三级圆锥圆柱减速器设计（含三维二维说明书

1、 摘 要我国是一个经济大国，改革开发以来，政府对各项产业是采取支持的态度。各行各业相继对政府的扶持政策采取的是积极响应的态度。就齿轮减速器发发张而言，更是改变巨大的。减速机行业的发展在不断的锐变，由散乱的经济发展方式集体化的发展在前进。并有了行业发展的新规划，能够形成一条具有一定规模的行业链。在不断的进步和改善下，正在向国际化的轨道迈步，绝对的不能与国际化脱轨。目前，我国已经与国外的多家减速器企业达成了合作关系，这对我国的生产工艺体系以及相关工艺技术水平的提高具有很大的帮助。齿轮减速器也在被我国的政府列为发展的重点。 靠电动机和一些结构的配合来完成一个完整的减速器工作过程，其分类方式可按照比较

2、传统的工作形式分：齿轮式的减速器、蜗杆式的减速器、行星式的减速器以及其它的相互组合的减速器等，通过对电动机和结构的优化与调整，使极速器的性能达到最高。在我国应用范围也是极为广阔，设计了生产的方方面面，比如在热烈条件下的煤矿采集工作。由于结构的复制性，对机械设计的难度也提出了一定的要求。而对一个输送机械的关键影响因素就是减速器的设计，一个号的减速器能使工作效率达到事半功倍的效果。关键词：带式；圆锥圆柱齿轮；减速器； Abstract China is an economic power, since the reform and development, the government of th

3、e industry is to take a supportive attitude. All walks of life to the governments support policy is to take a positive response attitude. In the case of the gear reducer, it is a big change. The development of the speed reducer industry is constantly changing, and the development of the economic dev

4、elopment in the scattered way is advancing. And has the industry development of the new planning, can form a certain scale of the industry chain. In the continuous progress and improvement, to the internationalization of the track can not move, and the internationalization of the absolute derailment

5、. At present, our country has reached a cooperative relationship with a number of foreign reducer enterprises, which has a great help to improve the production process system and the level of related process technology. Gear reducer is also the focus of the development of the government of our count

6、ry. Motor and some structure of complex by to complete a complete reducer working process, the classification can be according to the more traditional forms of work: gear deceleration device and worm gear deceleration device, a planetary reducer and other combination of reducer, through the electric

7、 motor and the structure optimization and adjustment, to reach the highest speed performance. In our country the application scope is also extremely broad, has designed the production in all aspects, for example under the warm condition coal mine collection work. Because of the duplication of the st

8、ructure, the difficulty of the mechanical design is also put forward some requirements. And the key factor to a transport machinery is the design of the reducer, a number of reducer can make the work efficiency to achieve the result with half the effort. Key words: Belt conveyor; Conical cylindrical

9、 gear; reducer 目 录第1章 绪论1第一章 绪论4 1.1本研究的目的和意义4 1.2国内外齿轮减速器的发展现状5 1.2.1国内齿轮减速器的发展现状5 1.2.2国外齿轮减速器的发展现状5 1.3三级减速器的发展前景5第二章 三级圆锥圆柱减速器的整体方案设计5 2.1 减速器的结构原理及分类6 2.2本次设计三级减速器大致结构图6 2.3带式运输机的带传动特点6第三章 齿轮减速器传动装置的部分设计7 3.1 电动机的选择7 3.2 传动轴的设计与校核7 3.2.1 第一传动轴设计与校核7 3.2.2 第二传动轴设计与校核7 3.2.3 第三传动轴设计与校核7 3.3 齿轮的设计

10、与校核 7 3.3.1 一级圆柱齿轮设计与校核7 3.3.2 二级圆柱齿轮设计与校核7 3.3.3 三级圆锥齿轮计与校核7 3.4 轴承的设计与校核7第四章 结构箱的外体设计和润滑问题7 4.1 减速器下箱体设计7 4.2减速器上盖设计7 4.3减速器的润滑和密封处理7第五章 减速器三维设计7 5.1 减速器零件三维设计7 5.2减速器三维装配7 5.3减速器的简单渲染7参考文献20致 谢21 前言此次设计主要针对减速器的设计，通过对此类减速器的设计，可以深入了解减速机的原理，以及减速机在机械行业中的重要意义，同时通过对减速机的设计紧密结合各种专业知识，灵活运用，培养设计着较为成熟的设计思想，

11、为以后步入社会工作打下一个良好的基础。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、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等行业。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，减速机产品都有着广泛的应用。食品轻工、电力机械、建筑机械、冶金机械、水泥机械、环保机械、电子电器、筑路机械、水利机械、化工机械、矿山机械、输送机械、建材机械、橡胶机械、石油机械等行业领域对减速机产品都有旺盛的需求

12、。这次设计中，一部分零件可由强度条件和刚度条件来确定零件的基本尺寸，然后通过草图设计决定其具体的尺寸和设计（如齿轮），像轴这种零件先初估其尺寸然后进行必要的强度校核才能确定其尺寸，这也是此次毕业设计重要的过程。 第一章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）

13、。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

14、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，

15、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。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：3.1.1. 减速器的分类减速机是一种比较精密的机械传动装置，用它来改变转速，实现增加扭矩的目的。其种类繁多，型号各异，因此在应用时应当根据实际情况选择合适的减速器。常用的减速机种类有圆柱齿轮减速机、三环减速机、摆线减速机、起重机减速机、蜗杆减速机、轴装式硬齿面减速机、行星齿轮减速机、无级变速机等等。不同种类有不同的用途分类： 传动类型：蜗杆减速器、齿轮减速器、行星齿轮减速器； 传动级数：单级减速

16、器、多级减速器； 齿轮形状：圆锥齿轮减速器、圆柱齿轮减速器、圆锥圆柱齿轮减速器； 传动布置形式：展开式减速器、分流式减速器、同轴式减速器。这里仅讨论由齿轮传动、蜗杆传动以及由它们组合而成的减速器。本论文所设计的也是由此组成的三级圆锥-圆柱齿轮减速器。若按传动和结构特点来划分，有如下五种减速器：1 蜗杆减速器：环面蜗杆减速器、圆柱蜗杆减速器。2 齿轮减速器：圆柱齿轮、圆锥齿轮和圆锥-圆柱齿轮减速器。3 行星齿轮减速器4 摆线针轮减速器5 谐波齿轮减速器上述5种减速器都已有其各自的标准系列，简单地结合所需的整体布局设计和传动功率，速度和工作与机器的其它条件的具体要求，从设计手册中选择即可。只有在选

17、不到合适的产品时，才自行设计制造。此外，还有一些专用减速器（如电梯、阀门开关等处用）。3.1.2. 常见减速器的特点1. 齿轮减速器齿轮减速机是按国家专业标准ZBJ19004生产的外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速机，如图22。齿轮减速机广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、印染、制药等领域。图22. 齿轮减速器轮减速器的特点是齿轮采用高强度低碳合金钢经渗碳淬火而成，齿面硬度达HRC58-62，齿轮均采用数控磨齿工艺，精度高，接触性好。传动率高，单级大于96.5%，双级大于93%，三级大于90%。运转平稳，噪音低。体积小，重量轻，使用寿命长，承载能力高。易于拆检，易于安装，维护简便。因此，齿轮减速器在现

18、实生产中得到了广泛的应用。2. 蜗杆减速器蜗轮减速器的传动比可以I10，同样的传动要求是，相比其他结构紧凑。它的缺点是效率低。目前采用的蜗轮是阿基米德蜗轮，它是一个单级蜗杆减速机，在图23中所示，2级蜗杆减速器很少使用。另一个主要特征是蜗轮具有反向自锁功能，蜗轮减速比可以较大，涡轮蜗杆减速器的输入轴和输出轴不必要在同一轴线上，也可以不在同一平面上。然而，一般的蜗轮的体积相较其他减速器较大，传输效率不高，精度低。工作平稳，噪声较小，但效率较低。其中中空轴式蜗齿减速机不仅具有以上特点，而且安装方便、结构合理，得到越来越广泛的应用。它是在蜗轮蜗杆减速器输入端加装一个斜齿轮减速器，构成的多级减速器可获

19、得非常低的输出速度，比单级蜗轮减速机具有更高的效率，而且振动小、噪声及能耗低。图23. 蜗杆减速器3.行星齿轮减速器行星齿轮传动有效利用了功率分流和输入、输出的同轴性以及合理地使用了内啮合，因而与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点，常作为减速器、增速器、差速器和换向机构以及其它特殊用途，广泛应用于车辆、航空航天、船舶海洋、精密加工、冶金矿山、农用机械等机械领域。行星齿轮减速器结构包括有：行星齿轮，太阳齿轮，齿圈。行星齿轮由于结构上的原因，单级减速至少是3，最高一般不超过10，常见的齿轮比有：3、5、6、8、10，除了一些大型定制齿轮减

20、速比有4个减速，齿轮级数一般不超过三级。相对于其他齿轮，行星齿轮减速具有刚性高，精度高（单级可以在一分内完成），传动效率高（97-98，单级），终身免维护等特点。由于这些优点，大多数行星齿轮被安装在步进电机上，以达到降低转速，提高扭矩，惯性匹配的目的。如示于图24。图24. 行星齿轮减速器4.摆线针轮减速器摆线针轮减速机是一种采用K-H-V少齿差行星传动原理的新颖传动装置。行星摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180的双偏心套，在偏心套上装有两个滚柱轴承，形成H机构，两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组

21、环形排列的针齿轮相啮合，以组成少齿差内啮合减速机构。如图25所示。图25. 摆线针轮减速器摆线针轮减速机一种采用少齿差行星传动原理的减速装置，做为驱动或减速装置，适用工作温度为正负40度，其独特的平稳结构在很多时候甚至可替代普通圆柱齿轮减速机，因为摆线针轮减速机具有传动比大，传动效率高，保养方便，体积小，重量轻，拆装方便，容易维修，使用可靠、故障少、寿命长，运行平平稳，噪音等特点。因此，摆线针轮减速机正因为具有这些强大的优越性和特点，所以摆线针轮减速机被广泛使用在各种机械行业之中。5. 谐波齿轮减速器谐波齿轮传动是谐波齿轮行星传动的简称。是一种少齿差行星传动。通常由刚性圆柱齿轮G、柔性圆柱齿轮

22、R、波发生器H和柔性轴承等零部件构成。谐波齿轮减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，如图25，具有高精度、高承载力等优点，和普通减速器相比，由于使用的材料要少50%，其体积及重量至少减少1/3。谐波齿轮传动既可用做减速器，也可用做增速器。柔轮、刚轮、波发生器三者任何一个均可固定，其余二个一为主动，另一个为从动。传动比大，且外形轮廓小，零件数目少，传动效率高。效率高达9296，单级传动比可达504000。承载能力较高：柔轮和刚轮之间为面接触多齿啮合，且滑动速度小，齿面摩损均匀。图26. 谐波齿轮减速器同行星齿轮传动一样，谐波齿轮传动也是由三个基本构件所组成：固定

23、的内齿刚轮、柔轮、（即其基体与从动轴相连的弹性薄壁套杯“在柔轮开端的母线上做出齿圈”）和使柔轮发生径向变形的波发生器。在刚轮和柔轮上切出模数相同的轮齿，但齿数不同，即柔轮的齿数比刚轮的齿数少两个。谐波传动的齿数差表征柔轮的变形波数。最常见的是波数w-2的谐波传动。在自由状态(无发生器)下，两轮处于同心位置，而刚轮和柔轮的各齿间隙均匀。装在柔轮内的发生器使柔轮发生径向变形而成为椭圆形。这时，在椭圆的长轴上，齿沿整个工作高度啮合，而在短轴上，齿顶之间形成了径向间隙。在发生器的旋转过程中，柔轮的形状始终接近于上述的形状。谐波减速机的特点包括结构简单、体积小、重量轻。传动比范围大，同时啮合的齿数多。承

24、载能力大，运动精度高，运动平稳、无冲击、噪声小。齿侧间隙可以调整。传动效率高、同轴性好。 可实现向密闭空间传递运动及动力。可实现高增速运动、方便的实现差速传动。谐波齿轮传动与其它传动性能的具体比较。但缺点是柔轮寿命较短，不能承受强烈冲击，刚性较差，所以输入速度宜在低速下运行。3.1.3. 无级变速器无级变速器按变速方式分可分为机械式、电力式和液力式无级变速器三种。机械无级变速器通常由传动机构、加压装置和调速机构三部分组成，如图27。机械传动的特点主要是：转速稳定，滑动率小，工作可靠，具有恒功率机械特性，传动效率较高，而且结构简单，维修方便，价格相对便宜；但零部件加工及润滑要求较高，承载能力较低

25、，抗过载及耐冲击性较差，故一般适合于中、小功率传动。图27. 机械无级变速器表1 定轴传动减速器的主要类型与特点类别级数传动简图推荐传动比范围特点及应用 圆柱齿轮减速器单级调质齿轮I=7.1淬硬齿轮I6.3(I=5.6较佳)应用广泛，结构简单，精度容易保证。轮齿可做成直齿、斜齿或人字齿。可用于低速重载，也可用于高速传动二级展开式调质齿轮I=7.150淬硬齿轮I=7.11.5(I=6.30较佳)这是二级减速器中最简单、应用最广泛的结构。齿轮相对于轴承位置不对称。当轴产生弯扭变形时，载荷在齿宽上分布不均匀，因此轴应设计得具有较大刚度，并使高速轴齿轮远离输入端。淬硬齿轮大多采用此结构分流式I=7.1

26、50高速级为对称左右旋斜齿轮，低速级可为人字齿或直齿。齿轮与轴承对称布置。载荷沿齿宽分布均匀，轴承受载平均，中间轴危险截面上的转矩相当于轴所传递转矩之半。但这种结构不可避免要产生轴向窜动，影响齿面载荷的均匀性。结构上应保证有轴向窜动的可能。通常低速级大齿轮作轴向定位，中间轴齿轮和高速小齿轮可以轴向窜动同轴线式调质齿轮I=7.150淬硬齿轮I=7.131.5箱体长度缩小。输入轴和输出轴布置在同一轴线上，使设备布置较为方便、合理。当传动比分配适当时，两对齿轮浸油深度大致相同。但轴向尺寸较大，中间轴较长，其齿轮与轴承不对称布置，刚性差，载荷沿齿宽分布不均匀同轴分流式I=7.150从输入轴到输出轴的功

27、率分左右两股传递，因此啮合轮齿仅传递一半载荷。输入轴和输出轴只受转矩，中间轴只受全部载荷的一半。故可缩小齿轮直径、圆周速度及减速器尺寸。一般用于重载齿轮。关键是要采用合适的均载机构，使左右两股分流功率均衡圆柱齿轮减速器三级展开式调质齿轮I=28315淬硬齿轮I=28180(I=22.5100较佳)同二级展开式分流式I=28315同二级分流式圆锥、圆柱柱减速器单级直齿I=5曲线齿、斜齿I840(淬硬齿轮I=5较佳)轮齿可制成直齿、斜齿或曲线齿。适用于输入轴和输出轴两轴线垂直相交的传动中。可为水平式或立式。其制造安装复杂，成本高，仅在设备布置必要时才采用二级直齿I=6.331.5曲线齿、斜齿I=8

28、40(淬硬齿轮I=516较佳)特点与单级圆锥齿轮减速器相似。圆锥齿轮应在高速级，使圆锥齿轮尺寸不致太大，否则加工困难。圆柱齿轮可为直齿或斜齿三级I=35.5160(淬硬齿轮I=18100较佳）特点与二级圆锥圆柱齿轮减速器相似蜗杆、齿轮蜗杆减速器单级蜗杆下置式i=880蜗杆布置在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑较好，蜗杆轴承润滑也方便。但当蜗杆圆周围速度太大时，油的搅动损失较大，一般用于蜗杆圆周速度v3，取i1=2.64 由式i=i1i2i3得取i2=3，i3=3电机轴的计算： 3.2.1 第一传动轴设计与校核第一传动轴 的转速为：第一传动轴 的功率为：第一传动轴 的转矩为 3.2.2 第二传动轴

29、设计与校核第二传动轴 的转速为：第二传动轴 的功率为：第二传动轴 的转矩为3.2.3 第三传动轴设计与校核第三传动轴 的转速为：第三传动轴 的功率为：第三传动轴 的转矩为3.2.4 第四传动轴设计与校核第四传动轴 的转速为：第三传动轴 的功率为：第三传动轴 的转矩为3.3 齿轮的设计与校核3.3.1 一级锥齿轮设 计与校核选用圆锥齿轮传，选用级精度选用圆锥齿轮传，选用级精度材料选择。 小齿轮材料为（调质），硬度为，大齿轮材料为钢（调质），硬度为HBS，二者材料硬度差为HBS选小齿轮齿数111，大齿轮齿数2u1=i112.6411=29 2按齿面接触强度设计按式（1026）试算，即 1) 确定公

30、式内的各计算数值(1) 查表11-3试选K=1.3(2) 小齿轮传递的转矩T1=39.39 Nm=265.2N(3) 查表11-6取齿宽系数=0.29(4) 标准齿轮Zh=2.5(5) 由表11-4查得材料的弹性影响系数=189.8MPa(6) 由图11-1查得小齿轮的=600 MPa；大齿轮的=550 MPa；（7）计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为，安全系数为S=1， 2）计算（1）试算小齿轮大端分度圆直径，代入中较小的值= =85.25mm（2）计算齿宽和大端的模数 b=Re=34.204mm =/11=mm（3）计算齿宽高比b/h 齿高 h=2.25=7.75mm b/h=34.2

31、04/7.75=4.413按齿根弯曲强度设计按式（1026）试算，即 1）确定公式内的各计算数值（1） 由表11-1查得（2） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4，得（3） 查表11-3的载荷系数K=1.586（4） 查取齿形系数 锥顶角 小齿轮：大齿轮： Zv1=z1/cos31=24/cos18.435=28.11 Zv2=z2/cos3 2=72/cos71.565=227.85由图11-8得（5） 查取应力校正系数由图11-9查得（6） 计算大小齿轮的 由于大齿轮的值大于小齿轮的故选大齿轮2）计算 =7.11mm取由弯曲强度算得的大端模数7.11并就近圆整为标准值m=7.75mm，按接触强度算得的大端分度圆直径mm，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数 3）计算大端分度圆处的圆周速度 查表11-2 选择7级精度是合适的3.3.2 二级圆柱齿轮