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单级圆柱正齿轮传动减速器摘 要齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制分子发动机的尺寸在纳米级范围如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。本次毕业设计的主题是设计柱塞泵用单级圆柱正齿轮传动减速器。根据大学三年所学到的有关减速器设计等方面的知识，简单的设计出一个单级圆柱正齿轮传动减速器。从中了解到整个减速器设计的流程和减速器的运转过程，为今后的工作学习打下坚实的基础。关键字：减速器；轴承；齿轮；机械传动目录摘 要1目录2第一章 序言41.1任务要求51.2设计思路51.3课题背景51.4研究意义61.5研究内容6第二章 方案设计82.1传动装置总体设计方案82.2电动机选择82.3运动参数及动力参数计算82.4齿轮的设计92.5轴的设计计算112.5.1输出轴的设计计算112.5.2输入轴的设计计算142.6润滑与密封17第三章 图纸设计183.1三维设计183.1.1 零件设计183.1.2 装配体设计204.2二维设计203.2.1齿轮轴213.2.2大齿轮223.2.3小齿轮223.2.4端盖a233.2.5端盖b23总结24致谢25参考文献26第一章 序言1.1课题背景减速机的发明到现在已经有几十年的光景了。在发明当初，减速机的使用还不像现在这么普及大家对一个新生事物还是从心底里就排斥的，这和当初火车和汽车的发明是一样的。当初尽管发明了火车，但是大家还是更乐意用其他较为传统的交通工具来出行。一个新生事物融入到这个社会当中是需要一段时间的考验的。有很多发明就是没有经过这个考验期，就消亡了，不过换句话说，真正有用的，好用的发明，也许会短时间内消亡，但不会经常消亡，正所谓是金子总会发光，是发明也总有用武之地，这话没错。齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它的主要优点是：瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；适用的功率和速度范围广；传动效率高，=0.92-0.98；工作可靠、使用寿命长；外轮廓尺寸小、结构紧凑。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。在21世纪成套机械装备中,齿轮仍然是机械传动的基本部件。CNC机床和工艺技术的发展,推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动、齿轮、带链的混合传动,将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉,将成为新型传动产品发展的重要趋势。1.2研究意义齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。1.3研究内容本课题的研究内容如下：一是课题的背景和意义；二是对设计要求进行分析包括任务的分析和设计思路的分析；三是对电动机的选择，运动参数及动力参数计算，齿轮的设计和轴的设计；四是图纸的设计。1.4任务要求设计柱塞泵用单级圆柱正齿轮传动减速器。已知泵的额定流量为315L/min，额定压力为6.3MPa，泵由电动机驱动，通过联轴器经一级圆柱齿轮减速，带动曲轴旋转，传动比i=2.842，每班8小时，连续单向运行，使用寿命6年，大修二年以上。图1.1 原理图 1.5设计思路传动方案拟定电动机的选择 运动参数及动力参数计算 齿轮的设计 齿轮材料的初选 接触强度和弯曲强度的计算如不符合 校核接触强度和弯曲强度 轴的设计计算 轴的材料初选 计算弯扭合成强度计算如不符合 校核弯扭合成强度计算 滚动轴承的选择 键连接的选择 联轴器的选择 润滑方式的选择图1.2 设计流程图第二章 方案设计2.1传动装置总体设计方案设计单级圆柱正齿轮传动减速器，其工作条件和设计数据如下：（1） 工作条件：载荷平稳，空载启动，室内工作，有粉尘；（2） 工作寿命:使用年限大于等于6年，大修2年以上，工作3班制；（3） 原始数据：泵的额定流量315Ll/min，额定压力为6.3Mpa，传动比i=2.842。2.2电动机选择 柱塞泵功率： 电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机 表2-1型号规格额定功率（kw）额定电流（A）额定转速（r/min）效率（%）功率因数最大转矩/额定转矩堵转转矩/额定转矩堵转转矩/额定电流重量（kg）噪声（dB）Y2-180L-42242.61470910.862.32.27.519076Y2-200L-43057.41470920.862.32.27.227079Y2-225S-43769.6148092.50.872.32.27.228481Y2-225M-44584.3148092.80.872.32.27.232081Y2-250M-4551031480930.872.32.27.242783选用电机参数： 型号： ； 额定功率：；满载转速： ； 电流：；效率： ； 功率因数：。电机输出转矩为：工作泵的转速为：2.3运动参数及动力参数计算3.3.1计算各轴转速（）；3.3.2计算各轴的功率（）；3.3.3 计算各轴扭矩（）； 。2.4齿轮的设计根据，预选小齿轮：19齿；大齿轮：54齿该减速器属中速，中载，重要性和可靠性一般的齿轮传动，故：表3-2 大小齿轮材料及热处理方式名称选用材料热处理方式硬度范围小齿轮45钢调制处理230255大齿轮45钢正火处理190217小齿轮硬度按；大齿轮硬度按设计。则：接触需用应力： 许用弯曲疲劳应力：，： 分别是试验齿轮的接触疲劳极限和弯曲疲劳极限（）： 试验齿轮的应力修正系数 ；： 分别是接触强度和弯曲强度计算的最小安全系数；一般传动：取； ；重要传动：取； 。试取：；。则：； ； ；。根据电动机型号，查书电动机的轴直径 。小齿轮的分度圆直径 其中： ：载荷系数 ；：齿数比 ； ：齿宽系数 ； ；故： ； 。齿根圆直径： ； ；齿顶圆直径： ； ；中心距： ；齿宽： ； ；分度圆上的圆周力Ft： ； ；径向力Fr： ； 。2.5轴的设计计算2.5.1输出轴的设计计算2.5.1.1、选择轴的材料并确定许用应力选择45钢正火处理，由,可知其强度极限；可知其许用弯曲应力。2.5.1.2、确定输出端直径由，可知：，则 =44.3mm考虑到有键槽，将直径增大5%，则： ；此段轴的直径和长度应和联轴器相符，根据,可知应选用LT8型弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为48mm，和轴配合长度为84mm，故轴输出端直径为d=48mm。2.5.1.3、轴的结构设计a轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中，可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，周向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别以轴肩和套筒定位，周向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，右面用轴端扫圈轴向固定，平键联接作周向固定，轴做成梯形，左轴承从左面装入，齿轮，套筒，右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。b确定轴各段直径和长度 段即外伸端直径，其长度应比联轴器轴孔的长度短一些，取 段因为孔倒角，取轴肩高度故初选6312型深沟球轴承，其内径为60mm，宽度为31mm考虑到齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定距离，则取套筒长为20mm。通过密封盖，轴段长应根据密封盖的长度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定距离而定，为此取该段长为55mm。安装齿轮段长度比轮毂宽度小2mm。故：段长段长度,直径d3=65mm段长度d4=75mm(由手册查的C1=3mm,取h=2 C1=23mm=6mmd4=d3+2h=65mm+26mm=77mm),长度和右面套筒长度相同，即L4=20mm。但此轴端左面为滚动轴承的定位轴肩，考虑便于轴承的拆卸，应按轴承标准查询。查的其安装尺寸为h=5mm，该段直径为（60mm5mm2）mm=70mm，它和d4不符，故把段设计成阶梯型，左段直径为70mm。段直径d5=58mm，长度为L5=29mm2.5.1.4、按弯扭合成强度校核轴的强度a 绘制轴受力简图图2-3 轴的受力分析图b 绘制垂直面弯矩图轴承支反力：=；计算弯矩： =；截面C右侧弯矩 =1049.4620.149/2=截面C左侧弯矩 =1049.4620.149/2=；c绘制水平面弯矩图轴承支反力： =；截面C处的弯矩： =12883.910.149/2=d绘制合成弯矩图 e绘制转矩图 =622.925图2-4 轴的结构简图2.5.2输入轴的设计计算2.5.2.1、选择轴的材料并确定许用应力选择45钢正火处理，可知其强度极限；可知其许用弯曲应力。2.5.2.2、确定输入端的直径可知：C=110，则 d=31.3mm考虑到有键槽，将直径增大5%，则： d=31.3（1+5%）=32.865mm；此段轴的直径和长度应和联轴器相符， 可知应选用LT6型弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为35mm，和轴配合长度为60mm，故轴输出端直径为d=35mm2.5.2.3、轴的结构设计a轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中，可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，周向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别以轴肩和套筒定位，周向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，右面用轴端扫圈轴向固定，平键联接作周向固定，轴做成梯形，左轴承从左面装入，齿轮，套筒，右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。b确定轴各段直径和长度 段即外伸端直径d1=35mm，其长度应比联轴器轴孔的长度短一些，取L1=54mm 段因为孔倒角C1=2.5mm，取轴肩高度h=2 C1=22.5=5mm故d2= d1+2h=35mm+10mm=45mm初选6209型深沟球轴承，其内径为45mm，宽度为19mm考虑到齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定距离，则取套筒长为20mm。通过密封盖，轴段长应根据密封盖的长度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定距离而定，为此取该段长为55mm。安装齿轮段长度比轮毂宽度小2mm。故：段长L2=2mm+20mm+19mm+55mm=96mm段长度L3=106mm-2mm=104mm,直径d3=65mm段长度d4=75mm(由手册查的C1=3mm,取h=2 C1=23mm=6m， d4=d3+2h=65mm+26mm=77mm),长度和右面套筒长度相同，即L4=20mm。但此轴端左面为滚动轴承的定位轴肩，考虑便于轴承的拆卸，应按轴承标准查询。查的其安装尺寸为h=5mm，该段直径（60mm5mm2）mm=70mm，它和d4不符，故把段设计成阶梯型，左段直径为70mm。段直径d5=58mm，长度为L5=29mm2.5.2.4、按弯扭合成强度校核轴的强度a.绘制轴受力简图图2-5 轴的受力分析图b.绘制垂直面弯矩图轴承支反力： =计算弯矩： =截面C右侧弯矩 =1143.39240.149/2=85.182截面C左侧弯矩 =1143.39240.146/2=85.182c绘制水平面弯矩图轴承支反力： 截面C处的弯矩： =3141.4450.149/2=234.037d.绘制合成弯矩图 e.绘制转矩图 =622.925图2-6 轴的结构简图2.6润滑与密封 2.6.1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s通常选择喷油进行润滑，当m20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。2.6.2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为中速轴承，所以宜开设油浴、飞溅润滑，轴承局部浸入润滑油中，油面不得高于最低滚动体中心。2.6.3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。2.6.4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。第三章 图纸设计3.1三维视图3.1.1 零件设计零件的三维图纸的设计采用UG设计软件，零件的尺寸均按照设计计计算的尺寸来作图，比例大小为1:1。3.1.1.1轴的设计图3.1轴3.1.1.2大齿轮设计图3.2 大齿轮3.1.1.3小齿轮轴设计图3.3 小齿轮轴3.1.1.4.端盖设计图3.4 端盖图3.5 端盖3.1.2 装配体设计图3.6 装配体3.2二维视图3.2.1齿轮轴图3.7 轴3.2.2大齿轮图3.8 大齿轮3.2.3小齿轮图3.9 小齿轮3.2.4端盖a图3.10 端盖a3.2.5端盖b图3.11 端盖b总结随着科学技术的发展，现代社会对专业人才的要求越来越高，尤其作为机电专业的人员，不仅要有坚实的理论知识，更应该具备丰富的实践经验和较强的动手能力。通过本次毕业设计，是把学到的理论知识和现场的实际工作经验又一次有机地融合在一起，也使我熟练掌握了工程设计的方法，进一步提高了