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1、1 绪论随着社会的发展和人民生活水平的提高， 人们对产品的需求是多样化的，这 就决定了未来的生产方式趋向多品种、 小批量。在各行各业中十分广泛地使用着 齿轮减速器，它是一种不可缺少的机械传动装置.它是机械设备的重要组成部分 和核心部件。目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个， 基本可满足各 行业对通用减速器的需求。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、 规格及参 数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水 平，承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任， 部分产品还出口至欧美 及东南亚地区，推动了中国装配制造业发展。1.1 本设计的目的及意义目的：A通过设计
2、熟悉机器的具体操作，增强感性认识和社会适应能力，进一步巩 周、深化已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题、解决问题的能 力。B学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械 的设计原理和过程。C对所学技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册，运用标准 和规范等。D学会利用多种手段（工具）解决问题，如：在本设计中可选择CAD?制图工 具。E 了解减速器内部齿轮间的传动关系。意义：通过设计，培养学生理论联系实际的工作作风，提高分析问题、解决问题 的独立工作能力；通过实习，加深学生对专业的理解和认识，为进一步开拓专 业知识创造条件，锻炼动手动脑能力，通过实践运用巩固
3、了所学知识，加深了 解其基本原理1. 2减速器的发展状况减速器是用于原动机与工作机之间的独立的传动装置， 用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在现代机械中应用极为广泛，具有品种多、批量小、更 新换代快的特点。渐开线二级圆柱齿轮减速器具有体积小、重量轻、承载能力大、 传动平稳、效率高、所配电机范围广等特点，可广泛应用于各行业需要减速的设 备上。二级圆柱齿轮减速器的计算机辅助设计及制造(CAD/CAM技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术。 通过本课题的研究，将进一步对这一技术 进行深入地了解和学习。1. 3减速器的发展趋势当今的减速器正向着大功率、大传动比、小体积、 高机械效率以及使用
4、寿命 长的方向发展。我国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发 展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率； 二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化，在现代机械中应用极为广泛。减速机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、条素装置、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。具作为传动机械行业里的一个重要 的分支，在机械制造领域中扮演着越来越重要的角色。近几年，随着中国产业经济的迅猛发展，减速机
5、行业在国内也取得了日新月异的进步。1.4 研究内容1)减速器的设计计算(1)传动方案的分析和拟订 选择正确合理的传动方案。(2)电动机的选择选择电动机类型和结构形式，确定电动机的容量，确定电动机的转速。(3)传动装置的运动和动力参数的计算 计算各轴的转速，功率，转矩。(4)传动零件的设计计算外部传动零件和内部传动零件的设计计算(5)轴的设计计算(6)轴承，联接件，润滑密封及联轴器的选择和验算(7)箱体的结构设计计算2传动方案的拟定带式输送机传动系统方案如图1所示， t电罚机2一1匚,联钻器3., o B二银圆柱齿轮减速器4C .,联的嘉5,9 1 V叁僧&，运靖爷图1 B6型带式运输机及其二级
6、圆柱齿轮减速器设计数据编号运输带工作拉力F/N运输带工作速度v/m.s-1卷筒直径D/mmB622501. 50290工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产,两班制工作，运输带工作速度允许误差为5%。设计要求：1、完成设计说明书一份，约 8000字。2 、完成带式传输装置总体设计及减速器部装图、零件图。3 、完成减速器所有零件图及装配。带式输送机由电动机驱动，电动机 1通过联轴器2将动力传入减速器3,在 经联轴器4传至输送机滚筒5,带动输送带6工作。传动系统中采用两级展开式 圆柱齿轮减速器，其结构简单，但齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较 大的刚度，高速级
7、和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。2.1 电动机的选择。按设计要求及工作条件选用 Y系列三相异步电动机卧式封闭结构 380M(1)电动机容量的选择。根据已知条件由计算得知工作所需有效功率。工作机所需功率；29PWF1000传动装置总体效率i 0.99弹性联轴器效率2 0.99滚动轴承效率 3 0.96闭式齿轮传动效率 4 0.96卷筒效”算得传动系统总效率421 234 542 =0.99 0.990.960.96 0.99=0.833工作机所需电动机功率 ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _Pd =Fv/1000Tl =2250X 1.50/1000X 0.8
8、33=4.051kw因为工作时有轻微振动，故电动机功率略大于PdPd (1.3 1.5)Pd=5.26 6.076 (kw)由文献1表20-5所列Y系列三相异步电动机技术数据可以确定，满足Pm Pr条件的电动机额定功率Pm应取5.5 kw。(2)电动机转速选择根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速：60 1000vnw=v =6000x 1.5/3.14X 290=98.8 r/minD通常二级圆柱齿轮减速器传动比取i =8 40nd= inw= (840) x 98.8=790.68-3953.4 r/min由文献1表20-5初步选同步转速为1000rmin 1500 min 3000；
9、 min的电机，对应于额定功率Pm为5.5kw的电动机号分别取 Y132S1-2型、Y132S-4型和Y132M2-6型三种。将三种电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于下表：口 力杀万电动机型号额定功率(kw)同步转速%in)满载转速(r min )总传动比电动机质量/kg一Y132S1-25.5300029002.91i64二Y132S-45.5150014401.50i68二Y132M2-65.51000960i85电机重量轻，但传动比大，传动装置外轮廓尺寸通过对这三种方案比较:大，结构不紧凑；二与三比较，综合考虑电动机和传动装置尺寸，质量，价格及传动比，可以看出，如果传动装置结构紧
10、凑，选用三方案最好即：Y132M2-6系列2.2 传动比的分配。带式输送机传动系统总传动比i= nm/nw=960/98.8=9.72所以两级圆柱齿轮减速器的总传动比1 ii2i23 9.72为了便于两级圆柱齿轮减速器采用侵油润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度HBS 350，齿宽系数相等时。考虑面接触强度接近相等的条件，取两级圆柱齿轮减速器的高速级传动比：i1=3.689低速级传动比为i2 i /i1 9.72/3.689=2.635传动系统各传动比分别为:i0 1i1=3.689i2=2.635 i412.3 传动系统的运动和动力参数计算： 传动系统各轴的转速，功率和转矩计算。1轴（减
11、速器高速轴）：nin0i 01960 960小1Pdi4.051 X0.99=4.01kwE4.01T1=9550=9550X =39.89 N - m n19602轴（减速器中间轴）c n1n2 i2接260-23nP2P 12R 2 3=4.01 X0.96 X0.99=3.811kwc c P2 c -T2=9550=9550Xn23轴（减速器低速轴）3.811 =139.86 N - m260.23c n2 260.23n3 - i232.63598.76 rminP3= P2 23 =3.811X 0.96 X 0.99=3.622kwP33.622T3=9550=9550X=350
12、.24 N - mn398.764轴(输送机滚筒轴)n4n3i498.76198.76r r，minP4= P3 34 =3.622 X 0.96 X 0.99 X 0.99=3.41kwP4341T4=9550一=9550X=329.54 N - mn498.76(1-3)轴输出功率和输出转矩P1=p1 x 1=4.01 X0.99=3.97kwP2=p2X 2=3.811 X0.99=3.77kwP3=p3X 3=3.622 乂 0.99=3.59kwT1=T1 义 1=39.89 义 0.99=39.49kwT2=T2X 2=139.86 X0.99=138.46kwT3=T3X 3=3
13、50.24 X 0.99=346.74kw将上述计算结果和传动比及传动效率汇总如下表1轴名功率（kw）转矩（N?m）转 速(rmin)传动比 i效率输入输出输入输出14.013.9739.8939.4996010.9623.8113.77139.86138.46260.233.6890.96313.6223.59350.24F346.4698.762.6350.9643.413.37329.54226.24198.7610.98对于所设计的减速器中两级齿轮传动，高速级和低速级均采用直齿圆柱齿轮 传动。3齿轮的设计按软齿面闭式齿轮传动设计计算路线， 分别进行高速级斜齿圆柱齿轮传动的 设计计算和低
14、速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算。3.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算，（1）选择材料及热处理，精度等级，齿数乙与Z2齿宽系数d,并初选螺旋角考虑减速器要求结果紧凑故大小齿轮均用 40Cr调质处理后表面淬火，因载荷较 平稳，齿轮速度不是很高，故初选7级精度，齿数面宜多取，选小齿轮齿数z1=24, 大齿轮齿数z2=HZl=3.689 X 24=90,按软齿面齿轮非对称安装查文献2表6.5 ,取齿宽系数d =1.0实际传动比 i 12=90/24=3.75 ,误差(il2- i 12)/i 12=(3.75-3.689)/3.75=0.0162 + 5%,在设计给定的 5%围内可用3.2 按齿面
15、接触疲劳强度设计，由文献2式(6.11) dit 2.323,KT1 1 (-z)2 d h(1)确定公式中各式参数；1)载荷系数Kt试选Kt =1.52)小齿轮传递的转矩T1T1=9.55xl0- P =9.55X105 4.051 =4.0299x104 N mn19603)材料系数zE查文献2表 6.3 得 zE 189.8st Fiim1 S 240 0.86 2/1.4 294.86MPaF2KfN2Yst Flim2 S 260 1.02 2/1.4 378.86MPa9)齿轮系数YFa1YFa2和应力修正系数Ysa1 YSa2*、4 一 /口 YFa1 2.62 YFa22.24
16、查文献2表6.4得Fa1Fa2Ysa11.59 Ysa2 1.7510)计算大小齿轮的丫尸,1%/ F1与YFa2Ysa2/ F2并加以比较取其中最大值代入公式计算YFalYsal为259 0.0142Fl294.86YFa 2Ysa2F22.216 1.774 0.0103282.86小齿轮的数值大，应按小齿轮校核齿根弯曲疲劳强度 （5）校核计算F2 =(2 义 0.756 义 13900X 2.52 义 1.625)/1.0 X243 X 2.5;=15.30MPaeX=0.56y=1.99按文献2中表8.7冲击负荷系数fP 1.5Pr= (xFr+yFa) fp=(0.56X 1357.
17、4+349.2 X 1.99) X 1.5=2182.578N- P一-16593.2N因Cjs Cr ,故6003轴承满足要求6207 轴承 d=35mm B=17mm D=72Z=9(2)中间轴(2轴)上滚动轴承的选择；按承载较大的滚动轴承选择其型号。因支承跨距不大，故采用两端固定式轴承组合式，轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为Lh 43800h。由前计算结果知：轴承所受径向力Fr=1357.4N,轴向力Fa=349.2N轴承工作 转速 n=260.23rmin初选滚动轴承6207 GB/T276-1994,按文献3表18-2,基本额定动负荷 Cr 25500 N ,基本额定静负荷C
18、or 15200N。Fa/C0r =349.2/15200=0.02297e=0.22Fa/Fr=349.2/1357.4=0.2573e X=0.56y=1.99按文献2中表8.7冲击负荷系数fP 1.5Pr= (xFr+yFa) fp=(0.56X 1357.4+349.2 X 1.99) X 1.5=2182.578N一二- B , : ; -U =15469.1N因Cjs Cr,故6007轴承满足要求6207 轴承 d=35mm B=17mm D=72Z=9(3)低速轴(3轴)上滚动轴承的选择；按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端固定式轴 承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为Lh =43800ho由前计算结果知，轴承所受径向力 Fr=轴承工作转速n=98.76%in初选滚动轴 承6209 GB/T276-1994,按文