1、. . . . 多級少齒數齒輪傳動裝置改進設計ee（ee）指導老師：ee 摘要：少齒數齒輪是一種采用大變位系數的漸開線圓柱齒輪，最少齒數可達1，含有少齒數齒輪的傳動稱為少齒數齒輪傳動。這種傳動具有單級傳動比大、結構緊湊、重量輕、體積小等多個明顯優點，具有良好的推廣應用價值。本設計是在對少齒數齒輪傳動技術進行較為系統研究的基礎上，將該技術應用到除塵機的專用傳動裝置設計中。設計出一個除塵機專用的少齒數雙變位圓柱斜齒輪減速器，初步完善少齒數齒輪傳動的理論基礎，找到一種高效、快捷、科學合理的設計方法， 優化少齒數齒輪減速器的結構，方便拆卸與安裝。關鍵詞：少齒數齒輪、變位系數、雙變位、漸開線、圓柱斜齒輪

2、3 / 51Multistage less teeth gears to improve the designfengshuaiee（ee ）Tutor: eeAbstract: few teeth gear is a kind of using large deflection coefficient of involute cylindrical gear, the minimum number of teeth can be up to 1, with few teeth gear transmission is referred to as few teeth gear transmi

3、ssion. This drive has a single stage large transmission ratio, compact structure, light weight, small volume, and other obvious advantages, has good popularization and application value. This design is based on few teeth gear transmission technology, on the basis of a systematic study on the technol

4、ogy used in the design of the dust removal machine dedicated transmission device. Design a few teeth cleaning machine dedicated double displacement of cylindrical helical gear reducer, few teeth gear transmission of the preliminary theoretical basis, to find a kind of efficient, fast, scientific and

5、 reasonable design methods, optimization of few teeth gear reducer structure, convenient disassembly and installation.Keywords: few teeth gear, displacement coefficient and double deflection, involute cylindrical bevel gear, gear reducer, design methods緒論11.1研究的意義與目的11.2國外發展現狀11.3發展局勢31.4.應用領域41.5 本

6、設計擬解決的主要問題41.6 解決思路41.7本設計的實施方案41 除塵機的工作原理和結構61.1工作原理61.2除塵機結構72 拆裝樣機并分析少齒數變位斜齒輪傳動的原理和優點82.1樣機整體結構82.2拆卸樣機82.2.1拆卸與測量工具82.2.2拆卸流程圖122.2.3遇到的拆卸問題與改善方案142.3少齒數變位斜齒輪傳動原理與優點162.3.1 分析163 少齒數齒輪減速器設計183.1傳動比分配183.2齒輪的設計183.3軸的設計373.3.1軸設計的主要概要373.3.2軸的材料373.3.3選擇軸的材料383.3.4軸的結構設計383.3.5各軸結構設計如下圖所示383.4滾動軸

7、承型號的確定393.5鍵連接設計403.5.1鍵連接設計的概要403.5.2鍵的選擇403.6箱體設計403.6.1箱體設計概要403.6.2箱體結構設計403.7潤滑密封設計413.7.1齒輪傳動的潤滑概要413.7.2齒輪傳動潤滑方式413.7.3齒輪潤滑方式選擇423.7.4潤滑油選擇423.8聯軸器設計423.9電機與驅動器選型43致43緒論1.1研究的意義與目的少齒數齒輪是一種采用大變位系數的漸開線圓柱齒輪，最少齒數可達1，含有少齒數齒輪的傳動稱為少齒數齒輪傳動。少齒數齒輪傳動技術屬于新興技術，這種傳動具有單級傳動比大、結構緊湊、重量輕、體積小等多個明顯優點，具有良好的推廣應用價值。

8、某除塵機要求減速比很大，采用其他成熟減速傳動無法滿足工程要求。本設計在對少齒數齒輪傳動技術進行較為系統研究的基礎上，將該技術應用到除塵機的專用傳動裝置設計中。漸開線變位齒輪的應用，有可能解決如下幾個方面的問題：（1）用標準刀具切制齒數較少的齒輪而避免根切；（2）在中心距的情況下實現正確的嚙合；（3）提高齒輪傳動的承載能力，減小或均衡齒面的磨損以提高傳動使用壽命；（4）滿足某些特殊要求，如增大重合度等。正確的選擇變位系數（包括選定x 以與將x適當的分配為12）是設計變位齒輪的關鍵，應根據所設計齒輪傳動的具體工作要求認真考慮，如果變位系數選擇不當，也可能出現齒頂變尖，齒廓干涉等一系列問題，破壞正常

9、嚙合。通過這次設計，使我們樹立正確的設計思想，培養綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論與生產實際知識來分析和解決機械設計問題的能力與學習機械設計的一般方法和步驟。掌握機械設計的一般規律，進行機械設計基本技能的訓練。這次設計三級少齒數齒輪減速器，讓我們運用在校學習的圖學，力學，材料學，機械學與計算機等相關知識，結合生產實習和工藝實習等實踐教學，掌握由原理方案的設想，轉化為結構的的設計思路與設計方法。在常規減速器的基礎上，需要了解這一系列的減速器。1.2國外發展現狀減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，是一種相對精密的機械，使用它的目的是用來降低轉速和增大轉矩，以滿足工作需要，在某些

10、場合也用來增速，稱為增速器。減速器主要由傳動零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體與其附件所組成。其基本結構有三大部分：（1） 齒輪、軸與軸承組合。 （2） 箱體 箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應具有足夠的強度和剛度。箱體通常用灰鑄鐵制造，對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體。 （3）減速器附件為保持減速器的正常工作除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結構設計給予足夠的重視外，還應考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工與拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設計。減速器按

11、用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，兩者的設計、制造和使用特點各不一樣。其主要類型：齒輪減速器；蝸桿減速器；齒輪-蝸桿減速器；行星齒輪減速器。一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機械無級變速機等等。 減速器特點：蝸輪蝸桿減速器的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性

12、與金屬件相比較差。輸入轉速不能太高。行星減速器其優點是結構比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。 減速器: 簡言之，一般機器的功率在設計并制造出來后，其額定功率就不在改變，這時，速度越大，則扭矩（或扭力）越小；速度越小，則扭力越大。國外減速器在各行各業中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機械傳動裝置。當前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動比大而機械效率過低的問題。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處 于領先地位，特別在材料和制造工藝方面占據優勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。日本住

13、友重工研制的FA型高精度減速器，美國Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動原理和結構上與此類似或相近，都為目前先進的齒輪減速器。除了不斷改進材料品質、提高工藝水平外，還在傳動原理和傳動結構上深入探討和創新，平動齒輪傳動原理的出現就是一例，減速器與電動機的連體結構，也是大力開拓的形式，并已生產多種結構形式和多種功率型號的產品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫療、生物工程、機器人等領域中，微型發動機已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發動機的尺寸在納米級圍，如能輔以納米級的減速器，則應用前景遠大。 國的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或

14、者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用 壽命不長。國使用的大型減速器（500kw以上），多從國外（如丹麥、德國等）進口，花去不少的外匯。60年代開始生產的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減速器具有傳動比大，體積小、機械效率高等優點。但受其傳動的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體 積小、重量輕、機械效率高等這些基本要求。90年代初期，國出現的三環（齒輪）減速器，是一種外平動齒輪傳動的減速器，它可實現較大的

15、傳動比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒 輪減速器輕，結構簡單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結構，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。理工大學研制成功的“平動 齒輪減速器”不僅具有三環減速器的優點外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以與輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優點，處于國領先地位。國有少數高等學校和廠礦企業對平動齒輪傳動中的某 些原理做些研究工作，發表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動減速器開展了一些工作。1.3發展局勢當今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以與使用壽命長、高水平、高性能、積木式組合

16、設計、型式多樣化，變型設計多等方向發展。 （1）高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 （2）積木式組合設計。基本參數采用優先數，尺寸規格整齊，零件通用性和互換性強，系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產和降低成本。 （3）型式多樣化，變型設計多。擺脫了傳統的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯接，多方位安裝面等不同型式，擴大使用圍。1.4.應用領域 少齒數齒輪傳動技術國外在摩托車發動機等產品中已有成熟的應用，國在助力車，電動自行車等領域也有應用的嘗試。1.5 本設計擬解決的主要

17、問題主要問題如下:(1) 少齒數齒輪傳動的設計和計算。 (2) 三級少齒數齒輪減速器的結構設計。1.6 解決思路(1) 收集、整理、理解少齒數齒輪加速器的理論。(2) 借鑒多級齒輪傳動設計方法，完成減速器的參數確定。(3) (3)借鑒典型結構減速器箱體、箱蓋的結構。1.7本設計的實施方案 （1）查閱資料了解除塵機的工作原理和結構。 （2）拆裝樣機，觀察和分析減速器結構，分析少齒數齒輪傳動的原理和優點。 （3）根據設計參數，設計一個除塵機專用多極少齒數齒輪減速器。 1）算分配傳動比 2）齒輪的設計 3）傳動軸的設計 4）滾動軸承 5）鍵聯接設計 6）箱體結構設計 7）潤滑密封設計 8）聯軸器設計

18、 9）電機選型 （4） 用CAD軟件繪制裝配圖和零件工作圖。 （5） 整理完善設計資料。1 除塵機的工作原理和結構1.1工作原理（1）.從分選系統里被分離出的粉塵、雜質，進入除塵器的錐形體空氣動力除塵裝置實現初級除塵(空氣動力除塵),90%的粉塵從該除塵裝置中被分離并落入儲塵斗中。 （2）.其余10%的粉塵隨氣流從錐形體空氣動力除塵裝置的柵條間隙中流出進入除塵室（此時氣流必須經過濾筒表面進入濾筒的出氣口，經風機從煙囪排出）經高效率的濾筒進行過濾，實現二次除塵。（3）.由于濾筒的表面可以捕集0.5um的粉塵，且此處的過濾風速慢，（僅為0.015m/s），大于0.5um的粉塵被阻離在濾筒的外部，由

19、空氣反吹后落入集塵斗，潔凈氣體從濾筒部的一端流出經風機從煙囪排向大氣中，實現了 0.5um以上粉塵近于“0”排放，過濾效率：95%1.2除塵機結構圖1.1 除塵機結構1.3拆裝樣機并分析少齒數變位斜齒輪傳動的原理和優點1.3.1樣機整體結構1.4拆卸樣機1.4.1拆卸與測量工具（1） 拆卸工具與器材表4.2 拆卸工具與器材名稱件數活動扳手1螺絲刀2榔頭1六角扳手一套銅錘1鉗子1卡簧鉗2軸承拆卸器3鐵絲2米條形鋼板若干塊2.電機選擇2.1電動機選擇（倒數第三頁里有東東）2.1.1選擇電動機類型2.1.2選擇電動機容量電動機所需工作功率為：；工作機所需功率為：；傳動裝置的總效率為：；傳動滾筒滾動軸

20、承效率閉式齒輪傳動效率聯軸器效率代入數值得：所需電動機功率為：略大于即可。選用同步轉速1460r/min ；4級；型號 Y160M-4.功率為11kW2.1.3確定電動機轉速取滾筒直徑1.分配傳動比（1）總傳動比(2)分配動裝置各級傳動比取兩級圓柱齒輪減速器高速級傳動比則低速級的傳動比2.1.4 電機端蓋組裝CAD截圖圖2.1.4電機端蓋2.2 運動和動力參數計算2.2.1電動機軸2.2.2高速軸2.2.3中間軸2.2.4低速軸3.齒輪計算3.1選定齒輪類型、精度等級、材料與齒數1>按傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。2>絞車為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB 10095

21、-88）。3>材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調質）硬度為240 HBS，二者材料硬度差為40 HBS。4>選小齒輪齒數，大齒輪齒數。取5初選螺旋角。初選螺旋角3.2按齒面接觸強度設計由機械設計設計計算公式（10-21）進行試算，即3.2.1確定公式的各計算數值（1）試選載荷系數1。（2）由機械設計第八版圖10-30選取區域系數。（3）由機械設計第八版圖10-26查得，則。（4）計算小齒輪傳遞的轉矩。（5）由機械設計第八版表10-7 選取齒寬系數（6）由機械設計第八版表10-6查得材料的彈性影響系數（7）由機械設計第

22、八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。13計算應力循環次數。（9）由機械設計第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數;。（10）計算接觸疲勞許用應力。取失效概率為1%，安全系數S=1，由機械設計第八版式（10-12）得（11）許用接觸應力3.2.2計算（1）試算小齒輪分度圓直徑=49.56mm（2）計算圓周速度（3）計算齒寬與模數=2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）計算縱向重合度0.318124tan=20.73（5）計算載荷系數K。已知使用系數根據v= 7.6 m/s,7級精度，由機械設計第八版圖10-8

23、查得動載系數由機械設計第八版表10-4查得的值與齒輪的一樣，故由機械設計第八版圖 10-13查得由機械設計第八版表10-3查得.故載荷系數11.111.41.42=2.2（6）按實際的載荷系數校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得（7）計算模數3.3按齒根彎曲強度設計由式（10-17）3.3.1確定計算參數（1）計算載荷系數。=2.09（2）根據縱向重合度，從機械設計第八版圖10-28查得螺旋角影響系數（3）計算當量齒數。（4）查齒形系數。由表10-5查得（5）查取應力校正系數。由機械設計第八版表10-5查得（6）由機械設計第八版圖10-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強

24、度極限；（7）由機械設計第八版圖10-18取彎曲疲勞壽命系數，；（8）計算彎曲疲勞許用應力。取彎曲疲勞安全系數S1.4,由機械設計第八版式（10-12）得（9）計算大、小齒輪的并加以比較。=由此可知大齒輪的數值大。3.3.2設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數大于由齒面齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數，取2，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度得的分度圓直徑100.677mm 來計算應有的齒數。于是由取 ，則 取3.4幾何尺寸計算3.4.1計算中心距a=將中以距圓整為141mm.3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數、等不必修正。3.

25、4.3計算大、小齒輪的分度圓直徑3.4.4計算齒輪寬度圓整后取.低速級取m=3;由取圓整后取表 1高速級齒輪：名稱代號計算公式小齒輪大齒輪模數m22壓力角2020分度圓直徑d=227=54=2109=218齒頂高齒根高齒全高h齒頂圓直徑表 2低速級齒輪：名稱代號計算公式小齒輪大齒輪模數m33壓力角2020分度圓直徑d=327=54=2109=218齒頂高齒根高齒全高h齒頂圓直徑4.軸的設計4.1低速軸4.1.1求輸出軸上的功率轉速和轉矩 若取每級齒輪的傳動的效率,則4.1.2求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為圓周力 ,徑向力 與軸向力 的4.1.3初步確定軸的最小直徑先按式初步

26、估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調質處理.根據機械設計第八版表15-3,取 ,于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯軸器的孔徑相適應,故需同時選取聯軸器型號.聯軸器的計算轉矩, 查表考慮到轉矩變化很小,故取 ,則:按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩的條件,查標準GB/T 5014-2003或手冊,選用LX4型彈性柱銷聯軸器,其公稱轉矩為2500000 .半聯軸器的孔徑 ,故取 ,半聯軸器長度 L=112mm ,半聯軸器與軸配合的轂孔長度.4.1.4軸的結構設計（1）擬定軸上零件的裝配方案圖4-1（2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1)根據聯軸器

27、為了滿足半聯軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm.半聯軸器與軸配合的轂孔長度,為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長度應比 略短一些,現取.2)初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據,由軸承產品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑 ；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為90mm

28、，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，故取h=6mm ，則軸環處的直徑 。軸環寬度 ，取。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器與軸承端蓋的結構設計而定）。根據軸承端蓋的裝拆與便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯軸器右端面間的距離l=30mm，故取低速軸的相關參數：表4-1功率轉速轉矩1-2段軸長84mm1-2段直徑50mm2-3段軸長40.57mm2-3段直徑62mm3-4段軸長49.5mm3-4段直徑65mm4-5段軸長85mm4-5段直徑70mm5-6段軸長60.5mm5-6段直徑82mm6-7段軸長54.5mm6

29、-7段直徑65mm（3）軸上零件的周向定位齒輪、半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=20mm12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。4.2中間軸4.2.1求輸出軸上的功率轉速和轉矩4.2.2求作用在齒輪上的力（1）因已知低速級小齒輪的分度圓直徑為：（2）因已知高速級大齒輪的分度圓直徑為：4.2.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑

30、.選取軸的材料為45鋼,調質處理.根據表15-3,取 ,于是得：軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑。圖 4-24.2.4初步選擇滾動軸承.（1）因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據,由軸承產品目錄中初步選取 0 基本游子隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安裝低速級小齒輪處的軸段2-3段的直徑；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=6mm，則軸環處的直徑。軸環

31、寬度，取。（3）取安裝高速級大齒輪的軸段4-5段的直徑齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取。4.2.5軸上零件的周向定位齒輪、半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=22mm14mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。中間軸的參數：表4-2功率10.10kw轉速36

32、2.2r/min轉矩263.61-2段軸長29.3mm1-2段直徑25mm2-3段軸長90mm2-3段直徑45mm3-4段軸長12mm3-4段直徑57mm4-5段軸長51mm4-5段直徑45mm4.3高速軸4.3.1求輸出軸上的功率轉速和轉矩若取每級齒輪的傳動的效率,則4.3.2求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為4.3.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調質處理.根據表15-3,取 ,于是得：輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯軸器的孔徑相適應,故需同時選取聯軸器型號.聯軸器的計算轉矩 , 查表 ,考慮到轉矩變

33、化很小,故取 ,則:按照計算轉矩應小于聯軸器公稱轉矩的條件,查標準GB/T 5014-2003 或手冊,選用LX2型彈性柱銷聯軸器,其公稱轉矩為560000 .半聯軸器的孔徑 ,故取 ,半聯軸器長度 L=82mm ,半聯軸器與軸配合的轂孔長度.4.4軸的結構設計4.4.1擬定軸上零件的裝配方案圖4-34.4.2根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1)為了滿足半聯軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3 段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm .半聯軸器與軸配合的轂孔長度 ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上,故段的長度應比略短一些,

34、現取.2)初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據 ,由軸承產品目錄中初步選取 0 基本游子隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故；而，mm。3）取安裝齒輪處的軸段4-5段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm，齒輪軸的直徑為62.29mm。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器與軸承端蓋的結構設計而定）。根據軸承端蓋的裝拆與便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯軸器右端面間的距離l=30mm，故取。5）軸上零件的周向定位齒輪、半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按

35、查表查得平鍵截面b*h=14mm*9mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=45mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。高速軸的參數：表4-3功率10.41kw轉速1460r/min轉矩1-2段軸長80mm1-2段直徑30mm2-3段軸長45.81mm2-3段直徑42mm3-4段軸長45mm3-4段直徑31.75mm4-5段軸長99.5mm4-5段直徑48.86mm5-6段軸長61mm5-6段直徑62.29mm6-7

36、段軸長26.75mm6-7段直徑45mm5.齒輪的參數化建模5.1齒輪的建模（1）在上工具箱中單擊按鈕，打開“新建”對話框，在“類型”列表框中選擇“零件”選項，在“子類型”列表框中選擇“實體”選項，在“名稱”文本框中輸入“dachilun_gear”，如圖5-1所示。圖5-1“新建”對話框2>取消選中“使用默認模板”復選項。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項”對話框，選中其中“mmns_part_solid”選項，如圖5-2所示，最后單擊”確定“按鈕，進入三維實體建模環境。圖5-2“新文件選項”對話框（2）設置齒輪參數1>在主菜單中依次選擇“工具”“關系”選項，系統將自動彈出“關系

37、”對話框。2>在對話框中單擊按鈕，然后將齒輪的各參數依次添加到參數列表框中，具體容如圖5-4所示，完成齒輪參數添加后，單擊“確定”按鈕，關閉對話框。圖5-3輸入齒輪參數（3）繪制齒輪基本圓在右工具箱單擊，彈出“草繪”對話框。選擇FRONT 基準平面作為草繪平面，繪制如圖5-4所示的任意尺寸的四個圓。（4）設置齒輪關系式，確定其尺寸參數1>按照如圖5-5所示，在“關系”對話框中分別添加確定齒輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑的關系式。2>雙擊草繪基本圓的直徑尺寸，將它的尺寸分別修改為、修改的結果如圖5-6所示。圖5-4草繪同心圓圖5-5“關系”對話框圖5-6修改同

38、心圓尺寸 圖5-7“曲線：從方程”對話框（5）創建齒輪齒廓線1>在右工具箱中單擊按鈕打開“菜單管理器”菜單，在該菜單中依次選擇“曲線選項”“從方程”“完成”選項，打開“曲線：從方程”對話框，如圖5-7所示。2>在模型樹窗口中選擇坐標系，然后再從“設置坐標類型”菜單中選擇“笛卡爾”選項，如圖5-8所示，打開記事本窗口。3>在記事本文件中添加漸開線方程式，如圖5-9所示。然后在記事本窗中選取“文件”“保存”選項保存設置。圖5-8“菜單管理器”對話框 圖5-9添加漸開線方程4>選擇圖5-11中的曲線1、曲線2作為放置參照，創建過兩曲線交點的基準點PNTO。參照設置如圖5-10

39、所示。曲 線1曲 線 2圖5-11基準點參照曲線的選擇圖5-10“基準點”對話框5>如圖5-12所示，單擊“確定”按鈕，選取基準平面TOP和RIGHT作為放置參照，創建過兩平面交線的基準軸A_1，如圖6-13所示。圖5-12“基準軸”對話框 圖5-13基準軸A_16>如圖5-13所示，單擊“確定”按鈕，創建經過基準點PNTO和基準軸A_1的基準平面DTM1,如圖5-14所示。5 5-15基準平面對話框 5-15基準平面DTM17>如圖5-16所示，單擊“確定”按鈕，創建經過基準軸A_1，并由基準平面DTM1轉過“-90/z”的基準平面DTM2，如圖5-17所示。圖5-16“基

40、準平面”對話框 圖5-17基準平面DTM28>鏡像漸開線。使用基準平面DTM2作為鏡像平面基準曲線，結果如圖5-18所示。圖5-18鏡像齒廓曲線（6）創建齒根圓實體特征1>在右工具箱中單擊按鈕打開設計圖標版。選擇基準平面FRONT作為草繪平面，接收系統默認選項放置草繪平面。2>在右工具箱中單擊按鈕打開“類型”對話框，選擇其中的“環”單選按鈕，然后在工作區中選擇圖5-19中的曲線1作為草繪剖面。再圖標中輸入拉伸深度為“b”，完成齒根圓實體的創建，創建后的結果如圖5-20所示。圖5-19草繪的圖形5-20拉伸的結果（7）創建一條齒廓曲線1>在右工具箱中單擊按鈕，系統彈出“草

41、繪”對話框，選取基準平面FRONT作為草繪平面后進入二維草繪平面。2>在右工具箱單擊按鈕打開“類型”對話框，選擇“單個”單選按鈕，使用和并結合繪圖工具繪制如圖5-21所示的二維圖形。圖 5-21 草繪曲線圖 5-22顯示倒角半徑3>打開“關系”對話框，如圖5-22所示，圓角半徑尺寸顯示為“sd0”，在對話框中輸入如圖5-23所示的關系式。圖5-23“關系“對話框（8）復制齒廓曲線1>在主菜單中依次選擇“編輯”“特征操作”選項，打開“菜單管理器”菜單，選擇其中的“復制”選項，選取“移動”復制方法，選取上一步剛創建的齒廓曲線作為復制對象。圖5-24依次選取的 菜單2>選取“

42、平移”方式，并選取基準平面FRONT作為平移參照，設置平移距離為“B”，將曲線平移到齒坯的另一側。圖5-25輸入旋轉角度3>繼續在“移動特征”菜單中選取“旋轉”方式，并選取軸A_1作為旋轉復制參照，設置旋轉角度為“asin(2*b*tan(beta/d)”，再將前一步平移復制的齒廓曲線旋轉相應角度。最后生成如圖5-26所示的另一端齒廓曲線。圖5-26創建另一端齒廓曲線（9）創建投影曲線1>在工具欄單擊按鈕，系統彈出“草繪”對話框。選取“RIGUT”面作為草繪平面，選取“TOP”面作為參照平面，參照方向為“右”，單擊“草繪”按鈕進入草繪環境。2>繪制如圖5-27所示的二維草圖，

43、在工具欄單擊按鈕完成草繪的繪制。圖5-27繪制二維草圖3>主菜單中依次選擇“編輯”“投影”選項，選取拉伸的齒根圓曲面為投影表面，投影結果如下圖5-28所示。圖5-28投影結果（10）創建第一個輪齒特征1>在主菜單上依次單擊“插入”“掃描混合”命令，系統彈出“掃描混合”操控面板，如圖5-29所示。2>在“掃描混合”操控面板單擊“參照”按鈕，系統彈出“參照”上滑面板，如圖6-30所示。圖5-29 “掃描混合”操作面板圖5-30“參照”上滑面板3>在“參照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框選擇“垂直于軌跡”選項，在“水平/垂直控制”下拉列表框選擇“垂直于曲面”選項，如圖5-3

44、0示。4>在繪圖區單擊選取分度圓上的投影線作為掃描混合的掃引線，如圖5-31示。掃描引線圖5-31選取掃描引線5>在“掃描混合”操作面板中單擊“剖面”按鈕，系統彈出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中選擇“所選截面”選項，如圖5-32所示。圖5-32“剖面”上滑面板圖5-33 選取截面6>在繪圖區單擊選取“掃描混合”截面，如圖5-33所示。7>在“掃描混合”操控面板單擊按鈕完成第一個齒的創建，完成后的特征如圖5-34所示。圖5-34完成后的輪齒特征 圖5-35“選擇性粘貼“對話框(11)陣列輪齒1>單擊上一步創建的輪齒特征，在主工具欄中單擊按鈕，然后單擊按鈕，隨即

45、彈出“選擇性粘貼”對話框，如圖5-35所示。在該對話框中勾選“對副本應用移動/旋轉變換”，然后單擊“確定”按鈕。圖5-36 旋轉角度設置 圖5-37復制生成的第二個輪齒2>單擊復制特征工具欄中的“變換”，在“設置”下拉菜單中選取“旋轉”選項，“方向參照”選取軸A_1，可在模型數中選取，也可以直接單擊選擇。輸入旋轉角度“360/z”,如圖6-36所示。最后單擊按鈕，完成輪齒的復制，生成如圖6-37所示的第2個輪齒。3>在模型樹中單擊剛剛創建的第二個輪齒特征，在工具欄單擊按鈕，或者依次在主菜單中單擊“編輯”“陣列”命令，系統彈出“陣列”操控面板，如圖6-38所示。圖5-38 “陣列”操控面板圖5-39 完成后的輪齒 圖5-40齒輪的最終結構4>在“陣列”操控面板選擇“軸”陣列，在繪圖區單擊選取齒根園的中心軸作為陣列參照，輸入陣列數為“88”偏移角度為“360/z”。在“陣列”操控面板單擊按鈕，完成陣列特征的創建，如圖5-39所示。5>最后“拉伸”、“陣列”輪齒的結構，如圖5-40所示致本論文是在ee老師的悉心指導下完成的。e老師淵博的專業知識，嚴謹的治學態度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律