高温环块摩擦磨损试验机设计毕业设计.doc

西安工业大学毕业设计（论文）

本科毕业设计(论文)

题目：高温环块摩擦磨损试验机设计

院 （系）： 机电工程学院
专 业: 机械设计制造及自动化
班 级： 110214
学 生： 周 潇
学 号： 110210124
指导教师： 曹 蔚

2015年5月

2

高温环块摩擦磨损实验机设计
摘 要

摩擦学是实践生活中使用特别广泛的应用型学科，目的是对摩擦磨损现象及其本质进行研究，正确认识各种因素对摩擦磨损性能的影响，从而确定符合使用要求摩擦副元件的最优参数。摩擦磨损试验机是进摩擦磨损试验的有效设备。考虑其摩擦磨损实验技术中环境摩擦系数和摩擦力是影响摩擦的重要参数，以及根据现代磨损试验机存在的现状，为了能更方便简单来测量实验材料的摩擦特性，我们拟定设计了高温环块式摩擦磨损试验机。在设计中运用了液压加载加载原理以及摩擦学和机械设计制造理论方面的相关知识，基本完成了设计目标。该实验机结构简单，运行稳定，操作方便，可以满足在不同载荷、不同速度、各种摩擦材料等条件下进行摩擦学实验的需要。

关键词：环块/磨损/试验机/设计

0

ABSTRACT

Friction is a very practical application of scientific .The purpose of friction and wear tests on the friction and wear in order to study the phenomenon and its essence, the correct assessment of the various factors on the friction and wear properties to determine compliance requirements of the friction pair components using the optimal parameters. Taking into account the coefficient of friction and friction rolling friction wear test is an important parameter affecting friction，and the status of the wear test machine.In order to be more up in the office desktop measurement of the friction characteristics of the experimental material, this month we designed a small ring-block wear testing machine.Use in the design, loading lever principle, knowledge of the mechanics and tribology and materials,the basic completion of the design goals.The experimental machine structure is simple, stable, easy to operate and to meet the needs of the tribological experiments under different conditions of load, speed, friction materials.

KEY WORDS central block，wear，test ，design

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西安工业大学毕业设计（论文）
目录

高温环块摩擦磨损实验机设计 1
摘 要 1
ABSTRACT 2
目录 3
主要符号表 5
1绪论 7
1.1前言 7
1.2摩擦磨损实验机研究现状 1
1.3本课题的研究目的及意义 4
1.4本章小结 4
2总体设计方案 5
2.1高温环块摩擦磨损试验机结构及运动分析 5
2.1.1高温环块摩擦磨损试验机结构 5
2.1.2试验机实验特性分析 5
2.2试验机设计方案 5
2.3机械传动部分的运动特性分析 6
2.4本章小结 6
3摩擦磨损试验机设计初步设计 7
3.1初选电机 7
3.1.1初选电机功率 7
3.1.2 选择电机转速 8
3.1.3 选择电机型号 8
3.1.4 电机的安装 9
3.2滚珠丝杠的设计与计算 9
3.3减速器结构设计 11
3.3.1方案分析 11
3.4轴的设计计算 15
3.5轴承的选择及校核 16
3.6键的选择计算及校核 17
3.7减速器润滑及密封 17
3.7.3附属零件设计 18
3.8液压缸设计与安装 18
3.8.1液压缸结构设计 18
选择液压缸的安装方式：尾部法兰型 18
3.8.2液压缸的安装 19
3.9本章小结 19
4 摩擦磨损试验机主运动部分设计 20
4.1主轴的设计和计算 20
4.1.1 估算轴径 20
4..1.2轴结构的设计 21
4.1.3联轴器的选择 21
4.1.4轴上受力分析 22
4.1.5轴的精确校核 24
4.1.6轴承的选择及润滑 26
4.2键联接的选择和校核 26
4.2.1主轴环连接键的选择 26
4.2.2键的校核 26
4.3本章小结 27
5 摩擦磨损试验机整体的结构设计 28
5.1、磨损试验机的整体结构 28
5.2试验机箱体结构示意图 29
6试验机性能分析 30
6.1试验机实现的实验温度功能 30
6.1.1高温情况的实现 30
6.1.2温度的控制及测量 30
6.2试验机实现的实验功能--压力加载 30
6.2.1压力加载的实现 31
6.2.2压力的测量 31
6.3试验机实现的实验功能--转速 31
6.3.1转速的控制 31
6.3.2转速的测量 31
6.4磨损量的影响 31
6.5本章小结 32
7试验机三维图构建 33
7.1 整体装配示意图 33
7.2丝杠设计 34
7.3减速器 34
7.4加载运动示意图 35
7.5液压缸结构图 36
7.6小结 37
结论与展望 38
致谢 40
毕业设计（论文）知识产权声明 41
毕业设计（论文）独创性声明 42

主要符号表

F 载荷
T 转矩
P 功率
n 转速
i 传动比

绪论
1绪论
1.1前言
摩擦学是一门实践性很强的应用科学，它主要研究作相对运动物体的相互作用表面、类型及其机理、中间介质及环境所构成的系统的行为与摩擦及损伤控制的科学与技术。 研究材料摩擦磨损行为一般需要借助摩擦磨损试验机测量摩擦副的摩擦磨损特性等一系列参量。在国内的相关研究中广泛使用的试验机有滚子式磨损试验机、四球式摩擦磨损试验机等。
随着冶金、矿山、电力以及工程机械等行业的发展，人们对磨损危害的认识有了相当的提高。为了弄清磨损机理以减少有害的磨损，各国学者对材料在常温下的各种磨损问题均进行了大量的研究，但对于材料在高温下的磨损问题至今却研究的较少，这和高温磨损试验装置的缺乏不无关系。1910年第一台磨料磨损试验机即以问世，1975年美国润滑工程师学会（ALSE）编著的“摩擦磨损装置”一书中所公布的不同类型的摩擦磨损试验机也有上百种，但其中大部分都是常温磨损试验机[1]。近几十年来，磨损试验机和试验方法虽然有了较大的发展，但这些试验机大多还是由企业和研究工作者根据工作需要和实际工况自行设计制造的，如高温磨料磨损试验机，适合高分子及其复合材料试验用的高温摩擦磨损试验机等。只有少数试验机是由专门的试验机厂或仪器制造公司制造和供应的，而且这些试验机大都结构复杂，价格较贵，这说明了磨损问题的复杂性和进行实验室磨损试验研究的困难所在。
摩擦磨损问题存在于人类物质活动的各个方面。在汽车、发电、设备、冶金、铁道、宇航、电子和农机等各方面的机械都大量存在着摩擦学的问题。据估计，全世界约有1/2- 1/3的能源以各种形式消耗在摩擦上，如果从摩擦学方面采取正确的措施，就可以大大节约能源消耗。磨损是机械零部件3种主要的失效形式之一，所导致的经济损失是巨大的，大约有80%的机械零件由于各种磨损导致失效。特别是随着物质文明的进步和工业技术现代化的发展，机械设备的开发使用普遍趋于重载、高速、高效率化，如何控制和改善机械的摩擦磨损状况、提高其使用寿命和工作可靠性，已成为机械工业技术人员必须关注的问题，并促使其研究不断的深入和发展。
这些摩擦试验机多采用静态选位法观察摩擦试件，虽然简单易行，但不能获得摩擦过程的动态信息，更不能对磨损（摩擦）过程进行动态观测及动态数据记录；另外由于受到试验机转速的限制，摩擦副相对运动的速度大多较低（一般不超过10m/s ）。然而现代机械装备中许多摩擦副的相对滑动速度相当高，如高速 列车运行时的速度约为300km/h，制动时制动盘与刹车片之间摩擦速度为60～
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70m/s.而目前还未曾见到可用于高速条件下数据动态测量所需的商用摩擦磨损试验机。
摩擦磨损试验的目的是为了对摩擦磨损现象及其本质进行研究，正确地评价各种因素对摩擦磨损性能的影响，从而确定符合使用要求的摩擦副元件的最优参数。摩擦磨损试验研究的内容非常广泛，如探讨摩擦、磨损和润滑机理以及影响摩擦、磨损的诸因素，对新的耐磨、减磨及摩擦材料和润滑剂进行评定等。由于摩擦磨损现象十分复杂，摩擦磨损条件不同，试验方法和装置种类繁多，如何准确地获取摩擦磨损过程中的参数变化成为一个十分重要的研究课题。为了探索和验证机械工程中摩擦磨损问题的机理以及有关影响因素，在摩擦学研究中开展摩擦磨损测试技术和数据分析研究具有非常重要的作用。
高温高速摩擦磨损试验机是进行高温高速摩擦磨损试验的有效设备，广泛运用于对各种高速刀具的高温摩擦磨损性能进行测试和评价，是高速切削和新型刀具材料研制开发和应用的必备设备。该设备是高速加工和刀具材料研究方向研究工作急需的基础设备，该设备可以扩展该学科的研究领域和提高研究水平。

1.2摩擦磨损实验机研究现状
摩擦试验机对冶金、矿山、电力以及工程机械等行业的发展有着至关重要的作用,随着目前世界各国科技的飞速发展,各个行业在技术上的突飞猛进摩擦试验机对于各行业的重要性也越来越明显.
目前，世界只有美国、日本、瑞士等少数几个国家有摩擦磨损试验机的专业生产企业，而济南试金集团是国内最早研制和生产摩擦磨损试验机的厂家。随着中国工业的发展，摩擦试验机在工业当中的地位渐渐显现了出来，因此国内有些企业也纷纷加入到了摩擦学行业的研究来。
济南竟成测试技术有限公司生产的MMW-1 A 新型万能摩擦磨损试验机

图1-1 MMW-1 A 新型万能摩擦磨损试验机
本试验机可在一定的接触压力下，以滚动、滑动的摩擦形式，在较宽的转速范围内，用来评定润滑剂、金属、塑料、涂层、橡胶、陶瓷等材料的摩擦磨损性能。该机具有多种摩擦副，如低速销盘（大盘，三针）摩擦副、四球长时抗磨损性能摩擦副、球—青铜三片润滑性能摩擦副（可选附件）以及止推圈、球—盘、泥浆磨损、橡胶密封圈的唇封力矩和粘滑摩擦副（可选附件）。该试验机在石油化工、机械、能源、冶金、航天等摩擦学研究的各专业技术领域具有广泛的用途。
当然,目前国内还有其他公司的产品一样很成熟,已经趋于成熟化，智能化，有的并能用微机显示，比如济南益华摩擦学测试技术有限公司生产的采用微机控制的四球摩擦磨损试验机当然,目前国内还有其他公司的产品一样很成熟了。济南思达测试技术有限公司生产的MME-2微机控制摩擦磨损试验机就是一个例子
MME-2微机控制摩擦磨损试验机：

图1-2 MME-2微机控制摩擦磨损试验机

主要用途本试验机可做各种金属材料及非金属材料（尼龙、塑料等）在滑动摩擦、滚动摩擦、滚滑复合摩擦和间歇接触摩擦等多种状态下的耐磨性能试验，用于评定材料的摩擦机理和测定材料的摩擦系数。并可模拟各种材料在干摩擦、湿摩擦、磨料磨损等不同工况下摩擦磨损试验。该机采用计算机控制系统，可实时显示试验力、摩擦力矩、摩擦系数、试验时间等参数，并可记录实验过程中摩擦系数—时间曲线。滚动摩擦试验能调节实现不同的滑差率；该产品所做结果符合GB/T12444.2-90金属磨损试验方法—MM型磨损试验；GB/T3960—83塑料滑动摩擦系数试验方法。由于该机功能多，结构简单可靠，使用方便，有多个标准试验方法建立在该机型上，且在国外使用较多，所以在国内摩擦学研究领域也有非常广泛的应用。

1.3本课题的研究目的及意义
这些摩擦试验机多采用静态选位法观察摩擦试件，虽然简单易行，但不能获得摩擦过程的动态信息，更不能对磨损（摩擦）过程进行动态观测及动态数据记录；另外由于受到试验机转速的限制，摩擦副相对运动的速度大多较低（一般不超过10m/s ）。然而现代机械装备中许多摩擦副的相对滑动速度相当高，如高速 列车运行时的速度约为300km/h，制动时制动盘与刹车片之间摩擦速度为60～70m/s.而目前还未曾见到可用于高速条件下数据动态测量所需的商用摩擦磨损试验机。
摩擦磨损试验的目的是为了对摩擦磨损现象及其本质进行研究，正确地评价各种因素对摩擦磨损性能的影响，从而确定符合使用要求的摩擦副元件的最优参数。摩擦磨损试验研究的内容非常广泛，如探讨摩擦、磨损和润滑机理以及影响摩擦、磨损的诸因素，对新的耐磨、减磨及摩擦材料和润滑剂进行评定等。由于摩擦磨损现象十分复杂，摩擦磨损条件不同，试验方法和装置种类繁多，如何准确地获取摩擦磨损过程中的参数变化成为一个十分重要的研究课题。为了探索和验证机械工程中摩擦磨损问题的机理以及有关影响因素，在摩擦学研究中开展摩擦磨损测试技术和数据分析研究具有非常重要的作用。
高温高速摩擦磨损试验机是进行高温高速摩擦磨损试验的有效设备，广泛运用于对各种高速刀具的高温摩擦磨损性能进行测试和评价，是高速切削和新型刀具材料研制开发和应用的必备设备。该设备是高速加工和刀具材料研究方向研究工作急需的基础设备，该设备可以扩展该学科的研究领域和提高研究水平。
1.4本章小结
本章介绍了摩擦磨损试验机的发展背景及国内外研究现状，介绍了摩擦磨损试验机的应用现状，论述了研究摩擦磨损试验机的意义与重要性。由于摩擦磨损现象十分复杂，摩擦磨损条件不同，试验方法和装置种类繁多，如何准确地获取摩擦磨损过程中的参数变化成为一个十分重要的研究课题。为了探索和验证机械工程中摩擦磨损问题的机理以及有关影响因素，在摩擦学研究中开展摩擦磨损测试技术和数据分析研究具有非常重要的作用。

0

2总体设计方案
2.1高温环块摩擦磨损试验机结构及运动分析
2.1.1高温环块摩擦磨损试验机结构
试验机结构主要包括主传动系统主传动系统：三相异步电动机通过联轴器减速器驱动主轴，带动摩擦环块旋转；加载系统：采用液压缸实现持续加载；夹持系统：在油池设计凹槽使滑块横向固定于有池内，因为试块纵向有液压加载以及与试环的接触摩擦使其定位。摩擦环的固定，摩擦环随主轴转动，其左端顶在轴肩上右端通过套筒顶着轴承与轴承端盖，摩擦环由轴肩实现与主轴的旋转，其他各处均用螺纹连接实现其加载；进给系统：该摩擦副形式为一环和块，环装于主轴前段可随主轴以一定速度旋转主轴旋转，主动轴由三相异步电动机驱动，电机有减速器控制转速。
2.1.2试验机实验特性分析
试验机的设计满足在高温高速及加载重压的条件下工作，温度的控制通过绕在试块上的电阻丝实现对试块的加热，并通过红外热传感器实时监测实验的温度条件。速度通过电机以及减速器控制其主轴的转速。压力的控制通过液压缸对油池底部施加纵向的的压力并通过压敏电阻实时监测摩擦接触面的正压力，还有横向摩擦力传感器测量摩擦力。
2.2试验机设计方案
摩擦磨损试验机，又称摩擦试验机，磨损试验机。根据摩擦副可分为球盘摩擦磨损试验机，销盘摩擦磨损试验机，盘盘摩擦磨损试验机，环块摩擦磨损试验机，四球摩擦磨损试验机，缸套活塞环摩擦磨损试验机，高频摩擦磨损试验机，高温摩擦磨损试验机，真空摩擦磨损试验机。
本课题的设计任务即为环块式摩擦磨损试验机，该机械设备机械设计及液压技术的试验设备。该试验机设计时考虑的主要因素是使其在试验室环境中能够设计任务书中的要求，即满足温控范围工作的最高温度280 ℃；摩擦副：环块接触最大正压力300N，转速500-1000rpm。该试验设备主要有机械传动部分和液压加载系统组成。
2.3机械传动部分的运动特性分析

试验机的运动原理图如下：

1：箱体 2：电机 3：联轴器 4：减速器 5：摩擦块 6:摩擦环 7：轴 8：丝杠传递装置 9：液压缸
图2-1试验机运动原理图
摩擦磨损试验机运转时，有三个原动件，即电机带动主轴和液压缸加载还有手轮旋转带动丝杠即电机工作台的运动，减速器在光滑导轨上方便安装时的微调。
2.4本章小结
本章首先介绍了摩擦磨损试验机结构及运动特性，并根据其结构和运动特性提出试验机的设计方案，同时对试验机运动原理进行分析，最后做出试验机的总体设计方案。

38

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3摩擦磨损试验机设计初步设计
3.1初选电机
3.1.1初选电机功率
（1） 试环所需功率
试环所需功率由工作阻力和摩擦系数计算确定。由任务书所给最大正压力:300N；转速:500～1000r/min；试环的最大直径：40mm。
故转盘所需功率：
(3-1)
①其中为电机的计算转矩
根据《机械设计手册①》表7.2—6，表7.2-7得：
常见材料摩擦副的动摩擦系数在0.014~1.3之间，由于本试验机是对普通材料进行摩擦磨损实验，故取常用值=0.6
由古典摩擦公式：
f = ×N 其中N =300N (3-2)
f = ×N
=0.6×300
=180 N
则加载于电机上的扭矩最大值为：
= f × R (3-3)
= 180×0.02
=3.6
② 估算轴承阻尼对电机的扭矩的影响
由原理图知，轴为水平安装，故径向载荷为其主要载荷，选角接触系列轴承，有《机械设计手册④》表28.2-1查得：
角接触系列轴承的摩擦系数在0.002～0.005之间，由轴承摩擦力矩近似计算公式:

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= (3-4)
估算得→0 可忽略不计。
故电机计算转矩
= + （3-5）
= 3.6
电机转速为1000 r / min
(2)电机的输出功率
则电机所需功率为：
= kw
= 0.37696 kw
联轴器的传动效率取0.98。
(3)确定电机的额定功率
则取电机额定功率:
(3-6)
3.1.2 选择电机转速
根据任务书给定的试环速为500～1000r／min，因为电机输出轴添加有减速器，所以选取转速为2840r／min的调速电机。
3.1.3 选择电机型号
根据电机类型，结构形式，功率和转速，选取Y90S-2电动机。它具有结构简单、维修方便等特点，有良好的起动和运行性能，性能指标高、体积小、噪音低。
Y90S-2总长度是365mm中心高是90mm轴伸尺寸40mm机座中心距140mm机座最大外距180mm，机座前后中心距100mm机座中心距到轴伸台间距50mm轴径24mm键口8。

表3-1 电机参数
型号
输出功率 (kw)
电压(v)
转速(r/min)
电流(A)
最大转矩
重量（kg）
Y90s-2
1.5
380
2840
2.00
2.3
22
3.1.4 电机的安装
根据系统原理图，轴为水平安装，为了安装方便，结构尽可能的紧凑，电机采用卧式安装（如图3-1A），安装尺寸见下表。

A B
图3-1 电机安装类型

表3-2电机安装尺寸
机座号
安装尺寸（mm)
A
B
C
D
E
F
G
H
K
P
M
N
e
S
L
J
71
112
90
5
φ16
40
5
12.8
71
φ10
44
85
70
1
M6
55
92
A是IMB3型机座有底脚,端盖上无凸缘,即卧式安装。
B是IMB14型机座有底脚,端盖上无凸缘,轴伸在凸缘端,即小法兰立式安装。
选取Y90S-2电动机：
2--------------极数：表示2极
1--------------铁心长度代号：表示1号铁心
71-------------机座号：表示中心高71毫米
Y80M2-4-------------系列代号：单相电容运转异步电动机

3.2滚珠丝杠的设计与计算
工作台重量=30KG=300N，工作台最大行程=40mm，工作台导轨的摩擦系数为u=0.1，快速进给速度=0.5m/min，。
该丝杠螺母副主要用于传递运动，来控制电机减速器摩擦环沿摩擦环的径向位移。而没有很大的力的传递，因此其传递的力可以忽略不计。其作用在于微调试块安装位置，因此轴向的位移并不大。下面对丝杠螺母副进行结构设计，强度校核可以不计。
螺母的轴向位移： (3-7)
式中： φ是螺杆转角，rad；s是导程，mm；p是螺距，mm；x是螺纹线数；
令该螺纹为单线螺纹，则x＝1；
由于丝杠带动摩擦环的移动距离为40 mm，又要留下一定的余量，可令螺纹长度L＝50 mm；
设计使螺纹移动l=40 mm时，手轮转动8圈，即：
rad
(3-8)
由此可知： mm
螺纹中径： (3-9)
式中： Ψ是螺母形式参数，整体式螺母取1.2~2.5，分体式螺母取2.5~3.5；[P]是螺纹副许用压强，N/mm2；可取；
带入数据，有： mm
由系统结构特点，取： mm ；
丝杆公称直径d=20,小径：20-5.5=14.5mm
螺母高度： mm
丝杆旋动圈数：
基本牙型高度： mm
工作压强：
工作压强满足要求。
为了保证自锁，螺纹升角:
螺纹牙根部的宽度： mm
3.3减速器结构设计
3.3.1方案分析
可知Y90S-2电机的转速为2840r/min。额定功率为1.5kw。又由主运动摩擦环的的转速为1000r/min,可知总传动比为2.84。摩擦环最大摩擦力为300N.用一级圆柱齿轮减速器。为防止轻微振动,因而用弹性联轴器与电机相连。
一级展开式圆柱齿轮减速器的特点及应用：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。传动系统图如下：
3.3.2 传动比分配
总效率
=
=0.96×0.99×0.992=0.9315
工作机的转速n=1000r/min
则
3.3.3 动力运动参数计算
（1）转速==2840（r/min）
=/=/=2840/2.84=1000（r/min）
（2） 功率P；；

（3） 转矩T(N﹒m)

(N﹒m )
(N﹒m )
上述数据列表如下：
轴号
功率
P/kW
N/(r.min-)
/(N﹒m)

i

0
1.5
2840
5.044
1
0.96
1
1.485
2840
4.994
2
1.441
1000
13.763
2.84
0.97
3
1.426
1000
13.625
1
0.98
3.3.4齿轮的计算
（1）齿轮材料和热处理的选择
小齿轮选用45号钢，调质处理，HB＝236
大齿轮选用45号钢，正火处理，HB＝190
（2） 齿轮几何尺寸的设计计算
由《机械零件设计手册》查得
,SHlim = 1

由《机械零件设计手册》查得
ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1
由

（3）小齿轮的转矩

（4）选载荷系数K
由原动机为电动机，工作机为主运动动轴，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查《机械原理与机械零件》教材中表得，取K＝1.1
（5）计算尺数比
=2.84
（6）选择齿宽系数
根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查《机械原理与机械零件》教材中表得，取＝1
（7）计算小齿轮分度圆直径
≥766= （3-10）
=766
d =24( mm)
（8）确定齿轮模数m

m =(0.007～0.02)a = (0.007～0.02)×185.871。取m=2
（9）确定齿轮的齿数和
取 Z1 = 12
取 Z2 = 36
（10）实际齿数比

齿数比相对误差
Δ<±2.5% 允许
（11）计算齿轮的主要尺寸

中心距
齿轮宽度 =1×24=24（mm）
B1 = B2 + (5～10) = 29～34(mm)
取B1 =30 (mm)
（12）计算圆周转速v并选择齿轮精度
（3-11）
查表应取齿轮等级为9级，
但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。
3.3.5齿轮弯曲强度校核
由式子知两齿轮的许用弯曲应力

计算两齿轮齿根的弯曲应力，由《机械零件设计手册》得
=2.63
=2.19
比较的值
/[]=2.63/244=0.0108>/[]=2.19/204=0.0107
计算大齿轮齿根弯曲应力为 （3-12）

齿轮的弯曲强度足够
3.3.6齿轮几何尺寸的确定
齿顶圆直径 由《机械零件设计手册》得 h*a =1 c* = 0.25

齿距 P = 2×3.14=6.28(mm)
齿根高
齿顶高
齿根圆直径

3.3.7齿轮的结构设计
小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：
轴孔直径 d=25
轮毂直径 =1.6d=1.6×25=50
轮毂长度
轮缘厚度 δ0 = (3～4)m = 6～8(mm) 取 =8
轮缘内径 =-2h-2=76-2×4.5-2×8=51mm。及取值50mm
腹板厚度 c=0.3=0.3×33=9.9mm及C取值为10mm
腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(24+72)=48(mm)
腹板孔直径=0.25（-）=0.25（72-24）
=12(mm)
取=12(mm)
齿轮倒角n=0.5m=0.5×2=1
3.4轴的设计计算
由《机械零件设计手册》中的图表查得
选45号钢，调质处理，HB217～255
=650MPa =360MPa =280MPa 3.4.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径
从动轴=c=11512.99mm
考虑键槽=12.99×1.05=13.64
选取标准直径=16
3.4.2 轴的结构设计
根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。
从动轴的强度校核
圆周力 ==2000×13.763/72=382.31N
径向力 =tan=382.31×tan20°=139.15N
由于为直齿轮，轴向力=0
轴长L=110mm
==0.5=0.5×1654.92=191.16
=0.5L=191.16×110×0.5/1000=10.51
==0.5=0.5×139.15=69.58
=0.5L=501.17×110×0.5/1000=3.83
转矩T=13.763
校核
===11.19 （3-13）
===13.91 （3-14）
由图表查得，=55MPa
d≥10=10=13.62(mm)
考虑键槽d=13.62mm < 45mm
则强度足够

3.5轴承的选择及校核
考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查《机械零件设计手册》选择6207 2个（GB/T276-1993）从动轴承6209 2个（GB/T276-1993）
寿命计划：
两轴承受纯径向载荷
P==139.15N X=1 Y=0
从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷
=25.6KN =1 =3
===103781278 （3-15）
预期寿命为：8年，两班制
L=8×300×16=38400<
轴承寿命合格
3.6键的选择计算及校核
（1）从动轴外伸端d=42，考虑键在轴中部安装故选键10×40 GB/T1096—2003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa
====82.75< （3-16）
则强度足够，合格
（2）与齿轮联接处d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键14×52 GB/T1096—2003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa
====45.392<
则强度足够，合格
3.7减速器润滑及密封
3.7.1 润滑的选择确定
（1）润滑方式
1.齿轮选用浸油润滑
2.轴承采用润滑脂润滑
（2）润滑油牌号及用量
1.齿轮润滑选用150号机械油，最低～最高油面距10～20mm，需油量为1.5L左右
2.轴承润滑选用2L—3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/3～1/2为宜
3.7.2密封形式
（1）.箱座与箱盖凸缘接合面的密封
选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法
（2）观察孔和油孔等处接合面的密封
在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封
（3）轴承孔的密封
闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部。轴的外伸端与透盖的间隙，由于V<3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封
（4）轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部
3.7.3附属零件设计
（1）窥视孔和窥视孔盖
由其结构得其尺寸为：

（2）通气塞和通气器
通气器结构主要尺寸：M16×1.5，D=22，D1=19.8，S=17，L=23，l=12，a=2，d1=5。
（3）油标、油尺
由于杆式油标结构简单，应用广泛，选择杆式油标尺，其尺寸选择为：M12
（4）油塞、封油垫
其尺寸选择为：M20×1.5
（5）起吊装置
选择吊耳环和吊钩

3.8液压缸设计与安装
3.8.1液压缸结构设计
（1）选择液压缸的类型：选择活塞式液压缸
选择液压缸的安装方式：尾部法兰型
（2）液压缸体尺寸计算
D===66 （3-17）
缸内径D: 66mm，
F——液压缸推力（N）,F=500N
P——选定的工作压力（MPa）查手册知p=0.12Mpa
所以D=66
经圆整后取内径D为66mm.
活塞杆直径:
查表可知活塞杆的直径d可根据工作压力或设备类型选取，可查机械手册参考表，当液压缸工作压力p∕MPa≤5时，活塞杆直径d∕mm取（0.5--0.55）D其中为活塞杆的许用应力，选用45号碳素钢，取120Mpa.d=3mm.又上式可得活塞杆的直径只需大于3mm即可，因此液压缸的结构选取活塞杆的直径为35mm。
液压缸缸筒长度和最小导向长度是活塞最大行程L、活塞长度B、活塞杆导向长度H和特殊要求的其他长度的总和。活塞长度B=（0.6-1.0）D, 活塞杆导向长度A=（0.6-1.5）d；其他长度指的是一些特殊装置所需的长度，如缓冲装置所需的长度，而且液压缸缸筒长度不应大于内径的（20-30）倍。
最小导向长度的确定：
当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。
对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求：
式中 L——液压缸的最大行程； D——液压缸的内径。H=+=35mm。

3.8.2液压缸的安装
综合考虑安装螺栓、液压缸法兰上的受力情况以及整体机械结构的合理性与科学性，决定选择尾部法兰形式安装液压缸