1、軸的結構設計和計算軸是組成機械的主要零件，它支撐其他回轉件并傳遞轉矩，同時它又通過軸承和機 架連接。所有軸上零件都圍繞軸心做回轉運動，形成一個以軸為基準的組合體一一軸系 部件。<1>軸的結構設計1 高速軸：1.1初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45號鋼調質處理。按扭轉強度法估算軸的直徑,由1P207表12 2,取A0=112冋12.4436dmin 二人3 1 =1123 15.2922：n1、960考慮到該軸段截面上有一個鍵槽，d增大5%即dmin =15.2922（1+5%）=16.0568 mm減速器高速軸外伸端用聯軸器和電動機相連，外伸端軸徑用電動機軸直徑D估算:d=（0

2、.8 1.2）D=（0.8 1.2）38=30.4 mm圓整后d =30 mm為了使所選的外伸端軸徑和聯軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯軸器：由于軸的轉速較高且稍有沖擊，為了減小進去載荷，緩和沖擊，應選用具有較小轉 動慣量和具有彈性的聯軸器，由于彈性柱銷聯軸器結構簡單、安裝方便、耐久性好，故 選用彈性柱銷聯軸器。選擇聯軸器的型號：聯軸器的計算轉矩Tca=KA T ,查1P193表11 1, 取 Ka=1.5，則Tca = KA T =Ka T 1=1.524308.3820=36462.5731 N.mm由2P131表13-7選聯軸器型號為HL3,聯軸器的許用轉矩T=630N m半聯軸器 的外

3、孔徑d=30mm故取和輸入軸相連處d1-2 =30mm半聯軸器長度L=82m（ J型孔），和軸 段連接處長度L1=60mm.1.2按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度1） 考慮聯軸器的定位要求，1 2軸段需定位軸肩，取軸肩高度h=2.25mm（h>0.07d），則d2；=34.5mm聯軸器左端用螺栓緊固軸端擋圈定位，由3P207 表7-6按軸端直徑取擋圈直徑D = 38。半聯軸器和軸配合長度L1=60mm為 了保證軸端擋圈壓緊半聯軸器，故1-2軸段的長度應比 L1略短一些，故L1-2 =58mm2） 軸段2-3的直徑需對1-2軸段有定位軸肩，故d2-3 =35mm軸承端蓋的總寬度為38m

4、（由減速器及軸承端蓋的結構設計決定）。根據軸承端蓋的裝拆及便于 對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋的外端面和半聯軸器右端面間的距離L=18mm故取 L2=56mm3）初步選擇滾動軸承，由于主要承受徑向載荷，所以選用深溝球軸承，故選擇深溝球軸承，取安裝軸承段直徑 d3/=d7*=35mm由3P252表8-23選取6207型深溝球軸承，其尺寸為，其內徑 d = 35mm，外徑D=72mm,寬度B=17mm,安裝尺寸 damin =42mm Damax =65mm4）對4-5段，由中間軸可知L 4.5=89 mm,由軸肩定位可得 d4=42mm5）取安裝齒輪處的軸段5-6的直徑，由于高速級齒輪df1 =

5、44.2715,則取d5-6 =44mm由于高速軸為齒輪軸，所以齒輪的右端無須軸肩定位，L5-6=56mm6）取小齒輪距箱體內壁的距離 =8 mm,考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承 位置應距箱體內壁一段距離 s，現取s=5mm則L 6-7 = A +s=8+5=13mm右端軸承 的軸肩定位從手冊中查得 6207型的安裝尺寸dmin =42mm，因此d6-7=42mm2 中間軸：2.1初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45號鋼調質處理。按扭轉強度法估算軸的直徑，由1P207表12 2,取A0=112=1123 181.81112.3229= 26.18292.2按軸向定位要求確定軸的各段直徑

6、和長度1）初步選擇滾動軸承。由于主要承受徑向載荷，所以選用深溝球軸承，取安裝軸 承段直徑d1-2=d7-8=40mm,選取6208型深溝球軸承，其尺寸為， d D B = 40 80 18 ，安裝尺寸 dm i n 47mm, Damax 二 73mm=軸段 L1-2 =L7-8 =18mm.2）由于軸承的安裝尺寸dmin =47mm現取d2-3=47mm低速級小齒輪距箱體內壁的距離A =10mm由于已選擇油潤滑，所以滾動軸承位置應距箱體內壁距離s，現取 s=5mm貝U L 2-3 = A +s=10+5=15mm3） 由于低速級小齒輪df3 =58.1847,則取d3-4=58mm由于高速軸

7、為齒輪軸，所以 齒輪的右端無須軸肩定位，由于低速級小齒輪齒寬為68 mm所以L3-4=68 mm4）中間軸的兩齒輪間軸段 4-5的直徑d4-5 =54mm L4-5 =12mm5） 取安裝齒輪處的軸段5-6的直徑d5-6 =46mm由于高速級大齒輪的輪轂寬為44 mm且由于高速級大齒輪左端和軸承右端之間采用套筒定位，為了使套筒端面 可靠的壓緊齒輪，故取L5-6=42mm6）高速級大齒輪距箱體內壁的距離 A =14 mm,由于已選擇油潤滑，所以滾動軸承 位置應距箱體內壁距離s，取s=5mm由于高速級大齒輪左端和軸承右端之間采用套筒定位，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L6-7=19.5 mm,

8、d6-7 =40mm3低速軸：3.1初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45號鋼調質處理。按扭轉強度法估算軸的直徑,由1P207表12 2,取A0=116dmin =A）3 p2 =1163 2.2081 = 42.5429 n2 44.7624輸入軸受扭段的最小直徑是安裝聯軸器處的軸徑。為了使所選的軸徑和聯軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯軸器。聯軸器的計算轉矩Tca=KA T ,查1P193表11 1,取Ka=1.5，則Tca = kA T =kA T 3根據工作要求，選用彈性柱銷聯軸器，由2P131表13-7選聯軸器型號為HL4,聯 軸器的許用轉矩T=1250N m半聯軸器的外孔徑d=40m

9、m故取和輸出軸相連處d1-2 =40mm半聯軸器長度L=112m（ J型孔），和軸段長度L1 =84mm.3.2按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度1） 考慮聯軸器的定位要求，1 2軸段需定位軸肩，取軸肩高度h=3mm則d2J3=46mm聯軸器左端用螺栓緊固軸端擋圈定位，由3P207表7-6按軸端直徑取擋圈直徑D = 50 ;半聯軸器和軸配合長度L1=84mm為了保證軸端擋圈 壓緊半聯軸器，故1-2軸段的長度應比1各短一些，故L1-2 =82mm2） 軸段2-3的直徑需對1-2軸段有定位軸肩，故d2-3 =48mm軸承端蓋的總寬度 為35m（由減速器及軸承端蓋的結構設計決定），根據軸承端蓋的裝

10、拆及便于 對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋的外端面和半聯軸器右端面間的距離L=18mm故取 L2；=53mm3）初步選擇滾動軸承。因軸承受徑向載荷較大，故選擇深溝球軸承，取安裝軸承 段直徑d 34 =d8-9=50mm,選取6210型深溝球軸承，其尺寸為， d D B=50 90 20，軸段 L3=L8-9 =20mm4）對4-4 /段，查得手冊6210型深溝球軸承的定位軸肩高度為 h=3.5mm取d4-4 / =57mm L4-4 / =7 mm 對 4，-5 軸段，d47 -5 =48mm 由中間軸可知 L47 -5 =65 mm 對5-6軸段，為右側齒輪的定位軸肩，取 d5-6 =65mm

11、 L5-6 =7 mm5） 取安裝齒輪處的軸段6-7的直徑d6-7 =57mm由于低速級大齒輪的輪轂寬為60 mm且由于高速級大齒輪右端和右軸承之間采用套筒定位，為了使套筒端面可 靠的壓緊齒輪，故取L6-7=58 mm6）低速級大齒輪距箱體內壁的距離 =14 mm,由于已選擇油潤滑，所以滾動軸承 位置應距箱體內壁距離s，取s=5mm由于低速級大齒輪右端和左軸承之間采 用套筒定位，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取L7' -8=19.5 mmd7-8=50mm根據以上軸最小直徑的計算，聯軸器的選用，滾動軸承的選用，以及齒輪的設計計算，初步設計軸的基本結構如下：高速軸中間軸低速軸1234

12、45 6T 8<2>中間軸的校核：1）中間軸的各參數如下:T 2 =122.0375N m n? =181.856r/minP2 =2.3239kW2）中間軸上的各力：低速級小齒輪：Fti =3844.1790N F ri =1420.7542N F ai=687.6465N d1=63.4921高速級大齒：Ft2=1022.1324N F ri =385.1495N F ai270.7271N d2=252.41373）繪制軸的計算簡圖水平面（H平面）：鉛垂面（V平面）：Fr：=l?C,7542N5974Fd2=270727： 51,5iitik.=587.54b5lIFr2=3

13、8511必4?就259.33C7RV?-12&.9：8E'J/貿聲9加5)校核軸的強度(1)計算支反力鉛垂面：對A點取力矩：'、M A = 0M A 二 Ft159 Ft2 5974 R H2 597451.5R H2 =- - 1966.1256N；送 F = 0R H1 - - 2900.1858N(2)(3)(4)水平面：對A點取力矩:Ma=0M A = -Fr1 59 Fa1Rv2 126.8188NF=0Rv1 =1162 .4235 N計算彎矩鉛垂面:d1Fr22R H 15959 74Fa22-171110.9622Rv2 597451.5n LmLmMH

14、 2-M H1 1二 101255.4654NLmMH 3-Rh351.5 二 10125；5.4684水平面:MV 1二 Rv159二 68582.9865NmMV 2二 RV274-19116.4718NmMV 2F二 Fa1d1-二 21830.0602NLm2MV 1-M V 2=46752.9263NLmMV 2-MV 227636.4545NLmMV 3二 FaX2d 2-二 34167.6145Nl_m2H1M69855.4968NH2NM27636.45456531.164V 4Rh 274-M合成彎矩計算扭矩N LmM二 J M2H+M2VM1= x' M2H1 M2

15、V 1二 185723.5473NM2 二 M2H1 M2V 2二 177383.194NM3 二 7 M2H2 -M2V 3二 104959.244NM4 二 V M2H2 -M2V 4=101454.455NV二：T2 T2 = 122.0375 NLm減速器單向運轉,扭轉剪應力按脈動循環變應力，取系數a =0.59:T2 二 0.59122037.57200.125N LJm(5)計算彎矩M ca 二 M $ 川 # T 2M cal =1 y 2 = 199192.2238 NMca2二JmHi:T2二191439.5558NMca3二CmH 2:T2二127282.1626NMca4

16、二JmH 2:T2=124407.8472N判斷危險截面：由計算彎矩圖可見，C剖面處得計算彎矩最大，該處得計算應力為：二ca 二 M ca/W 二 Mca/0.1d3 =26.8859MPa查表軸的材料為45號鋼調質，可知：lc I -0.09 0.1- b = 58.5 60 MPa ,取“ I :- 60 MPa ，故二ca ： I二I ,因此該軸滿足強度要求聯軸器的選擇及計算聯軸器是連接兩軸和回轉件，在傳遞運動和動力過程中使他們一同回轉而不脫開的 種裝置。聯軸器還具有補償兩軸相對位移、緩沖和減振以及安全防護等功能.4.1聯軸器的選擇和結構設計以輸入軸為例進行聯軸器的介紹：根據所選電動機的

17、公稱直徑38mn和設計所要求的機械特性選擇彈性柱銷聯軸器。 因其結構簡單裝配維護方便使用壽命長和使用較廣。4.2聯軸器的校核校核公式：查機械設計手冊得L l-630N|_m，查表11-1得KA=1.5Tca =1.5 x24.3084=36.4626 nLm < T所以經校核后符合設計的要求，具體參數如下型號公稱轉矩許用轉矩軸孔直徑軸孔長度鋼J型HL3630500030， 32， 35，3882HI41250280040， 42， 45， 48， 50， 55， 56112三、鍵聯接的選擇及計算鍵是標準件，通常用于聯接軸和軸上的零件，起到周向固定的作用并傳遞轉矩。有 些類型的鍵還可以實現

18、軸上零件的軸向固定或軸向移動。根據所設計的要求。此次設計 采用平鍵聯接。5.1鍵的選擇取中間軸段的普通平鍵進行說明，具體結構：7 型.11=卅或f11丿匸據中間軸尺寸d=46mm由3P144表5-73中查得鍵尺寸：鍵寬b=14 mm鍵高h=9mm, 由軸轂寬B=50mr并參考鍵的長度系列，取鍵長 L=32mm選圓頭普通平鍵（A型）。5.2鍵的校核鍵和輪轂鍵槽的接觸高度k等于0.5h =4.5mm,鍵的工作長度l=L-b=12 mm,由3P143表5-72，由于鍵承受輕微沖擊，許用擠壓應力 pp=100120 MPa，取中3間值; p =110,可知:= 90.1873 ：；p2T 102 11

19、2.0126 1000kld4.5 12 46該平鍵聯接的強度是足夠的。按照同樣的方法選擇其它鍵，具體主要參數如下:軸鍵鍵槽公稱直徑d公稱尺寸b x h鍵長L鍵的標記寬度b深度公稱尺寸b極限偏差軸t穀t1一般鍵聯接軸N9穀JS9>22 308 x 750鍵 C8 x 50GB1096-200380-0.0360.018-0.01843.3>38 4412X 832鍵 12 x 32GB1096-2003120-0.0430.0215-0.021553.3>50 5816x 1045鍵 16 x 45GB1096-2003160-0.0430.0215-0.021564.3&g

20、t;38 4412X 870鍵 C12x 70 GB1096-2003120-0.0430.0215-0.021553.3四、滾動軸承的選擇及計算軸承是支承軸的零件，其功用有兩個：支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉精度, 減輕轉軸和支承之間的摩擦和磨損。和滑動軸承相比，滾動軸承具有啟動靈活、摩擦阻力小、效率高、潤滑簡便及易 于互換等優點，所以使用廣泛。它的缺點是抗沖擊能力差，高速時有噪聲，工作壽 命也不及液體摩擦滑動軸承。6.1軸承的選擇和結構設計由于轉速較高，軸向力又比較小，主要承受徑向載荷，故選用深溝球軸承。下 面以中間軸為例初選軸承型號為 6208型。:根據初算軸徑，考慮軸上零件的定位和固

21、定，估計出裝軸承處的軸徑，再假設 選用輕系列軸承，這樣可初步定出滾動軸承的型號。軸承具體結構如下6.2軸承的校核（1）軸承的固定方式為全固式，故軸向外載荷 F全部由軸承1承受具體如下圖:=29500N0r=18000N，2P159 表 8-15 fp = 1.0,對R2（2）軸承的校核 以中間軸為例由2P117 表 12-5于球軸承；=3計算當量動載荷P：裝軸承處的軸徑D=40mm （中間軸上有兩個齒輪）低速級小齒輪 Ft 1=3862.0920N, Fa1=758.6007N, Fr 1=1431.9950N,高速級大齒輪 Ft 2=986.7112N, Fa 2=228.6145N, Fr

22、 2=368.5798 N則Fa =酹Fa2 =529.9862NF= F“ =1063.4152Na =0.02944Cor插值法求的 e=0.2259，丫=1.408Fa = 0.4984 . e = 0.2259Fr106 ftCr 360 -p-計算當量動載荷 p=1.20.56Fr YFal-1610.0797N= 328416.3378h12000h106 f 29500 I 60n (1610.0797丿即所選軸承滿足工作要求軸承型號系 列基本尺寸安裝尺寸dDBda6207357217426208408018477210C50902057具體參數如下五、潤滑和密圭寸方式的選擇減速

23、器的潤滑為了減輕機械傳動零件、軸承等的磨損，降低摩擦阻力和能源消耗，提高傳動 效率，延長零件使用壽命，保證設備正常運轉，減速器必須要有良好的潤滑，同時 潤滑還可起到冷卻、散熱、吸振、防銹、降低噪聲等作用1齒輪潤滑潤滑方式：浸油潤滑減速器低速級齒輪圓周速度V dn 3.1760 < 12m/s，因此采用油池浸油60 "000潤滑。潤滑劑的選擇：齒輪傳動所用潤滑油的粘度根據傳動的工作條件、圓周速度或滑動速度、溫度 等按來選擇。由3P141表15-3根據所需的粘度按選擇潤滑油的牌號取潤滑油牌號 為 L-CKC220。為了保證齒輪嚙合處的充分潤滑，并避免攪油損耗過大，減速器內的傳動件浸

24、 入箱體油池中的深度不宜過深。高速級齒輪，浸油深度約為0.7個齒高，但不得小于10mm低速級齒輪，浸油深度按圓周速度而定，低速級圓周轉速V=0.812 m/s，浸油深度約為1個齒高1/6齒輪半徑（但不小于10mm油面最低時即低速級大齒輪的浸油深度最小（10mm）時，此時油面高度為則最咼油面咼度：取70mm。2滾動軸承的潤滑滾動軸承可采用潤滑油或潤滑脂進行潤滑。減速器采用潤滑油潤滑，可直接用 減速器油池內的潤滑油進行潤滑，潤滑和冷卻效果較好。潤滑方式飛濺潤滑減速器中當浸油齒輪的圓周速度 V >1.52m/s時，即可采用飛濺潤滑。靠機體 內油的飛濺直接潤滑軸承或經濟體剖分面上的油溝，沿油溝經

25、軸承蓋上的缺口進入 軸承進行潤滑。減速器的密封減速器需要密封的部位很多，為了防止減速器內潤滑劑泄出，防止灰塵、其他 雜物和水分滲入，減速器中的軸承等其他傳動部件、減速器箱體等都必須進行必要 的密封，以保持良好的潤滑條件和工作環境，使減速器達到預期的工作壽命。密封類型的選擇1伸出軸端的密圭寸在輸入或輸出軸的外伸處，為防止灰塵、水汽及其他雜質滲入，引起軸承急劇磨損 或腐蝕，以及潤滑油外漏，都要求在端蓋軸孔內裝密封件。因為伸出軸頸圓周轉速： d1 n260 1000=2.4767m s不 4 5m s二 49.2715 181.8111601000工作溫度不超過90度，對于軸承蓋中的透蓋選擇氈圈油圭

26、寸的方式進行密圭寸，具體 根據軸承蓋處軸徑查3P144表15-8選擇。高速軸的透蓋氈圈為：氈圈35 JB/ZQ4406-86 材料：半粗羊毛氈低速軸的透蓋氈圈為：氈圈55 JB/ZQ4406-86 材料：半粗羊毛氈 軸頸為46mm氈圈 不在標準系列中 需另行加工。六、箱體及附件的結構設計和選擇8.1減速器箱體的結構設計箱體是加速器中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正確相對 位置并承受作用在減速器上載荷的重要零件。箱體一般還兼作潤滑油的油箱。機體結構 尺寸，主要根據地腳螺栓的尺寸，再通過地板固定，而地腳螺尺寸又要根據兩齒輪的中 心距a來確定。由3P361表15-1設計減速器的具

27、體結構尺寸如下表：減速器鑄造箱體的結構尺寸名稱符號結構尺寸機座壁厚8機蓋壁厚S18機座凸緣、機蓋凸緣和機座底凸緣厚度b,b1,b212,12,20機蓋和箱座上的肋厚m ml8軸承旁凸臺的高度和半徑h,R50, 16軸承蓋的外徑D2D+ (5-5.5 ) d3地腳螺 釘直徑和數目df雙級減速器a1+a2df小于35016n6通孔直徑df'17.5沉頭座直徑D033螺栓距機壁距離C1min25螺栓距凸緣外緣距離C2mi n23聯接螺 栓軸承旁聯接螺栓箱座、箱蓋聯 接螺栓直徑dd1=12d2=10通孔直徑d'13.511沉頭座直徑D2622凸緣尺寸cimin2018c2mi n161

28、4定位銷直徑dd3d46軸承蓋螺釘直徑8視孔蓋螺釘直徑箱體外壁至軸承座端面的距離6Li50大齒輪頂圓和箱體內壁的距離 110齒輪端面和箱體內壁的距離 2148.2減速度器的附件為了保證減速器正常工作和具備完善的性能，如檢查傳動件的嚙合情況、注油、排油、通氣和便于安裝、吊運等。減速器箱體上常設置某些必要的裝置和零件，這 些裝置和零件及箱體上相應的局部結構統稱為附件。1. 窺視孔和視孔蓋窺視孔用于檢查傳動件的嚙合情況和潤滑情況等，并可由該孔向箱內注入潤滑 油，平時由視孔蓋用螺釘封住。為防止污物進入箱內及潤滑油滲漏，蓋板底部墊有 紙質封油墊片。2. 通氣器減速器工作時，箱體內的溫度和氣壓都很高，通氣器能使熱膨脹氣體及時排出， 保證箱體內、外氣壓平衡，以免潤滑油沿箱體接合面、軸伸處及其它縫隙滲漏出來。 結構圖如下。r / Z Z hr- - -Z3. 軸承蓋軸承蓋用于對軸承部件進行軸向固定，承受軸向載荷，調整軸承間隙，并起到 密封作用。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。凸緣式端蓋調整軸承間隙比較方便，封 閉性能好，用螺釘固定在箱體上，用得較多，但外緣尺寸較大；嵌入式端蓋結構簡 單，外徑尺寸小重量輕，不需用螺釘，依靠凸起部分嵌入軸承座相應的槽中，可以 使外伸軸的伸出長度縮短，