三级圆锥-圆柱齿轮

本科毕业设计（ 论文 ） 题 目： 三级圆锥 -圆柱齿轮减速器整体设计 学 号： 104810201 姓 名： 岳王星驰 班 级： 10 机自 A1 专 业： 机械工程及自动化 学 院： 机电工程 学院 入学时间： 2010 级 指导教师： 叶卫东 日 期： 2014 年 05 月 06 日 毕业设计（论文）独创性声明 本人所呈交的毕业论文是在指导教师指导下进行的工作及取 得的成果。除文中已经注明的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期：上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 摘要 I 三级圆锥 -圆柱齿轮减速器整体设计 摘要 减速器是一种由封闭在箱体内的 轴 、键、 齿轮 、 蜗杆蜗轮等传动零件组成的传动 装置，装在原动机和工作机之间用来改变轴的转速与转矩，以适应工作 需要。 我 此次的研究课题是 运输带 齿轮减速器的整体设计 ， 拟定 的方案为三级圆锥-圆柱齿轮减速器 。 通过 此次 毕业设计，可以 系统地 了解减速器的构成以及种类，综合运用整 个大学期间所学过的各项专业知识 ， 如：机械制图， 尺寸 公差 ，结构力学 等以学过的理论知识 ， 初步掌握 一套完整而规范的 简单机械 的设计流程以及方法 。对于 齿轮 传动的类型有 全面 的了解， 树立 正确的 机械 零件设计思想， 掌握常用 的 机械设计 的方法和步骤，培养独立的 工程设计能力 。 关键词 :减速器 ； 机械传动 ； 齿轮设计 ； 三级减速 ；带传动 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） ABSTRACT II the Integral Design of the Tertiary Cone Cylinder Gear Reducer ABSTRACT Reducer is a kind of transmission devices which are composed of transmission parts such as the shaft, key, gears, worm, worm gear closed in the box. Mounted between the prime mover and the working machine ,the reducer is used to change the speed and torque shaft to suit operational needs. My current research topic is the overall design of the conveyor belt gear reducer, programming for tertiary cone - cylindrical gear reducer. Through this graduation design, I can have a systematic understanding of the composition and the type of reducers, use the expertises over the entire period of university integrately, learned theoretical knowledge such as: mechanical drawings, dimensional tolerances, structural mechanics etc， .preliminary master a complete and standard design processes and methods about the simple mechine, have a comprehensive understanding for the type of gear, establish the correct mechanical parts design thinking, master the methods and procedures used in mechanical design and develop independent engineering design capabilities. Key words: Reducer; mechanical transmission; gear design; three deceleration; belt drive 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 目录 III 目录 摘要 . I ABSTRACT . II 目录 . III 第一章 .绪论 . 1 1.1.研究背景 . 1 1.2.国内外现状 . 2 1.2.1.国内现状 . 2 1.2.2.国外现状 . 3 1.3.研究内容 . 4 1.4.研究目标 . 5 1.5.论文组织 . 5 第二章 机械传动系统 . 6 2.1.机械传动系统简述 . 6 2.2.机械传动系统分类 . 7 2.3.机械传动系统常用方式 . 8 2.3.1.齿轮传动 . 8 2.3.2.挠性传动 . 15 第三章 减速器 . 22 3.1.减速器概述 . 22 3.1.1.减速器工作原理 . 22 3.1.2.减速器结构组成 . 22 3.2.减速器种类及其特点 . 24 3.2.1.减速器的分类 . 24 3.2.2.常见减速器的特点 . 25 3.2.3.无级变速器 . 29 3.3.减速器发展趋势 . 33 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 目录 IV 第四章 三级圆锥 -圆柱齿轮减速器分析 . 36 4.1.传动方案拟定分析 . 36 4.2.传动方案分析 . 36 4.2.1.带传动的选择 . 37 4.2.2.减速器选用原则 . 37 4.2.3.减速器型号选择 . 37 4.2.4.减 速器传动的零件设计 . 38 第五章 设计说明书及三维、二维展示 . 40 5.1.设计说明书 . 40 5.2.三维及二维展示 . 40 5.2.1.三维展示 . 40 5.2.2.二维展示 . 41 结论 . 43 致谢 . 46 参考文献 . 47 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 绪论 1 第一章 绪论 1.1 研究背景 为了满足生产和 生活， 人们 有了 设计和制造 以满足 不同功能类型范围的 机器的 需求。 机器装置执行的的机械运动， 主要用于将能量转移和运输 材料，如 汽车、起重机 等 。 有许多不同类型的机器，它们的使用，性能，结构，工作原理也不同 ，通常是一个完整的机器由三个基本部分 组成 ： （ 1） 动机部分： 其功能是将其他形式的能量转换成机械能（例如，内燃机将 热能转换成机械能， 液压泵 是将 液压 转换成 机械能 ）。 原动部分是 动力源 ，其主要的作用在于 驱动 传动系统进而 执行机构 以完成预定功能。 （ 2） 工作部分（或执行部分）： 其功能是利用机械能转换或传递能量的性质，信号， 如 活塞把机械能转换成热能 能， 机床 改变材料的形状和尺寸 ，等等。 （ 3） 传动部分： 它的功能是传递 和转换 运动， 将 原动机 的 运动和动态参数传递到 所需的 运动 和 运动形式， 使 工作部分能够按照预定的规律运行 。 但 通常情况下，由于机械工作的复杂性和灵活性，以及在工作过程中的可调节性和人机交互，动力部分和工作部分一般都不是直接相连，而是设计出一系列的传动部分来传递动力。考虑到如今主流的动力部分大部分为电动机和内燃机，其输出的是扭矩和回转运动，因此需要设计出一种能够将这些额定的扭矩和转速与工作部分所需要的扭矩和转速匹配起来的转换装置。而减速器，正是这传动部分中非常重要的一类。 减速机 的 作用是在动力源和执行部分之间匹配转速和传递扭矩 ， 减速器是一种 独立部件， 它的 核心 部分 是 齿轮传动，这其中也有特殊的 蜗杆传动以及 这两者的 综合运用 ， 为了保证传动准确性和增加寿命，传动部件均 封闭在 一个 刚性壳体内 ，是一种复杂 和精密 的机械，使用它的目的是降低转速和增加扭矩，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置， 同时具有传递功率大，制造简单，维修方便，使用寿命长等许 多优点。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。 从交通工具 到机械工业，甚至在我们的日常生活中 的家电、钟表等，几乎都可以见到它的踪迹，其应用从大动力的 传输工作到小负荷、精确角度的传输都要用到减速器， 在现代机械中应用极为广泛 。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 绪论 2 减速器的种类繁多，型号各异， 在不同 的场合需要根据要求合理的采用适合的减速器 ， 而 减速器的分类方式也有多种， 其中 ： 传动类型 ： 可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器； 传动级数 ： 可分为单级和多级减速器； 齿轮形状 ： 可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器； 传动 布置形式 ：可分为展开式、分流式和同轴式 。 【 1】 而本次毕业设计的是一个 三级圆锥 -圆柱齿轮减速器 ，它 是由一对互相啮合的锥齿轮和两对互相啮合的圆柱斜齿轮作为传动零件组成的三级减速传动装置，能够实现较大的传动速度和力矩的转换。 1.2 国内外现状 减速机是国民经济诸多领域的机械传动装置，行业涉及的产品类别包括了 各类齿轮减速机、行星齿轮减速机及蜗杆减速机，也包括了各种专用传动装置，如增速装置、调速装置、以及包括柔性传动装 置在内的各类复合传动装置等。产品服务领域涉及冶金 、煤炭、电力、工程机械及石化等 等 各行 各 业。 因此发展迅猛。 1.2.1 国内现状 我国减速机行业发展历史已有近 40 年，在国民经济及国防工业的各个领域，减速机都起着非常 重要 的作 用。 其中 在食品 、 道路施工 、土木、建筑、机械加工、车辆 制造 、纺织轻工业、船舶海洋 等行业领域对减速器 都有旺盛的需求。 国内大多减速 器的传动 系统选择齿轮传动和蜗杆传动 ，这种 减速器的功率和重量比较其他方 式小 ， 同时也存在机械效率过低的情况 。此外，材料质量和做工以及许多 其他 方面的 弱点，尤其 体现在 大型减速机的问题更加突出，使用寿命不长 。 用于国内 的 大型减速机（ 500 千瓦以上），许多 是 从国外（如丹麦，德国等）的进口，耗费了大量外汇。少齿差 和 摆线针轮传动 在 20 世纪 60 年代开始生产变速器， 运用 这种传动方式做出来的减速器和传动 减速器相比 ， 具有 体积小，机械效率高 的优点 。但 在 其 传输理论的限制下，无法传递 过多的功率，功率一般都小于 40 千瓦 。 由于在理论上没有 进展 ，做工和用料 和 传输 也没有 较大的突破 ，因此，并没有从根本上满足传动比大 ，体积小，重量轻 这些基本要求。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 绪论 3 90 年代初，全国出现三环（齿轮）减速机，是一家外平移齿轮减速机，它可以实现更大的传动比， 传递负荷大 。它的体积和重量比固定轴齿轮减速机轻，结构简单，效率也很高。 此 减速器中采用的结构是三 轴 平行式， ，所以功率 /体积（或重量）的比例仍然很小。与输入轴和输出轴不在同一轴线上，这 在 应用中 是一个很大的不便。国内 主要 研究 齿轮部分的几所大学和工 业企业基于 齿轮传动 的原则， 探索了 齿轮平动减速器的研究， 发表了多篇 论文 ，在平动 减速 器的 发展过程中 做出了一些成果 。 目前，国内 规定 的 各类通用减速器 已有数百 个 标准系列 ， 也形成了一套规范的设计流程 ，基本可 以 满足各行 各 业对 于 通用减速器的需求。在第一代通用硬齿面齿轮减速器及圆弧圆柱蜗杆减速器系列产品的基础上，已经开发并完成了标准化的新一代圆柱齿轮减速器 、 圆锥 圆柱齿轮减速器及圆弧圆柱蜗杆减速器，并已投放市场。新一代减速器不仅在产品性能参数上进一步进行于优化，而且在系列设计上完全遵从模块化的设计原则，产品造型更加美观，更宜于组织批量生产，更适应现代工业不断发展而对基础件产品提出的愈来愈高的配套要求。但总体而言，国内减速器的 设计开发及制造近些年进展缓慢，与国外 在此方面的 差距较大，而且不适应 于 市场的需求 。 1.2.2 国外现状 国外减速机的 研究和制造开展比较早，德国、 丹麦和日本处于领先地位， 其生产的减速器较其他国家 有着 不小的优势， 尤其是在材料和做工 上。良好的减速器 有着 可靠性高，寿命长的优点，但它的形式仍然是固定轴传动为主，体积和重量问题 也没有得到 合理的 解决。住友重工研制的 FA-精密减速机，美国艾伦牛顿开发的 XY 减速机，驱动原理和结构与此类似或相似，都 是目前 市面上 具有 领先优势 的齿轮减速器。除了材料的质量 和 技术水平 的 不断 提高，而且对 传动原理和传输结构 上进行 深度 的 创新，同时也大力发展 其他 各 种 形式并制作了多种结构形式和多种功率 型号的 减速器 。 目前，研究超小型减速机 的 进度还在探索之中 ，目前尚不清楚。在医疗保健，生物技术，机器人技术等领域，微电机 已经 基本研制成功，美国和荷兰最近开发的分子发动机尺寸在纳米尺度范围内，可以用纳米级减速机进行 辅助 ， 有着广阔上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 绪论 4 的前景。 在当今世界科技 的 发展 ， 齿轮减速机 也 有了长足进步 ，大趋势 是 六高，二低，二化 。六高即高承载能力，高齿面硬度，高精度，高速度，高可靠性和高传动效率；二低即低噪声，低成本；二化即标准化，多样化。为保持行业的健康可持续发展，在充分肯定行业不断发展、进步 的同时，更应看到存在的问题，并积极研究对策，采取措施，力争在较短时间内能有所进展。 【 3】 20 世纪 70 年代末 ，国外 的 减速器 研发 技术有了很大发展。 其发展的总趋势是小型，高速，低噪声和高可靠性。其中最引人注目的技术 是 模块化设计技术 。到 了 之后 80 年代， 国外 齿面 硬化技术的成熟。使用更好的材料，如高品质的合金钢，淬火齿轮锻件制造 出 渗碳淬火磨齿 的 齿轮 ，不少于 ISO1328-1975 的 六 级精度 ，硬化淬火齿轮的综合承载能力 是 中硬齿面的 3 4 倍 ，软齿齿轮 的 4 5 倍 。一个中等大小的硬齿面减速机的重量只有约三分之一的硬齿面减速 机，噪音低，效率高，可靠性高。 1.3 研究内容 通过 对 三级圆锥 -圆柱齿轮减速器 的 需求 分析， 参考 减速器标准设计手册，综合 运用所学 的 机械设计和机械原理的相关 知识计算出 整体 尺寸， 根据 材料力学选择材料 并且对受力部件进行强度校核， 参考 加工标准制定尺寸公差和 粗糙度 等技术参数， 最终完成整个三级圆锥 -圆柱减速器 的 三维建模和二维零件图， 本论文将主要探讨和研究以下几个方面的内容。 对机械行业的主要机械传动的知识进行学习和掌握。 全面分析和研究减速器的整体结构、 种类以及特点 。 进行三级圆锥 -圆柱齿轮减速器设计，确定系统的整体结构 、传 动方式、传动比分配、受力分析和强度校核。 根据机械设计手册，研究减速器各个组成部件（包括齿轮，轴，轴承，端盖，上下箱体 等 ） 的 设计及校核方法。 根据所得数据对减速器进行三维建模 以及 绘制二维装配图和 零件图，运用 Pro/Engineer 和 AutoCAD 三维建模软件和绘图软件进行绘制。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 绪论 5 1.4 研究目标 由于减速器在现代工业中，使用非常广泛， 机械结构也并不复杂，但是其所包含的的机械知识和工作原理都较为全面， 掌握减速器的整体结构和设计方法，能够为将来踏入社会工作，从事机械行业打下坚实的基础 。 此次 毕业设计的目的就是通过对于 三级圆锥 -圆柱齿轮 减速器的设计， 初步掌握 一套完整而规范的 简单机械 的设计流程以及方法 。对于齿轮 传动的类型有 全面 的了解， 树立 正确的 机械 零件设计思想， 掌握常用 的 机械设计 的方法和步骤，培养独立的 工程设计能力 。 通过对三级圆锥 -圆柱齿轮减速器的结构进行分析，对 减速器的各部件 选型 ，运用科学计算 ， 三维建模等方法 ，旨在 对机械传动和 减速器的结构以及 设计方法有更深入的了解和掌握 ，同时能够熟练的运用在大学期间所学习的机械设计知识对其进行受力分析和强度校核 。 通过实际操纵， 从而提高 机械设计的实践操作能力 。 1.5 论文组织 第一章 阐述本设 计的研究背景及意义、国内外现状 、 研究内容和研究目标。 第二章 介绍机械传动 系统及其 分类、各类传动装置 的工作原理 、结构特点、适用范围 等相关内容。 第三章 介绍 减速器的分类，并且具体分析各类减速器的结构特点、工作原理、优缺点、应用范围等。 第四章 三级圆锥 -圆柱齿轮减速器的 方案 分析及 设计说明书。（附件 1） 第五章 Pro/Engineer 建模及 AutoCAD 图纸展示。 第六章 论文工作 小 结。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 6 第二章 机械传动系统 2.1. 机械传动系统 简述 机械传动 系统是把动力系统的动力和运动传递给执行系统的中间装置 ， 在机械工程中应用非常广 泛，主要是指利用机械方式传递动力和运动的传动 ， 如图 1。传动系统 有下列主要功能 ： （ 1） 减速或 增速 把动力系统的速度降低或提高，以适应执行系统工作的需要 。 （ 2） 变速 当用动力系统进行变速不经济、不可能或不能满足要求时，可通过传动系统实行变速（有级或无极），以满足执行系统多种速度的要求。 （ 3） 改变 运动规律或 形式 把 动力系统输出的 均匀 、连续、旋转的 运动 转变为按某种规律变化的旋转或 非 旋转、连续或 间歇 的运动，或改变运动方向，以满足执行系统的运动要求。 （ 4） 传递 动力 把 动力系统 输出 的动力传递给执行系统，供给执行系 统完成预定 任务所需的转矩 或力 。 图 1. 机械传动系统 由于执行机构 所要求的速度，一般与原动机的 最优速度不相符合，故需增速或减速（使用中多为减速）。此外，原动机的输出轴通常只作为匀速回转运动，但工作机所要求的运动形式却是多种多样的，如直线运动、间歇运动等。 同时 很多工作机都需要根据生产要求而进行速度调整，但依靠调整原动机的速度来达到这一目的往往是不经济的，甚至是不可能的。在有些情况下，需要用一台原动机带动若干个工作速度不同的工作机。 而且 为了工作安全及维护方便，或因机器的上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 7 外廓尺寸受到限制等其他原因有时不能把原动机和工作机直接连接在一起 。 因此 ， 传动装置是大多数机器或机组的主要组成部分。实践证明，传动装置在 机器的质量和成本中都占有很大的比例。机器的工作性能和运转费用也在很大的程度上取决于传动装置的优劣。因此，不断提高传动装置的设计和制造水平就具有极其重大的意义。 2.2. 机械 传动系统分类 1. 按 传动力 的性质 分类 ， 机械传动系统大致可以 分为 以下 两类： 靠主动件与从动件 的 啮合或借助中间件 的 啮合 来 传递动力或运动的啮合传动， 其中最典型 的 则是 齿轮传动、链传动 和 螺旋传动等。啮合传动 适用的场合一般都要求大功率，传动比精确，但同时对于制造精度和安装精度也有较高的要求 。 靠 零件 间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动，包括带传动、绳传动 和摩擦轮传动等。摩擦传动 最大的 优势则是可以 无级变速 ,， 同时由于零件间距较开因此能够适用于轴间距较大的传动场合 ， 其柔性连接 过载 的 时候会 打滑 ， 一定程度上 能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。 【 4】 2. 按 传递运动形式分 ，可分为 三类： 连续 回转运动 ： 主要有带传动、链传动、摩擦轮传动、谐波传动、圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动、摆线 针轮 传动、蜗杆传动、磁力传动 等 ，它们往往被用于改变运动速度、回转方向，或者 传动轴 的布局及方位。 往复 移动和摆动：主要有 螺旋传动、齿条传动、液压传动、 气压传动 、连杆机构、凸轮机构等。 其中最常见 的是将动力机的等速回转变换为执行机构的 往复直线 运动。 间歇运动：主要有 非圆齿轮传动 、不完整齿轮传动、 棘轮传动 、槽轮机构、蜗行凸轮机构、齿轮连杆机构 及 其他形式的组合机构等。 3.按 传动比变化状况分类，可分为两类： 定传动比传动：可是传动装置的输入与输出速度相对稳定 或者需 对应变化的传动。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 8 变传动比传动： 主要 有 有级变速 、 无级变速 和周期性有规律变速。 4.按 传动能流 路线分类 ，可分为四类： 单 流 传动 ： 动力机输出 的能量，流 经 每一 传动件 后 传 至 执行机构。多用于功率小 、传动元件少、配置要求 紧凑 的设备。 分流传动 ： 由动力机 输出的能量，分配给几个传动元件， 并 由这些传动元件分别传至各自连接的执行机构。 汇 流 传动 ： 即 动力源 由 若干台小功率的动力机发送、分别传至 对应 的传动元件 ， 最后传给同一执行机构。 混流传动：即前三种传动组合 。 2.3. 机械 传动系统 常用 方式 在 机械传动从 最 初级的连杆和齿轮 发展 到如今的螺旋和蜗杆等传动方式 ， 其中 产生 了很多传递动力的方法，最常见、 应用 也最广泛的当属 连杆传动 、 齿轮传动 、 蜗轮蜗杆传动 、 链传动 、 带传动 、 螺旋传动 、液压和气压传动等 。这些 传动系统 的原理已经大致成形，应用也较为普遍，其中的很多都实现了零件的互换和制作 的标准， 下面 就最常用 最典型 的 几种 传动方式做一些简单的介绍。 2.3.1 齿轮 传动 齿轮 传动是直接传递 运动， 它通过两个 齿轮相互啮合来进行传递，一个是主动轮，另一个是从动轮， 如 图 所示： 图 2. 齿轮传动 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 9 在 各式机械传动中，齿轮是 应用最广 的 一种 。 西汉时的 指南车、 继力 鼓车，东汉张衡发明的水力天文仪器上，都使用了相当复杂的齿轮传动系统。这些齿轮只用来传递运动，强度要求不高。至于生产上所采用的齿轮，要传递较大的动力，受力一般较大，强度要求较高。古代在利用畜力、水力和风力进行提水、粮食加工等工作时，都要应用此类齿轮。 本次毕业设计所设计的三级圆锥 -圆柱齿轮减速器的传动方式就是齿轮传动。通过齿轮的啮合来传递动力。 1. 齿轮 传动分类 图 3. 齿轮传动分类 1. 按 两轴的布置和轮齿的 形式 ，可分为 平行轴圆柱齿轮传动、相交轴齿圆锥 齿轮 轮传动和交错轴螺旋齿轮传动 。 其中 平行轴圆柱齿轮如图 4： （ a）直齿圆柱齿轮 （ b）斜齿圆柱齿轮传动 （ c）人字齿圆柱齿轮传动 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 10 图 4. 平行轴 圆柱齿轮 圆柱齿轮传动 （ a） 的特点是加工方便，用途较广，但齿上负荷集中， 传动不平稳 ，且多为平行轴线的传输，一般单级传动比可高达 8，最大为 20 45，最高 可 高达 60， 3 级 可 到 200，最大 300， 功率可 传递 到 100000 千瓦，速度可以以 100000r/min， 300m/s 的圆周速度。单级效率为 0.92 0.98。直齿 齿轮 适用于中，低速传 动 。斜齿轮 传动平稳 ，适用于中，高速传 动 。人字齿轮适用于高功率和高扭矩传动 。圆柱齿轮啮合有三种形式：外齿轮传动， 两轮转向相反的外齿轮啮合 ;内部齿轮传动，由内齿轮和外齿轮与一个小的，两轮转向相同的接合 ;齿条和小齿轮可旋转成齿条齿轮，或反之亦然的线性运动。 斜齿轮传动 （ b） 。 斜齿圆柱齿轮的优点 是传动平稳， 同时 受轴向力和切向力，因此 载荷分 布均匀，但 轴向力 对 轴承的要求较高 ，因此要用平面轴承。 普通的直齿轮沿齿宽同时进入啮 合，因而产生冲击振动噪音，传动不平稳。 斜齿圆柱齿轮传动则优于直齿，且可凑紧中心距用于高速重载。 斜齿轮减速机是新颖减速传动装置。采用最优化，模块组合体系先进的设计理念，具有体积小、重量轻、传递转矩大、起动平稳、传动比分级精细 。 人字齿 齿轮传动 （ c）。直齿轮 在高速运行时会产生振动及噪音，斜齿轮比直齿轮承载能力大，运转平稳，噪音小，适用于高速、重 载 传动、但缺点是会产生较大的轴向力，需要安装推力轴承， 使 结构复杂化。而 人字齿轮 相当于两个斜齿轮合并而成，不但具备斜齿轮的优点，还克服了斜齿轮会产生较大轴向力的缺点， 主要用于大型、重 载 设备，但是加工较困难，造价高。 相交轴齿圆锥轮传动如 图 5： （ a）直齿圆锥齿轮传动（ b）斜齿圆锥齿轮传动（ c）曲齿圆锥齿轮传动 图 5 相交轴齿圆锥轮传动 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 11 直齿圆锥齿轮传动（ 图 5-a） 用于 两轴交错 之间 的传动。单级传动比可到6，最大 为 8，传动效率一般为 0.93 0.98。直齿锥齿轮传动传递功率可到 370kw，圆周速度 5m/s。 斜齿锥齿 轮传动（ 图 5-b） 运行稳定 ，无振动 ，轮齿能够 承受高 速 重载负荷 ，但 是齿轮 加工 较难，因此 较少 场合 运用 。 曲线齿锥齿轮传动（ 图 5-c） 运转平稳， 能够 传递 3700kw 以上 的功率 ，圆周速度可到 40m/s 以上。 交错轴螺旋齿轮传动 用于 两轴相交 的传动，传动比可到 5， 但是不能 承受重载负荷 ，否则 磨损非常迅速 ， 寿命 很短，因此 应用很少。 如 图 6： 图 6. 交错轴螺旋齿轮传动 双曲面齿轮传动 （如图 7） 对于交错 传动 轴。传输效率通常为 0.9 0.98，圆周速度 30m/s， 单级齿轮比可以是 10 到 100，可以 传输 到 750kw 的功率。因为有 轴偏移距离， 应 避免小齿轮 悬 臂安装。广泛用于汽车 、 拖拉机 之中 。 图 7. 双曲面齿轮 传动 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 12 蜗杆传动轴传动错开主要形式，交错斜轴一般为 90。图 8 大蜗杆传动的传动比 可以很大 ，单级一般为 8 到 80，用于传动 时甚至 可以到 1500， 发射功率高达 4500kw， 蜗杆转速可以到 30000r/min， 70m /s 的圆周速度。蜗杆传动 没有 冲击和振动，运行 平稳， 可以实现 准确的传动比 ， 另一个重要的功能 是 可以 自锁，自锁传动效率 较低， 小于 0.5。滑动面之间蜗轮齿 轮 距离 大， 发散 更多的热量，传输效率低，通常为 0.45 0.93。 1 图 8. 蜗杆传动交错轴传动 2. 按照 齿轮啮合方式，可分为外啮 合齿轮传动 （ 图 9-a） 、内啮合齿轮传动（ 图 9-b） 以及齿轮齿条啮合传动 （ 图 9-c） 。 如图 8。 （ a）外啮合齿轮传动 （ b）内啮合齿轮传动 （ c）齿轮齿条啮合传动 图 9. 齿轮 啮合方式 3. 按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动、半开始传动和闭式传动。 如图 10。 开式传动：齿轮外露，不能保证良好的润滑，且易于落入灰砂、异物等，齿轮齿面易磨损 ，一般用于低速场合。 在 半开式 的 齿轮传动 中 ，齿轮 下部 会 浸入油池，有 简单 不封闭 的 护罩 。 闭式传动 中的 齿轮 则 被封闭在刚性的箱体内，密封润滑 情况 好，安装精度高。重要的齿轮传动大多采用闭式传动。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 13 （ a） 开式齿轮传动 （ b） 闭式齿轮传动 图 10. 齿轮工作条件 4. 齿轮 种类 根据 标准不同可以分为很多种 。 齿轮类型可根据齿圆柱齿轮，锥齿轮，齿轮架，非圆形齿轮和蜗杆传动的形状来划分 。 内齿圆柱齿轮传动 两个特征是轴的旋转方向相同，并占据较小的空间，但更难以 加工 。圆柱齿轮 可在 两个轴平行传输的情况下使用。万一 有 两个交叉轴 则 采用锥形齿轮。有两种类型的锥齿轮齿直齿轮和斜齿轮，直齿锥齿轮的特点是易于 加工，但在 运行中 有噪音和振动 。螺旋锥齿轮传动 的 特点 是 圆滑，噪音低，但 难以加工 。 5. 齿 轮 的齿廓曲线 可分为渐开线齿轮传动， 摆线齿轮和 圆弧齿轮等。 由两个 以上的齿轮组成的传动成为轮系 。根据所述 齿 轮轴线的运动系统中的齿轮是否运动 可分为普通齿轮和行星齿轮 。 圆弧齿轮 顾名思义，齿轮廓为凹凸 圆弧齿轮，如图 11 所示。空载齿廓是 2 点沿着内啮合齿轮的竖直重叠的连续的接触 ，运动时接触点 移动 ， 且啮合过程中 重合度是大于 1 。优点 是 圆弧齿轮接触强度和承载能力比普通的渐开线齿轮高，容易形成 油 膜， 根 切现象不存在，齿磨损均匀，运行 性能 号。 同时，由于中心距的弧的特性， 圆弧齿轮 对于 切削深度和螺旋角误差非常敏感，所以 要求 制造和安装精度高。 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 14 图 11. 圆弧齿轮传动 摆线齿轮传动 其齿廓是 用摆线 的齿轮传动 ， 如图 12。 如图 12. 摆线齿轮 传动 摆线传动 齿轮 齿面间接触应力较小， 有较好的 耐磨性 ，不会根切 ，对中心距的 误差 非常敏感 ，因此 对于 制造精度的要求很高，因此多 适用于需要精密配合的场合 。 行星齿轮传动 行星齿轮 传动中有一个或多个齿轮的轴线绕着一个齿轮不停变动，形似行星一般，故称为行星齿轮传动 ， 如图 13。行星齿轮传动 根据 行星轮多少和轨迹的不同，性能相差很大，所以需要基于合理的工作条件选择 适当的传动 类型。 行星变速器所使用的普通太阳齿 轮，行星齿轮，内齿轮和行星齿轮架 构成，齿轮的轴线都平行，特点是 体积小，重量轻，输入轴齿轮的轴 与 输出轴 在 同一直上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 15 线上 ， 其输入输出的转 向 也可以根据转速来改变 ，因此 其应用愈来愈广泛。 图 13. 行星 齿轮传动 2. 齿轮传动的 特点及应用 利用齿轮的齿相互啮合，来 传递 速度和扭矩的 传动 为 齿轮传动 。 其中 齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式 多种多样， 也广泛应用于工业生产和日程生活中 。 齿轮 能够 传递 的 功率 最高 可为 10 万 kw，速度可达 200m/s。 齿轮传动 有如下主要特点 ： 效率高。与其他 方式相比， 齿轮传动的效率最高，一 级齿轮传动效率可达 99%，在一些 需要大功率的场合有很重要的应用 ， 既节约了成本，同时也避免了 浪费 ，因此 有很大的经济意义。 结构紧凑。 在满足 一定的工作条件下 ，齿轮传动所需的空间 最小 ，结构紧凑 。 传动比稳定。稳定的传动比对于机器 的稳定运行有 着 莫大的意义 。 工作可靠，寿命长。 通过 正确合理 的 设计和 制 造 、 同时 维护良好的齿轮，寿命 高达 20 年。 齿轮传动的制造及安装精度要求高， 成本较大 ，且 传递 的是相邻两轴的运动，因此 不宜用于传动距离过大的场合。 2.3.1 挠性传动 挠性传动是一种常见的机械传动，通常由两个或多个传动轮和中间环形挠性件 组成，通过挠性件在传动轮之间传递运动和动力。 根据挠性件的类型，挠性传动主要有带传动、链传动和绳传动，其传动轮分别为带轮、链轮和绳轮，挠性件分别为传递带、传递链和传动绳；按工作原理来上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 16 分，挠性传动又分为摩擦型传动和啮合型传动。对于摩擦型传动，工作前挠性件即以一定的张紧力张紧在传动轮上，工作时靠挠性件与传动轮接触的摩擦力传递运动和动力；啮合型传动靠特殊形状的挠性件与传动轮轮齿相互啮合传动。在带传动、链传动和绳传动中，带传动有摩擦 型 带传动和啮合型带传动，链传动属于啮合型传动，绳传动一般为摩擦型传动。 而本次我所设计的三级圆锥 -圆柱齿轮减速器与电动机和工作机之间就是运用带传动，通过皮带轮的输送来进行动力传递。 1.带传动 带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。 带传动的基本组成零件为带轮（主动带轮和从动带轮）和传动带， 如图 14，并且根据具体的传送方式，有可以将其细分为摩擦带传动和啮合带传动。其中最常见的是通过摩擦带传动。我们常见的机械摩擦带主要有平带、 V 带、多楔带和圆带等 ，一般的传送带本身的弹性很大，依靠弹性力将主轮和从动轮连在一起，并且通过主轮的转动带动从轮的转动，这期间主要的力量是传动带的摩擦力。啮合带传动液称为同步带传动，考带轮轮齿与带工作面上的齿啮合传动。带传动一种最常见的传动方式，且适用范围最为广泛最为广泛， 特别是带传动中的 V 带传动，应用极为广泛 。 1 主动轮； 2 从动轮； 3 传动带 图 14 带传动机构运动示意图 1. 带传动的分类及结构 上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 机械传动系统 17 根据 不同的 原理 ， 带传动 可以 分为摩擦型带传动（图 15）和啮合 型 带 传动（图 16）。 图 15 摩擦型带传动 图 16 啮合型带传动 在摩擦型带传动中，根据传动带的横截面形状的不同，又可以分为 三类： 平带传动（图 17-a）、 V 带传动（图 17-b）、圆带传动（图 17-c）和多楔带传动（图17-d）。 图 17. 摩擦型带 的形状 平带 传动 的结构简单，工作 可靠 ，带轮也容易制造，通常 应用 于 需要传递轴间距较大的场合 。常用的平带有帆布芯平带、 锦纶片复合平带、 编制平带等数种。其中，帆布芯平带应用最广。 圆带结构简单，其材料常为皮革，多用于小功率传动。 等腰梯形截面 的 V 带，滑轮也做出相 对 应的 轮槽。在传动过程 中 ， 凸轮槽接触的 V 形皮带的两侧可以提供更大的摩擦力。此外， V