齿轮箱设计基础知识.doc
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目录
1机械制图基础知识 1
1.1尺寸注法的常用简化表示法 1
1.2中心孔表示法 2
1.2.175°、90°中心孔 3
1.2.260°中心孔 4
1.3退刀槽 5
1.4焊缝 6
1.5装配通用技术条件 7
1.5.1连接装配方式 7
1.5.2滚动轴承的装配 8
1.5.3齿轮与齿轮箱装配 9
2螺纹及螺纹连接 10
2.1螺纹的标记方法 10
2.2螺塞与连接螺孔尺寸 10
2.3孔沿圆周的配置 11
2.4螺栓和螺钉通孔尺寸 11
2.5六角螺栓和六角螺母用沉孔尺寸 11
2.6普通螺纹的余留长度 11
2.7扳手空间 12
3键连接 13
3.1平键键槽的尺寸与公差 13
3.2普通平键的尺寸与公差 14
4轴承的选型 15
4.1轴承的分类 15
4.2轴承与轴的配合 16
4.3轴承与外壳的配合 17
4.4配合表面的粗糙度和形位公差 17
4.5选择润滑油或润滑脂的一般原则 18
4.6轴承配置 19
5渐开线圆柱齿轮 22
5.1渐开线圆柱齿轮模数 22
5.2传动参数选择 23
5.3变位齿轮传动 24
5.4最少齿数 25
5.5标准齿轮传动的几何计算 25
5.6高变位齿轮传动的几何计算 26
5.7角变位齿轮传动的几何计算 27
5.8端面重合度εα的确定 29
6减速器设计 31
6.1焊接箱体钢板厚度及焊接尺寸 31
6.2箱体结构设计 31
6.3减速器附件 35
6.3.1油尺和油尺套 35
6.3.2透气塞 36
6.3.3通气罩 36
6.3.4螺塞 36
6.3.5视孔盖 37
6.4齿轮传动的润滑 37
6.5减速器技术要求 38
7齿轮传动设计计算 39
7.1轮齿受力计算 39
7.2齿轮主要尺寸的初步确定 39
7.2.1齿面接触强度 39
7.2.2初步确定模数、齿数 40
7.3齿轮疲劳强度校核计算 41
7.3.1齿面接触强度校核 41
7.3.2轮齿弯曲强度校核 45
7.4计算例题 46
8轴的设计计算 49
8.1轴的材料 50
8.2初步确定轴端直径 50
8.3按弯扭合成强度计算轴的强度 51
8.3.1画出轴的受力简图 51
8.3.2作出受力图及弯矩、扭矩图 51
8.3.3确定危险截面 51
8.3.4确定材料许用弯曲应力 51
8.3.5按弯扭合成强度计算轴颈 52
8.4精确强度校核计算 52
8.4.1疲劳强度安全系数校核 52
8.4.2静强度安全系数校核 57
8.5轴的弯曲刚度校核 57
9键的强度计算 59
10轴承的选型计算 60
机械制图及齿轮箱设计基础知识
1机械制图基础知识
1.1尺寸注法的常用简化表示法
简化后
简化前
成组要素尺寸注法
在同一图形中，对于尺寸相同的孔、槽等成组要素，可仅在一个要素上注出其尺寸和数量
倒角注法
在不致引起误解时，零件图中的倒角可以省略不画，其尺寸也可以简化标注
孔的旁注法
各类孔（光孔、螺纹孔、沉孔等）可采用旁注和符号相结合的方法标注。
指引线应从在装配时的装入端或孔的圆形视图的中心引出；指引线的基准线上方应注写主孔尺寸，下方应注写辅助孔等内容
1.2中心孔表示法
1.2.175°、90°中心孔
1.2.260°中心孔
1.3退刀槽
1.4焊缝
1.5装配通用技术条件
1.5.1连接装配方式
1.5.2滚动轴承的装配
1.5.3齿轮与齿轮箱装配
2螺纹及螺纹连接
2.1螺纹的标记方法
2.2螺塞与连接螺孔尺寸
2.3孔沿圆周的配置
2.4螺栓和螺钉通孔尺寸
2.5六角螺栓和六角螺母用沉孔尺寸
2.6普通螺纹的余留长度
2.7扳手空间
3键连接
3.1平键键槽的尺寸与公差
3.2普通平键的尺寸与公差
4轴承的选型
4.1轴承的分类
4.2轴承与轴的配合
4.3轴承与外壳的配合
4.4配合表面的粗糙度和形位公差
4.5选择润滑油或润滑脂的一般原则
4.6轴承配置
5渐开线圆柱齿轮
5.1渐开线圆柱齿轮模数
5.2传动参数选择
5.3变位齿轮传动
5.4最少齿数
5.5标准齿轮传动的几何计算
5.6高变位齿轮传动的几何计算
5.7角变位齿轮传动的几何计算
5.8端面重合度εα的确定
6减速器设计
6.1焊接箱体钢板厚度及焊接尺寸
6.2箱体结构设计
6.3减速器附件
6.3.1油尺和油尺套
6.3.2透气塞
6.3.3通气罩
6.3.4螺塞
6.3.5视孔盖
6.4齿轮传动的润滑
6.5减速器技术要求
螺栓、螺钉、螺母拧紧力矩表
规格
力矩
8.8级
取整
8级
取整
规格
力矩
8.8级
取整
8级
取整
18
288
253.4
255
230.4
230
3
1.3
1.144
2
1.04
1
20
402
353.7
354
321.6
325
4
3.1
2.728
3
2.48
3
22
548
482.2
485
438.4
440
5
6
5.28
6
4.8
5
24
693
609.8
610
554.4
555
6
10.5
9.24
10
8.4
10
27
1010
888.8
889
808
808
8
25
22
22
20
20
30
1379
1213
1214
1103
1104
10
49
43.12
44
39.2
40
33
1855
1632
1634
1484
1484
12
85
74.8
75
68
70
36
2394
2106
2108
1915
1915
14
135
118.8
120
108
110
39
3087
2716
2718
2469
2470
16
205
180.4
180
164
165
42
3820
3361
3361
3056
3056
7齿轮传动设计计算
7.1轮齿受力计算
7.2齿轮主要尺寸的初步确定
7.2.1齿面接触强度
7.2.2初步确定模数、齿数
mn=（0.016−0.0315）∙a
Z1COSβ=2amn（1+u）=Z1
Z2=i∙Z1
7.3齿轮疲劳强度校核计算
7.3.1齿面接触强度校核
在齿面接触强度核算时，小齿轮和大齿轮的许用接触应力要分别计算。
在任何啮合瞬间，大、小齿轮的接触应力总是相等的。
小齿轮的计算接触应力σH1=ZBZHZEZεZβKAKVKHβKHα∙Ftd1∙b∙u±1u
大齿轮的计算接触应力σH1=ZDZHZEZεZβKAKVKHβKHα∙Ftd1∙b∙u±1u
齿轮的许用接触应力σHP=σHGSHmin=σHlimZNTZLZVZRZWZXSHmin≈0.9σHlim
接触强度的计算安全系数SH=σHGσH=σHlimZNTZLZVZRZWZXσH
接触强度的最小安全系数SHmin见下表：
7.3.1.1小轮及大轮单对齿啮合系数ZB、ZD
7.3.1.2节点区域系数ZH
7.3.1.3弹性系数ZE
7.3.1.4重合度系数Zε
7.3.1.5螺旋角系数Zβ
7.3.1.6使用系数KA
7.3.1.7动载系数KV
7.3.7.8螺旋线载荷分布系数KHβ
7.3.7.9齿间载荷分配系数KHα、KFα
7.3.2轮齿弯曲强度校核
7.4计算例题
8轴的设计计算
轴的设计包括轴的结构设计和轴的计算。
轴的计算包括轴的强度计算、轴的刚度计算和轴的临界转速计算。
轴设计的原则是，在满足结构要求的强度、刚度要求的条件下，设计出尺寸小、重量轻、安全可靠，工艺上经济合理，又便于维护检修的轴。
轴的设计程序如下：
①根据机械传动方案的整体布局，确定轴上零、部件的布置和装配方案；
②选择轴的材料；
③在力的作用点及支点间跨距尚不能精确确定的情况下，按纯扭工况初步估算轴的直径；
④进行轴的结构设计（轴肩、键槽、圆角等）；
⑤根据轴的受载情况及使用工况，进行轴的强度计算、刚度计算；
⑥必要时进行轴强度的精确校核计算；
⑦对于转速较高、跨度较大、外伸端较长的轴要进行临界转速计算；
⑧如果计算结果不能满足强度、刚度等要求时，必须采取措施修改轴的设计；
⑨绘制轴的工作图。
8.1轴的材料
8.2初步确定轴端直径
8.3按弯扭合成强度计算轴的强度
8.3.1画出轴的受力简图
通常把轴视为置于铰链支座上，当采用滚动轴承或滑动轴承支承时，支点位置可参考下图确定，图b中a值详见滚动轴承。
8.3.2作出受力图及弯矩、扭矩图
作出垂直面和水平面内的受力图及相应的弯矩图，再按矢量法求得合成弯矩。
当轴上的轴向力较大时，还应计算由此引起的正应力。
需绘制支承反力、水平面弯矩、垂直面弯矩、扭矩图。
8.3.3确定危险截面
危险截面应取承受弯矩、扭矩大，截面尺寸最小，应力集中较严重的截面。
8.3.4确定材料许用弯曲应力
8.3.5按弯扭合成强度计算轴颈
8.4精确强度校核计算
8.4.1疲劳强度安全系数校核
8.4.2静强度安全系数校核
8.5轴的弯曲刚度校核
光轴的挠度和偏转角一般按双支点梁计算，计算公式列于表6-1-45。
对于阶梯轴，可近似按当量直径为dv的光轴计算。
dv值按表6-1-44所列公式计算。
精准算法参考材料力学。
在计算有过盈配合轴段的挠度时，应将该轴段与轮毂当做一个整体来考虑，即取轴上零件轮毂的外径作为轴的直径。
一般机械中轴的允许挠度及偏转角可按表6-1-43选取。
9键的强度计算
双键连接的强度按1.5个键计算。
10轴承的选型计算
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