02第2章减速器设计解析

1、第 2 章 减速器设计综述具体内容 减速器结构；减速器零部件；电动机的选择；动力参数计算；课程设计内容及其设计步骤。 重点 减速器结构；减速器零部件；电动机的选择；动力参数计算。2.1 减速器结构和形式减速器是工作机和电动机之间的传动装置， 其作用是把电动机的转速降到工作机所需转速； 把电动机的动力 传递给工作机。减速器的结构见图所示。减速器的主要形式见教材 113 页表 5-2 。2.2 减速器的零件根据功能，减速器的零件可分为四大类：支撑零件、传动零件、连接零件、密封零件。一、支撑零件 支撑零件包括：减速器的箱体、轴承。箱体就 是减速器的 外壳，它是传动零件的基座，其结构见图所示。 箱体

2、通常用灰铸铁制造，灰铸铁具有很 好的铸造性能和减振性能。对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢 箱体。轴承是用来支撑、固定轴的零件。轴承安装在箱体的轴承座上或轴承孔内。轴承结构见图所示。二、传动零件 传动零件包括：轴、齿轮、蜗轮蜗杆、带轮和带、链轮和链。 轴是用来固定齿轮、蜗轮蜗杆、带轮、链轮。轴的安装见图所示。轴的结构形式见图所示。 齿轮一般安装在减速器箱体内部，用于内传动，实现两个轴之间的传动。齿轮的结构形式见图所示。 蜗轮蜗杆一般安装在减速器箱体内部， 用于内传动， 实现两个轴之间的传动。 蜗轮蜗杆的结构形式见图所示。 带轮和带安装在减速器箱体内外部，用于外传动，实现两个轴之间的传动

3、。带传动结构形式见图所示。 链轮和链安装在减速器箱体内外部，用于外传动，实现两个轴之间的传动。链传动结构形式见图所示。三、连接零件 连接零件包括：螺栓螺母、螺钉、键、销等。四、密封零件 密封零件包括：密封端盖、密封盘、密封环、油绳等。 此外，减速器除了这四大类零件外，还有一些附属零件，如油标尺（或油标镜） 、视窗、旋塞等。2.3 电动机的选择一、电动机种类的选择 电动机按所需电源不同， 分为直流电机和交流电机。 交流电机又分为异步和同步两种类型。 各种电机的特点 及应用见教材 221 页表 11-1 所示。一般常选交流异步电机。二、电动机结构形式的选择 电动机的结构形式有四种：开启式、防护式、

4、封闭式和防爆式。 开启式电机机壳未全封闭，机身、前后端盖都留有散热孔，无散热风扇，自冷。简单的说就是电机的端盖有 开口，从外部能看到内部的线包，电机转动时风扇的风能通过端盖的开口将线包的温度带走，叫开启式电机。适 用于干燥、室内、外部环境条件好的地方。防护式电机的外壳有 通气孔，旋转部分与带电部分具有一般保护，能防止铁屑，沙石水滴等杂物从上面或 45 度角以内侵入，但不能防尘，防潮，由于他通风良好，又具有一定的防护能力，多用于灰尘不多，比较干燥 的场所。封闭式电机的定子，转子全封闭，潮气、灰埃都不能侵入电机内部，适用尘土飞扬的场所。 防爆电机的外壳和接线端子全部封闭， 能防止外部易燃气体侵入机

5、内或机内因火花引起机外易燃气体起火爆炸，适用于石油，化工，重瓦斯煤矿等易 燃或有爆炸性气体的地方。三、电动机功率的选择电动机功率的选择， 首先是根据工作机输出的有效功率并考虑各个传动零件的传动效率， 通过机械传动的动 力计算， 确定电动机的输出功率； 然后按照电动机的标准选定其额定功率， 所选电动机的额定功率应等于或略大 于其输出功率。四、电动机转速的选择 对于功率相同的电动机，转速越高，体积越小，价格越低，效率越高，因此应尽量选用高转速的电动机。但 电动机转速高，传动系统（如，减速箱）的传动比大，传动装置尺寸、质量都大，制造成本高。因此，选择电动 机转速时，要根据工作机的要求，并同时考虑传动

6、装置的选择。异步电机的同步转速有四种形式： 750r/min 、 1000 r/min 、 1500 r/min 、 3000 r/min 。2.4 机械传动方案的选择一、常用的机械传动形式常用的机械传动形式及其基本特性见教材 222 页表 11-2 。常用机械传动的单级传动比及效率见教材 222 页 表 11-3 。二、拟定机械传动方案时应注意的问题1. 尽量简化和缩短机械传动系统 机械传动系统越短，传动零件越少，制造费用低，效率高，运行精度高。如单级圆柱闭式齿轮传动，需要一 对齿轮和两个轴，效率在 96%以上；而二级圆柱闭式齿轮传动，需要两对齿轮和三个轴，效率在95%以下。2. 合理安排传

7、动和机构的位置顺序机械传动中， 一般将带传动设置在传动系统的高速级， 使之与电动机相连， 齿轮或其他传动装置设置在带传 动之后。这样可减小传动装置的外形尺寸，又具有过载保护作用，而且能减少振动和噪声。传动系统中若有链传动， 一般应将其设置在传动系统的低速级， 使之与工作机相连， 齿轮或其他传动装置设 置在链传动之前。这样可减小振动和噪声。3. 使传动效率尽可能高机械传动的总效率等于传动系统中各个传动零件传动效率的乘积。 所以， 为提高机械传动的总效率： 尽可 能缩短传动系统，使传动级数少、传动机构数少、传动系统简单；采用传动效率高的传动形式和传动零件。4. 其他 此外，还要考虑传动系统的外形尺

8、寸、质量、制造成本及维护维修成本等因素。2.5 动力参数的计算一、轮系轮系是由一系列轮子组成的传动系统。 这些轮子通常是齿轮， 也可以是带轮和链轮等。 按轮系中各齿轮的几 何轴线是否固定可分为定轴轮系和周转轮系（也称行星轴系） 。定轴轮系 传动工作时，每个齿轮的几何轴线位置固定不动，见图所示。周转轮系 传动工作时，部分齿轮的几何轴线做圆周运动，见图所示。二、机械传动的运动计算机械传动的运动计算就是确定传动比和转速。 传动比是指传动系统中主动轴和从动轴， 即运动的输入轴和输 出轴转速比。见教材 227 页图 11-6 （ a）所示的带式输送机。令， 电机转速为 n0、I 轴转速为 n1 、II

9、轴转速为 n2 、III 轴转速为 n3、IV轴转速为n4 、V轴转速为n5；带传动传动比为 i1、齿轮3和4的传动比为 i2、齿轮 5和6比为i3。（ 1） 各轴传动比设计时，各轴间传动比可根据其传动形式而确定。一般，带传动的传动比为24；链传动的传动比为 24；齿轮传动的传动比为 35。具体分配传动比时应注意以下几个问题。 各级传动比最好在推荐范围内选取，对减速传动尽可能不超过其允许的最大值。 应使各传动的结构尺寸协调、匀称及利于安装，绝不能造成相互干涉。 V 带 - 单级齿轮减速器的传动中， 若带传动的传动比过大，大带轮半径可能大于减速器插入轴的中心高，造成安装不方便；齿轮 - 齿轮传动

10、，高速 级传动比过大，会造成高速级大齿轮与低速轴干涉碰撞，一般高速级传动比为低速级的 1.1 倍左右。 卧式多级齿轮减速器， 常设计各级大齿轮直径相近， 可使大齿轮浸油深度大致相等， 便于齿轮浸油润滑由 于。低速级齿轮的圆周速度较低，一般其大齿轮直径可大一些，亦即浸油深度可深一些。 总传动比分配应考虑载荷性质。对于平稳载荷，各级传动比可取简单的整数，对周期性变动载荷，为防止 局部损坏，各级传动比通常取质数。 对传动链较长、传动功率较大的减速传动，一般按“前小后大”的原则分配传动比，即自电动机向低速的 工作轴各级传动比依次增大较为有利， 这样可使各级中间轴有较高的转速及较小的转矩， 从而可以减小

11、中间级传 动机构及其轴的尺寸和重量。（ 2）各轴转速电动机轴（ I 轴） n1 =n0减速箱高速轴（ II 轴）： n2 n1i1减速箱中间轴（ III 轴）： n3n2i2n减速箱低速轴（ IV 轴）： n43i3卷筒轴（ V 轴）： n5 n4三、机械传动的动力计算机械传动的动力计算就是确定各轴的功率和转矩。以教材 227 页图 11-6 （a）为例，功率由 I 轴输入，经过带传动、二级齿轮传动，最后由V轴输出。令，电机的额定功率为 Ped 、I 轴输入功率为 P1、II 的输入功率为 P2 、 III 的输入功率为 P3、IV 的输入功率为 P4 、V 的输入功率为 P5 ；带传动的效率

12、为 12 、1级齿轮传动的效率为 34 、2级齿轮传动的效率为 56、IV 轴和 V轴间联轴器的效率为 L 、输送机的的效率为 Y 。（1）各轴输入功率电动机轴（ I 轴）： P1Ped减速箱高速轴（ II 轴）： P2 P1 12减速箱中间轴（ III 轴）： P3 P2 34减速箱低速轴（ IV 轴）： P4 P3 56卷筒轴（ V轴）： P5 P4 L2）各轴的转矩电动机轴（ I 轴）： T1 9550 ped n0减速箱高速轴（II 轴)： T2 9550 p2n2p3减速箱中间轴（ III轴）：9550减速箱低速箱IV 轴）：T49550p4n4卷筒轴（ V 轴）：9550p5n3n

13、52.6 电动机选择和动力参数计算实例为教材 229 页图 11-7 所示的传动装置选择电机，计算动力参数。已知：输出轴功率PW 3.8kW；输出轴转速 nW 90r/min ，工作机效率 W =0.90 ；传动不逆转，工作中有轻微振动，负载启动，启动载荷为名义载荷的1.5 倍；每日两班制工作，要求寿命 10 年。一、传动装置或传动方案分析 由图可知，该传动装置为二级传动，带传动在高速级，开式直齿齿轮传动在低速级，小带轮直接安装在电机 轴上，大带轮与小齿轮安装在同一根轴上，大齿轮与工作机轴通过联轴器联接；轴承有两对，一是滚动轴承，支 撑小齿轮轴，二是滑动轴承，支撑大齿轮轴。二、各轴编号按转速由

14、高到低各轴编号为： I ，电机轴； II ，小齿轮轴； III ，大齿轮轴； IV ，工作机轴。三、选择电动机1. 确定电动机的输出功率（ 1）确定传动装置的总效率由表 11-3 取，V带传动效率 1=0.96 ，滚动轴承效率 2=0.99，开式直齿齿轮传动效率3=0.93，滑动轴承效率 4 =0.96 ，联轴器效率 5=0.99 。则1 2 3 4 5 W 0.96 0.99 0.93 0.96 0.99 0.90 0.7562）确定需要电动机输出的功率 PdPd PW 0.37.586 5.03kW2. 初定电动机的转速（ 1）初定各级传动比和总传动比由表 11-3 取， V 带传动的传动

15、比i1 =2 4 ，开式直齿齿轮传动的传动比i2=35 。则i =i1i2 (2 4) (35) 6202）确定需要电动机输出的转速 ndnd inW (6 20) 90 540 1800（根据转速范围，可选异步电机的同步转速形式有： 750r/min 、1000 r/min 、 1500 r/min 。对于功率相同的电动 机， 转速越高， 体积越小， 价格越低， 效率越高， 因此应尽量选用高转速的电动机。 但电动机转速高， 传动比大， 传动装置尺寸、质量都大，制造成本高。 ）综合而言，选用 750r/min 、1000 r/min 都较合适。选用同步转速为 1000 r/min 。3. 确定

16、电动机型号和总传动比（ 1）确定电动机型号根据电动机的额定功率 Ped Pd 、转速 nd 的范围以及工作情况，可选择三相异步电机Y132M2。其基本参数为：额定功率 Ped 5.5kW ，同步转速 nt 1000 r/min ，满载转速 nd 960r/min ，最大转矩 / 额定转矩 2.2 。2）确定总传动比 ii nnWd 99600 10.674. 重新分配传动比（V带- 单级齿轮减速器的传动中，若带传动的传动比过大，大带轮半径可能大于减速器插入轴的中心高，造成 安装不方便。由于带传动的传动比不够准确。所以，带传动的传动比尽可能取小些。 ）V带传动的传动比 i1=2.5 ，则齿轮传动

17、的传动比为ii2=4.27i15. 计算各轴的运动和动力参数（ 1）各轴转速电动机轴（ I 轴）n1nd 960r/ min减速箱高速轴（ II轴）：n1 960n2= =384r/ min2 i1 2.5减速箱低速轴（ III轴）n2 384： n32 = =903 i2 4.27工作机轴（ V 轴）：n4n3=90r/ min（2）各轴输入功率（该传动装置属于专用设备，在进行动力计算时，取所需电动机的输出功率计算。若设计通 用设备，则应取电动机的额定功率计算）电动机轴（ I 轴）：P1Pd =5.03kW减速箱高速轴（ II轴）：P2 P1 1 5.03 0.96 4.83kW减速箱低速轴（ III轴）：P3 P2 2 3 4.83 0.99 0.93 4.45kW工作机轴（ IV 轴）： P4P3 4 5 4.45 0.96 0.99 4.23kW3）各轴的转矩电动机轴（ I 轴）： T1 9550 pd 9550 5.03 50.04N m n1960减速箱高速轴（ I