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華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
摘 要
本課題來源于生產(chǎn)實踐，鍵槽銑削是機械加工過程中常見的一道工序，在批量生產(chǎn)中若采用普通銑床進行加工不僅加工不便，而且浪費了銑床一機多用功能。本課題旨在設(shè)計一臺汽車轉(zhuǎn)向節(jié)銑鍵槽專機，由于通用機床只能加工出普通的鍵槽，產(chǎn)品尺寸不穩(wěn)定，故需要設(shè)計一臺汽車轉(zhuǎn)向節(jié)銑鍵槽專機。
關(guān)鍵詞：；轉(zhuǎn)向節(jié)6mm鍵槽；專用夾具；減速箱；液壓裝置；經(jīng)濟；
Abstract
This topic is derived from the production practice, keyway milling is a process with the machining process of common, if used in mass production, ordinary milling machine for machining is not only the inconvenience and waste of the milling machine multi-usage function.This subject is to design an automobile steering knuckle keyseat jets, due to general machine tool can only work out common keyway, product size is not stable, so need to design an automobile steering knuckle keyseat plane.
Key words: The steering section 6mm keyway; Special fixture; Reducer; Hydraulic equipment; Economy;
I
華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
目 錄
摘 要
Abstract
目 錄
引 言
1、緒論
1.1 課題的選題背景
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 主要內(nèi)容
1.4 基本要求
2、 具體的設(shè)計說明
2.1 轉(zhuǎn)向節(jié)的零件分析
2.2 刀具的選擇
2.3 傳動方案的選擇
3、電動機選擇
3.1 電動機類型的選擇
3.2 電動機功率選擇
3.3 確定電動機轉(zhuǎn)速
3.4 確定電動機型號
3.5 確定總傳動比和分配各級的傳動比
4、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算
4.1 計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）
4.2 計算各軸的功率（KW）
4.3 計算各軸扭矩（N·m） 10
5、傳動零件的設(shè)計計算
5.1 皮帶輪傳動的設(shè)計計算
6、齒輪傳動的設(shè)計計算
6.1 確定齒輪型號，齒輪材質(zhì)、精度等級、齒數(shù)
6.2齒面接觸疲勞強度設(shè)計
6.3 計算
6.4 按齒根彎曲強度設(shè)計
7、軸的設(shè)計計算
7.1輸入軸的設(shè)計計算
7.2 輸出軸的設(shè)計
7.3 中間軸的設(shè)計
7.4 各軸段上的倒角和圓角
8、計算滾動軸承的選擇及校核
8.1 確定輸入軸承
9、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算
9.1 高速軸上鍵的校核
10、導(dǎo)軌支撐的設(shè)計
11.減速器的潤滑
12、箱體的尺寸及參數(shù)的確定
結(jié) 論
參考文獻
53
引 言
近20年來，隨著科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是計算機科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，國外在發(fā)展自動化方面也進入了一個新的時期，出現(xiàn)了許多新的工具和軟件。自動化開始向柔性化發(fā)展，進入中小批量生產(chǎn)領(lǐng)域。
此次設(shè)計的為汽車轉(zhuǎn)向節(jié)銑鍵槽專機的設(shè)計。通過零件，分析了它的零件。在零件的鍵槽的分析方法與原則，以及所選用的工藝等。本次設(shè)計總共分為兩部分, 第一部分為主傳動系統(tǒng)方面：主要包括的電機型號選擇, 皮帶輪的選擇, 減速箱的設(shè)計等等。 第二部分主要為機床夾具設(shè)計：主要包括零件的分析，零件鍵槽的加工工藝，定位方案的確定, 定位元件的選取, 夾緊方案的選取等等。
畢業(yè)設(shè)計是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程以及專業(yè)課程并進行了生產(chǎn)實習(xí)以后進行的一次培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的重要實踐環(huán)節(jié)，也是學(xué)生完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。同時也是我們對能力的一次真正的鍛煉，它能激發(fā)我們的創(chuàng)新意識，增強我們的動手和動腦的能力，它使我們的思維開闊，同時也讓我們了解到如何把理論與實踐相結(jié)合。其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題能力，樹立正確的設(shè)計思想和工作作風(fēng)。
本次畢業(yè)設(shè)計是理論與實踐的結(jié)合，目的在于檢驗學(xué)生大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果，培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)理論知識去分析和解決工程技術(shù)問題的能力，使學(xué)生建立正確設(shè)計思想和設(shè)計方法，通過畢業(yè)設(shè)計進一步鞏固、深化計算機制圖之基，即基本理論、基本概念、基本技能。
1、緒論
1.1 課題的選題背景
轉(zhuǎn)向節(jié)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向橋上的主要零件之一，一般載貨汽車多以前橋為轉(zhuǎn)向橋。轉(zhuǎn)向節(jié)按裝配位置分左、右兩種。左置方向盤的汽車，如我國、美國等按右側(cè)行駛的汽車其左轉(zhuǎn)向節(jié)的上、下耳部各有一分別用于安裝轉(zhuǎn)向節(jié)上臂與下臂的錐孔。而右轉(zhuǎn)向節(jié)只在下耳有一個安裝下臂的錐孔。左右轉(zhuǎn)向臂與轉(zhuǎn)向橫拉桿連接與前軸構(gòu)成轉(zhuǎn)向梯形。當(dāng)汽車沿彎路轉(zhuǎn)向行駛時使兩轉(zhuǎn)型節(jié)繞主銷偏轉(zhuǎn)不同的角度讓所有車輪繞同一瞬時滾動中心滾動以減少車輪在轉(zhuǎn)向行駛時的滑擦。轉(zhuǎn)向節(jié)的軸頸通過輪轂軸承與輪轂連接車輪用螺栓與輪轂連并繞轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸回轉(zhuǎn)實現(xiàn)汽車行走。轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)形式按節(jié)體和輪軸的組合方式分為整體式和分開式兩種。整體式轉(zhuǎn)向節(jié)是節(jié)體和輪軸合為一個整體其毛坯一般采用鍛造成型分開式轉(zhuǎn)向節(jié)是節(jié)體和輪軸分成兩件輪軸采用棒形坯料節(jié)體毛坯為鍛造或鑄造成型分別加工后再壓配成一體。轉(zhuǎn)向節(jié)按節(jié)體和輪軸的組合方式分為整體式和分開式兩種整體式主要用于商用車貨車分開式則主要用于乘用車轎車。由于通用機床只能加工出普通的鍵槽，產(chǎn)品尺寸不穩(wěn)定，故需要設(shè)計一臺汽車轉(zhuǎn)向節(jié)銑鍵槽專用機床。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
外工業(yè)基礎(chǔ)好發(fā)展成熟再加上汽車工業(yè)發(fā)達經(jīng)驗也比較豐富在轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)上都有各自的特點。對于主銷孔國外大多采用臥式雙面鏜床進行鉆、鏜加工且將精鏜主銷孔和內(nèi)端面組合為一道工序有些廠家也采用立式噴射鉆一次加工完成單耳主銷孔能加達到較高的精度和表面粗糙度要求。轉(zhuǎn)向節(jié)輪軸國外主要采用可變速的仿型車床車削并由單刀仿形車削逐漸向多刀仿形車削發(fā)展。精加工輪軸國外均采用端面外圓磨床磨削在磨削過程中采用自動測量裝置進行砂輪的修正和進給量的及時補償。國外有些后輪驅(qū)動車的轉(zhuǎn)向節(jié)是通過壓配與焊接相結(jié)合的工藝方法連接到減震器上這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向節(jié)有一個大的減震器安裝孔。減震器孔的加工方法國外以噴鉆加工為主。在轉(zhuǎn)向節(jié)外螺紋的加工上國外除常規(guī)的切削工序外尚有采用滾壓和磨削兩種高效的工藝方法。這兩種加工方法都能大大提高螺紋的精度和表面粗糙度從而提高螺紋的疲
1.3 主要內(nèi)容
1. 由于通用機床只能加工出普通的鍵槽，產(chǎn)品尺寸不穩(wěn)定，故需要設(shè)計一臺汽車轉(zhuǎn)向節(jié)銑鍵槽專用機床。該機床能精確的加工出鍵槽的尺寸大小，且制作成本低，操作簡單。
2. 轉(zhuǎn)向節(jié)銑鍵槽專機需要設(shè)計專用夾具，設(shè)備工裝要求采用液壓自動夾緊，工作循環(huán)路線分單步調(diào)整和全自動快進、工進、快退，松夾、退料循環(huán)路線設(shè)計，生產(chǎn)節(jié)拍60秒/件。
3. 根據(jù)被加工工件工藝要求，選用合適的電機和合適的液壓夾緊機構(gòu)
1.4 基本要求
1. 專機具有良好的容屑，擋屑，慮屑功能
2. 專機采用開式裝置，使用方便，便于操作、修繕機床；便于保送、拆裝工件。
3.專機床身采用20mm的鋼板焊接件并經(jīng)過時效處理，采用寬水槽設(shè)計，保證充分冷卻，回水通暢
4.造型美觀，色彩協(xié)調(diào)，噪聲低，具有良好的人機關(guān)系
2、 具體的設(shè)計說明
2.1 轉(zhuǎn)向節(jié)的零件分析
轉(zhuǎn)向節(jié)集中了軸、套、盤環(huán)、叉架等四類零件的結(jié)構(gòu)特點。形狀較為復(fù)雜，如下圖
圖2-1
我們通過對上圖局部的一些加工參數(shù)的分析，勢必會了解一些的位置要求。然而被加工的零件為N900前橋系列汽車轉(zhuǎn)向節(jié)每年生產(chǎn)的數(shù)量高達12000件，從這個范圍來說，應(yīng)該屬于大批量生產(chǎn)類型。我們通常知道轉(zhuǎn)向節(jié)材料為40Cr，硬度163-217HB。再者，我們通過加工要求的認真分析，得出了這樣一些參數(shù)：鍵槽長度，鍵槽寬度，槽底距離外圓。及三個加工表面表面粗糙度。
2.2 刀具的選擇
根據(jù)要加工的轉(zhuǎn)向節(jié)零件的材料為鋼，硬度為163-217HB的情況，使用立式銑床加工存在著一個刀具圓弧痕跡，所以為了盡量減少對小軸承安裝位的劃傷，我們在選擇銑刀在滿足加工要求的前提下直徑要盡量的小。 通過查《機械加工工藝師手冊》楊叔子主編（以下簡稱《工藝手冊》）表21-5，選用直齒三面刃銑刀銑刀直徑、寬8、齒數(shù)14。
查《金屬切削原理與刀具》陸劍中 孫家寧主編表10-2 高速鋼銑刀銑削力的計算公式、《工藝手冊》表30-20各種銑刀加工不同材料的值、表30-21高速鋼銑刀銑削力的修正系數(shù)值。
銑鍵槽切削力：
其中aw=6mm，af=0.2mm，d0=50mm，z=14，ap=8mm，Cf=630，kf=1.0。
代入式中得：Fc=3576.0N。
查《金屬切削原理與刀具》第四版 陸劍中主編表10-1 各銑削力之間比值：
進給方向分力即水平分力：Ff=1.2Fc=1.2x3576N=4291.2N
垂直進給方向分力即豎直分力: Ffn=0.3Fc=0.3x3576N=1072.8N
總銑削力F=5687.8N
由于高速鋼銑刀的一般轉(zhuǎn)速n在50~300r/min。根據(jù)該機床加工的需求。初取轉(zhuǎn)速160r/min。
由銑削速度公式：Vc=πdn/1000 代入上述數(shù)據(jù)，得Vc=25.12m/min。
銑削功率Pc=FcVc/1000=3576×0.419/1000=1.5KW
通過計算得出機床主電動機的功率為：P=Pc/η=1.5/0.7=2.14kw
2.3 傳動方案的選擇
選擇二級展開式圓柱齒輪減速箱和帶式傳動組合的傳動方案：
方案特點：傳動較小的帶傳動應(yīng)安裝在高速級，有利于整個傳動方向的緊湊勻稱，同時帶傳動在高速級有利于施展它的牢固性好，能緩沖吸振，但承載能力小，減小噪音，宜布置在高速級上。二級展開式圓柱齒輪減速器運用廣泛，設(shè)計簡略，構(gòu)造簡單，但由于軸承的不對稱散布要求軸的剛度比較高，并且齒輪應(yīng)布置在遠離轉(zhuǎn)距輸入輸出端，以避免載荷沿齒向分布不均勻的問題。
3、電動機選擇
3.1 電動機類型的選擇
經(jīng)過上述的零件的分析，以及對零件加工的所需要的一些條件，通過查閱一些資料，我們最終選擇了Y型三項異步電機，此電機有著別的電機沒有的優(yōu)勢，對于銑鍵槽專機來說，很是合適。所以選擇。
3.2 電動機功率選擇：
（1） 傳動總功率：
η總=η帶×η4軸承×圓錐齒輪η×η2齒輪×η聯(lián)軸器×η滾筒
=0.96×0.984×0.972×0.9×0.95×0.95
=0.70
（2） 電機工作功率: P=2.14kw
（3） 銑刀轉(zhuǎn)速： n=160r/min
3.3 確定電動機轉(zhuǎn)速
經(jīng)過查表，得出了一些傳動比合理比例，例如，我們通常取V帶傳動的傳動比i ＝2～4，取圓柱錐齒輪傳動比i=8～15，得二級圓柱齒輪減速器傳動比i ＝8～60，經(jīng)過公式的計算，得出了總傳動比合理范圍為ia ＝16～240。由此我們可以知道電動機的轉(zhuǎn)速在如下 這個范圍內(nèi)：
ia×n主=（16～160）×160=2560～25600r/min
通過查表，只有同步轉(zhuǎn)速3000r/min符合，額定功率為： p=3kw
3.4 確定電動機型號
在此之前，經(jīng)過了市場的調(diào)研和實地的考察，以及對機床工作的狀態(tài)進行了模擬，不論是從電機的尺寸、還是分量、更或者是價格以及包括帶傳動、減速器的傳動比。我們經(jīng)過查閱《機械設(shè)計指導(dǎo)》，初選定型號為Y100L—2的三相異步電，通過查閱表格，我們得知了這一電機的基本參數(shù)，其額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速n=2880 r/min，同步轉(zhuǎn)速3000r/min。額定轉(zhuǎn)矩2.2。
3.5 確定總傳動比和分配各級的傳動比
1、取總傳動比：
i總=n電動/n主
代入已知數(shù)據(jù)得： i總=2880/160=18
2、分配到各級偉動比
通過實驗的經(jīng)驗以及實踐，得出帶輪的傳動比一般?。篿帶=3
i總=i齒輪×i帶
由上面已知得：i總=18
=i總/i帶
代入上述數(shù)據(jù)得：18/3=6
二級圓柱齒輪減速器高速級傳動比：
i2=
=2.28
i1=2.96
4、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算
4.1 計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）
已知電動機：n電機=2880r/min
我們通過查詢資料，得到了各個軸的轉(zhuǎn)速公式如下：
nI=nI/i帶
nII=nI/i1
nIII=nII/i1
NⅣ= nIII
代入已知數(shù)據(jù)得出了各個軸的參數(shù):
nI=2880/3=960(r/min)
nII=960/6=160(r/min)
nIII=160/4=40(r/min)
NⅣ=20.16(r/min)
4.2 計算各軸的功率（KW）
通過上面的計算結(jié)果，從而已知：P工作=2.14KW。
我們通過查詢資料，得到了各個軸的功率公式如下：
PⅠ= P工作×η帶
PⅡ=PⅠ×η軸承×η齒輪
PⅢ= PⅡ×η軸承×η齒輪
PⅣ=PⅢη軸承×η齒輪
代入已知數(shù)據(jù)得出了各個軸的功率參數(shù):
PⅠ=2.14×0.95=2.033KW
PⅡ=2.033×0.94×0.95=1.87KW
PⅢ=1.87×0.97×0.98=1.78KW
PⅣ=1.78×0.95×0.95=1.72KW
4.3 計算各軸扭矩（N·m）
我們通過查詢資料，得到了各個軸的轉(zhuǎn)矩公式如下：
TI=9550×PI/nI
TII=9550×PII/nII
TIII=9550×PIII/nIII
TⅣ=9550×PⅣ/nⅣ
代入已知數(shù)據(jù)得出了各個軸的功率參數(shù):
TI=9550×1.87/960=18.602
TII=9550×1.78/160=106.24
TIII=9550×1.72/40=410.65
TⅣ=9550×1.5/20.16=710.57
經(jīng)過上述的分析及計算，我們可以通過一些表格，就能清晰明了的了解各個參數(shù)之間的關(guān)系，數(shù)據(jù)表格如下：
軸名
功率P(KW)
轉(zhuǎn)矩T( Nm)
轉(zhuǎn)速(r/min)
1軸
1.87
18.602
960
2軸
1.78
106.24
160
3軸
1.72
410.65
40
4軸
1.5
710.57
20.16
5、傳動零件的設(shè)計計算
5.1 皮帶輪傳動的設(shè)計計算
經(jīng)過上述條件的分析以及工作需求的計算，可以初步確定選擇怎樣的帶輪，最終我們選擇了V型帶，這種帶拆裝方便，便于加工，有較好的穩(wěn)定傳送作用，對于汽車銑鍵槽專機來說，很合適。所以我們選用他，為此，我們進行了對V帶輪進行參數(shù)的選擇，如下：
1 選擇和確定帶輪所需的功率
通過學(xué)習(xí)和查詢《機械設(shè)計》課本表8-8得：
式中kA系數(shù)， 為傳遞的所需功率,既電機的所需功率.
2 根據(jù)上面的一些參數(shù)選擇帶的型號
已知，,然后通過這些參數(shù)，閱《機械設(shè)計》表8-7和表8-11中各個參數(shù)。
選用帶型為Y型帶。
3 大概確定帶輪直徑
進過閱《機械設(shè)計》表8-6、表8-8。得到小帶輪基準直徑，大帶輪基準直徑,經(jīng)過查《機械設(shè)計》表8-5后取 。
4 檢驗帶速v
公式
代入上述過求出的數(shù)據(jù)，得出V=7.74m/s＜＝30m/s。
這數(shù)據(jù)在5～25m/s范圍內(nèi)，Ｖ帶帶速適合。
5 通過分析和計算初步確定中心距a以及帶的基準長度Ld
選取中心距，由帶長公式：
=
代入數(shù)據(jù)得: =600mm
由上述數(shù)據(jù)閱《機械設(shè)計》表8-4可以選取基，得實際中心距：
因為實際中心距的公式為：
代入數(shù)據(jù)得：
中心距的變化范圍為：600到1440mm。
6 接下來可以確定和驗算小帶輪包角
由包角公式：
代入數(shù)據(jù)得：=153度，經(jīng)驗算和分析，包角合適。
7 根據(jù)上述給出的參數(shù)確定V帶的根數(shù)
已知：
傳動比,
咱們經(jīng)過查《機械設(shè)計》表8-4a,并由內(nèi)插值法得kw.
咱們經(jīng)過查《機械設(shè)計》表8-4b,并由內(nèi)插值法得kw.
咱們經(jīng)過查《機械設(shè)計》表8-2得=0.93.
我們通過查《機械設(shè)計》表8-5,并由內(nèi)插值法得=0.925
由公式8-20得
代入以上數(shù)據(jù)：
又由公式：
代入數(shù)據(jù)得 Z
取整，所以選Z=4根帶。
8 由已知的各項數(shù)據(jù)及條件計算預(yù)緊力
經(jīng)過查閱《機械設(shè)計》的表8-3可得：。
由單根皮帶受力公式：
代入各項數(shù)據(jù)得：
9 通過已知數(shù)據(jù)可以計算出在軸上的壓軸力
通過查閱課本公式8-27：
代入數(shù)據(jù)可得壓軸力的最小，即：
〔10〕帶輪的設(shè)計
我們通過計算Y型普通V帶4根，帶的基準長度為1440mm，帶輪的基準直徑d1=38mm，d2=112mm，中心距控制在250~400mm。單根帶的初拉力為1110.5N。
6、齒輪傳動的設(shè)計計算
6.1 確定齒輪型號，齒輪材質(zhì)、精度等級、齒數(shù)
依據(jù)傳動方案，為了讓機床能夠平穩(wěn)的加工，初步選圓柱錐齒輪傳動，先選用錐齒輪軸，經(jīng)過查詢資料，確定了錐齒輪軸的參數(shù)，參數(shù)如下：
接下來，在減速箱里面，選用斜齒圓柱齒輪傳動，傳動速度不怎么高，速度不怎么高，取8級精度，又經(jīng)過思慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。通常選用小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為280HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度240HBS；二者材質(zhì)硬度相差40HBS ，采納兩對齒輪同時設(shè)計
1：我們初選Z1=24， Z2=Z1×3.03=72.72 取Z2=72
2: 我們初選Z1=24， Z2=Z1×2.33=56 取Z2=56
6.2齒面接觸疲勞強度設(shè)計
我們通過查閱書本的設(shè)計計算公式（10—9a）進行試算：
通過查閱資料得下列參數(shù)
1. 初選載荷系數(shù)kt=1.3
2. 計算齒輪傳遞的傳矩
已知：
T1=5.468×N·mm
T2=1.573×N·mm
3. 通過查閱《機械設(shè)計》的表10-7選取齒寬系數(shù)：=1
4. 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) ： =189.8Mp
5. 由《機械設(shè)計》的圖10-21d按齒面硬度等參數(shù)，得出小齒輪接觸疲勞強度極限
σHlim1=600Mpa σHlim2=550Mpa
6. 由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
N1=60n1jLh
NL2=N1/i
代入已知的一些數(shù)據(jù)；得出以下的一些數(shù)據(jù)：
1. N1=1.343×
N2=4.5×
2. N1=4.54×
N2=1.95×
7. 經(jīng)過查詢課本圖10-19查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：
1： KHN1=0.92 KHN2=0.95
2： KHN1=0.95 KHN2=0.97
8. 確定接觸疲勞強度，普遍取失效概率為1%，一般來說；得安全系數(shù)SH=1.0，通過公式10-12：
[σH]=σlim·KNH/S
代入已知的一些數(shù)據(jù)：
[σH]1=600×0.92=542Mpa
[σH]2=550×0.95=512.5Mpa
[σH]1=600×0.95=560Mp
[σH]2=550×0.97=552.5Mpa
6.3 計算
1.已知小齒輪分度圓直徑，代入［σH］中較小的值;通過公式：
代入已知的一些數(shù)據(jù)，得：
1. =53.8㎜
2. =77.37㎜
2. 根據(jù)已知的條件初步計算圓周速度v
代入已知的數(shù)據(jù)，得：
V1
V2
3. 計算齒寬b
查閱資料得齒寬公式：
b=φd·
代入已知數(shù)據(jù)，得：
1. b1=1×53.8=61.8 mm
2. b2=1×77.37=71.37mm
通過查閱《機械設(shè)計》得知模數(shù)公式：
mt=/z1
代入數(shù)據(jù)得：
1. mt=53.8/24=2.23
2. mt=77.37/24=3.24
而齒高跟模數(shù)的關(guān)系：
h=2.25mt
1. h=2.25×2.12=5.10
2. h=2.25×2.12=7.20
5.計算載荷系數(shù)
1. 根據(jù)v＝1.33m/s 、7級精度、由表10－8查得動載系數(shù)Kv=1.05 直齒輪KHα＝KFα＝1
由表10－4用插值法得7級精度，小齒輪相軸承非對稱布置時，KHβ=1.406
由b/h=10.67, KHβ=1.406 查圖10-13得K地KFβ=1.33
K=KAKVKHαKFβ=1.25×1.05×1.406×1=1.845
查得2： KA＝1.25 KV＝1.05 KHα＝1.41 KFβ＝1.32
K=1.25×1.04×1.41×1=1.833
6. 根據(jù)所需的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑，由式10－10a得：
d1=
代入數(shù)據(jù)得：
1. d1==61.8×=62.08mm
2. d1==71.37×=72.21mm
7. 根據(jù)公式來計算模數(shù)m：
m
根據(jù)已知的數(shù)據(jù)：
1. m=54.46/24=2.50
2. m=89.50/24=3.20
6.4 按齒根彎曲強度設(shè)計
經(jīng)過查《機械設(shè)計》式10－5得彎曲強度設(shè)計公式：
m≥
1.確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
⑴由圖10-20C查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限?；大齒輪的彎曲強度極限
⑵由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
1. K=0.85 K=0.89
2. K=0.89 K=0.9
⑶計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由式（10-12）得
[]=
[]=
1. []=
[]=
2. []=
[]=
4. 計算載荷系數(shù)K，通過公式
K=KAKVKHαKFβ
代入已知的一些數(shù)據(jù)，得：
1：K=1.25×1.45×1×1.23=1.75
2：K=1.25×1.434×1×1.12=1.62
5. 通過查取齒形系數(shù)：
經(jīng)查表10-5得：
6. 通過查去應(yīng)力校正系數(shù)
閱表10-5得
7. 計算大小齒輪的，一起相比較
從這些數(shù)值可以得出大齒輪的數(shù)值大。
2. 設(shè)計
1：
2：
標(biāo)準： 1：m=1.5mm z=
代入數(shù)據(jù)得：
Z1==30.26=30，
z=120
2：m=2mm z=
代入數(shù)據(jù)得;
Z1==37,
z=116
經(jīng)過理論數(shù)據(jù)跟計算數(shù)據(jù)的對比，往往齒面在接觸到一些物體的模數(shù)m會大于經(jīng)齒根彎曲時候計算的模數(shù)，所以這就造成了齒輪模數(shù)m的大小大部分是由彎曲強度所決定的，齒面與物體所決定的承載能力，僅僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）相關(guān)聯(lián)，所以當(dāng)我們?nèi)澢鷱姸人愕玫哪?shù)1.97，并就近圓整為標(biāo)準值：m=2.00mm，經(jīng)過查閱各種資料和接觸強度算得的分度圓直徑：d=56.46，從而的出小齒輪齒數(shù)： z=36
得大齒輪齒數(shù)：z=86
這樣設(shè)計出的齒輪嚙合，既要承受得住齒面接觸疲勞強度，又要承受的住齒根彎曲疲勞強度，不但要做到構(gòu)造緊湊，而且防止損壞。
1. 計算各個部位的參數(shù)
1. 分度園直徑：
查閱資料得分度圓直徑的公式為：
d=zm
代入已知數(shù)據(jù)；得;
d=36×2.00=72
d=116×2.00=232
2. 中心距的計算
由中心距公式：
a=
代入已知數(shù)據(jù)，得：
A1=
A2==154
根據(jù)齒寬計算公式：
代入已知數(shù)據(jù)；得：
1. B1=66㎜ B2=62㎜
2. B1=78㎜ B2=72㎜
7、軸的設(shè)計計算
錐齒輪軸連著皮帶，經(jīng)過一對錐齒輪的嚙合，從而帶動減速箱，這樣經(jīng)過多級減速，可以使得機床傳動更加平穩(wěn)。
剖析三軸的布置，防止相鄰齒輪，沿軸向不發(fā)生干預(yù)，所以引人尺寸c=20mm。
防止齒輪與箱體內(nèi)壁，沿軸向不發(fā)生干預(yù)，所以加入?yún)?shù)尺寸a=15mm。從而保障滾動的軸承，能夠進入軸承座孔內(nèi)，計入尺寸s=10mm，讓中間軸大體，去確定齒輪箱內(nèi)軸的長度。
7.1輸入軸的設(shè)計計算
1. 設(shè)計 高速軸
首先， 得求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩
已知：
P=1.87KW
=960r/min
=18.602N．m
其次，計算作用在齒輪上的力。
經(jīng)過前面計算得出第一個齒輪的分度圓直徑為：
=56
F=
代入已知的數(shù)據(jù)： F=
F= F
Fn= F/cos =1490N
F為圓周力，F(xiàn)為徑向力的方向。
2. 初步確定軸的最小直徑
先按課本式15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)課本取于是得
：
代入已知的數(shù)據(jù)：dmin=19mm
又考慮有鍵槽，所以直徑增大5%，則：
d=38×(1+5%)mm=19.9㎜.∴選d=20㎜
3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
初步軸上零件的裝配
Ⅷ Ⅶ Ⅵ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ
2. 通過上圖的的求確定軸各段直徑和長度
通過之前設(shè)計的大帶輪，輪轂長l=30，取，
選取滾動軸承.之所以軸承只受徑向力,所以選用深溝球軸承6304 d×D×B=20×52×15，所以 左端滾動的軸承采納軸肩而進行軸向定位。經(jīng)過《機械設(shè)計指導(dǎo)》表10-1查得6304型軸承的定位軸肩高度h=8。
因此，。，，，。。
圓柱形齒輪的齒根圓鍵槽到底部間隔e＜2.5m, 應(yīng)將齒輪和軸做成一體，所以設(shè)計成齒輪軸。
4. 軸承端蓋的總寬度為20㎜（有減速器及軸承蓋的機構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承得端蓋的裝卸方便及對軸承對添加潤滑的要求，取。
5. 其他尺寸的確定
122(78為中間軸上小齒輪的齒寬B1=78)
，
，
，
，
，
，
，
已經(jīng)初步確定了軸的各直徑和長度。
6. 軸上零件的周向定位
帶輪與軸的連接，一般采納普通的楔鍵銜接，由 表6-1楔鍵截的面尺寸b×h=6×6 長度為L=20mm。
7. 求軸上載荷
得出軸受力簡圖彎矩圖及扭矩圖
8. 依據(jù)彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度公式：
= MP
代入已知數(shù)據(jù)： MPa
前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
查表15-1得[]=60MP
〈 [] 此軸合理安全
7.2 輸出軸的設(shè)計
1. 求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩
P=1.5KW
=20.16r/min
=710.57N．m
2. 齒輪上的力
已知III齒輪的分度圓直徑為
=238
而 F=
F= F
Fn= F/cos
代入已知數(shù)據(jù)：
F=
F
Fn =3242N
3. 初步確定軸的最小直徑
按課本式15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)課本取于是得
輸出軸的最小直徑，是安裝聯(lián)軸器， 所選的軸的直徑和聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，,所以需同時選取聯(lián)軸器的型號
查課本資料,選取
根據(jù)上述計算結(jié)果，所以選取HL3型彈性套筒聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為600Nm,半聯(lián)軸器的孔徑為36㎜
4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）擬定軸上零件的裝配
Ⅵ Ⅴ Ⅲ Ⅱ Ⅰ
4.軸上載荷。
繪制軸受力簡圖和彎矩圖、扭矩圖
6. 彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度的計算
根據(jù)
=
代入已知的數(shù)據(jù)：MPa
〈 [] =60MP 故軸安全。
7.3 中間軸的設(shè)計
1. 輸出軸上的功率P2，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩
P=1.72KW
=40r/min
=410.65N．m
2. 作用在齒輪上的力
已知2齒輪的分度圓直徑為
= 74
=80㎜
通過公式: F=
F=
F= F
F= F
代入數(shù)據(jù)得：
3. 初步確定軸的最小直徑
按課本式15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)課本取于是;
3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸上零件的裝配
Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ
4. 根據(jù)定位的要求從而來確定軸各段直徑和長度
根據(jù)軸的最小直徑的要求來選擇軸承，選擇深溝球軸承6207
d×D×B=35×72×17
因此
公式：s+a+4+B
s+a+4+b+2.5
代入數(shù)據(jù)得; ：48mm, ：mm
齒輪處直徑,根據(jù)軸上零件尺寸，得
。
5. 軸上的定位
普通的帶輪與軸的連接采用普通平鍵連接，知道 ，通過查表6-1平鍵截面尺寸b×h=10×8， 長度分別為為L=20mm ，L=40mm
6. 軸上載荷。
繪制軸受力簡圖彎矩圖和扭矩圖
7. 按我們彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度
根據(jù)公式：
== MP
代入數(shù)據(jù)得：
〈 [] =60MP 所以軸合理安全。
7.4 各軸段上的倒角和圓角
8、計算滾動軸承的選擇及校核
通過分析得出的條件，軸承預(yù)計壽命16×365×10=55400h
我們對于軸承的檢測，只驗算承受純徑向力P=Fr
8.1 確定輸入軸承
（1）兩軸承為深溝球軸承6206型兩軸承徑向反力公式：
Fr =
代入已知數(shù)據(jù)：
P=Fr
經(jīng)過查《機械設(shè)計》得C=20.8KN
ε=3
已知壽命公式：
Lh=
代入已知的數(shù)據(jù)：104551h＞545240h
數(shù)據(jù)得比較，合適。
2、中間軸軸承校核
（1）已知軸承的受力公式：
Fr =
代入數(shù)據(jù)得：
P=Fr
經(jīng)過查表 C=45.3KN
ε=3
根據(jù)公式：Lh=
代入數(shù)據(jù)得：1154544h＞142130h
壽命足夠，軸承合適。
3、輸出軸軸承校核
（1）兩軸承為深溝球軸承6207型，知道力的公式為：
Fr =
代入數(shù)據(jù)得：
P=Fr
經(jīng)過查表C=59.5KN
ε=3
Lh=
代入已知數(shù)據(jù); 4242211h＞55400h
計算結(jié)果的預(yù)期壽命足夠，軸承合適。
9、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算
9.1 高速軸上鍵的校核
先選取[]=120Mpa
（1）用C型平鍵，b×h= 8×8 L=L1-b=34-8=26mm =54.68N．m
已知公式：
代入查詢數(shù)據(jù)：Mpa ＜[]
因此合適
（2）中間軸上鍵的校核
用A型平鍵，小齒輪b×h= 12×8 L=L1-b=54-12=42mm =157.73N．m
已知公式;
代入查詢的數(shù)據(jù): Mpa＜[]
所以合格
大齒輪b×h= 10×8 L=L1-b=68-10=58mm =157.73N．m
代入查詢數(shù)據(jù)： Mpa ＜[]
所以合格
(3)輸出軸上鍵的校核
用A型平鍵
軸與聯(lián)軸器連接的鍵 b×h=8×8 L=L1-b=36-8=24
代入查詢數(shù)據(jù); 30Mpa ＜[]
與齒輪連接的鍵 b×h=14×9 L=L1-b=62-9=52
代入數(shù)據(jù)得
Mpa ＜[]
所以合格。
10、導(dǎo)軌支撐的設(shè)計
如上圖所示，我們常見的機床導(dǎo)軌一般是楔形的，三角形的，以及長方形的，而此次用的在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)上面的導(dǎo)軌，根據(jù)加工的需要，選擇不同的導(dǎo)軌，但是有一點，就是要確保，加工方便簡潔，便于操作，平穩(wěn)性較好，于是我們設(shè)計了是滑動的導(dǎo)軌，這個導(dǎo)軌，有利于機床加工的需要，也滿足加工的各個方面，是一個不錯的選擇。
導(dǎo)軌其導(dǎo)軌支撐加工要求詳見零件圖。
11.減速器的潤滑
（1）齒輪的潤滑、潤滑劑的選擇如下：
輪采用的是浸油潤滑。就是將齒輪泡在池內(nèi)，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，會將潤滑油帶到嚙合處，與此同時也將油甩直箱壁上用以散熱。
（2）滾動軸承潤滑劑的選擇
滾動的軸承采用油潤滑，齒輪在運動時帶動用飛濺到軸承上，達到潤滑的效果。
12、箱體的尺寸及參數(shù)的確定
變速箱體設(shè)計出了箱體和內(nèi)部件設(shè)計以外，還有一些附件需要設(shè)計，這些附件包括窺視孔和視孔蓋，通氣器，油面指示器，定位銷，起蓋螺釘，放油孔及螺塞，起吊裝置等。
1. 窺視孔和視孔蓋
窺視孔是拿來觀察傳動零件的嚙合情況，潤滑狀況，接觸污漬及齒輪間隙，也可以用于潤滑油的注入。窺視孔設(shè)置在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，應(yīng)足夠大，并以手能夠深入箱體進行檢查操作為宜。窺視孔處應(yīng)設(shè)置凸臺以便于加工，視孔蓋用螺栓固定在凸臺上，并要考慮密封，密封一般為石棉橡膠墊片。視孔蓋可用壓制鋼板或鑄鐵制造。
2.通氣器
通氣器用來通氣，使箱體內(nèi)外氣壓一致，以避免由于箱體內(nèi)油溫升高導(dǎo)致的內(nèi)壓增大，防止變速箱潤滑油的滲漏。通氣器設(shè)置在視孔蓋上。能整體地完善一些有用的結(jié)構(gòu)在通氣器內(nèi)，里面有金屬過濾網(wǎng)。應(yīng)該考慮通氣器對環(huán)境的適應(yīng)程度來學(xué)則型號，大小尺寸應(yīng)與減速器的大小相匹配。通氣器的具體類型和結(jié)構(gòu)尺寸見表文獻[1]4-13和文獻[1]4-14.
3.油面指示器
變速箱在工作過程中，齒輪箱內(nèi)保持足夠的潤滑油數(shù)量是十分關(guān)鍵的，應(yīng)定期進行油面位置的檢測，為此需要設(shè)置油面指示器。油面指示器的類型有圓形油標(biāo)，長形油標(biāo)，油標(biāo)尺等。
游標(biāo)尺結(jié)構(gòu)簡單，使用范圍很大。最高及最低油位的刻線都能在游標(biāo)卡尺上表示，為了降低油攪動對游標(biāo)卡尺的影響，所以在卡尺上裝隔離套?？ǔ叩陌惭b位置不能太低，否則箱體內(nèi)的潤滑油會溢出，游標(biāo)尺凸臺的畫法如文獻[1]圖4-25所示，游標(biāo)尺的具體型號及結(jié)構(gòu)如文獻[1]表4-15所示。
4.定位銷與起蓋螺釘
為了保證變速箱在安裝過程中上下箱體能夠有效對準，需要在箱體連接凸緣上設(shè)置兩個定位銷。定位銷的選擇，一般都是圓錐形，相隔的兩定位銷的距離越遠越是更好，所以，往往讓定位銷，布置在箱體連接凸緣的對角處，對稱分布為極大可能。一般定位銷的直徑取為d≈0.82d。其長度應(yīng)大于箱蓋，箱座凸緣厚度之和。圓錐銷的型號及尺寸見文獻[1]表11-24和文獻[1]表11-25.
起蓋螺釘?shù)淖饔迷谟趯⑸舷孪潴w打開。這是由于箱座與箱蓋之間通常涂有密封膠或水玻璃，接合面長時間工作后會黏住不易分開，因此，箱蓋上常設(shè)置1~2個起蓋釘子。門孔釘子的直徑通常跟凸緣鏈接栓直徑相同，釘子的紋有效維度要大于凸緣厚度，釘子的端部和中間一般呈現(xiàn)半圓錐形狀。
5.放油孔與油塞
箱體中的潤滑油在使用一定時間后需要更換，為此需要在箱座上設(shè)置防油孔。防油孔一般設(shè)置在油池的最低處，以確保潤滑油能夠流出來。防油孔平時要用油塞堵住，裝油塞的位置應(yīng)設(shè)置凸臺，并加裝封油墊片。防油孔不能高于油池地面。如文獻[1]圖4-27所示的兩種結(jié)構(gòu)常見于實際應(yīng)用，但工藝性要差，因為要加工一個半邊螺孔。文獻[1]表4-16給出了油塞和封油墊的型號和尺寸。
6.起吊裝置
變速箱在安裝過程需要搬運，移動，特別是對于大型的變速箱而言，如何起吊和搬運應(yīng)在設(shè)計時加以考慮。為此要設(shè)置起吊裝置。變速箱上使用的起吊裝置有吊環(huán)，吊鉤和吊耳。裝吊環(huán)的位置應(yīng)設(shè)置凸臺。吊環(huán)螺釘為標(biāo)準件，其公稱直徑的大小與起吊重量有關(guān)。吊環(huán)的型號及尺寸可以參閱文獻[1]表4-17和4-18。
此外，箱蓋上的吊耳結(jié)構(gòu)如文獻[1]圖4-28所示，箱座上的吊鉤結(jié)構(gòu)如文獻[1]圖4-29所示。這兩種起吊結(jié)構(gòu)一般都是
1.箱座的厚度：
2.箱蓋的厚度：
3.箱蓋凸緣厚度：
4.地腳螺釘直徑：
5.軸承旁連接螺栓直徑：
6.蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑：
7.軸承端蓋螺釘直徑： 4個
8.視孔蓋螺釘直接：
9.至箱外壁距離：
至箱外壁距離：
10.軸承旁凸臺高度和半徑：h，，結(jié)構(gòu)確定，
11.箱體外壁至軸承座的端面距離：
12.大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁的距離：
13.齒輪端面與內(nèi)箱壁的距離：
14.箱蓋箱座肋板厚度：
15.軸承蓋外徑：
16.軸承聯(lián)結(jié)螺栓距離：S=
17.定位銷直徑：
結(jié) 論
通過本次課程設(shè)計，使得我對一般減速器的設(shè)計步驟有了一個較為完整地認識，對齒輪的設(shè)計校核和軸系的設(shè)計校核以及其上相關(guān)零件的設(shè)計布置方法有了一個更為深入的理解與體會，由于初次進行設(shè)計，仍還存在較多的不足之處，例如兩級同軸式減速器的設(shè)計，其高低速級之間的齒輪中心距問題還可進一步調(diào)整，另外滾動軸承的選擇，由于相關(guān)技術(shù)資料缺少和本人知識的匱乏，所選角接觸球軸承的承載相比于負載還要遠大一些，同時此過程中也可能會包含未能注意到的問題及疏漏，望老師批評指正。但總體來說，經(jīng)過此次一系列的設(shè)計計算過程使得本人受益匪淺，本次設(shè)計的亮點主要在于，下箱體對于箱內(nèi)軸的支撐部分，此部分的設(shè)計一方面可以起到對軸端軸承的支撐，使之不至于懸空，另一方面也是對于軸端及其上軸承的軸向固定裝置，但隨之帶來的缺陷可能是排油的暢通性問題，由于時間原因，未能進一步的設(shè)計。
總之，這次設(shè)計使我對一部機器的設(shè)計過程有了一個整體的概念。同時，也使我認識到一部機器的設(shè)計，其經(jīng)驗和理論的相結(jié)合的重要性，至此，也非常感謝您的審閱。
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