机械设计课程设计步骤减速器的设计.docx

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机械设计课程设计步骤减速器的设计

第一章传动装置的总体设计

一、电动机选择

1.选择电动机的类型

2.选择电动机的功率

3.选择电动机的转速

4.选择电动机的型号

二、计算总传动比和分配各级传动比

三、计算传动装置的运动和动力参数

1.各轴转速

2.各轴功率

3.各轴转矩

4.运动和动力参数列表

第二章传动零件的设计

一、减速器箱体外传动零件设计

1.带传动设计

二、减速器箱体内传动零件设计

1.高速级齿轮传动设计

2.低速级齿轮传动设计

三、选择联轴器类型和型号

1.选择联轴器类型

2.选择联轴器型号

第三章装配图设计

一、装配图设计的第一阶段

1.装配图的设计准备

2.减速器的结构尺寸

3.减速器装配草图设计第一阶段

二、装配图设计的第二阶段

1.中间轴的设计

2.高速轴的设计

3.低速轴的设计

三、装配图设计的第三阶段

1.传动零件的结构设计

2.滚动轴承的润滑与密封

四、装配图设计的第四阶段

1.箱体的结构设计

2.减速器附件的设计

3.画正式装配图

第四章零件工作图设计

一、零件工作图的内容

二、轴零件工作图设计

三、齿轮零件工作图设计

第五章注意事项

一、设计时注意事项

二、使用时注意事项

第六章设计计算说明书编写

第一章传动装置总体设计

一、电动机选择

1.选择电动机的类型

电动机有直流电动机和交流电动机。

直流电动机需要直流电源，结构复杂，价格较高；当交流电动机能满足工作要求时，一般不采用直流电动机，工程上大都采用三相交流电源，如无特殊要求应采用三相交流电动机。

交流电动机又分为异步电动机和同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型，一般常用的是Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，它具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，适用于没有特殊要求的机械上，如机床、运输机、搅拌机等。

所以选择Y系列三相异步电动机。

2.选择电动机的功率

电动机的功率用额定功率Ped表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作机所需的电动机输出功率Pd。

功率小于工作要求则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；功率过大，则增加成本，且由于电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，能量不能充分利用而造成浪费。

工作机所需电动机输出功率应根据工作机所需功率和中间传动装置的效率等确定。

工作机所需功率为：

，ηw——工作机（卷筒）的效率，查吴宗泽P5表1-7。

工作机所需电动机输出功率为：

，η1——带传动效率；η2——滚动轴承效率；η3——齿轮传动效率；η4——联轴器效率，查吴宗泽P5表1-7。

电动机的额定功率：

Ped=（启动载荷/名义载荷）×Pd，查吴宗泽P167表12-1选择电动机的额定功率。

3.选择电动机的转速

具有相同额定功率的同类型电动机有几种不同的同步转速。

低转速电动机级数多，外廓尺寸较大，质量较重，价格较高，但可使总传动比及传动装置的尺寸减小，高转速电动机则相反，应综合考虑各种因素选取适当的电动机转速。

Y系列三相异步电动机常用的同步转速有3000r/min、1500r/min、1000r/min和750r/min，一般多选同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机。

为使传动装置设计合理，可根据工作机的转速要求和各级传动机构的合理传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，即

nd=（i1i2…in）nw，nd为电动机可选转速范围，i1，i2，…，in为各级传动机构的合理传动比范围，nw为工作机转速。

工作机转速：

查吴宗泽P188表13-2知：

iV带传动=2~4，i单级圆柱齿轮传动=2~5，则电动机转速的可选范围为

nd=（2~4）×（3~5）×（3~5）×nw

电动机转速推荐选择1500r/min

4.选择电动机的型号

根据电动机额定功率和转速，由吴宗泽P167表12-1确定电动机型号。

电动机的主要外形尺寸和安装尺寸（吴宗泽P168表12-3）

①中心高：

H②外形尺寸：

L×（AC/2+AD）×HD③地脚安装尺寸：

A×B

④地脚螺栓孔直径K⑤轴伸尺寸：

D×E⑥装键部位尺寸：

F×G

二、计算总传动比和分配各级传动比

总传动比为i，带传动的传动比比为i0，高速级齿轮传动的传动比为i1，高速级齿轮传动的传动比为i2。

在已知总传动比要求时，合理选择和分配各级传动机构的传动比应考虑以下几点

1）各级传动比都应在推荐的合理范围以内（吴宗泽P188表13-2）。

2）应使各传动件的尺寸协调，结构合理，避免相互干涉碰撞。

例如由带传动和齿轮减速器组成的传动中，一般应使带传动的传动比小于齿轮传动的传动比；若带传动的传动比过大，将使大齿轮过大，可能会出现大带轮轮缘与底座相碰；推荐i0=2~2.5。

对于两级齿轮减速器，两级的大齿轮直径尽可能相近，以利于浸油润滑，一般推荐高速级传动比i1=（1.3~1.5）i2。

i0=2~2.5=

i1=（1.3~1.5）i2=（nm为电动机满载转速）

三、计算传动装置的运动和动力参数

机械传动装置的运动和动力参数主要是指各轴的转速、功率和转矩，它是设计计算传动件的重要依据。

为进行传动件的设计计算，需先计算出各轴的转速、功率和转矩。

一般按电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。

1.各轴转速

Ⅰ轴：

；Ⅱ轴：

；Ⅲ轴：

2.各轴功率

Ⅰ轴：

；Ⅱ轴：

；Ⅲ轴：

3.各轴转矩

Ⅰ轴：

；Ⅱ轴

；Ⅲ轴

4.运动和动力参数列表

轴名

运动和动力参数

转速n（r/min）

功率P/kW

转矩T/N·m

Ⅰ轴

Ⅱ轴

Ⅲ轴

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Pd计算，转速则取满载转速

第二章传动零件设计计算

一、减速器箱体外传动零件设计

1.带传动设计

1）已知条件：

工作机实际需要的电动机输出功率Pd，小带轮转速为电动机的满载转速nm，传动比为i0，每天工作16小时，载荷变动小，轻载启动。

2）设计步骤见教材P163~164。

补充步骤9计算大小带轮的最大直径da（教材P160~161）。

3）注意事项：

①此时应检查小带轮的最大直径与电动机的安装尺寸是否干涉，即小带轮的最大直径是否大于电动机的中心高，若大于则会干涉，若小于则不会干涉。

②大带轮的最大直径与传动装置的外廓尺寸是否干涉的检查待减速器的中心高确定后进行。

二、减速器箱体内传动零件设计

1.高速级齿轮传动设计

1）已知条件：

斜齿圆柱齿轮传动，输入功率为PI，小齿轮转速为nI，传动比为i1，由电动机驱动，工作寿命为10年，每年工作300天，每天工作16小时，轻微冲击，转向不变。

2）设计步骤见教材P211~213，P218~221。

3）注意事项：

①齿轮材料要求：

若采用齿轮轴时，齿轮的材料应兼顾轴的要求，选用45钢，同一减速器的各级小齿轮（或大齿轮）的材料若没有特殊要求选用相同的牌号，以减少材料牌号和降低加工的工艺要求；高速级常为齿轮轴，推荐选用45钢。

②齿轮传动的尺寸与参数取值原则：

法面模数mn取为标准值，齿数z、中心距a、齿宽b取为整数，螺旋角β准确到“秒”，分度圆直径准确到小数点后2到3位。

4）齿轮的参数和几何尺寸列表

mn1=，β1=，z1=，z2=，d1=，d2=，aI-II=，b1=，b2=，da1=，da2=，df1=，df2=

5）根据上述计算尺寸判断齿轮的结构形式（教材P229），若为实心式在轴的结构设计时应注意判断是否采用齿轮轴。

2.低速级齿轮传动设计

1）已知条件：

斜齿圆柱齿轮传动，输入功率为PII，小齿轮转速为nII，传动比为iII，由电动机驱动，工作寿命为10年，每年工作300天，每天工作16小时，轻微冲击，转向不变。

2）设计步骤见教材P211~213，P218~221。

3）注意事项：

与高速级齿轮传动设计相同。

4）齿轮的参数和几何尺寸列表

mn3=，β3=，z3=，z4=，d3=，d4=，aII-III=，b3=，b4=，da3=，da4=，df3=，df4=

5）与高速级齿轮传动设计相同。

三、选择联轴器类型和型号

1.选择联轴器类型

联轴器除连接两轴并传递转矩外，有些还具有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能，以及缓冲、吸振、安全宝华等功能，故要根据传动装置工作要求选择联轴器的类型。

本减速器的低速轴与工作机轴用联轴器相连，由于联轴器连接的这两根轴的转速较低，传递的转矩较大，减速器与工作机常不在同一底座上，要求有较大的轴线偏移补偿，因此常选用无弹性元件的挠性联轴器，如齿式联轴器。

2.选择联轴器型号

标准联轴器主要按传递的转矩、转速和轴的直径来选择型号，型号的选择在减速器的低速轴设计时确定。

第三章装配图设计

装配图是表达各零部件结构形状、相互位置与尺寸的图样，也是表达设计人员构思的基本语言。

它是绘制零部件工作图及零部件生产、机器组装、调试、维护的主要依据。

设计装配工作图时，要综合考虑工作条件、强度、刚度、加工、装拆、调整、润滑、维护和经济性等方面的要求，要用合理和足够的视图表达清楚。

装配图设计内容多、复杂，要边画、边算、边改。

减速器装配图设计步骤：

①减速器装配图设计准备

②绘制装配草图：

画出传动零件、箱体内壁线和轴承座孔端面的位置，进行轴的结构设计，校核轴和键的强度，计算轴承的寿命

③进行传动零件和轴承端盖的结构设计，选择轴承的润滑和密封方式

④设计减速器的箱体和附件

⑤检查装配图

⑥画正式装配图

一、装配图设计的第一阶段

1.装配图的设计装备

1）准备有关设计数据

联轴器：

毂孔直径和长度（低速轴设计时确定）。

带轮：

毂孔直径和长度（高速轴设计时确定）。

齿轮的主要参数及尺寸：

中心距、分度圆直径、齿顶圆直径、齿宽。

减速器的结构尺寸：

各种螺栓、壁厚、减速器内各零件的位置尺寸。

2）选择图样比例和视图布置

比例尺一般选择1：

1或1：

2。

一般有三个视图，必要时还应有局部视图、向视图和局部放大图。

根据减速器传动零件的尺寸，估计减速器的轮廓尺寸，同时考虑标题栏、明细表、技术特性、技术要求等所需空间，合理布置视图。

参考复印P16图4-1。

2.减速器的结构尺寸

减速器一般由箱体、轴系零部件、附件三大部分组成。

1）一般用途的减速器箱体采用铸铁制造，箱体结构图见复印P16图4-2，箱体的主要结构尺寸确定参考复印P18表4-1，各符号的含义见复印P16图4-2和复印P19表4-3。

2）减速器中各零件的位置尺寸确定参考复印P19表4-2，各符号的含义见复印P22图4-6。

注意事项：

此时应检查大带轮的最大直径是否与地面发生干涉，即大带轮的最大直径是否大于减速器的中心高，若大于则会干涉，若小于则不会干涉。

3.减速器装配草图设计第一阶段

主要任务：

确定减速器内各传动零件的轮廓位置，箱体的内壁线和轴承座孔端面。

先从主视图和俯视图入手，确定箱体结构时再补齐左视图。

从箱体内的传动零件画起，由内向外，内外兼顾。

参看复印P22图4-6。

1）画出传动零件的中心线。

2）画出齿轮的轮廓：

从中间轴开始画，主视图两个大齿轮画齿顶圆和分度圆，两个小齿轮画分度圆；俯视图上画出相应齿轮的齿顶圆、分度圆和齿宽，中间轴上两齿轮端面间距为Δ4。

3）画出箱体内壁线：

主视图上距低速级大齿轮齿顶圆Δ1的距离画箱盖部分内壁线，根据壁厚δ画部分外壁线；俯视图上按两小齿轮端面与箱体内壁间的距离Δ2画出沿箱体长度方向的两条内壁线，沿箱体宽度方向画出距低速级大齿轮齿顶圆Δ1的一侧内壁线。

高速级小齿轮的一侧内壁线及箱体结构暂不画。

4）确定箱体轴承座孔端面位置：

根据轴承座孔长度L1，即可画出箱体轴承座孔外端面