减速器的设计与计算.doc

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1、目 录摘 要ABSTRACT1 前 言1.1 减速器的主要形式及其特性1减速器主要构造21.3 减速器润滑32 电动机的选择及计算43减速箱原始数据及传动方案的选择5 4 轴的设计4.1 轴的分类64.2 轴的材料64.3 轴的构造设计74.4 轴的设计计算 95 圆柱齿轮传动设计5.1 齿轮传动特点及分类125.2 齿轮传动的主要参数及根本要求136.减速器润滑方式、密封形式 6.1 润滑方式确实定146.2 油池中油量确实定15轴承润滑15润滑剂的选择15油的密封及防止脂的稀释15谢辞16参考文献17第 21 页摘 要减速器是由封闭在刚性壳内所有齿轮的传动组成的以独立完整的构造。通过此次设

2、计初步掌握一般简单机械的完整设计及了解构成减速器的通用零部件。齿轮传动是应用极为广泛与特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传动运动与动力，目前齿轮传动装置正在逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性与硬齿面技术方向开展，齿轮的传动具有可靠平稳，效率高，传递功率范围广，构造紧凑，维护方便等优点。因此，它在各种机械设备与仪器表中广泛使用，本课题就是其一个典型应用。关键词：减速器 零部件 齿轮传动 机械传动Second straight teeth with the gear design cylindrical Frame and Experiment StudyABSTRACT

3、Gear is enclosed in either rigid in all the transmission of the independence of the whole structure. The preliminary design of the mechanical design and a full understanding of common parts of gear. The transmission is very widely applied and particularly important to a mechanical drive, it can be u

4、sed in the space between the transmission of motion and motivation, the transmission is gradually to the small size, low noise, high speed, reliability and the hard tooth of the technical development, the transmission of a reliable, efficient and smooth transfer of power and range of compact structu

5、re, safeguard it conveniently, are virtues. therefore, it is in a variety of mechanical equipment and apparatus in wide use, this subject is the typical application.Key Words: speed reducer gear drive mechanical drive 1前 言减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机及工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装

6、置，这时就称为增速器。减速器由于构造紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机械中应用很广。减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮-蜗杆、蜗杆-齿轮等。电动机联轴器高速轴中间轴低速轴减速器系统框图圆柱齿轮减速器当传动比在8以下时，可采用单级圆柱齿轮减速器。大于8时，最好选用二级(i=840)与二级以上(i40)的减速器。单级减速器的传动比方果过大，那么其外廓尺寸将很大。二级与二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式与同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而将使载荷沿齿宽分布

7、不均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这种减速器时应注意：1)轴的刚度宜取大些；2)转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀；3)采用斜齿轮布置，而且受载大的低速级又正好位于两轴承中间，所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷，其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴与输出轴位于同一轴线上，故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至40 000kW，圆周速度也可从很低至

8、60m/s一70ms，甚至高达150ms。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。这两种布置方式可由两对齿轮副分担载荷，有利于改善受力状况与降低传动尺寸。设计双驱动式或中心驱动式齿轮传动时，应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配，例如采用滑动轴承与弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形与圆弧齿形两大类。除齿形不同外，减速器构造根本一样。传动功率与传动比一样时，圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸要比渐开线齿轮减速器约30。1.2 减速器构造绝大多数减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成，重型减速器用高强度铸铁或铸钢。少量生产时也可以用焊接箱体。铸造或焊接箱体都应进展时效或退火处

9、理。大量生产小型减速器时有可能采用板材冲压箱体。减速器箱体的外形目前比拟倾向于形状简单与外表平整。箱体应具有足够的刚度，以免受载后变形过大而影响传动质量。箱体通常由箱座与箱盖两局部所组成，其剖分面那么通过传动的轴线。为了卸盖容易，在剖分面处的一个凸缘上攻有螺纹孔，以便拧进螺钉时能将盖顶起来。联接箱座与箱盖的螺栓应合理布置，并注意留出扳手空间。在轴承附近的螺栓宜稍大些并尽量靠近轴承。为保证箱座与箱盖位置的准确性，在剖分面的凸缘上应设有23个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传动啮合情况用的视孔、为排出箱内热空气用的通气孔与为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上那么常设有为提取整个减速器用的起重吊钩与为观察

10、或测量油面高度用的油面指示器或测油孔。关于箱体的壁厚、肋厚、凸缘厚、螺栓尺寸等均可根据经历公式计算，见有关图册。关于视孔、通气孔与通气器、起重吊钩、油面指示Oe等均可从有关的设计手册与图册中查出。在减速器中广泛采用滚动轴承。只有在载荷很大、工作条件繁重与转速很高的减速器才采用滑动轴承。1、电动机 2、 皮带轮小 3、 大带轮 4 、皮带 5、减速箱 6高速级齿轮传动 7 低速级齿轮传动 8 联轴器 9 圆锥齿轮传动 10 螺旋运输机1.3减速器润滑 圆周速度u12m/s一15ms的齿轮减速器广泛采用油池润滑，自然冷却。为了减少齿轮运动的阻力与油的温升，浸入油中的齿轮深度以12个齿高为宜。速度高

11、的还应该浅些，建议在07倍齿高左右，但至少为10mm。速度低的(05ms一08ms)也允许浸入深些，可到达16的齿轮半径；更低速时，甚至可到13的齿轮半径。润滑圆锥齿轮传动时，齿轮浸入油中的深度应到达轮齿的整个宽度。对于油面有波动的减速器(如船用减速器)，浸入宜深些。在多级减速器中应尽量使各级传动浸入油中深度近予相等。如果发生低速级齿轮浸油太深的情况，那么为了降低其探度可以采取以下措施：将高速级齿轮采用惰轮蘸油润滑；或将减速器箱盖与箱座的剖分面做成倾斜的，从而使高速级与低速级传动的浸油深度大致相等。 减速器油池的容积平均可按1kW约需035L一07L润滑油计算(大值用于粘度较高的油)，同时应保

12、持齿轮顶圆距离箱底不低于30mm一50mm左右，以免太浅时激起沉降在箱底的油泥。减速器的工作平衡温度超过90时，需采用循环油润滑，或其他冷却措施，如油池润滑加风扇，油池内装冷却盘管等。循环润滑的油量一般不少于05L/kW。圆周速度u12m/s的齿轮减速器不宜采用油池润滑，因为：1)由齿轮带上的油会被离心力甩出去而送不到啮合处；2)由于搅油会使减速器的温升增加；3)会搅起箱底油泥，从而加速齿轮与轴承的磨损；4)加速润滑油的氧化与降低润滑性能等等。这时，最好采用喷油润滑。润滑油从自备油泵或中心供油站送来，借助管子上的喷嘴将油喷人轮齿啮合区。速度高时，对着啮出区喷油有利于迅速带出热量，降低啮合区温度

13、，提高抗点蚀能力。速度u20心s的齿轮传动常在油管上开一排直径为4mm的喷油孔，速度更高时财应开多排喷油孔。喷油孔的位置还应注意沿齿轮宽度均匀分布。喷油润滑也常用于速度并不很高而工作条件相当繁重的重型减速器中与需要用大量润滑油进展冷却的减速器中。喷油润滑需要专门的管路装置、油的过滤与冷却装置以及油量调节装置等，所以费用较贵。此外，还应注意，箱座上的排油孔宜开大些，以便热油迅速排出。 2.电动机的选择与计算电动机类型的选择根据动力源与工作条件，选择Y系列三相异步 电动机功率的选择工作及所需的有效功率为：,其中 为工作机传动效率。为了计算电动机所需功率 ，需确定传动装置总效率 。设各效率分别为:

14、V带、 8级闭式齿轮传动、 滚动轴承、 弹性联轴器。由表2-2查得: 那么传动装置的总效率为：电动机所需功率为：由表16-1选取电动机的额定功率为 。电动机转速的选择选用常用同步转速1000r/min与1500r/min两种作比照。工作机转速：总传动比 ，其中 为电动机的满载转速。现将两种电动机的有关数据列于表1比拟表1两种电动机的数据比拟由上表可知,方案过小，方案方过大，方案与方案的传动比都适宜，为了能够合理分配传动比，使传动装置构造紧凑，决定选择方案。2.4电动机型号确实定根据电动机的功率与同步速率，选定电动机型号为Y132S-4。查表16-2知电动机的机座中心高为132mm，外伸轴径为3

15、8mm，外伸轴长度为80mm。3减速箱原始数据及传动方案的选择传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电机型号、合理分配传动比以及计算传动装置的运动与动力参数，为计算各级传动件准备条件。由于我们的实验的要求较高，电机输入的最高转速较大，为了减少本钱，降低对电机的要求，同时能够满足减震器试验台的正常工作，我们对减震器采用这样的方案:变频电机通过带轮的传递，到达第一对啮合齿轮，为了让减速器具有变速功能，我们使第二对啮合齿轮为双联齿轮，最后由输出轴传递给偏心轮机构。因为本试验属于多功能测试，包括了静特性试验、疲劳试示功试验、耐久试验。所以对整个传递要求较高。所以第一、二根轴;两端采用角接触球轴承，

16、第三根轴采用一头用角接触球轴承另一头采用普通调心球轴承。注意点是使用这个传动方案应保证工作可靠，并且构造简单、尺寸紧凑、加工方便、本钱低廉、 传动效率高与使用维护便利。减速器设计二级圆柱齿轮减速器传动比一般为840，用斜齿、直齿或人字齿，构造简单，应用广泛。展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度；分流式那么齿轮相对于轴承对称布置，常用于较大功率、变载荷场合。同轴式减速器，长度方向尺寸较小，但轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差。两级大齿轮直径接近有利于浸油润滑，轴线可以水平、上下或铅垂布置，如图：图中展开式又可以有下面两种，如下所示：根据材料力学工程力学可

17、以算出在一样载荷作用下，a方案优先于b方案， 最终选a4轴的设计4.1 轴的分类按轴受的载荷与功用可分为：1.心轴：只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。如.车辆轴与滑轮轴。2.传动轴：只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转矩。如汽车的传动轴。3.转轴：同时承受弯矩与扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。如减速器轴。主要承受弯矩与扭矩。轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度韧性与耐磨性。轴的材料从以下中选取：1. 碳素钢优质碳素钢具有较好的机械性能，对应力集中敏感性较低，价格廉价，应用广泛。例如：35、45、50等优质碳素钢。一般轴采用45钢，经过调质或正火处理；有耐磨

18、性要求的轴段，应进展外表淬火及低温回火处理 。轻载或不重要的轴，使用普通碳素钢Q235、Q275等。2. 合金钢合金钢具有较高的机械性能，对应力集中比拟敏感，淬火性较好，热处理变形小，价格较贵。多使用于要求重量轻与轴颈耐磨性的轴。例如：汽轮发电机轴要求，在高速、高温重载下工作，采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等。滑动轴承的高速轴，采用20Cr、20CrMnTi等。3. 球墨铸铁球墨铸铁吸振性与耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用铸造制成外形复杂的轴。例如：内燃机中的曲轴。4.3 轴的构造设计如下图为一齿轮减速器中的的高速轴。轴上及轴承配合的部份称为轴颈，及传动零件配合的部份称为

19、轴头，连接轴颈及轴头的非配合部份称为轴身，起定位作用的阶梯轴上截面变化的局部称为轴肩。轴构造设计的根本要求有：1、便于轴上零件的装配轴的构造外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件的布置与固定方式，受力情况与加工工艺等。为了便于轴上零件的装拆，将轴制成阶梯轴，中间直径最大，向两端逐渐直径减小。近似为等强度轴。2、保证轴上零件的准确定位与可靠固定轴上零件的轴向定位方法主要有：轴肩定位、套筒定位、圆螺母定位、轴端挡圈定位与轴承端盖定位。1轴向定位的固定 轴肩或轴环：如教材图10-7所示。轴肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用轴肩定位会使轴的直径加大，而且轴肩处由于轴径的突变而产生应力集中

20、。因此，多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度h=(0.070.1)d，d为及零件相配处的轴径尺寸。要求r轴R孔或r轴350佃)5.2 齿轮传动的主要参数及根本要求 齿轮传动应满足两项根本要求:1)传动平稳;2)承载能力高。 在齿轮设计、生产与科研中，有关齿廓曲线、齿轮强度、制造精度、加工方法以及热理工艺等，根本上都是围绕这两个根本要求进展的。5.21主要参数根本齿廓。渐开线齿轮轮齿的根本齿廓及其根本参数见表122或查阅机械设计手册。模数。为了减少齿轮刀具种数，规定的标准模数见表123或查阅机械设计手册。中心距。荐用的中心距系列见表12，4或查阅机械设计手册。传动比i、齿数比u。主动轮转速nl

21、及从动轮转速n2之比称为传动比i。大齿轮的齿数z2及小齿轮齿数z1之比称为齿数比u。减速传动时，u=i；增速传动u=1/i 。标准模数m： 斜齿轮及人宇齿轮取法向模数为标准模数，锥齿轮取大端模数为标准模数。标准中优先采用第一系列，括号内的模数尽可能不用。变位系数。刀具从切制标准齿轮的位置移动某一径向距离(通称变位量)后切制的齿轮，称为径向变位系数。刀具变位量用xm表示，x称为变位系数。刀具向齿轮中心移动，x为负值，反之为正值。随着x的改变，轮齿形状也改变，因而可使渐开线上的不同局部作为工作齿廓，以改善啮合性质。 ， 由变位齿轮所组成的齿轮传动，假设两轮变位系数的绝对值相等，但一为正值，另一为负

22、值，即x1=-x2称为“高度变位，此时，传动的啮合角等于分度圆压力角，分度圆与节圆重合，中心距等于标准齿轮传动中心距，只是齿顶高与齿根高有所变化。假设x1=-x2；x1+x20，这种齿轮传动称为角度变位齿轮传动。此时，啮合角将不等于分度圆压力角，分度圆与节圆不再重合。 精度等级的选择 在渐开线圆柱齿轮与锥齿轮精度标准(GBl0095-88与GBll36589)中，规定了12个精度等级，按精度上下依次为112级，根据对运动准确性、传动平稳性与载荷分布均匀性的要求不同，每个精度等级的各项公差相应分成三个组：第公差组、第公差组与第公差组。 齿轮传动的失效形式 齿轮传动的失效形式主要有轮齿折断与齿面损

23、伤两类。齿面损伤又有齿面接触疲劳磨损(点蚀)、胶合、磨粒磨损与塑性流动等。减速器中齿轮分布如下图，齿轮的传动形式一般有：1)-2mm以防意外断齿。2)齿轮传动：方法一 软齿面闭式齿轮传动传动，接触疲劳点蚀是主要失效形式，计算时先按齿面接触疲劳强度设计公式求出小齿轮直径d1与接触齿宽b，再用齿根弯曲疲劳强度校核公式进展校核。硬齿面闭式齿轮传动计算时先按齿根弯曲疲劳强度设计公式求出模数m与接触齿宽b，再用齿面接触疲劳强度校核公式进展校核。方法二 不管软硬齿面都分别按弯曲疲劳强度设计公式求出模数m,按接触疲劳强度设计公式求出小齿轮分度圆直径d1，再按d1=mZ1调整齿数Z1。及方法一相比，这样设计出

24、的齿轮传动，既刚好满足接触疲劳强度，又刚好满足弯曲疲劳强度，所以构造紧凑，防止浪费6.减速器润滑方式、密封形式6.1 润滑方式确实定 由于所设计的减速器的双级圆柱齿轮减速器，两个大齿轮的转速均不高185，62，其,显然小于=2,根据4*3-3推荐,减速器的齿轮采用浸油润滑,由于高、低速级的大齿轮(Z2,Z4)的尺寸不同，da2=，da4=，因而浸油深度就不一样。为了使两齿轮均润滑良好,并考虑到V4很小，低速级大齿轮浸油深度可多一些,由4*3-3推荐h分度圆半径(从齿轮向上算起)，取h=,取h=33mm,这样Z2也有10mm的浸油深度,润滑油能带到啮合面上,润滑可靠。62 油池中油量确实定油池中

25、油量的多少，取决于齿轮传递功率的大小，对于单级传动，每传递1KW的功率，需油量约为0.350.7升,对二级减速器约为20.350.7N升(N为电机功率)。即：(0.71.4)5.5=3.857.7升。根据减速器的尺寸:L=488mm, B=，h=65mm，LB106mm3 (L:长，B:宽, h:油高)故实际油量约,在3.857.7升之内，合理。6.3 轴承润滑由于浸油零件Z2，Z4的圆周速度小，溅油功用不大，且轴速度较高720，发热也较大，为了减少各轴承之间的磨擦，减少磨损与发热量，考虑到寿命只五年，一般不需拆卸，故采用油脂润滑轴承。6.4 润滑剂的选择 根据3*表8-26，齿轮的润滑：由于

26、轴承的润滑是油脂润滑，由2*表12-3知： 对齿轮：选用齿轮油SYB1103-625 冬用HL20 E100 2.7 夏用HL30 E100 4.0 对轴承:选用钠基润滑脂(GB49265)6.5 油的密封及防止脂的稀释 由于轴承采用脂润滑,为了防止沿齿合面的齿轮挤出的热油流入轴承,靠小齿轮轴的轴承采用了档油板(第轴上)。第、轴上部装有大齿轮,而大齿轮是浸在油中的,为了防止箱内的油进入轴承,稀释脂,故采用了甩油环构造。密封：为了使减速器的分箱面不漏油，应在装配减速器时在分箱上涂密封胶。接合处加工的光洁度取5凸缘式轴承端盖的凸缘，检查孔盖板以及油塞，油标等处需装纸封油垫或皮封油圈，以确保密封性，

27、对于边盖，也应选用毡封油圈密封。各甩油标的构造图如下：谢 辞历经5个周的课程设计终于完毕了，在这段时间了，我学到了很多，也懂得了很多。在教师的帮助指导下，及同组同学合作，系统的掌握了自己先前所学到的知识，提高了自己的能力。对手工绘图有了更深的了解，对CAD，Solidworks，CAXA等软件的操作更加熟练，总结工作的能力也有提升。也使我深刻认识到所有困难都是暂时的，只要自己脚踏实地的去做，什么都能克制。合作对于我们未来的工作也很重要，它能很大程度上提高我们做事情的效率。最后，非常感谢学校和教师给我们这次实习的时机，教师们辛苦了。参考文献1叶伟昌主编 林岗副主编 ?机械工程及自动化简明设计手册? 机械工业出版社出版2机械设计手册编写组?机械设计手册?机械工业出版社3隋明明主编 史艺农审 ?机械设计根底? 机械工业出版社出版4吴宗泽、罗圣国?机械设计课程设计手册? 高等教育出版社5大连理工大学 ?机械制图? 高等教育出版社6李恒权?毕业设计指导书? 青岛海洋大学出版社