1、- 1 -云南广播电视大学 云南国防工业职业技术学院机械电子工程学院毕 业 论 文（ 设 计 ）课 题 一级圆柱齿轮减速器 教 研 室 机械设计与制造 专 业 机械设计与制造 班 级 机械设计与制造（1）班 学 生 姓 名 韩 永 勇 学号 20091120144 导 师 姓 名 张 云 芳 职称 讲师 201 年 月 日- 2 -【摘 要】：本次论文设计的题目是“一级圆柱齿轮减速器设计” 。要求进行结构设计，并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。本次的设计具体内容主要包括：带式输送机传动总体设计；主要传动机构设计；主要零、部件设计；完成主要零件的工艺设
2、计；设计一套主要件的工艺装备；撰写毕业设计说明书等。对于即将毕业的学生来说，本次设计的最大成果就是：综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力.【关键词】：电动机 传动比 轴 齿轮 减速器- 3 -目 录第一章 减速器的慨述4第二章 传动方案拟定8第三章 电动机的选择9第四章 确定传动装置总传动比及分配各级的传动比1
3、1第五章 传动装置的运动和动力设计12第六章 普通 V 带的设计14第七章 齿轮传动的设计18第八章 传动轴的设计20第九章 输出轴的设计24第十章 箱体的设计27第十一章 键连接的设计29第十二章 滚动轴承的设计30第十三章联轴器的设计31第十四章润滑和密封的设计32第十五章 设计小结33致谢34参考文献35- 4 -第一章 减速器概述1.1 减速器的主要型式及其特性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，常用在动力机与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置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使
4、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。以下对几种减速器进行对比：1）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)和二级以上(i40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其外廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。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
5、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和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 60m/s 一 70ms，甚至高达 150ms。传动功率很大的减速器最好采用双
6、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和降低传动尺寸。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，例如采用滑动轴承和弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧齿形两大类。除齿形不同外，减速器- 5 -结构基本相同。传动功率和传动比相同时，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。2）圆锥齿轮减速器它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。二级和二级以上的圆锥齿轮减速器常由圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成，所以有时又称圆锥圆柱齿轮减速器。因为圆锥齿轮常常是悬臂装在轴端的，为了使它受力小些，常将
7、圆锥面崧，作为，高速极：山手面锥齿轮的精加工比较困难，允许圆周速度又较低，因此圆锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器广。3）蜗杆减速器主要用于传动比较大(j10)的场合。通常说蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小，这只是对传减速器的传动比较大的蜗杆减速器才是正确的，当传动比并不很大时，此优点并不显著。由于效率较低，蜗杆减速器不宜用在大功率传动的场合。蜗杆减速器主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同形式。蜗杆圆周速度小于4m/s 时最好采用蜗杆在下式，这时，在啮合处能得到良好的润滑和冷却条件。但蜗杆圆周速度大于 4m/s 时，为避免搅油太甚、发热过多，最好采用蜗杆在上式。 4）齿轮-蜗杆减速器它有齿轮传动在高
8、速级和蜗杆传动在高速级两种布置形式。前者结构较紧凑，后者效率较高。 通过比较，我们选定圆柱齿轮减速器。1.2 减速器结构近年来，减速器的结构有些新的变化。为了和沿用已久、国内目前还在普遍使用的减速器有所区别，这里分列了两节，并称之为传统型减速器结构和新型减速器结构。1）传统型减速器结构 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行时效或退火处理。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较倾向于形状简单和表面平整。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。箱体通常由箱座和箱盖两
9、部分所组成，其剖分面则通过- 6 -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。联接箱座和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。为保证箱座和箱盖位置的准确性，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和为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上则常设有为提取整个减速器用的起重吊钩和为观察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验公式计算，见有关图册。关于视孔、通气孔和通气器、起重吊钩、油面指示 Oe 等
10、均可从有关的设计机械设计手册和图册中查出。在减速器中广泛采用滚动轴承。只有在载荷很大、工作条件繁重和转速很高的减速器才采用滑动轴承。2）新型减速器结构 下面列举两种联体式减速器的新型结构，图中未将电动机部分画出。（1）齿轮蜗杆二级减速器；（2）圆柱齿轮圆锥齿轮圆柱齿轮三级减速器。这些减速器都具有以下结构特点：在箱体上不沿齿轮或蜗轮轴线开设剖分面。为了便于传动零件的安装，在适当部位有较大的开孔。在输入轴和输出轴端不采用传统的法兰式端盖，而改用机械密封圈；在盲孔端则装有冲压薄壁端盖。 输出轴的尺寸加大了，键槽的开法和传统的规定不同，甚至跨越了轴肩，有利于充分发挥轮毂的作用。 和传统的减速器相比，新
11、型减速器结构上的改进，既可简化结构，减少零件数目，同时又改善了制造工艺性。但设计时要注意装配的工艺性，要提高某些装配零件的制造精度。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和油的温升，浸入油中的齿轮深度以 12 个齿高为宜。速度高的还应该浅些，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，可达到 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达到轮齿的整个宽度。对于油面有波动的减速器(如船用减速器)，浸入宜深些。在多
12、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- 7 -级齿轮浸油太深的情况，则为了降低其探度可以采取下列措施：将高速级齿轮采用惰轮蘸油润滑；或将减速器箱盖和箱座的剖分面做成倾斜的，从而使高速级和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
13、/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，从而加速齿轮和轴承的磨损；4)加速润滑油的氧化和降低润滑性能等等。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，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和需要用大量润滑
14、油进行冷却的减速器中。喷油润滑需要专门的管路装置、油的过滤和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。 蜗杆圆周速度在 10m/s 以下的蜗杆减速器可以采用油池润滑。当蜗杆在下时，油面高度应低于蜗杆螺纹的根部，并且不应超过蜗杆轴上滚动轴承的最低滚珠(柱)的中心，以免增加功率损失。但如满足了后一条件而蜗杆未能浸入油中时，则可在蜗杆轴上装一甩油环，将油甩到蜗轮上以进行润滑。当蜗杆在上时，则蜗轮浸入油中的深度也以超过齿高不多为限。蜗杆圆周速度在 10ms 以上的减速器应采用喷油润滑。喷油方向应顺着蜗杆转入啮合区的方向，但有时为了加速热的散失，
15、油也可从蜗杆两侧送人啮合区。齿轮减速器和蜗轮减速器的润滑油粘度可分别参考表选取。若工作温度低于 0，则使用时需先将油加热到 0以上。蜗杆上置的，粘度应适当增大。- 8 -第二章 传动方案拟定1.1 设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动)工作条件：使用年限年，工作为一班工作制，载荷平稳，环境清洁。)原始数据：滚筒圆周力 F=2200N；带速 V=1.7m/s；滚筒直径 D=420mm；方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。传动方案如图 2-1 所示：图 2-1 传动方案1.电动机 2
16、.V 带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带- 9 -第三章 电动机选择3.1 电动机类型和结构的选择1）电动机类型和结构的选择：选择 Y 系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2）电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）：da (kw)由式(2)：V/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为： 总 = 5式中： 1、2、 3、 4、 5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取 =0
17、.96， 0.98， 0.97， .则： 总 =0.960.98 0.970.990.96=0.83所以：电机所需的工作功率：Pd = FV/1000 总 =(22001.7)/(10000.83)=4.5 (kw)3）确定电动机转速卷筒工作转速 n 为：n 卷筒601000V/（D）=(6010001.7)/（2）=77.3 r/min根据机械设计手册表推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=3。取带传动比= 。则总传动比理论范围为：a。故电动机转速的可选范为：Nd=Ian 卷筒=(1624)77.3=463.81855.2 r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1
18、000 和 1500r/min根据容量和转速，由相关机械设计手册查出三种适用的电动机型号参数：- 10 -（如表 3-1 所示） 。表 3-1 电动机型号参数电动机转速(r/min)传动装置传动比方案电 动机 型号额定功率同步转速满载转速电动机重量N参考价格总传动比 V 带传动 减速器1 Y132S-4 5.5 15001440 650 1200 18.6 3.5 5.322 Y132M2-65.5 1000960 800 1500 12.42 2.8 4.443 Y160M2-85.5 750 720 1240 2100 9.31 2.5 3.72综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见方案 2 比较适合。此选定电动机型号为 Y132M2-6，其主要性能：电动机主要外形（如图 3-1 所示）和安装尺寸（如表 3-2 所示）：图 3-1 电动机的外形表 3-2中心高 H 外形尺寸L(AC/2+底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸装键部位尺寸 FGD
