第一讲一级圆柱齿轮减速器课程设计

1、一 级 直 齿 圆 柱 齿 轮 减 速 器一 级 直 齿 圆 柱 齿 轮 减 速 器机械设计基础课程设计机电工程学院机电工程学院 任任 宁宁一级减速器设设 计计 题题 目目 带式输送机带式输送机传动装置传动装置设计设计3方案一方案二方案三方案四带式输送机传动装置设计带式输送机传动装置设计 设计方案：设计方案：见任务书见任务书 基本数据：基本数据：输送带拉力、输送带速度、卷筒直径输送带拉力、输送带速度、卷筒直径 工作条件：工作条件：见任务书见任务书 设计起止时间：设计起止时间：2015.6.23-2015.6.262015.6.23-2015.6.26作息时间作息时间（周二至周五）（周二至周五）

2、u早上早上8 8：3030到中午到中午1212：0000u下午下午1414：3030到到1717：0000设计任务设计任务 编写设计计算说明书一份编写设计计算说明书一份（包括电动机、联轴器（包括电动机、联轴器的选用，轴、齿轮的设计计算）（的选用，轴、齿轮的设计计算）（A4打印纸，约打印纸，约15页，页，5000字左右，封面）字左右，封面）。 绘制零件图绘制零件图2张张（大齿轮和高速轴，（大齿轮和高速轴，A3图纸）图纸）。成绩评定：成绩评定：设计表现设计表现20%、图纸质量图纸质量 60%、说明书说明书 20%。1011认识减速器认识减速器 减速器是减速器是原动机原动机和和工作机工作机之间独立的

3、闭式之间独立的闭式传动装置，用来传动装置，用来降低转速降低转速、传递动力传递动力、增增大转矩大转矩，以满足工作需要。，以满足工作需要。 减速器主要由减速器主要由箱体箱体、轴系零件轴系零件和和附件附件三部三部分组成。分组成。 为了便于轴系零件的安装和拆卸，箱体通常制成为了便于轴系零件的安装和拆卸，箱体通常制成剖分式剖分式。 剖分面一般取在轴线所在的水平面内（即水平剖剖分面一般取在轴线所在的水平面内（即水平剖分），以便于加工。分），以便于加工。箱体作用：箱体作用：支支承和固定轴系零件。承和固定轴系零件。（箱体必须具有足够的强度和刚（箱体必须具有足够的强度和刚度，以免引起沿齿轮齿宽上载荷度，以免引起

4、沿齿轮齿宽上载荷分布不匀。）分布不匀。）为了增加箱体的为了增加箱体的刚度，通常在箱体刚度，通常在箱体上制出筋板。上制出筋板。1313箱盖箱盖箱座箱座轴承旁轴承旁连接螺栓连接螺栓轴轴承承座座孔孔1414封封油油环环轴承轴承大齿轮大齿轮由于齿轮和轴承可由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油能分别采用润滑油和润滑脂，此时二和润滑脂，此时二者不能相混，否则者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，轴承润滑脂被冲走，故应在轴承处采用故应在轴承处采用密 封 装 置密 封 装 置 “ 挡 油挡 油环环” 。1515视孔盖视孔盖通气螺塞通气螺塞吊钩吊钩吊耳吊耳垫片垫片16油面指油面指示器示器放油放油螺塞螺塞轴承盖轴承盖地脚

5、螺栓孔地脚螺栓孔起盖起盖螺钉螺钉定位销定位销肋板肋板毛毡密毛毡密封圈封圈定位销作用：镗轴承孔定位用，锥度定位销作用：镗轴承孔定位用，锥度 1：50 两个，两个， 对角线布置。对角线布置。起盖螺钉作用：起盖用起盖螺钉作用：起盖用 ，两个对角线布置。，两个对角线布置。 17181920减速器内部结构减速器内部结构 箱盖和箱座之间用箱盖和箱座之间用螺栓螺栓联接成一整体。联接成一整体。 为了使轴承座旁的联接螺栓尽量靠近轴承座孔，为了使轴承座旁的联接螺栓尽量靠近轴承座孔，并增加轴承支座的刚性，应在轴承座旁制出并增加轴承支座的刚性，应在轴承座旁制出凸台凸台。 设计螺栓孔位置时，应注意留出扳手空间设计螺栓孔

6、位置时，应注意留出扳手空间。 当高速级的小齿轮直径和轴的直径相差不大（当高速级的小齿轮直径和轴的直径相差不大（d df f- -d d667mn7mn）时，将小齿轮与轴制成一体，称为时，将小齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴齿轮轴。 大齿轮与轴分开制造，用普通大齿轮与轴分开制造，用普通平键平键作周向固定。作周向固定。 轴承端盖与箱体座孔外端面之间垫有轴承端盖与箱体座孔外端面之间垫有调整垫片组调整垫片组，以调整轴承，以调整轴承游隙，保证轴承正常工作。游隙，保证轴承正常工作。轴肩轴肩轴轴套套轴承轴承端盖端盖封油环封油环调整垫片调整垫片深沟球轴承深沟球轴承（1 1）观察孔盖板（视孔盖）：）观察孔盖板（视孔

7、盖）：为了检查传动零件的啮合情况，并为了检查传动零件的啮合情况，并向箱体内加注润滑油向箱体内加注润滑油。视孔盖平时用螺钉固定在箱盖上，视孔盖平时用螺钉固定在箱盖上，盖板下垫有有纸质密封垫片盖板下垫有有纸质密封垫片, ,以防以防漏油。漏油。（2 2）通气器（通气螺塞）：）通气器（通气螺塞）：通气器用来沟通箱体内、外的气流通气器用来沟通箱体内、外的气流，箱体内的气压不会因减速，箱体内的气压不会因减速器运转时的油温升高而增大，从而提高了箱体分箱面、轴伸端器运转时的油温升高而增大，从而提高了箱体分箱面、轴伸端缝隙处的密封性能。缝隙处的密封性能。通气器多装在箱盖顶部或视孔盖上，以便箱内的膨胀气体自由通气

8、器多装在箱盖顶部或视孔盖上，以便箱内的膨胀气体自由溢出。溢出。（ 5 5 ） 油 面 指 示 器） 油 面 指 示 器（油标油标） 为了检查箱体内的油为了检查箱体内的油面高度，及时补充润面高度，及时补充润滑油，应在油箱便于滑油，应在油箱便于观察和油面稳定的部观察和油面稳定的部位，装设油面指示器。位，装设油面指示器。262728（4 4）放油螺塞：）放油螺塞： 换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱体底部、换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱体底部、油油池最低位置池最低位置开设放油孔，平时放油孔用油螺塞旋紧，开设放油孔，平时放油孔用油螺塞旋紧，放油螺塞和箱体结合面之间应加防漏垫圈。放油螺塞和箱体结

9、合面之间应加防漏垫圈。 （3 3）起吊装置：）起吊装置： 为了便于搬运，需在箱体上设置起吊装置。为了便于搬运，需在箱体上设置起吊装置。 箱盖上铸有两个吊耳，用于起吊箱盖。箱盖上铸有两个吊耳，用于起吊箱盖。 箱座上铸有两个吊钩，用于吊运整台减速器。箱座上铸有两个吊钩，用于吊运整台减速器。29设设 计计 步步 骤骤:1. 电动机选择电动机选择（p194）2. 传动装置总体设计（传动装置总体设计（p203）（1）计算总传动比和分配各级传动比计算总传动比和分配各级传动比（2）计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数例子例子3. 传动零件设计计算（传动零件设计计算（p205）（1）选择联

10、轴器类型及型号选择联轴器类型及型号（2）减速器内传动零件设计减速器内传动零件设计30一、选择电动机一、选择电动机 1）确定电动机类型：）确定电动机类型： 推荐推荐Y系列系列380V，三相异步电动机，三相异步电动机 2）计算电动机功率）计算电动机功率 设：工作机（卷筒）所需功率设：工作机（卷筒）所需功率Pw 电动机至工作机之间传动装置的总效率为电动机至工作机之间传动装置的总效率为 电动机需要的功率电动机需要的功率Pd31wdedPPP 式中，式中， kW F为工作机（卷筒）的阻力为工作机（卷筒）的阻力(输送带拉力输送带拉力) ，N； v为工作机的线速度为工作机的线速度(输送带速度输送带速度) ，

11、m/s； 为工作机的效率。为工作机的效率。 总效率总效率为：为： 其中，其中， 分别为传动装置中每一传分别为传动装置中每一传动副（齿轮、带或链）、每对轴承、每个联轴器的效率。动副（齿轮、带或链）、每对轴承、每个联轴器的效率。（p4）w012.n、 、32wdedPPP1000wwFvP012.n 3）确定电动机转速）确定电动机转速 已知卷筒转速为已知卷筒转速为nw（r/min） 电动机转速的可选范围为电动机转速的可选范围为 其中，其中， 为各级传动的合理传动比为各级传动的合理传动比范围（范围（p196，表，表14-2 ）。）。 常用转速有常用转速有 750 r/min, 1000 r/min,

12、 1500 r/min 123.niiii、 、 、3360 1000wvnD 1 2 3(. )wnwdninii ii n 根据选定的电动机类型、功率和转速，根据选定的电动机类型、功率和转速，由表由表12-112-1表表12-1412-14查出电动机型号；查出电动机型号； 记录其型号、额定功率、满载转速、外记录其型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸、键连接尺形尺寸、中心高、轴伸尺寸、键连接尺寸、地脚尺寸等参数备用；寸、地脚尺寸等参数备用； 设计传动装置时，一般按工作机实际需设计传动装置时，一般按工作机实际需要的电动机输出功率要的电动机输出功率P Pd d计算，转速则取计算，

13、转速则取满载转速满载转速。341 计算总传动比及分配各级传动比计算总传动比及分配各级传动比 传动装置的总传动比为：传动装置的总传动比为： 式中，式中，nm为电动机满载转速，为电动机满载转速，r/min； nw为工作机转速，为工作机转速， r/min。 多级传动中，总传动比应为：多级传动中，总传动比应为： 式中，式中， 为各级传动机构的传动为各级传动机构的传动比。比。35mwnin1 2 3.ni i i ii 123niiii、 、 、. . . 、在已知总传动比要求时，如何合理选择和分在已知总传动比要求时，如何合理选择和分配各级传动比，要考虑以下几点配各级传动比，要考虑以下几点： （1 1）

14、各级传动机构的传动比应尽量在推荐）各级传动机构的传动比应尽量在推荐范围内选取（表范围内选取（表1-61-6）。）。 （2 2）应使传动装置结构尺寸较小，重量较）应使传动装置结构尺寸较小，重量较轻。轻。 （3 3）应使各传动件尺寸协调，结构匀称合）应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免干涉碰撞。理，避免干涉碰撞。36注意：注意： 传动装置的传动装置的实际传动比实际传动比要由选定的齿数或要由选定的齿数或标准带轮直径准确计算，因而与要求的传标准带轮直径准确计算，因而与要求的传动比可能动比可能有误差有误差。 一般允许工作机实际转速与要求转速的相一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差为（对误差为（

15、3 35 5）% %。372 计算传动装置的运动和动力参数计算计算传动装置的运动和动力参数计算 设一传动装置从电动机到工作机有三轴，依次设一传动装置从电动机到工作机有三轴，依次为为、轴，则：轴，则：（1）各轴转速（）各轴转速（r/min）232nni10mnni121nnii0, i1, i2分别为电动机轴至分别为电动机轴至轴、轴、 至至轴，轴， 至至 轴间的传动比。轴间的传动比。 （2）各轴功率（）各轴功率（kW）3223011223dPPP 101dPP21120112dPPP 01, 12, 23分别为电动机轴至分别为电动机轴至轴、轴、 至至轴，轴， 至至 轴间的传动效率。轴间的传动效率

16、。 （3）各轴转矩（）各轴转矩（N.m）1001dTT i21 1 12001 1 12dTTiT ii32 223001 1 12 223dTT iT iii9550dddpTn主主 要要 内内 容容 齿轮传动设计齿轮传动设计（参考教科书（参考教科书P175P175的例题的例题11-111-1。 ） 轴的设计（高速轴和低速轴）轴的设计（高速轴和低速轴） 滚动轴承的选择滚动轴承的选择（1）选择齿轮材料、热处理方法及精度等级）选择齿轮材料、热处理方法及精度等级 减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据教科书大，根据教科书P168的表的表112，初选，初选8

17、级级精度。精度。（2）按齿面接触疲劳强度设计齿轮）按齿面接触疲劳强度设计齿轮 （3）主要参数选择和几何尺寸计算）主要参数选择和几何尺寸计算齿数齿数对于闭式软齿面齿轮传动，通常对于闭式软齿面齿轮传动，通常z1在在2040之间选之间选取。为了使重合度较大，取取。为了使重合度较大，取z120，则，则z2iz1。模数模数m=d1/z1 标准模数应大于或等于上式计算出的模数。标准模数应大于或等于上式计算出的模数。分度圆直径分度圆直径d中心距中心距a齿轮宽度齿轮宽度b大齿轮宽度大齿轮宽度 小齿轮宽度小齿轮宽度 其他几何尺寸的计算其他几何尺寸的计算（齿顶圆直径、齿根圆直径（齿顶圆直径、齿根圆直径 ） 21d

18、bd（4）按轮齿弯曲强度校核齿轮）按轮齿弯曲强度校核齿轮注意事项：注意事项： 齿轮需要计算的参数：齿轮需要计算的参数：a a，m m，z z1 1, , z z2 2, , b b1 1 , , b b2 2, , d daiai , , d dfifi, , d di i ; ; 模数应取标准值，齿宽和其他结构尺寸应尽量圆模数应取标准值，齿宽和其他结构尺寸应尽量圆整；整； 小齿轮齿宽小齿轮齿宽b b1 1应比大齿轮齿宽应比大齿轮齿宽b b2 2大大5 510 mm10 mm，取，取齿宽系数齿宽系数d d=1=11.21.2 ； 材料一般取材料一般取4545钢，钢，P Pd d5.5 kW5.

19、5 kW时用合金钢如时用合金钢如40Cr40Cr等。等。四、绘制装配底图四、绘制装配底图 1选择视图选择视图 一般用三视图，和必要的局部视图一般用三视图，和必要的局部视图46主视图应符合其工作位置，重点表达外形。主视图应符合其工作位置，重点表达外形。俯视图采用沿结合剖切的画法，将内部的装配关系以及零俯视图采用沿结合剖切的画法，将内部的装配关系以及零件之间的相互位置清晰地表达出来，同时也表达出齿轮的件之间的相互位置清晰地表达出来，同时也表达出齿轮的啮合情况、回油槽的形状以及轴承的润滑情况。啮合情况、回油槽的形状以及轴承的润滑情况。 左视图可采用外形图或局部视图，主要表达外形。左视图可采用外形图或

20、局部视图，主要表达外形。可以考虑在其上作局部剖视，表达出安装孔的内部可以考虑在其上作局部剖视，表达出安装孔的内部结构，以便于标注安装尺寸。结构，以便于标注安装尺寸。 2布置图面布置图面 1）确定绘图的）确定绘图的有效面积有效面积 考虑图形尺寸、比例、明细表、技术要求等因素。考虑图形尺寸、比例、明细表、技术要求等因素。 2）大体确定三视图的位置）大体确定三视图的位置3、设计步骤、设计步骤 画出图框、标题栏、明细表的底稿线；画出图框、标题栏、明细表的底稿线； 按中心距先画轴心线，再画齿轮、轴及轴承；按中心距先画轴心线，再画齿轮、轴及轴承； 先画箱内，后画箱外；先画箱内，后画箱外； 先粗画，后细画；

21、先粗画，后细画； 先画俯视图，再画主视图；先画俯视图，再画主视图； 最后画侧视图；最后画侧视图； 布图上下左右前后要适当匀称。布图上下左右前后要适当匀称。514、先画俯视图、先画俯视图 （1）根据中心距）根据中心距a先画俯视图的两根轴线先画俯视图的两根轴线 （2）然后画齿轮（注意：齿轮的齿顶圆不能）然后画齿轮（注意：齿轮的齿顶圆不能与其它的轴干涉）；与其它的轴干涉）； （3）按设计资料决定传动零件的轴向间距，）按设计资料决定传动零件的轴向间距，然后确定零件与箱体内壁的间距，画出俯视图然后确定零件与箱体内壁的间距，画出俯视图的箱体内框线；的箱体内框线； （4）确定轴的支点和轴上零件力的作用点。）

22、确定轴的支点和轴上零件力的作用点。 1 1、画剖面线、编排序号、画尺寸界线等。、画剖面线、编排序号、画尺寸界线等。 2 2、检查、加深。经检查校对后，擦去多余、检查、加深。经检查校对后，擦去多余的图线，然后按线型加深。的图线，然后按线型加深。 3 3、画箭头，填写尺寸数值、标题栏、明细、画箭头，填写尺寸数值、标题栏、明细表及技术要求等。表及技术要求等。 4 4、全面检查，完成作图、全面检查，完成作图 注意：尺寸标注注意：尺寸标注 1）定位尺寸定位尺寸（齿轮中心距及偏差，地脚螺钉尺（齿轮中心距及偏差，地脚螺钉尺寸，主、从动轴外伸端的配合长度和直径，机座寸，主、从动轴外伸端的配合长度和直径，机座中

23、心高等）中心高等） 2）配合尺寸配合尺寸（齿轮与轴，轴承与轴，轴承与箱（齿轮与轴，轴承与轴，轴承与箱体，等）体，等） 3）外廓尺寸外廓尺寸（减速器的最大长、宽、高；减速（减速器的最大长、宽、高；减速器底座的长、宽、高）器底座的长、宽、高）58设计中应注意的问题设计中应注意的问题 输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。配。 轴伸出的轴承端盖孔内装有密封元件，如采用轴伸出的轴承端盖孔内装有密封元件，如采用毛毡毛毡密封圈密封圈，对防止箱内润滑油泄漏以及外界灰尘、异，对防止箱内润滑油泄漏以及外界灰尘、异物浸入箱体，具有良好的密封效果。物浸入箱体，具

24、有良好的密封效果。59要求与建议要求与建议601. 计算过程纸张注意保存，方便说明书整理。计算过程纸张注意保存，方便说明书整理。2. 说明书编写要求：说明书编写要求： 装订顺序：封面，目录（有页码），设计任务书，电动机装订顺序：封面，目录（有页码），设计任务书，电动机选择、传动比分配、传动装置的运动和动力参数计算，传动件选择、传动比分配、传动装置的运动和动力参数计算，传动件设计计算（联轴器的选择、齿轮传动、轴强度计算、轴承选设计计算（联轴器的选择、齿轮传动、轴强度计算、轴承选择）择） 。3. 画图的注意点：画图的注意点： 边框与标题栏（画图之前第一步）；边框与标题栏（画图之前第一步）； 每个结

25、构彻底理解（参考模型）；图线清晰。每个结构彻底理解（参考模型）；图线清晰。要求与建议要求与建议61注意：注意：1. 重点参考：指导书重点参考：指导书P191-250。 2. 作息时间和平时一致。作息时间和平时一致。 3. 成绩：计算说明书成绩：计算说明书20%，画图，画图60%，平时，平时20%。进度安排进度安排大齿轮大齿轮低速轴低速轴齿轮轴齿轮轴轴零件图（A3图纸）70齿轮零件图（A3图纸）71例：例：运输带工作拉力：F=7 kN运输带工作速度：v=1.1m/s滚 筒 直 径：D=400mm滚 筒 效 率：5=96%72设 计 步 骤1、计算工作机(滚筒)所需功率和转速：732、电动机输出功率：、电动机输出功率：wdPPmin)/(100060rDvnw21234 5 4 322 1 235451000wFvP()KW23、 确定电动机额定功率确定电动机额定功率4、确定电动机转速：、确定电动机转速：74ded