減速器設(shè)計(jì)論文

1、桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)說明書 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 學(xué)生姓名： 陳會(huì)濤 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 史雙喜 2013年 07月 03日引 言減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)或齒輪蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常用在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置；在少數(shù)場(chǎng)合下也用作增速的傳動(dòng)裝置，這時(shí)就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)措中應(yīng)用很廣。 減速器類型很多，按傳動(dòng)級(jí)數(shù)主要分為：單級(jí)、二級(jí)、多級(jí)；按傳動(dòng)件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。當(dāng)傳動(dòng)比在8以下時(shí)，可采

2、用單級(jí)圓柱齒輪減速器。大于8時(shí)，最好選用二級(jí)(i=840)和二級(jí)以上(i40)的減速器。單級(jí)減速器的傳動(dòng)比如果過大，則其外廓尺寸將很大。二級(jí)和二級(jí)以上圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)布置形式有展開式、分流式和同軸式等數(shù)種。展開式最簡單，但由于齒輪兩側(cè)的軸承不是對(duì)稱布置，因而將使載荷沿齒寬分布不均勻，且使兩邊的軸承受力不等。為此，在設(shè)計(jì)這種減速器時(shí)應(yīng)注意：1)軸的剛度宜取大些；2)轉(zhuǎn)矩應(yīng)從離齒輪遠(yuǎn)的軸端輸入，以減輕載荷沿齒寬分布的不均勻；3)采用斜齒輪布置，而且受載大的低速級(jí)又正好位于兩軸承中間，所以載荷沿齒寬的分布情況顯然比展開好。這種減速器的高速級(jí)齒輪常采用斜齒，一側(cè)為左旋，另一側(cè)為右旋，軸向力能互相抵

3、消。為了使左右兩對(duì)斜齒輪能自動(dòng)調(diào)整以便傳遞相等的載荷，其中較輕的齠輪軸在軸向應(yīng)能作小量游動(dòng)。同軸式減速器輸入軸和輸出軸位于同一軸線上，故箱體長度較短。但這種減速器的軸向尺寸較大。圓柱齒輪減速器在所有減速器中應(yīng)用最廣。它傳遞功率的范圍可從很小至40 000kW，圓周速度也可從很低至60m/s一70ms，甚至高達(dá)150ms。傳動(dòng)功率很大的減速器最好采用雙驅(qū)動(dòng)式或中心驅(qū)動(dòng)式。這兩種布置方式可由兩對(duì)齒輪副分擔(dān)載荷，有利于改善受力狀況和降低傳動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：減速器 剛性 零部件 方案目 錄引言1一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書31. 課程設(shè)計(jì)題目：32.已知條件3二. 設(shè)計(jì)任務(wù)4三. 設(shè)計(jì)步驟41. 傳動(dòng)裝置總體

4、設(shè)計(jì)方案42、電動(dòng)機(jī)的選擇43.計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)64.齒輪的設(shè)計(jì)7（一）高速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)7(二).按齒根彎曲強(qiáng)度校核10（三）低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)11(四).按齒根彎曲強(qiáng)度校核134. 滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)14(一).高速齒輪軸的設(shè)計(jì)14（二）中間軸的設(shè)計(jì)19（三）低速軸的設(shè)計(jì)205.角接觸軸承的校核20四 設(shè)計(jì)小結(jié)21五 參考資料22 一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 課程設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)（簡圖如下）1 二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器2 運(yùn)輸帶3聯(lián)軸器（輸入軸用彈性聯(lián)軸器，輸 出軸用的是齒式聯(lián)軸器）4電動(dòng)機(jī)5卷筒原始數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)編號(hào)1運(yùn)送帶工作拉力F/N1500運(yùn)輸帶工作

5、速度v/(m/s)1.3卷筒直徑D/mm3402.已知條件1）工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35；2）使用折舊期：8年；3）檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；4）動(dòng)力來源：電力，三相交流電，電壓380/220V5）運(yùn)輸帶速度允許誤差為5%；6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。二. 設(shè)計(jì)任務(wù)1.減速器總裝配圖一張。2.軸、齒輪零件圖各一張。3.說明書一份。三. 設(shè)計(jì)步驟1. 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案本組設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：第1組數(shù)據(jù)：運(yùn)送帶工作拉力F/N 1500 。運(yùn)輸帶工作速度v/(m/s) 1.3 。 卷筒直徑D/mm 34

6、0 。1）減速器為二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器。2）方案簡圖如下圖3) 該方案的優(yōu)缺點(diǎn)：二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器具有傳遞功率大，軸具有較大剛性,制造簡單,維修方便,使用壽命長等許多優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。 2、電動(dòng)機(jī)的選擇1）選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求和工作條件選用Y系列全封閉自扇冷籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380V。2）選擇電動(dòng)機(jī)的功率工作機(jī)的有效功率為：Pw=Fv/1000 kW從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)傳送帶間的總效率為：由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表9.1可知： ：彈性聯(lián)軸器效率 0.99 ：滾動(dòng)軸承效率 0.98（滾子軸承） ： 齒輪傳動(dòng)效率 0.97 （8級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)） ：卷筒效率 0.99

7、所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理范圍，二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000和1500三種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kw）滿載轉(zhuǎn)速(r/min)Y132s-6 3 960 2.0 2.0電動(dòng)機(jī)的主要安裝尺寸和外形尺寸如下表安裝尺寸外形尺寸HABCDEFGKMNPRSTABACADHDL13221614089388010331226523030001542802752103154

8、752.計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比1 總傳動(dòng)比為：2 分配傳動(dòng)比： 考慮潤滑條件為使兩級(jí)大齒輪直徑相近取， 故 3.計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1) 各軸的轉(zhuǎn)速 高速軸 中間軸 低速軸 卷筒軸2) 各軸的輸入功率 高速軸 中間軸 低速軸卷筒軸3) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為所以：高速軸 中間軸低速軸卷筒軸將上述計(jì)算結(jié)果匯總于下表，以備查用。軸名功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/(Nmm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比效率電機(jī)軸2.3996010.99高速軸2.3796040.95中間軸2.252402.890.95低速軸2.148310.97卷筒軸2.08834.齒輪的設(shè)計(jì)（一）高速級(jí)大

9、小齒輪的設(shè)計(jì)1) 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)按簡圖所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。(2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度(GB/T10095.1、22001)。(3)材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表5-5選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為250HBW，大齒輪為45鋼（正火），硬度為210HBW，二者材料硬度差為40HBW。(4)選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)(5)按軟齒面齒輪非對(duì)稱安裝查表5-8，取齒寬系數(shù)2) 初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸 (1) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:先由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。兩者比較校核。 (2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即 1 確定公式內(nèi)的

10、各計(jì)算數(shù)值.試選載荷系數(shù)。.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 .由課本圖P113圖6-6（b）按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。. 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù)S=1 2.計(jì)算. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 齒數(shù)比=55.70mm .計(jì)算圓周速度。 .計(jì)算齒寬。.計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，課本P85圖5-7查得動(dòng)載系數(shù)； 使用系數(shù)； 由課本P118圖6-5用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱分布時(shí)，； 故載荷系數(shù)：.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 .計(jì)算模數(shù) 查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列（GB 135787）取模數(shù)小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù).幾個(gè)尺寸計(jì)算1.計(jì)算

11、分度圓直徑 2.計(jì)算中心距 3.計(jì)算齒輪寬度 取，。4.齒高h(yuǎn) (二).按齒根彎曲強(qiáng)度校核 彎曲強(qiáng)度的校核公式 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值. 由課本P114圖6-7查得：小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；.課本P116圖6-8取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力； 取彎曲疲勞安全系數(shù)，應(yīng)力修正系數(shù)，有 .計(jì)算載荷系數(shù)； .查取齒形系數(shù)； 查得；.查取應(yīng)力校正系數(shù)；查得；.計(jì)算大、小齒輪的并加以比較； .校核計(jì)算 （三）低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)1) 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)按簡圖所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。(2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7

12、級(jí)精度(GB/T10095.1、22001)。(3)材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表6.1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為250HBW，大齒輪為45鋼（正火），硬度為210HBW，二者材料硬度差為40HBW。(4)選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)取(5)按軟齒面齒輪非對(duì)稱安裝查表6-11，取齒寬系數(shù)2) 初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸 (1) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:先由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。兩者比較校核。 (2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即 2 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值.試選載荷系數(shù)。.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 . 由課本P121表6-8查得材料系數(shù)。. 由課本圖P113圖6-6（b）按齒面硬度查得：小齒

13、輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。. 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù). 由課本P116圖6-8取接觸疲勞壽命系數(shù)；。. 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù)S=1 2.計(jì)算. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 齒數(shù)比=49.4mm .計(jì)算圓周速度。 .計(jì)算齒寬。.計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，課本P117圖6-9查得動(dòng)載系數(shù)； 由課本P117表6-4查得使用系數(shù)； 由課本P118圖6-5用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱分布時(shí)，； 故載荷系數(shù)：.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 .計(jì)算模數(shù) 查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列（GB 135787）取模數(shù)小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù).幾個(gè)尺寸計(jì)算1.計(jì)算分度圓直

14、徑 2.計(jì)算中心距 3.計(jì)算齒輪寬度 取，。4.齒高h(yuǎn) (四).按齒根彎曲強(qiáng)度校核 彎曲強(qiáng)度的校核公式 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值. 由課本P114圖6-7查得：小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；.課本P116圖6-8取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力； 取彎曲疲勞安全系數(shù)，應(yīng)力修正系數(shù)，有 .計(jì)算載荷系數(shù)； .查取齒形系數(shù)； 查得；.查取應(yīng)力校正系數(shù)；查得；.計(jì)算大、小齒輪的并加以比較； .校核計(jì)算 4. 滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) (一).高速齒輪軸的設(shè)計(jì).輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上可知，.求作用在齒輪上的力 因已知高速小齒輪的分度圓直徑 而 .初步確定軸的最小直

15、徑 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)課本P182表8-4，取，于是 ，由于鍵槽的影響，故 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故須同時(shí)選取連軸器型號(hào)。又因?yàn)樗‰妱?dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6，其軸徑為所以必須選軸孔直徑系列包括D=38mm的聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本P117表6-7，取，則：查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，選用LH3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 。根據(jù)聯(lián)軸器參數(shù)選擇半聯(lián)軸器長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。.齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1).為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，A段右端需制出一軸肩，故取B段的

16、直徑； 2).初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力的作用，故可以選用深溝球軸承。按照工作要求并根據(jù)，查手冊(cè)選取角接觸軸承7209C，其尺寸為，故； 3).由小齒輪尺寸可知，齒輪處的軸端D的直徑，。軸肩高度 ，故取，則軸環(huán)直徑為。取4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。 5).取齒輪距箱體右側(cè)內(nèi)壁的距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取，已知滾動(dòng)軸承寬度，另有軸端倒角寬度為2mm，則 進(jìn)而推得：， 至此，已初步確定了軸的各段和長度。(2).軸上零件

17、的軸向定位 聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平鍵連接。按由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-1查得A類平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。滾動(dòng)軸承與軸的軸向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。(3).確定軸上圓角和倒角尺寸查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，取軸端圓角。.求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，對(duì)于7209c型角接觸球軸承，其支點(diǎn)就是軸承寬度B的中點(diǎn)。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面B、C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算處的截面B、C處的、及的值列于下表。根據(jù)前面數(shù)據(jù)得：小齒輪直徑 圓周力徑向力軸向力水平面垂直面小

18、齒輪中間斷面左側(cè)彎矩為小齒輪中間斷面右側(cè)彎矩為已知：B:C:其中為小齒輪根圓直徑即：.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面B、C）的強(qiáng)度。根據(jù)上表數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得因此，故安全。（二）中間軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)高速軸的設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)中間軸 A B C D E F中間軸參數(shù)：根據(jù)高速軸可知中間軸總長由大齒輪齒寬得： 低速小齒輪尺寸： 則齒根圓：故B需加軸肩 則： A、 F處需安裝軸承 查手冊(cè)用角接觸軸承7207c故：C處小齒輪要與減速軸大齒輪配合故：大于減速軸軸承

19、寬度取S=12mmB=17mm倒角寬為2mmL=11mm+12mm+17mm+2mm=42mm故查表得鍵選擇（三）低速軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)高速軸中間軸的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)低速軸 A B C D E F低速軸參數(shù)：低速大齒輪參數(shù)： 寬 故 故F處要用聯(lián)軸器故：A、 E要裝軸承，查得選用7209C，E、F要加軸肩則 取 查表選擇鍵：C:F:5.角接觸軸承的校核 計(jì)算輸入軸承 已知查表得基本額定動(dòng)載荷查表小于0.005得由于 查得計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷2. 求壽命 查表得：故滿足要求四 結(jié)論 這次關(guān)于帶式運(yùn)輸機(jī)上的二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計(jì)是我們真正理論聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的實(shí)踐考驗(yàn)，對(duì)于提高我們機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。通過三個(gè)星期的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識(shí).為我們以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的