents a to design concerning the machine that dece

3、lerate the complets system. Decelerating the machine is a kind of from close to move in the rigid wheel gear in the hull is an independent complete organization .Pass thisa design can then the first step controls general simple a set of complete designs step and methods of the machine. This time gra

4、duate the design to introduce the type function of the deceleration machine and constitute the etc. primarily , made use of all-directionsly learned the knowledge .Such as:Machine graphics ,the metals material craft learns the theories knowledge that business trip etc.already learn. In actual produc

5、tion can analysis definitely reach agreement .The general type that decelerate the machine has:The cylinder wheel gear decelerates the machine ,cone wheel gear decelerates the machine ,wheel gear-cochlea pole decelerates the machine ,stalk park type decelerates machine ,assembles type decelerate mac

6、hine ,couplet type decelerate machine ,couplet type decelerate machine . Further educated in this time design independent ability that engineering design, set up the right design thought controls the in common use machine spare parts ,the machine spread to move the device with the simple machine des

7、ign of method with step ,the consideration that request synthesize usage the request of economic craft etc . make sure the reasonable design project . Key words: reducer; rigidity; technolic; components/zeroporat; Precent/project 目 录 1 绪论.1 2 减速器概述.2 2.1 减速器的主要型式及其特性.2 2.1.1 圆柱齿轮减速器.2 2.1.2 圆锥齿轮减速器.

8、3 2.1.3 蜗杆减速器.3 2.1.4 齿轮-蜗杆减速器.3 2.2 减速器结构.3 2.2.1 传统型减速器结构.3 2.2.2 新型减速器结构.4 2.2.3 减速器润滑4 3 减速箱传动方案的选择.6 4 电动机的选择计算8 5 轴的设计10 5.1 轴的分类.10 5.2 轴的材料.10 5.3 轴的结构设计.11 5.4 轴的设计计算.13 5.4.1 按扭转强度计算.13 5.4.2 按弯扭合成强度计算.13 5.4.3 轴的刚度计算概念.14 5.4.4 轴的设计步骤14 5.5 各轴的计算 .15 5.5.1 高速轴计算15 5.5.2 中间轴设计17 5.5.3 低速轴设

9、计20 5.6 轴的设计与校核.23 5.6.1 高速轴设计23 5.6.2 中间轴设计23 5.6.3 低速轴设计24 5.6.4 高速轴的校核24 6 联轴器的选择25 6.1 联轴器的功用.25 6.2 联轴器的类型特点.25 6.3 联轴器的选用.26 5.4 联轴器材料.26 7 圆柱齿轮传动设计27 7.1 齿轮传动特点与分类.27 7.2 齿轮传动的主要参数与基本要求.27 7.2.1 主要参数27 7.2.2 精度等级的选择28 7.2.3 齿轮传动的失效形式29 7.3 齿轮参数计算.29 8 轴承的设计及校核.38 8.1 轴承种类的选择.38 8.2 深沟球轴承结构.38

10、 9 箱体设计40 结论41 致谢42 参考文献43 附录44 1、绪论、绪论 在人类社会的发展进程中，一种最基本的要求和愿望支配着人类的社会活 动和生产活动，这就是要求使用的生产工具，制造的工程机械，建造的工程结 构，既经久耐用又造价低廉。在现代科学技术的许多领域中，机械传动技术起 着越来越重要的作用，并且，随着科学技术的发展，机械传动水平也越来越高， 对机器零件的设计要求也越来越高。本设计就是对减速器的研究设计分析计算 来满足机械传动的需求，使工作更快更效率。 本设计综合应用各先修课程的基础理论知识和生产知识。在设计过程中， 吧一般的原理和方法与研究实际机构和机器时的具体运用练习起来。并注

11、意在 日常生活和生产中所遇到的各种机构和机器，根据所学的理论和方法进行观察 和分析，做到理论和实际的紧密结合。 本设计是使用性很强的工程设计。在设计的过程中，思考明晰本设计的基 本概念，勤练基本技能，提高分析能力和综合能力。急事掌握消化设计内容， 归纳学到的各种技术方法。 随着国名经济发展，生产部门实现生产的机械化和自动化，这就需要制造 出许多种类繁多的新颖优质的设备，需要对现有设备进行革新改造和合理利用。 通过本设计初步掌握了机械的基本知识和理论以及基本技能，提高了分析 问题和解决问题的能力。 2、减速器概述、减速器概述 2.1 减速器的主要型式及其特性减速器的主要型式及其特性 减速器是一种

12、由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传 动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少 数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、 效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机措 中应用很广。 减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件类 型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。 2.1.1 圆柱齿轮减速器圆柱齿轮减速器 当传动比在 8 以下时，可采用单级圆柱齿轮减速器。大于 8 时，最好选用 二级(i=840)和二级以上(i40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其 外廓尺寸

13、将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、 分流式和同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置， 因而将使载荷沿齿宽分布不均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这 种减速器时应注意：1)轴的刚度宜取大些；2)转矩应从离齿轮远的轴端输入， 以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀；3)采用斜齿轮布置，而且受载大的低速级又 正好位于两轴承中间，所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器 的高速级齿轮常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。 为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷，其中较轻的龆轮轴在 轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和

14、输出轴位于同一轴线上，故箱体 长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。 圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至 40000kW，圆周速度也可从很低至 60m/s 一 70ms，甚至高达 150ms。传动 功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。这两种布置方式可由两对 齿轮副分担载荷，有利于改善受力状况和降低传动尺寸。设计双驱动式或中心 驱动式齿轮传动时，应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀 分配，例如采用滑动轴承和弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧齿形两大类。除齿形不同外，减速器 结构基本相同。传动功率和传动比相同时，圆弧齿轮减速器在长度方

15、向的尺寸 要比渐开线齿轮减速器约 30。 2.1.2 圆锥齿轮减速器圆锥齿轮减速器 它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。二级和二级以上的圆锥齿 轮减速器常由圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成，所以有时又称圆锥圆柱齿 轮减速器。因为圆锥齿轮常常是悬臂装在轴端的，为了使它受力小些，常将圆 锥面崧，作为，高速极：山手面锥齿轮的精加工比较困难，允许圆周速度又较 低，因此圆锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器广。 2.1.3 蜗杆减速器蜗杆减速器 主要用于传动比较大(j10)的场合。通常说蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小， 这只是对传减速器的传动比较大的蜗杆减速器才是正确的，当传动比并不很大 时，此优点并

16、不显著。由于效率较低，蜗杆减速器不宜用在大功率传动的场合。 蜗杆减速器主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同形式。蜗杆圆周速度小于 4m/s 时最好采用蜗杆在下式，这时，在啮合处能得到良好的润滑和冷却条件。 但蜗杆圆周速度大于 4m/s 时，为避免搅油太甚、发热过多，最好采用蜗杆在上 式。 2.1.4 齿轮齿轮- -蜗杆减速器蜗杆减速器 它有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形式。前者结构较紧 凑，后者效率较高。 2.2 减速器结构减速器结构 2.2.1 传统型减速器结构传统型减速器结构 绝大多数减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成，重型减速器用高强度铸 铁或铸钢。少量生产时也可以用焊接箱体。

17、铸造或焊接箱体都应进行时效或退 火处理。大量生产小型减速器时有可能采用板材冲压箱体。减速器箱体的外形 目前比较倾向于形状简单和表面平整。箱体应具有足够的刚度，以免受载后变 形过大而影响传动质量。箱体通常由箱座和箱盖两部分所组成，其剖分面则通 过传动的轴线。为了卸盖容易，在剖分面处的一个凸缘上攻有螺纹孔，以便拧 进螺钉时能将盖顶起来。联接箱座和箱盖的螺栓应合理布置，并注意留出扳手 空间。在轴承附近的螺栓宜稍大些并尽量靠近轴承。为保证箱座和箱盖位置的 准确性，在剖分面的凸缘上应设有 23 个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传 动啮合情况用的视孔、为排出箱内热空气用的通气孔和为提取箱盖用的起重吊 钩。

18、在箱座上则常设有为提取整个减速器用的起重吊钩和为观察或测量油面高 度用的油面指示器或测油孔。关于箱体的壁厚、肋厚、凸缘厚、螺栓尺寸等均 可根据经验公式计算，见有关图册。关于视孔、通气孔和通气器、起重吊钩、 油面指示 Oe 等均可从有关的设计手册和图册中查出。在减速器中广泛采用滚 动轴承。只有在载荷很大、工作条件繁重和转速很高的减速器才采用滑动轴承。 2.2.2 新型减速器结构新型减速器结构 下面列举两种联体式减速器的新型结构，图中未将电动机部分画出。 （1）齿轮蜗杆二级减速器； （2）圆柱齿轮圆锥齿轮圆柱齿轮三级减速器。 这些减速器都具有以下结构特点： （1）在箱体上不沿齿轮或蜗轮轴线开设剖分

19、面。为了便于传动零件的安装， 在适当部位有较大的开孔。 （2）在输入轴和输出轴端不采用传统的法兰式端盖，而改用机械密封圈； 在盲孔端则装有冲压薄壁端盖。 （3）输出轴的尺寸加大了，键槽的开法和传统的规定不同，甚至跨越了轴 肩，有利于充分发挥轮毂的作用。 2.2.3 减速器润滑减速器润滑 圆周速度 u12m/s 一 15ms 的齿轮减速器广泛采用油池润滑，自然冷却。 为了减少齿轮运动的阻力和油的温升，浸入油中的齿轮深度以 12 个齿高为宜。 速度高的还应该浅些，建议在 07 倍齿高左右，但至少为 10mm。速度低的 (05ms 一 08ms)也允许浸入深些，可达到 16 的齿轮半径；更低速时，

20、甚至可到 13 的齿轮半径。润滑圆锥齿轮传动时，齿轮浸入油中的深度应达到 轮齿的整个宽度。对于油面有波动的减速器(如船用减速器)，浸入宜深些。在 多级减速器中应尽量使各级传动浸入油中深度近予相等。如果发生低速级齿轮 浸油太深的情况，则为了降低其探度可以采取下列措施：将高速级齿轮采用惰 轮蘸油润滑；或将减速器箱盖和箱座的剖分面做成倾斜的，从而使高速级和低 速级传动的浸油深度大致相等。 减速器油池的容积平均可按 1kW 约需 035L07L 润滑油计算(大值用 于粘度较高的油)，同时应保持齿轮顶圆距离箱底不低于 30mm 一 50mm 左右， 以免太浅时激起沉降在箱底的油泥。减速器的工作平衡温度超

21、过 90时，需采 用循环油润滑，或其他冷却措施，如油池润滑加风扇，油池内装冷却盘管等。 循环润滑的油量一般不少于 05L/kW。圆周速度 u12m/s 的齿轮减速器不宜采 用油池润滑，因为：1)由齿轮带上的油会被离心力甩出去而送不到啮合处；2) 由于搅油会使减速器的温升增加；3)会搅起箱底油泥，从而加速齿轮和轴承的 磨损；4)加速润滑油的氧化和降低润滑性能等等。这时，最好采用喷油润滑。 润滑油从自备油泵或中心供油站送来，借助管子上的喷嘴将油喷人轮齿啮合区。 速度高时，对着啮出区喷油有利于迅速带出热量，降低啮合区温度，提高抗点 蚀能力。速度 u20 心 s 的齿轮传动常在油管上开一排直径为 4m

22、m 的喷油孔， 速度更高时财应开多排喷油孔。喷油孔的位置还应注意沿齿轮宽度均匀分布。 喷油润滑也常用于速度并不很高而工作条件相当繁重的重型减速器中和需要用 大量润滑油进行冷却的减速器中。喷油润滑需要专门的管路装置、油的过滤和 冷却装置以及油量调节装置等，所以费用较贵。此外，还应注意，箱座上的排 油孔宜开大些，以便热油迅速排出。 蜗杆圆周速度在 10m/s 以下的蜗杆减速器可以采用油池润滑。当蜗杆在下 时，油面高度应低于蜗杆螺纹的根部，并且不应超过蜗杆轴上滚动轴承的最低 滚珠(柱)的中心，以免增加功率损失。但如满足了后一条件而蜗杆未能浸入油 中时，则可在蜗杆轴上装一甩油环，将油甩到蜗轮上以进行润

23、滑。当蜗杆在上 时，则蜗轮浸入油中的深度也以超过齿高不多为限。蜗杆圆周速度在 10ms 以上的减速器应采用喷油润滑。喷油方向应顺着蜗杆转入啮合区的方向，但有 时为了加速热的散失，油也可从蜗杆两侧送人啮合区。 3、减速箱传动方案的选择、减速箱传动方案的选择 传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电机型号、合理分配传动 比以及计算传动装置的运动和动力参数，为计算各级传动件准备条件。由于我 们的实验的要求较高，电机输入的最高转速较大，为了减少成本，降低对电机 的要求，同时能够满足减震器试验台的正常工作，我们对减震器采用这样的方 案:变频电机通过带轮的传递，到达第一对啮合齿轮，为了让减速器具有变速

24、功 能，我们使第二对啮合齿轮为双联齿轮，最后由输出轴传递给偏心轮机构。因 为本试验属于多功能测试，包括了静特性试验、疲劳试示功试验、耐久试验。 所以对整个传递要求较高。所以第一、二根轴;两端采用角接触球轴承，第三根 轴采用一头用角接触球轴承另一头采用普通调心球轴承。 注意点是使用这个传动方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、 加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护便利。 减速器设计: 二级圆柱齿轮减速器传动比一般为 840，用斜齿、直齿或人字齿，结构 简单，应用广泛。展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷 分布不均，要求轴有较大刚度；分流式则齿轮相对于轴承对称布置，常用于

25、较 大功率、变载荷场合。同轴式减速器，长度方向尺寸较小，但轴向尺寸较大， 中间轴较长，刚度较差。两级大齿轮直径接近有利于浸油润滑，轴线可以水平、 上下或铅垂布置，如图 3-1 图图 3-13-1 齿轮的分类齿轮的分类 图中展开式又可以有下面两种，如图 3-2 所示： 图图 3-23-2 展开式齿轮的分类展开式齿轮的分类 4、电动机的选择计算电动机的选择计算 合理的选择电动机是正确使用的先决条件。选择恰当，电动机就能安全、 经济、可靠地运行；选择得不合适，轻者造成浪费，重者烧毁电动机。选择电 动机的内容包括很多，例如电压、频率、功率、转速、启动转矩、防护形式、 结构形式等，但是结合农村具体情况，

26、需要选择的通常只是功率、转速、防护 形式等几项比较重要的内.因此在这里介绍一下电动机的选择方法及使用。 电动机的选择一般遵循以下三个步骤： 1 型号的选择: 电动机的型号很多，通常选用异步电动机。从类型上可分为鼠笼式与绕线 式异步电动机两种。常用鼠笼式的有 J、J2、JO、JO2、JO3 系列的小型异步电 动机和 JS、JSQ 系列中型异步电动机。绕线式的有 JR、JR O2 系列小型绕线式 异步电动机和 JRQ 系列中型绕线式异步电动机。 从电动机的防护形式上又可分为以下几种： （1）防护式。这种电动机的外壳有通风孔，能防止水滴、铁屑等物从上面 或垂直方向成 45 以内掉进电动机内部，但是灰

27、尘潮气还是能侵入电动机内部， 它的通风性能比较好，价格也比较便宜，在干燥、灰尘不多的地方可以采用。 “J”系列电动机就属于这种防护形式。 （2）封闭式。这种电动机的转子，定子绕组等都装在一个封闭的机壳内， 能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电动机内部，但它的密封不很严密，所以还 不能在水中工作， “JO”系列电动机属于这种防护形式。在农村尘土飞扬、水花四 溅的地方（如农副业加工机械和水泵）广泛地使用这种电动机。 （3）密封式。这种电动机的整个机体都严密的密封起来，可以浸没在水里 工作，农村的电动潜水泵就需要这种电动机。 2 功率的选择: 一般机械都注明应配套使用的电动机功率，更换或配套时十分方便，

28、有的 农业机械注明本机的机械功率，可把电动机功率选得比它大 10%即可（指直接 传动） 。一些自制简易农机具，我们可以凭经验粗选一台电动机进行试验，用测 得的电功率来选择电动机功率。 电动机的功率不能选择过小，否则难于启动或者勉强启动，使运转电流超 过电动机的额定电流，导致电动机过热以致烧损。电动机的功率也不能选择太 大，否则不但浪费投资，而且电动机在低负荷下运行，其功率和功率因数都不 高，造成功率浪费。 选择电动机功率时，还要兼顾变压器容量的大小，一般来说，直接启动的 最大一台鼠笼式电动机，功率不宜超过变压器容量的 1/3。 3 转速的选择: 选择电动机的转速，应尽量与工作机械需要的转速相同

29、，采用直接传动， 这样既可以避免传动损失，又可以节省占地面积。若一时难以买到合适转速的 电动机，可用皮带传动进行变速，但其传动比不宜大于 3。 异步电动机旋转磁场的转速（同步转速）有 3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min 等。异步电动机的转速一般要低 2%5%，在功率相同的情况下，电动机转速越低体积越大，价格也越高，而 且功率因数与效率较低；高转速电动机也有它的缺点，它的启动转矩较小而启 动电流大，拖动低转速的农业机械时传动不方便，同时转速高的电动机轴承容 易磨损。所以在农业生产上一般选用 1500r/min 的电动机，它的转速也比较高， 但它的适应性较

30、强，功率因数也比较高。 5、轴的设计、轴的设计 机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用 轴来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺少的重要零件。本章将讨论 轴的类型、轴的材料和轮毂联接，重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计 和强度计算。结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚 度外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。 5.1 轴的分类轴的分类 按轴受的载荷和功用可分为： （1）心轴：只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。如.车 辆轴和滑轮轴; （2）传动轴：只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用 于传递转矩。如汽车的传动

31、轴 ; （3）转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。如减 速器轴。 （1） (2) (3) 图图 5 5- -1 1轴轴 5.2 轴轴的的材材料料 主要承受弯矩和扭矩。轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、 韧性和耐磨性。轴的材料从以下中选取： 1.碳素钢 优质碳素钢具有较好的机械性能，对应力集中敏感性较低，价格便宜，应 用广泛。例如：35、45、50 等优质碳素钢。一般轴采用 45 钢，经过调质或正 火处理；有耐磨性要求的轴段，应进行表面淬火及低温回火处理 。轻载或不重 要的轴，使用普通碳素钢 Q235、Q275 等; 2.合金钢 合金钢具有较高的机械性能，对应力集中比较敏

32、感，淬火性较好，热处理 变形小，价格较贵。多使用于要求重量轻和轴颈耐磨性的轴。例如：汽轮发电 机轴要求，在高速、高温重载下工作，采用 27Cr2Mo1V、38CrMoAlA 等。滑动轴 承的高速轴，采用 20Cr、20CrMnTi 等; 3.球墨铸铁 球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用铸造制 成外形复杂的轴。例如：内燃机中的曲轴。 5.3 轴的结构设计轴的结构设计 如图所示为一齿轮减速器中的的高速轴。轴上与轴承配合的部份称为轴颈， 与传动零件配合的部份称为轴头连接，轴颈与轴头的非配合部份称为轴身，起 定位作用的阶梯轴上截面变化的部分称为轴肩。 轴结构设计的基本要求有:

33、1、便于轴上零件的装配 轴的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件 的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。为了便于轴上零件的装拆， 将轴制成阶梯轴，中间直径最大，向两端逐渐直径减小。近似为等强度轴。 2、保证轴上零件的准确定位和可靠固定 轴上零件的轴向定位方法主要有：轴肩定位、套筒定位、圆螺母定位、轴 端挡圈定位和轴承端盖定位。 轴向定位的固定: (1)轴肩或轴环：如教材图 10-7 所示。轴肩定位是最方便可靠的定位方法， 但采用轴肩定位会使轴的直径加大，而且轴肩处由于轴径的突变而产生应力集 中。因此，多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度 h=(0.070.1)d，d 为与

34、 零件相配处的轴径尺寸。要求 r轴ca 所以轴安全。 6、 联轴器的选择联轴器的选择 6.1 联轴器的功用联轴器的功用 联轴器：是将两轴轴向联接起来并传递扭矩及运动的部件并具有一定的补 偿两轴偏移的能力，为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴 器还应具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护作用。 6.26.2 联轴器的类型特点联轴器的类型特点 刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不 具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能 保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。 图图 6-16-1 联轴器联轴器

35、挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型 号不同而异。 无弹性元件的挠性联轴器承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速 或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳 的场合。 非金属弹性元件的挠性联轴器在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但 由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高 温和低温，故适用于高速、轻载和常温的场合。 金属弹性元件的挠性联轴器除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较 大，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。 安全联轴器：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等） ， 其只能承

36、受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变 化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保 护作用。 起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起 动转变为近似空载起动的作用。 6.3 联轴器的选用联轴器的选用 联轴器选择原则： 转矩 T： T，选刚性联轴器、无弹性元件或有金属弹性元件的挠性联轴 器；T 有冲击振动，选有弹性元件的挠性联轴器； 转速 n：n，非金属弹性元件的挠性联轴器； 对中性：对中性好选刚性联轴器，需补偿时选挠性联轴器； 装拆：考虑装拆方便，选可直接径向移动的联轴器； 环境：若在高温下工作，不可选有非金属元件的联轴器

37、； 成本：同等条件下，尽量选择价格低，维护简单的联轴器； 6.4 联轴器材料联轴器材料 半联轴器的材料常用 45、20Cr 钢，也可用 ZG270500 铸钢。链齿硬度最 好为 40HRC 一 45HRC。联轴器应有罩壳，用铝合金铸成。用单排链时，滚子 和套筒受力，销轴只起联接作用，结构可靠性好；用双排链时，销轴受剪力， 承受冲击能力较差，销轴与外链板之间的过盈配合容易松动。在高速轻载场合， 宜选用较小链节距的链条，重量轻，离心力小；在低速重载场合，宜选用较大 链节距的链条，以便加大承载面积。链轮齿数一般为 1222。为避免过渡链节， 宜取偶数。 7、圆柱齿轮传动设计、圆柱齿轮传动设计 齿轮传

38、动的适用范围很广，传递功率可高达数万千瓦，圆周速度可达 150ms(最高 300ms)，直径能做到 10m 以上，单级传动比可达 8 或更大，因 此在机器中应用很广。 7.1 齿轮传动特点与分类齿轮传动特点与分类 和其他机械传动比较，齿轮传动的主要优点是：工作可靠，使用寿命长； 瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。缺 点是：齿轮制造需专用机床和设备，成本较高；精度低时，振动和噪声较大； 不宜用于轴间距离大的传动等。 按轴的布置方式分：平行轴传动，交叉轴传动，交错轴传动 按齿线相对于齿轮母线方向分：直齿，斜齿，人宇齿，曲线齿 按齿轮传动工作条件分：闭式传动，形式传动

39、，半形式传动 按齿廓曲线分：渐开线齿，摆线齿，圆弧齿 按齿面硬度分：软齿面(350 佃)，硬齿面(350 佃) 7.2 齿轮传动的主要参数与基本要求齿轮传动的主要参数与基本要求 齿轮传动应满足两项基本要求:1)传动平稳;2)承载能力高。 在齿轮设计、生产和科研中，有关齿廓曲线、齿轮强度、制造精度、加工 方法以及热理工艺等，基本上都是围绕这两个基本要求进行的。 7.2.1 主要参数主要参数 基本齿廓：渐开线齿轮轮齿的基本齿廓及其基本参数见表 122 或查阅机 械设计手册。 模数：为了减少齿轮刀具种数，规定的标准模数见表 123 或查阅机械设 计手册。 中心距：荐用的中心距系列见表 12，4 或查

40、阅机械设计手册。 传动比 i：齿数比 u。主动轮转速 nl 与从动轮转速 n2 之比称为传动比 i。 大齿轮的齿数 z2 与小齿轮齿数 z1 之比称为齿数比 u。 减速传动时，u=i；增速传动 u=1/i 。 标准模数 m： (1)斜齿轮及人宇齿轮取法向模数为标准模数，锥齿轮取大端模数为标准模 数。 (2)标准中优先采用第一系列，括号内的模数尽可能不用。 刀具从切制标准齿轮的位置移动某一径向距离(通称变位量)后切制的齿轮， 称为径向变位系数。刀具变位量用 xm 表示，x 称为变位系数。刀具向齿轮中心 移动，x 为负值，反之为正值。随着 x 的改变，轮齿形状也改变，因而可使渐 开线上的不同部分作

41、为工作齿廓，以改善啮合性质。 由变位齿轮所组成的齿轮传动，若两轮变位系数的绝对值相等，但一为正 值，另一为负值，即 x1=-x2 称为“高度变位”，此时，传动的啮合角等于分度 圆压力角，分度圆和节圆重合，中心距等于标准齿轮传动中心距，只是齿顶高 和齿根高有所变化。 若 x1=-x2；x1+x20，这种齿轮传动称为角度变位齿轮传动。此时，啮合 角将不等于分度圆压力角，分度圆和节圆不再重合。 7.2.2 精度等级的选择精度等级的选择 在渐开线圆柱齿轮和锥齿轮精度标准(GBl0095-88 和 GBll36589)中， 规定了 12 个精度等级，按精度高低依次为 112 级，根据对运动准确性、传动

42、平稳性和载荷分布均匀性的要求不同，每个精度等级的各项公差相应分成三个 组：第工公差组、第公差组和第公差组。 7.2.3 齿轮传动的失效形式齿轮传动的失效形式 齿轮传动的失效形式主要有轮齿折断和齿面损伤两类。齿面损伤又有齿面 接触疲劳磨损(点蚀)、胶合、磨粒磨损和塑性流动等。 减速器中齿轮分布如图所示，齿轮的传动形式一般有： (1)开式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计公式作齿轮的设计计算，不按 齿面接触疲劳强度设计公式计算，也无需用齿面接触疲劳强度校核公式进行校 核。开式齿轮传动，将计算所得模数加大 10%-15%（考虑磨损影响。传递动力 的齿轮模数一般不小于 1.5-2mm（以防意外断齿）。

43、(2)计算时先按齿面接触疲劳强度设计公式求出小齿轮直径 d1和接触齿宽 b，再用齿根弯曲疲劳强度校核公式进行校核。硬齿面闭式齿轮传动计算时先按 齿根弯曲疲劳强度设计公式求出模数 m 和接触齿宽 b，再用齿面接触疲劳强度 校核公式进行校核。 不论软硬齿面都分别按弯曲疲劳强度设计公式求出模数 m,按接触疲劳强度 设计公式求出小齿轮分度圆直径 d1，再按 d1=mZ1调整齿数 Z1。与方法一相比， 这样设计出的齿轮传动，既刚好满足接触疲劳强度，又刚好满足弯曲疲劳强度， 所以结构紧凑，避免浪费。 1-电机；2 及 6-联轴器；3-减速器；4-高速级齿轮传动；5-低速级齿轮传动； 7-输送机滚筒 图图

44、7-17-1 带式输送机传动简图带式输送机传动简图 7.3 齿轮参数计算齿轮参数计算 材料选择：小齿轮 40C r（调质）硬度 280HBs 大齿轮 45#钢（调质）硬度 240HBs；（硬度差 40HBs）材料选 择： 运输机为一般工作机器速度不高，故选用 6 级和 7 级精度（GB10095-88） 选择初选螺旋角 =14 度，取 Z1=21，Z2=4*21=84 高速级斜齿轮、圆柱齿轮传动的设计计算 (1)选择精度等级、材料及齿数 选择小齿轮材料为 40Cr(调质)，硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 钢(调 质)，硬度为 240HBS； 减速器一般选用 7 级精度（GB10095

45、-88） 选择 z1=20，由 z2= i高z1=53.45，圆整 z2=54 则 i高= z2/z1=54/20=2.7 i=%=1%2.5%，u=2.7 高 高高 i ii i高= i高=2.7 选取螺旋角，初选螺旋角 =14 (2)按齿面接触强度设计（以下公式、表、图均出自机械设计 ） d1t 2 3 3 )( 12 H EHt zz u uTk a 试选载荷系数 kt=1.6 b 查阅资料可得，选取区域系数 zH=2.433 c 查阅资料可得，=0.78, =0.87, 1 2 则：=+=0.78+0.87=1.65 1 1 d 查阅资料可得，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 =560Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限=531Mpa 11mH 21mH e 查阅资料可得，选取持宽系数=1 d f 查阅资料可得，材料的弹性影响系数 zE=200Mpa g 查阅资料可得，计算应力循环次数 N1=60nJLh=6014201(1830010)=2.045101