减速器双齿减速器设计

1、武汉理工大学网络与继续教育学院毕业设计（论文） 网络与继续教育学院毕 业 论 文论文题目：减速器双齿减速器设计学 校：武汉理工大学专 业：机械设计与制造姓 名： 指导老师： 完成设计时间：二0一五年九月目录目录2摘要4第1章概述5第2章传动装置的总体设计62.1传动方案的拟定62.2电机的选择72.3 确定传动装置的传动比及动力设计82.3.1计算各轴的转数：82.3.2计算各轴的输入功率：82.3.3计算各轴的输出功率：92.3.4计算各轴的输入转矩：92.3.5计算各轴的输出转矩：10第3章轴的设计与计算113.1齿轮轴的设计113.1.1齿轮轴（输入轴）的设计113.1.2 求齿轮上作用

2、力的大小、方向123.2齿轮轴（中间轴）的设计与计算123.2.1按扭转强度估算轴的直径123.2.2确定轴各段直径和长度133.3齿轮轴（输出轴）的设计与计算133.3.1按扭转强度估算轴的直径133.3.2确定轴各段直径和长度143.3.3求齿轮上作用力的大小、方向143.3.4轴承支承反力153.3.5 弯矩图153.3.6 转矩图153.3.7 当量弯矩图15第4章滚动轴承的选择及校核计算184.1 输入轴的轴承设计计算184.1.1 初步计算当量动载荷P184.1.2 求轴承应有的径向基本额定载荷值184.1.3 选择轴承型号184.2输出轴的轴承设计计算184.2.1 初步计算当量

3、动载荷P184.2.2 求轴承应有的径向基本额定载荷值184.2.3 选择轴承型号19第5章联轴器的选择与计算205.1 减速器与输送带联接联轴器选择205.1.1类型选择205.2 电动机与减速器联接联轴器选择20第6章密封与润滑的设计216.1密封216.2润滑21第7章键及箱体的设计与计算237.1.键的设计和计算237.2箱体结构的设计23设计小结27参考文献28摘要圆柱齿轮减速器，是一种动力传达机构，其利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的装置。圆柱齿轮减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。圆柱齿轮减速机构造首要由箱体(上箱体

4、、下箱体)、齿轮组、齿轮轴、轴承、油位指示器、透气阀构成。圆柱齿轮减速机的原念头(普通为电机)的转速经过联轴器传给减速机的第一级齿轮后，第一级齿轮与中心齿轮啮合，中心齿轮和第一级齿轮模数一样而齿数分歧，然后使中心齿轮取得减速(或增速)。中心齿轮持续经过啮合将速度传递给二级齿轮，最终在减速机的输出轴取得所需求的转速。圆柱齿轮减速机广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等领域。圆柱齿轮减速机的齿轮采用渗碳、淬火、磨齿加工，承载能力高、噪声低;主要用于带式输送机及各种运输机械，也可用于其它通用机械的传动机构中。它具有承载能力高、寿命长、体积小、效率高、重量轻等优点，用于

5、输入轴与输出轴呈垂直方向布置的传动装置中。熟悉单级圆柱齿轮减速器的工作原理，设计与计算的方法； 运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识，解决材料的选择，强度计算和刚度计算，制造工艺与装配工艺等方面的问题。关键词：双齿圆柱减速器 轴承 润滑 箱体；第1章概述20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪4050年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。我国减变速机行业经过四十余年的发展，已初步形成了科研、开发、设计、制造、服务等比较完善的制造业体系。但是我国的减变速机产品总体水平与

6、国外先进水平相比仍有差距特别是大型、特殊和高档次的产品还不能满足要求。从目前来看，标准的水平从某种意义上限制了产品的发展和其技术水平的提升，而产品水平的高低又影响了该产品在国际市场上的竞争能力。改革开放以来，中国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低 速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB17960的89级提高到GB1009588的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体

7、水平起到很大的作用。中国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，中国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。机械设计课程设计是为机械类专业和近机械类专业的学生在学完机械设计及同类课程以后所设置的实践性教学环节，也是第一次对学生进行全面的，规范的机械设计训练。其主要目的是：（1）培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械设计课程和其他选修课程的基础理论并结合实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展学生有关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或

8、简单机械设计，使学生掌握一般机械设计的程序和方法，树立正面的工程大合集思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力。（3）课程设计的实践中对学生进行设计基础技能的训练，培养学生查阅和使用标准规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等方面的能力。第2章传动装置的总体设计2.1传动方案的拟定1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下： 图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动

9、装置总体设计图所示。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率0.96×××0.97×0.960.7745；为V带的效率,为第一对轴承的效率，为第二对轴承的效率，为第三对轴承的效率，为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为7级精度，油脂润滑.因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。2.2电机的选择 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，价格低廉，维护方便，适用于无特殊要求的各种机械设备。2)、电动机容量选择：传动效率的确定：式中参数： 弹性联轴器的传动效率 一对滚动轴承的

10、传动效率 8级精度的齿轮传动效率 弹性联轴器的传动效率 卷筒的传动效率电机转速： 960 电动机所需工作功率为： d总 (kw) V/1000 (KW)所以：电机所需的工作功率：Pd= FV/1000总 =(2750×0.8)/(1000×0.79) =2.785(kw)选用电机型号为Y132s-6 额定功率P=3.0kw2.3 确定传动装置的传动比及动力设计卷筒工作转速为：n卷筒60×1000·V/（·D） =(60×1000×0.8)/（300·）=50.93 r/min总传动比i总=n电机/n卷筒=960/5

11、0.93=18.84 按展开式二级圆柱齿轮减速器推荐高级传动比i1=（1.31.5）i2，取i1=1.3i2，得 取i1=4.90 i2=3.83 取i2=3.782.3.1计算各轴的转数： 轴：n=n电动机=960 （r/min） （电机轴）轴：n= n/ i1 =960/4.9=195.9 r/min轴：n= n/ i2=195.9/3.78=51.83 r/min卷筒轴：n= n=51.83 r/min2.3.2计算各轴的输入功率：轴： P=Pd×01 =Pd×1 =2.785×0.96=2.67(kw)轴： P= P×12= P×2&#

12、215;3 =2.67×0.98×0.97 =2.54(kw)轴：P= P·23= P·2·3=2.55×0.98×0.97=2.41kw卷筒轴： P= P·34= P·2·4 =2.42×0.98×0.96 =2.27kw2.3.3计算各轴的输出功率：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：P=P×轴承=2.67×0.98=2.63 KWP= P×轴承=2.54×0.98=2.5KWP= P×轴承=2.41×

13、;0.98=2.37KWP= P×轴承=2.27×0.98=2.23KW2.3.4计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为： Td=9550·Pd/nm=9550×2.785/960=27.7N·m轴： T=9550·P/n=9550×2.67/960=26.56N·m轴：T=9550·P/n=9550×2.54/195.9=123.82N·m轴：T=9550·P/n=9550×2.41/51.83=444.06N·m卷筒轴输入轴转矩：T=9550·

14、;P/n=9550×2.27/51.83=418.26N·m2.3.5计算各轴的输出转矩：由于轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率：则：T= T×轴承=25.56×0.98=25.05N·mT = T×轴承=123.82×0.98=121.34N·mT = T×轴承=444.06×0.98=435.18N·mT = T×轴承=418.26×0.98=409.9N·m综合以上数据，得表如下：轴名效率P （KW）转矩T （N·m）转速nr/min输

15、入输出输入输出电动机轴2.78527.66960轴2.672.6226.5625.05960轴2.542.49123.82121.34195.9轴2.412.36444.06435.1851.83卷筒轴2.272.22418.26409.951.8328第3章轴的设计与计算3.1齿轮轴的设计3.1.1齿轮轴（输入轴）的设计（1）按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217255HBW，轴的输入功率为P=2.67kw，转速为n=960 r/min根据教材P230（13-2）式，并查表13-2，取A=118d（2） 确定轴各段直径和长度1、从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴

16、应该增加5%，圆整后取D1= 22mm，又联轴器长度L=60mm 则第一段长度L1=58mm2、右起第二段直径取D2=25mm,根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度L2=70mm3、右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6206型轴承，其尺寸为d×D×B=30×62×16，那么该段的直径为D3=30mm，长度为L3=20mm4、右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4= 35mm，长度取L4= 1

17、0mm5、右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为44mm，分度圆直径为40mm，齿轮的宽度为45mm，则此段的直径为D5= 44mm，长度为L5=45mm6、右起第六段，应为轴两齿轮的安装留出充足空间,留出130mm的长度, D6=30mm7、右起第七段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D7=40mm，长度取L7= 10mm8、右起第八段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D8=35mm，长度L8=18mm3.1.2 求齿轮上作用力的大小、方向（1）小齿轮分度圆直径：d1=40mm（2）作用在齿轮上的转矩为：T1 =2.656×104 N·

18、mm（3）求圆周力：FtFt=2T1/d1=2×2.656×104 /40=1330.N（4）求径向力FrFr=Ft·tan=1330×tan20°=500N3.2齿轮轴（中间轴）的设计与计算3.2.1按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217255HBS，轴的输入功率为P=2.54KW，转速为n=195.9r/min根据教材P230（13-2）式，并查表13-2，取A=118d3.2.2确定轴各段直径和长度（1）轴应该增加5%，圆整后取D=35mm，右起第一段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6207

19、型轴承，其尺寸为d×D×B=35×75×17，那么该段的直径为D1= 35mm，长度为L1=20mm(2)右起第二段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D2= 40mm，长度取L2= 15mm(3) 右起第三段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的分度圆直径为196mm，齿轮的宽度为35mm，则此段的直径为D3= 45mm，长度为L3=35mm(4)右起第四段,此处应留出60mm的距离以免齿轮打齿, 则此段的直径为D4= 50mm，长度为L4=60mm(5) 右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的分度圆直径为75mm，齿轮的宽度为69mm，则

20、此段的直径为D5=75mm，长度为L5=70mm；(6) 右起第六段,留出直径为60mm,宽为6mm的一段距离.(7) 右起第七段，该段为滚动轴承的定位肩位置，则此段的直径为D7= 40mm，长度为L7=10mm；(8) 右起第八段，该段为滚动轴承的安装位置，则此段的直径为D8= 35mm，长度为L8=17mm；3.3齿轮轴（输出轴）的设计与计算3.3.1按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217255HBS，轴的输入功率为P=2.41kw，转速为n=51.83r/min根据教材P230（13-2）式，并查表13-2，取A=118d3.3.2确定轴各段直径和长度（1）从联轴器开始右起第一

21、段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，圆整后取D1= 50mm， 则第一段长度L1=112mm（2）右起第二段直径取D2= 65mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为55mm，则取第二段的长度L2=74mm（3）右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6212型轴承，其尺寸为d×D×B=60×110×22，则该段的直径为D3=60mm，长度为L3=22mm（4）右起第四段，此处留出 D4= 65mm，长度取L4= 113mm（5）右起第五段，该

22、段为齿轮轴段，由于齿轮的分度圆直径为261mm，齿轮的宽度为60mm，则此段的直径为D5=75mm，长度为L5=60mm（6）右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=80mm，长度取L6= 16mm（7）右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=60mm，长度L7= 22mm3.3.3求齿轮上作用力的大小、方向（1）大齿轮分度圆直径：d4=261mm（2）作用在齿轮上的转矩为：T4 =4.182610 N·mm（3）求圆周力：FtFt=2T4/d4=2×4.18210 /261=3204N（4）求径向力FrFr=Ft·ta

23、n=4341×tan20°=1166N3.3.4轴承支承反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。L1为齿轮到A轴承距离L1=154mm，L2为齿轮到B轴承的距离L2=57mm水平面的支反力：RAH=426.8NRBH= FrRAH=1153.2N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0，那么RAV =RBV =Ft / 2= 2170.5N轴承A总的支反力：RA=2212.06N轴承B总的支反力：RB=2457.83N3.3.5 弯矩图水平面上弯矩：M=65.727N·m垂直面上弯矩：Mv=334.257 N·m合成弯

24、矩：3.3.6 转矩图T =5.66510 N·mm3.3.7 当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6可得右起第四段剖面C处的当量弯矩：右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知Mca=481.2Nm ,-1=275MPa 则：e= Mca/W= Mca/(0.1·D43)=481.2×1000/(0.1×603)=22.28Nm<-1所以确定的尺寸是安全的 。 以上计算所需的图如下： 第4章滚动轴承的选择及校核计算4.1 输入轴的轴承设计计算4.1.1 初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件

25、下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=616N4.1.2 求轴承应有的径向基本额定载荷值 (=3)4.1.3 选择轴承型号查指导书表17-1，选择6206轴承，其材料Cr=19.5kN。由课本p166 公式（10-4）有： 故轴承寿命很充裕，符合要求设计。4.2输出轴的轴承设计计算4.2.1 初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=1580N。4.2.2 求轴承应有的径向基本额定载荷值4.2.3 选择轴承型号查指导书表17-1，选择6212轴承，其材料Cr=47.8kN。由课本p166 公式（10-4）有： 故轴承寿命很充裕，符合要求设计。第5章联轴器的选

26、择与计算5.1 减速器与输送带联接联轴器选择5.1.1类型选择由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联轴器。 5.1.2载荷计算计算转矩TC=KA×T=1.5×444.06=666.09Nm，其中KA为工况系数，KA=1.57.1.3型号选择根据TC，轴径d，轴的转速n， 查指导书表19-6，选用HL4J1型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为L=84mm,轴段长L1=112mm，其额定转矩T=1250Nm, 许用转速n=4000r/m ,故符合要求。5.2 电动机与减速器联接联轴器选择1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器2.

27、载荷计算.公称转矩：T=95509550333.5查课本,选取所以转矩 因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计手册选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为500Nm7.2.3 型号选择根据TC，轴径d，轴的转速n， 查指导书表19-5，选用TL4型弹性柱销联，其额定转矩T=63Nm, 许用转速n=5700r/m ,故符合要求。第6章密封与润滑的设计6.1密封密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，国150mm。并匀均布置，保证部分面处的密封性。由于选用的电动机为低速，常温

28、，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。6.2润滑(1) 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v< 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。(2) 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选

29、用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.油的深度为H+ H=30 =34所以H+=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。第7章键及箱体的设计与计算7.1.键的设计和计算选择键联接的类型和尺寸一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.根据 d=55 d=65查表6-1取： 键宽 b=16 h=10 =112 b=8 h=12 =36校和键联接的强度 查表6-2得 =110

30、MP工作长度 10428键与轮毂键槽的接触高度 K=0.5 h=5K=0.5 h=6由式（6-1）得： 两者都合适取键标记为： 键2：16×36 A GB/T1096-1979键3：20×50 A GB/T1096-19797.2箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密

31、封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器

32、油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M2

33、4地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）8定位销直径=（0.70.8）8，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4342218，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42816外机壁至轴承座端面距离=+（812）50大齿轮顶圆与内机壁距离>1.215齿轮端面与内机壁距离>10机盖，机座肋厚9 8.5轴承端盖外径+（55.5）120（1轴）125（2轴）150（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（1轴）125（2轴）150（3轴）设计小结通过课程设计，培养了我们综合运用机械设计课程和其他选修