自动洗盘机机械设计.doc

第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1． 题目来源：
本课题属自拟题目。
2． 课题的目的及意义：

目前，不锈钢或塑胶制作的多功能快餐盘在高校食堂中应用非常普遍。快餐盘的清洗通常采用人工完成，劳动强度大、效率低，极易产生清洁不到位和残渣剩余等问题，不仅影响了师生就餐心情，也为细菌、病毒的交叉传播带来了很大的不安全隐患。为此，本课题拟针对快餐盘清洗的具体需求及特点，设计开发一种具有喷洗、漂洗、消毒、烘干等功能的自动清洗机，实现快餐盘的高效、高速自动清洗。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 洗盘机发展概况
1.2.2 国外研究概况
① 欧洲：
洗碗机起源于欧洲，早在1927年，德国就制造出世界上第一台简易的洗碗机。据1996年统计，欧洲的洗碗机普及率为：瑞士51％、瑞典49％、奥地利43％、德国42％、法国38%、荷兰24％、英国20%、西班牙19％、土耳其13％；产量为：德国305万台、意大利169万台、西班牙32.9万台、法国29.2万台、英国24.5万台、瑞典12万台、土耳其12万台、奥地利0．2万台；销售量为：德国171．5万台、法国76万台、洗碗机生产厂，其中包括Bosch、Bauknecht、Miele、AEG、BrownBoeri、Blomberg和Simens等公司。意大利有21意大利52．6万台、英国51.5万台、西班牙34万台、土耳其31万台、荷兰24万台、奥地利15.5万台、瑞典11万台德国现有20家，其中包括Candy、Zanussi、Delonghd和MerIoni等公司。法国生产洗碗机的公司有Thomson和Moulinex等；英国有Denwoodsmeg和Russell等；西班牙有Fagor、BSR、Ikellsa和Painsa等；瑞典有Electrolux等。
②美国惠而浦洗碗机 ADP6600WH
这款独立式洗碗机可放12套餐具和5种清洗程序，适合用户需求。符合国家标准要求，是一款适合家庭高档和时尚装修的理想器具。设有预洗，冷洗、40度快洗、50度一般洗、70度强力洗等5种清洗程序。可3/6/9小时的延时，更人性化设计。半量水位洗涤 ，设有自动清洁过滤器 ，电控防漏装置 ，助清剂指示灯 ，软化盐指示灯 ，3A等级。
③ 德国西门子洗碗机 SF25M850EU
这款独立式洗碗机外观时尚、清洁方便。具有四大强力功能：三合一洗涤程序，五层喷淋水流，高效卫生水加热系统，新型的冷凝式烘干。采用最新的节水设计和特殊的防指印设计，内置高密度树脂水软化系统 ，多层过滤装置 ，开门即停，双重安全保护阀 ，可换喷臂、可调节拉篮设计。是一款适合家庭高档需求、具有数码智能显示、故障自检功能的理想器具。
④ 日本：
号称世界家电王国的日本，其洗碗机的开发比其他家电产品迟缓，1960年松下电器公司开发出日本第一台洗碗机，比欧洲晚33年。在其后的年代里，一直处于停滞不前状态，直到1986年洗碗机行业才出现了转机，但产量不大，1995年达18.9万台，1996年增至30万台以上。普及率远比欧美各国低。洗碗机在日本市场上未能普及流行，除“洗碗是家庭主妇义不容辞的天职，不应该用机器来取代”的根深蒂固的观念以外，还有以下几个客观原因：日本家庭的厨房空间的狭窄，放不下过多的机器设备；洗碗机本身的技术尚未成熟，美式的洗碗机在技术上无法洗净日本家庭使用的各种深浅凹凸不同的多样化餐具；米食为主的日本餐具附着的残渣和油污，用洗碗机不容易洗净。近年上述几个主客观问题有了突破，日本的洗碗机市场逐渐成形，市面上还出现了洗碗机专用的洗净剂。目前松下、三菱。日立、三洋、夏普和Toto等家电公司均生产洗碗机。日本厂商的竞争方向是小型、高性能。缩短洗净时间和降低运转噪声等。
1.2.3 国内研究概况
我国洗碗机的开发和生产起步较晚，直至90年代初才逐渐发展起来，目前共有20余家厂家生产此类产品，但产量和普及率尚不大。洗碗机在国内尚属超前消费产品。我国是以碗为主要餐具的国家，碗具类型、规格、式样五花八门、碗的凹度大，而洗碗机大多采用通用的喷淋式，水流不强，冲刷点不能遍布碗壁各处，不如手洗干净。加上目前洗碗机的价格偏高，又费电费水，一般工薪阶层宁愿用手洗碗。1998年末，中国消费者协会在北京举办了主题为“如何正确使用洗碗机”的消费调查活动。结果显示，90％以上的消费者对洗碗机的功能、性质一无所知，而懂得如何正确使用者更是寥寥无几。同时，消费者对洗碗机的洗涤范围、洗净度、耗水量。耗电量和安全性等方面仍存在疑虑，已购买和正打算购买的不足l％，但有40％以上的消费者考虑将来可能会买此类产品。这表明，目前我国洗碗机尚处于被消费者了解认识的阶段。国内的一些洗碗机生产厂家为了使产品更加适合中国家庭的需要，已着手对产品的设计进行改进，使之更加羡善。有人作过估算，据资料统计，我国城镇居民家庭已达到1．6亿户，即使每年只有1％有家族购买洗碗机，其年市场需求也在百万台以上。无锡小天鹅股份有限公司与意大利梅洛尼洗衣机有限公司合资生产的“小天鹅”洗碗机，目前已有两种型号的柜式家用全自动洗碗机，正在开发台式和全电脑系列产品，年生产能力80万台。青岛澳柯玛集团洗碗机制造总厂，在我国洗碗机行业率先通过ISO9001国际认证，并考虑国内家庭的实际使用情况，有效地解决了碗多盘子少和油污多的问题，按照国际标准生产出荣获国家专利的“澳柯玛”洗碗机，1998年产量达几万台。
①“小天鹅”洗碗机无锡小天鹅股份有限公司制造。特点：采用欧洲技术，专为中国家庭设计，拥有三种温度、七种程序，消毒、洗涤、软水烘干。2．“普爱牌”洗碗机青岛澳柯玛集团生产。全塑结构，永不生锈，配上专用的“洗碗净”，可杀灭各种病菌，在颜色上有选择性，整个清洗过程，包括进水、清洗、加热、消毒。排水和重新换水、烘于，断电等全部自动完成。
② 旋转支承架洗碗机中国专利（CN2280492Y）产品。特点：放量待洗餐具的支承架通过轴承悬挂在洗碗槽的顶部，因而支承架在冲洗水的冲力下旋转，使待洗餐具与热水喷嘴的相对位置不断变化，从而获得良好的洗净效果。由于设置有电热水器和水泵，故又能供应热水。
③ 具备消毒功能的洗碗机中国专利（CN2279885Y）产品。由带有密封上盖的箱体、洗涤桶、电器控制装置和旋转喷嘴等组成。在箱体的底壁装有一只臭氧气流泵，连接有导气管，导气管穿过洗涤桶的侧壁进入其内腔，管的出口靠近洗涤桶的底部。
综上所述，餐具清洗产品大多是针对家庭小型清洗，对此，设计出一款能快速大量清洗餐具的产品具有重要现实意义。
1.3 课题研究内容
目前我国的餐具清洗大多停留在手工清洗阶段，一般的大型食堂如学校，企业的餐盘清洗如果依靠手工清洗劳动量很大而且也不能保证餐盘的清洁，对此，本课题拟设计出一种能快速清洗大量餐盘又便于操作的自动洗盘机。
该机可以采用电加热或蒸汽加热方式，能实现自动输送及清洗，并充分考虑节水、节能问题。清洗效率大约为2000盘/小时。根据人机工效需求，考虑操作方便，机体尺寸建议不超过2000*1000*1500mm。
机器的基本类型在绝大多数消费市场都是相似的。其工作原理是将溶解了洗涤剂的热水高速射向待清洗的厨具，洗涤后排水，然后换清水清洗，洗净后利用自身余热或加热元件加热的空气把餐具吹干，所以有的国家又称其为碗碟干燥机。欧洲型机器通常内部装有软水器和加热器, 可直接注入冷水。
其功能组成如下图所示：
出筐
清洗
漂洗
喷洗
进筐

第二章 自动洗盘机总体方案设计
2.1 机械系统设计
初步设计方案：
对于被清洗对象，专门设计清洗筐以使操作方便、洗涤效果良好。
对应不同的功能，隧道式自动洗盘机分为喷洗区、漂洗区、清洗区、三大主要部分。清洗筐被自动输送经过机器的不同的功能区，以完成喷洗、漂洗、烘干、消毒全部功能。
各个功能部分的启停使用行程开关控制，自动启停。
关键设计分为5部分
1.清洗筐的设计
为了能完全清洁被清洗对象，就要设计符合下列要求的清洗筐：
被清洗对象放置于在清洗筐上时要求稳固，能承受高压水柱的冲击而不移动位子；
被清洗对象的开口向下，保证清洗过程没有清洗用水和食物残渣滞留于被清洗对象里。
清洗筐的设计计算
1）快餐盘尺寸：由测量得38*29*17mm
2）洗筐的设计： 为了能完全清洁各类被清洗对象，需设计符合要求的清洗筐：
a. 被清洗对象放置于清洗筐上时要求稳固，能承受高压水柱的冲击而不移动位置；
b. 被清洗对象的开口向下，保证清洗过程没有清洗用水和食物残渣滞留于被清洗对象里。
根据上述要求，适合三类被清洗对象的不同清洗筐设计如下：
不锈钢快餐盘倾斜和竖直方向成60度左右夹角，正面向上，可设计清洗筐内部挡块高90mm,
相邻两挡块间距55mm
清洗筐长度可得：55*10+5*9=595mm，考虑到清洗筐本身厚度，设计长度为620mm；
清洗筐宽度：
由盘子尺寸可得清洗筐外部设计尺寸为620*320*100mm

2.喷洗部分的设计
由热水源经过水箱统一提供50度左右的热水。由于水压不足，通过增压泵提供高压热水以满足喷洗所需的水，分别从装有被清洗对象的清洗筐上部和下部进行喷洗，将被清洗对象上的食物残渣冲走，并在喷洗完毕后，喷洒液体洗涤剂。

3.漂洗部分的设计
类似于喷洗部分，漂洗部分是通过增压泵提供高压热水。热水和漂洗部分公用同一热水源。高压热水和洗涤剂共同作用清洗盘碟，去除油污等。被清洗对象在此区内完成清洗工作。
同样，在清洗筐前端进入漂洗区的时刻触碰行程开关启动增压泵供应高压热水，在尾端离开喷洗区的时刻触碰行程开关关闭增压泵，停止供应高压热水。

4．机械传动设计
在整个清洗过程中，清洗筐不停的匀速前进。它由电动机提供动力，经过减速机，带动所有的滚动杆滚动。滚动杆通过和清洗筐之间的摩擦力，带动清洗筐匀速徐徐前进。因此在整个清洗过程中此电动机一直保持工作状态，故其通断由总开关控制。

第三章 机械系统设计
3.1 传送系统设计
一 . 减速器的设计
1.1 题目：自动洗盘机的传送装置设计
1.2 任务：
（1）减速器装配图……………… 1张
（2）零件图 ……………………… 2张
（3）说明书 …………………………1份
1.3 传动方案：

传动方案示意图

1——电动机 2——V带传动 3——展开式双级齿轮减速器
4——链轮

1.4 设计参数：
（1）传送速度 V= 0.4m/s （2）棍子直径 D= 50 mm

1.5 其它条件：
工作环境通风不良、单向运转、单班制工作、试用期限为10年(年工作日250天)、小批量生产、底座（为传动装置的独立底座）用型钢焊接。

二． 传动方案简述
2.1 传动方案说明
2.1.1 将带传动布置于高速级
将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，将带传动布置在高速级有利于发挥其传动平稳，缓冲吸振，减少噪声的特点。
2.1.2 选用闭式斜齿圆柱齿轮
闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。而在相同的工况下，斜齿轮传动获得较小的几何尺寸和较大的承载能力。采用传动较平稳，动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。而且加工只比直齿轮多转过一个角度，工艺不复杂。

2.1.3将传动齿轮布置在距离扭矩输入端较远的地方
由于齿轮相对轴承为不对称布置，使其沿齿宽方向载荷分布不均。固齿轮布置在距扭矩输入端较远的地方，有利于减少因扭矩引起的载荷分布不均的现象，使轴能获得较大刚度。
综上所述，本方案具有一定的合理性及可行性。

2.2 电动机的选择
2.2.1电动机类型和结构型式
根据直流电动机需直流电源，结构复杂，成本高且一般车间都接有三相交流电，所以选用三相交流电动机。又由于YS系列笼型三相异步交流电动机其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、起动性能较好、价格低等优点均能满足工作条件和使用条件。根据需要运送型砂，为防止型砂等杂物掉入电动机，故选用封闭式电动机。根据本装置的安装需要和防护要求，采用卧式封闭型YS系列三相交流异步电动机电动机。
2.2.2 选择电动机容量
(1)工作机所需功率
链条牵引力
1单链传动
F0=fLg(Dr/Ds)(qm+q0+mdCd+miCi)+0.25Lq0g
式中F0——单链传动辊子输送机传动链条牵引力，N；
f——摩擦系数
L——辊子输送机长度，M；
g——重力加速度；
Dr——辊子直径；
Ds——辊子链轮节院直径；
qm——单位长度上物品的质量，kg/m;
md——一个颤动辊子传动部分的质量,kg;
Cd——辊子输送机每米长度内传动辊子数；
mi——一个非传动辊子传动部分的质量,kg;
Ci——辊子输送机每米长度内非传动辊子数.
由上可得：
F0=0.04×2.27×9.81（50/45.08）（10+6+0.48×8）+0.25×2.27×6×9.81
得F0=53N。
P=F/V=53/0.4=0.1325KW
选取电动机功率P=0.25KW
(2)由电动机至工作机的总效率 h
带传动V带的效率------=0.94~0.97 取= 0.96
一对滚动轴承的效率----=0.98~0.95 取= 0.99
一对齿轮传动的效率——=0.96~0.98 取= 0.98
链轮传动的效率---------=0.99~0.96 取=0.99
∵
2.2.3 电动机的主要参数
（1）电动机的主要技术数据

电动机型号
额定功率
kw
同步转速
r/min
最大转矩
额定转矩
质量
kg
YS711-4
0.25
1400
2.4
10

（2）电动机的外形示意

YS型三相异步电动机

（3）电动机的安装尺寸表 （单位：mm）

型号
尺 寸
H
A
B
C
D
E
F
G
AD
AC
HD
L
YS711-4
71
112
90
45
14
30
5
11
140
145
180
255
2.3 总传动比的确定及各级传动比的分配
2.3.1 理论总传动比

nm : 电动机满载转速

2.3.2 各级传动比的分配
(1)V带传动的理论传动比
初取2 （由[1] P114表8-1）
(2)两级齿轮传动的传动比

(3)齿轮传动中，高低速级理论传动比的分配
取，可使两极大齿轮直径相近，浸油深度接近，有利于浸油润滑。同时还可以使传动装置外廓尺寸紧凑，减小减速器的轮廓尺寸。但过大，有可能会使高速极大齿轮与低速级轴发生干涉碰撞。所以必须合理分配传动比，一般可在中取。
取 ，又∵ ∴3.47，
2.4 各轴转速，转矩与输入功率
（1）　各轴转速
＝＝1400/2＝700r/min
   ＝＝700/3.47＝201.7r/min
   ＝ / ＝201.7/2.66=75.59 r/min
（2）　各轴输入功率
＝×＝0.25×0.96＝0.24kW
  ＝×η2×＝0.24×0.99×0.98＝0.2328kW
＝×η2×＝0.2328×0.99×0.98＝0.2259kW
＝×η2×η4=0.2259×0.99×0.95＝0.2125kW
则各轴的输出功率：  
＝×0.99=0.2376 kW
＝×0.99=0.2304 kW
＝×0.99=0.2236kW
各轴输入转矩
=×× N·m
电动机轴的输出转矩=9550 =9550×0.25/1400=1.696N·m
所以: ＝×× =1.696×2×0.96=3.257 N·m
＝×××=3.257×3.47×0.96×0.99=10.7417 N·m
＝×××=10.7417×2.66×0.99×0.98=27.72N·m
输出转矩：＝×0.99=3.2244 N·m
＝×0.99=10.6343 N·m
＝×0.99=27.4428N·m
运动和动力参数结果如下表
轴名
功率P KW
转矩T Nm
转速r/min
输入
输出
输入
输出
电动机轴

0.25

1.696
1400
1轴
0.24
0.2376
3.257
3.2244
700
2轴
0.2328
0.2304
10.7417
10.6343
201.7
3轴
0.2259
0.2236
27.72

27.4428

75.59

三、传动设计
3.1 V带传动设计
3.1.1 原始数据
电动机功率—— 0.25 kw
电动机转速—— r/min
V带理论传动比——2
单向运转、单班制、工作机为辊子运输机
3.1.2 设计计算
（1） 确定计算功率Pca
Pca =KA·Pd
根据单班制工作，即每天工作8小时，工作机为带式运输机，
<由[1]P132表8.21> 查得工作系数KA=1.1
Pca =KA×Pd=1.0×0.25= 0.275kw
（2）选取普通V带带型
根据Pca，nd确定选用普通V带z型。 （由[1]P134图8.13）
（3）确定带轮基准直径 dd1和dd2
a. 初选
小带轮基准直径=70mm
b．验算带速 5m/s< V <20m/s
m/s
5m/s<V<25m/s带的速度合适。
c. 计算dd2
dd2 mm
（4）确定普V带的基准长度和传动中心距
根据0.7（dd1+dd2）< a 0< 2（dd1+dd2）
147mm< a 0<420mm
初步确定中心距 a 0 = 400mm
Ld’=
==1132.7625mm
<根据[1]P118表8.4> 取Ld = 1120 mm
计算实际中心距a

中心距a的变动范围 amin=a-0.015Ld
=394-0.015*1120=377.2
amax=a+0.03Ld=394+0.03*1120=427.6
（5）验算主轮上的包角
<由[1]P135式(8.17)>

=
∴ 主动轮上的包角合适
（6）计算V带的根数Z
<由[1]P135式(8.18)> 得

P0 —— 基本额定功率得P0= 0.3
P0——额定功率的增量P0=0.029
——包角修正系数得=0.93
——长度系数得 =0.96
∴= =1.035
取Z=2根
（7）计算预紧力 F0
<由[1]8.19> 得
q——V带单位长度质量 <由P147[1] 表8-3> q=0.10 kg/m
=
=23.4 N
应使带的实际出拉力
（8）计算作用在轴上的压轴力FP
<由式[1]8.20> 得
=93.237N
3.1.4 带传动主要参数汇总表
带型
Ld
mm
Z
dd1
mm
dd2
mm
a
mm
F0
N
FP
N
Z
1120
1
70
140
400
23.4
93.237

3.1.3 带轮材料
（1）带轮的材料：
带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150

3.2 高速级齿轮传动设计
3.2.1原始数据
输入转矩——= N·mm
小齿轮转速——=700 r/min
齿数比——μ=
由电动机驱动单向运转、单班制工作、工作寿命为10年、工作机为辊子运输机、载荷较平稳。（设每年工作日为250天）

3.2.2设计计算
一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数
1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮；
2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；
3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动
小齿轮材料：45号钢调质 HBS1=220-250
接触疲劳强度极限MPa （由[1]P188图10.24-c）
弯曲疲劳强度极限 Mpa （由[1]P189图10.25-c）
大齿轮材料：45号钢正火 HBS2=170-210
接触疲劳强度极限 MPa （由[1] P188图10.24-b）
弯曲疲劳强度极限 Mpa （由[1] P189图10-25-b）
4初选小齿轮齿数 大齿轮齿数Z2 = Z1= 26×3.47=90.22取92
5初选螺旋角
二 按齿面接触强度设计
计算公式：
mm （由[1]P200式10-36）
1． 确定公式内的各计算参数数值
初选载荷系数
小齿轮传递的转矩 N·mm
齿宽系数 （由[1]P210表10.20）
材料的弹性影响系数 Mpa1/2 （由[1]192表10.12）
应力循环次数

接触疲劳寿命系数 （由[1]P190图10.27）
接触疲劳许用应力：
取安全系数

∴ 取 MPa
2． 计算
（1）试算小齿轮分度圆直径

=19.34mm 取d1=2
三 主要几何尺寸计算

圆整后 b2=25 b1=b2+5=30

计算中心距a

将a圆整为61mm
四 按齿根弯曲疲劳强度校核
由P195得
由[1]表10.10 SF=1.3
由[1]图10.26 YNT1=YNT2=1

由[1]表10.13 YF1=2.6 YS1=1.6
由[1]表10.14 YF2=2.2 YS2=1.79
故
齿根弯曲强度校核合格
五 验算齿轮的圆周速度

3.3 低速级齿轮传动设计
3.3.1原始数据
输入转矩——= N·mm
小齿轮转速——=201.7 r/min
齿数比——μ=
由电动机驱动单向运转、单班制工作、工作寿命为10年、工作机为辊子运输机、载荷较平稳。（设每年工作日为250天）
3.3.2设计计算
一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数
1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮；
2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度；
3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动
小齿轮材料：45号钢调质 HBS=220-250
接触疲劳强度极限MPa
弯曲疲劳强度极限 Mpa
大齿轮材料：45号钢正火 HBS=170-210
接触疲劳强度极限 MPa
弯曲疲劳强度极限 Mpa
4初选小齿轮齿数
大齿轮齿数Z4= Z3= 28×2.66=74.48取75
5初选螺旋角
二 按齿面接触强度设计
计算公式：
mm
1. 确定公式内的各计算参数数值
初选载荷系数
小齿轮传递的转矩 N·mm
齿宽系数
材料的弹性影响系数 Mpa1/2
应力循环次数

接触疲劳寿命系数
接触疲劳许用应力
取安全系数

∴ 取 MPa
2. 计算
（1）试算小齿轮分度圆直径

=29.434mm 取d1=32mm

三 主要几何尺寸计算

圆整后 b4=30 b3=b4+5=35
计算中心距a

将a圆整为66mm
四 按齿根弯曲疲劳强度校核
由P195得
由[1]查表10.10 SF=1.3
由[1]查图10.26 YNT3=YNT4=1

由[1]查表10.13 YF3=2.58 YS3=1.61
由[1]查表10.14 YF4=2.2625 YS4=1.76
故
齿根弯曲强度校核合格
五 验算齿轮的圆周速度

3.4 齿轮参数汇总表

高速级
齿轮
齿数
分度圆直径d
(mm)
da
(mm)
df
(mm)
精度等级
Z1
26
26.79
28.76
24.29
8
Z2
92
94.816
96.816
92.316
传动
传动比i
中心距a
模数mn
螺旋角β
计算齿宽b2(mm)
3.47
61
1
14°
25
低速级
齿轮
齿数
分度圆直径d
(mm)
da
(mm)
df
(mm)
精度等级
Z3
28
35.59
38.09
32.465
8
Z4
75
96.216
98.716
93.091
传动
传动比i
中心距a
模数mn
螺旋角β
计算齿宽b4(mm)
2.66
66
1.25
13°
30
四. 轴及轮毂连接
4.1 轴的材料选择和最小直径估算
4.1.1根据轴的工作环境,初选轴的材料为45钢(调制)
由[1]p271表14.1查得: C=118-107
高速轴:

由于需要考虑轴上的键槽放大,故d扩大5%-7%
∴取dmin=17mm
中间轴：

由于需要考虑轴的最小直径处有滚动轴承，故取dmin=15mm
低速轴：

由于需要考虑轴上的键槽放大,故d扩大5%-7%
∴取dmin=16mm
4.1.2轴的结构设计(直径,长度)
高速轴：
一 高速轴的结构

二 根据轴向定位要求，确定轴的各段直径和长度
直径：
(1)第一段与带轮配合
取d11=17mm，
(2)第二段上需要安装滚动轴承，所以需要取整数
取d12=20mm
(3)第三段 定位高度 h=（0.07-0.1）d12
取 d13=23mm
(4)第四段 定位高度h在 1-2mm
取d14=25mm
(5)第五段 是齿轮处轴段，因为做成齿轮轴
取d15=22mm
(6)第六段需要安装滚动轴承，所以取整数
取d16=20mm
长度：
⑴ l11=带轮的宽度B=26mm
⑵ l12=26mm
⑶l13=40mm
⑷l14=5mm
⑸l15=b-2=28mm
⑹l16=18mm
中间轴：
一 中间轴的结构图

二 根据轴向定位要求，确定轴的各段直径和长度
直径：
(1)第一段上需要安装滚动轴承
取d21=15mm，
(2)第二段上需要安装齿轮
取d22=20mm
(3)第三段 定位高度 h=1-2mm
取 d23=24mm
(4)第四段 上需要安装齿轮
取d24=20mm
(5)第五段 需要安装滚动轴承
取d25=15mm
长度：
⑴ L12= 29mm
⑵ l22= 33mm
⑶ l23= 10mm
⑷ l24= 23mm
⑸ l25= 31.5mm
低速轴：
一 低速轴的结构

二 根据轴向定位要求，确定轴的各段直径和长度
直径：
(1)第一段与链轮配合
取d31=16mm，
(2)第二段上需要安装滚动轴承，所以需要取整数
取d32=20mm
(3)第三段 定位高度 h=（0.07-0.1）d12
取 d33=25mm
(4)第四段 定位高度h在 1-2mm
取d34=28mm
(5)第五段 是齿轮处轴段 d需要扩大
取d35=25mm
(6)第六段需要安装滚动轴承，所以取整数
取d36=20mm
长度：
⑴ l31=26mm
⑵ l32=36mm
⑶ l33=10mm
⑷ l34=22mm
⑸ l35=b-2=28mm
⑹ l36=34.5mm
4.2 轴的强度校核
4.2.1 高速轴
（1） 作用在轴上的力
齿轮1 ：

受力分析图

(2)计算支反力
XZ平面：

XY平面：

总支反力：

（3） 绘制弯矩 扭矩图
1°XZ平面内弯矩图
B点处弯矩：

2°XY平面内弯矩图
B点处弯矩：

3°合成弯矩图

4°作出转矩图

5°做出当量弯矩图
由于是单向回转轴扭转切应力视为脉动循环
变应力系数α=0.6

(4)弯扭合成校核
B截面为危险截面

强度足够。

4.2.2 中间轴
（1）作用在轴上的力
齿轮2：

齿轮3 ：

受力分析图
(2)计算支反力
XZ平面：

XY平面：受力分析

总支反力：

（4） 绘制弯矩 扭矩图
1°XZ平面内弯矩图
B点处弯矩：

C点处弯矩：

2°XY平面内弯矩图
B点处弯矩：

C点处弯矩：

3°合成弯矩图
B处弯矩：

C处弯矩：

4°作出转矩图

5°作出当量弯矩图
由于是单向回转轴扭转切应力视为脉动循环
变应力系数α=0.6

(4)弯扭合成校核
C截面为危险截面

强度足够。
4.2.3 低速轴
（1）作用在轴上的力
齿轮4 ：

受力分析图
(2)计算支反力
XZ平面：

XY平面：受力分析

总支反力：

（3）绘制弯矩 扭矩图
1°XZ平面内弯矩图
B点处弯矩：

2°XY平面内弯矩图
B点处弯矩：

3°合成弯矩图

4°作出转矩图

5°作出当量弯矩图
由于是单向回转轴扭转切应力视为脉动循环
变应力系数α=0.6

(4)弯扭合成校核
B截面为危险截面

强度足够。

4.3键联接强度校核
4.3.1高速轴齿轮的键联接
1 选择类型及尺寸
轴径d=17mm
安装在大带轮处的键为
2 键的强度校核
(1) 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度k
l = L -b= 25-5=20mm
k = 0.5h = 2.5mm
(2) 强度校核
此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，
取[σp]=100MPa

σp = [σp]
键安全合格

4.3.2中间轴齿轮的键联接
1 选择类型及尺寸
轴径d=20mm
安装在高速级大齿轮处的键为
安装在低速级小齿轮处的键为
2 键的强度校核
(1) 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度k
l = L -b= 25-6=19mm
k = 0.5h = 3mm
(2) 强度校核
此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，
取[σp]=100MPa

σp = [σp]
键安全合格

4.3.3低速轴齿轮的键联接
1 选择类型及尺寸
轴径d=25mm
安装在低速级大齿轮处的键为
轴径d=16mm
安装在链轮处的键为
2 键的强度校核
低速轴处:
(1) 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度k
l = L -b= 20-8=12mm
k = 0.5h = 3.5mm
(2) 强度校核
此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，
取[σp]=100MPa

σp = [σp]
键安全合格

链轮处:
(1) 键的工作长度l及键与轮毂键槽的接触高度k
l = L -b= 25-5=20mm
k = 0.5h = 2.5mm
(2) 强度校核
此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，
取[σp]=100MPa

σp = [σp]
键安全合格

五. 轴承选择计算
5.1 减速器各轴所用轴承代号
普通齿轮减速器，其轴的支承跨距较小，较常采用两端固定支承。轴承内圈在轴上可用轴肩或套筒作轴向定位，轴承外圈用轴承盖作轴向固定。设计两端固定支承时，应留适当的轴向间隙，以补偿工作时受热伸长量。

项目
轴承型号
外形尺寸（mm）
安装尺寸（mm）
d
D
B
D1
min
D2
max
ra
max
高速轴
6004
20
42
12
25
37
0.6
中间轴
6002
15
32
9
17.4
29.6
0.3
低速轴
6004
20
42
12
25
37
0.6
六. 减速器的润滑与密封
6.1 齿轮传动的润滑
各级齿轮的圆周速度均小于12m/s，所以采用浸油润滑。另外，传动件浸入油中的深度要求适当，既要避免搅油损失太大，又要充分的润滑。油池应保持一定的深度和储油量。两级大齿轮直径应尽量相近，以便浸油深度相近。
6.2 润滑油牌号及油量计算
6.2.1 润滑油牌号选择
由[2]P255表（18-1），得：闭式齿轮传动润滑油运动粘度为20mm2/s
由[2]P153表（18-1），得：选用L