二级减速器的设计毕业设计.docx
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二级减速器的设计毕业设计
毕业设计说明
级:
•级减速器的设计
学号:
学院：
软件学院
专业：
软件工程
指导教师：
袁文武李秀玲
2014年6月
名:
姓
二级减速器的设计
减速器是一种利用封闭在刚性壳内的齿轮的速度转换装置。
它已经有很长的应用历
史了，作为传动机械行业中的一个重要的分支，减速器在很多行业中扮演了越来越重要的角色。
随着现代工业的快速发展，人们对减速器提出了很多更高的要求，其主要是针对更高的功率容量、更短的研发周期、转矩范围大、设计形式多样、高寿命高可靠性等。
但是当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。
国外的减速器，以丹麦、日本和德国等国家处于领先地位，尤其是在材料和制造工艺等方面占有很大的优势，是器减速器的可靠性和使用寿命的性能受广泛好评。
国内减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。
同时，由于材料品质和工艺水平相对较弱，使减速器（尤其是大型减速器）
存在较多问题，使用寿命较短。
所以，发展减速器技术对于发展我国机械工业有着至关重要的意义。
随着中国从“制造大国”向“制造强国”的转变，国民经济重点行业核心制造领域对装备制造设备的要求更高，则对机械制造设备中的减速器的要求也就更高。
本文介绍了减速器的概念及意义和参数化设计的概念及意义，完成了对二级减速器
的设计，主要设计内容如下：
首先，从二级减速器传动方案整体设计出发对电动机进行选择、并计算传动装置的运动和动力参数；其次，分别对二级减速器的相关部件进行设
计，包括传动件的设计计算，轴的设计计算、滚动轴承的选择及计算、键联接的选择及
校核计算、联轴器的选择、减速器附件的选择和润滑与密封等。
根据设计计算的结果和设计期间所得的资料进行归纳、分析，得出了自己的结论和见解。
关键词：
减速器，传动比，电动机，齿轮，中速轴
Thesecondarygearreducerdesign
Abstract
Reducerisakindofusingclosedinrigidshellgearspeedconversiondevice.Italreadyhasalonghistoryoftheapplication,asanimportantbranchoftransmissioninthemachineryindustry,reducerplayedamoreandmoreimportantroleinmanyindustries.Withtherapiddevelopmentofmodernindustry,peopleputsforwardmuchhigherrequirementsonspeedreducer,itismainlyaimedathigherpowercapacity,shorterdevelopmentcycle,largetorquerange,designavarietyofforms,longservicelifeofthehighreliability,etc.Butthereisawidespreadvolume,weight,bigcurrentreducer,orbigtransmissionratioandtheproblemthatthelowmechanicalefficiency.ForeignreducertoDenmark,JapanandGermanyandothercountriesinaleadingposition,especiallyinsuchaspectsasmaterialandmanufacturingprocesshasgreatsuperiority,isthereliabilityofthegearreducerandtheservicelifeoftheperformancebythewideacclaim.Andmoredomesticgeartogeartransmission,wormdriveisgivenpriorityto,butthecommonpowerandweightratioissmall,orlarge,theproblemoflowefficiencyofmechanicaltransmissionratio.Atthesametime,duetorelativelyweaklevelofmaterialqualityandtechnology,maketheproblemsmorereducer（especiallylarge-scalereducer）,shortservicelife.Therefore,developmentofreducertechnologyforthedevelopmentofourcountrymechanicalindustryhascrucialsignificance.AsChinafromthe"manufacturingpower"to"manufacturingpower",thecoremanufacturingkeyindustriesofthenationaleconomytogreaterdemandsoftheequipmentmanufacturingequipment,thespeedreducerofmechanicalmanufacturingequipmentrequirementsarehigher.
Thispaperintroducestheconceptofspeedreducerandthemeaningandtheconceptandsignificanceofparametricdesign,completedthedesignofsecondaryreducer,themaindesigncontentisasfollows:
first,startingfromthesecondaryreducerdriveplanoveralldesignwascarriedoutonthemotorselection,andcalculatethetransmissionofmovementanddynamicparameters;Second,therelevantpartsofthesecondaryreducerdesignrespectively,includingthedesignandcalculationoftransmissiondevices,thedesignoftheshaftcalculation,selectionofrollingbearingandcalculation,theselectionandcheckingcalculationoflinkage,coupling,reducerfittingsandlubricationandsealing,etc.Accordingtothedesignandcalculationofresultsanddataobtainedduringthedesignofinduction,analysis,drawconclusionsandmyownideas.
Keywords：
Reducer，Transmissionratio，Electromotor，Gear，Intermediateshaft
1引言2确定传动方案及技术任务书设计
2.1
确定传动方案
2.2
技术任务书设计
2.2.1
设计任务书
2.2.2
主要技术指标和重要技术参数
3确定设计方案
4选择电动机，传动系统运动和动力参数计算
5V带传动的设计
7轴的设计计算
40
8轴承的选择和校核8.1中速轴轴承的选择
8.2校核中速轴轴承是否满足工作要求
40
第I页共II页
9键联接的选择和校核
43
43
43
9.1中速轴大齿轮键的选择
9.2
中速轴大齿轮键的校核
14标准化审核报告（BS）
14.1
产品图样的审查
50
14.2
产品技术文件的审查
50
14.3
标注件的使用情况
50
14.4
审查结果
50
15结论
51
参考文献
52
致谢
53
1引言
减速器是一种动力传达机构，它是利用齿轮的速度转换器，可以将电机（马达）的回转数减速到用户所要的回转数，并且得到较大转矩的机械机构⑴。
在现如今使用的传递运动与动力的机械机构中，减速机的应用范围相当的广泛。
减速器一般用在低转速大扭矩的传动装置中，把例如电动机、内燃机或其它等动力设备所产生的高速运转的动力
传动比
通过减速器输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的,就是普通减速器会有几对相同原理的齿轮为了达到理想的减速效果而所具有的大小齿轮的齿数之比［2］。
减速器这种相对精密的机械装置，以其降低转速、增加转矩的功能被广泛应用着。
因此，对不同的用途、不同的场合都有各种类别的减速器以满足生产及生活的需要。
按照传统分类，减速器可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。
这些分类的减速器的服务领域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等行业。
尤其在我国，减速器行业已有40多年的发展历程，其产品在国防工业和国民经济的各个领域都有广泛的应用⑶。
由此巨大的市场潜力催生了激烈的行业竞争，所以在这个竞争残酷的市场环境中减速器企业应加大创新力度，加快淘汰落后产能的速度，加大对节能高效产品的投入，调整产品结构，以应对这个竞争激烈并且
复杂多变的市场环境，保持良好的发展势头。
的独立部件，所谓的增速器就是在通常情况下在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数情况中也用来做增速的装置⑷。
由于传统设计的减速器效率低并且所出现的错误率较高，所以减速器参数化设计是有效提高减速器精度和效率的有效途径。
而减速器参数化设计以及仿真的总体方案和技术路线也是在研究减速器的发展现状和参数化设计的研究基础上制定并应用在实际的设计和生产中的⑸。
减速器之所以在现代机械工业中应用广泛是由于其结构紧凑、效率高、传递运动准确可靠、使用维护简单，同时可成批生产等诸多特点。
较为突出的二级减速器是机械装
置在传动中应用非常广泛的一种传动机构，它可用作传递任意两个轴之间的运动和动力，所以是一个非常重要的机械传动零件。
传统的减速器设计过程中，最初所给的几何模型是设计者使用原有的尺寸值所得到的，同时由于减速器结构较为复杂，所包含的零部件较多，并且减速器零件的结构以及形状是固定的不能改变的不变的，因此一旦零件尺寸发生变化，必须重新绘制与其相对应的几何模型，导致工程师们必须花费大量的时间和精力进行几乎一模一样的公式计算，由于这种情况导致设计及制造过程中在减速器的相似性设计上消耗了相当大的人力物力及财力。
参数化设计的思想可以相当便捷地解决这一问题。
使用参数化设计的思想及其技术进行产品设计可以达到非常容易地修改减速器图形和尺寸的效果，与此同时可以将以往某些产品设计的经验和知识继承下来。
这样设计者就可以把时间、经验和精力集中于更具有创造性的概念和整体设计中去，这样
就可以避免手工制造重复计算的繁琐，并且提高了模型设计的精度和减速器设计的效率
⑹。
参数化设计技术的实现快速产品设计的常用有效手段，主要用于标准化、系列化和通用化程度比较高的定型产品。
虽然重复性劳动多是减速器设计的一大特点，但其外形尺寸和结构形式则基本一致，不会有太大的变化，便于进行参数化设计。
在传动方面，选取带式传动。
带传动是利用张紧在带轮上的柔性带的运动进行运动
或动力传递的一种机械传动方式。
根据传动原理的不同，靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动和靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动是带传动的主要传动方式。
带传动之所以在近现代机械传动中运用如此广泛，归功于带传动有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，同时其造价低廉、不需要润滑、维护容易等特点。
两种形式的带传动也有其各自的优缺点，摩擦性带传动能过载打
滑和产生噪声递，但其传动比不准确有一定的滑动率（通常在2鸠下），同步带传动虽
然可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转时有噪声
[7]
。
传动时间随带式输送机主参数可以在一定范围调节，使输送带按照预先设定的传动速度图平稳运行，并能实现满载传动；在多机驱动时具有功率平衡的功能；电动机能空载传动，降低对电网的冲击；具有过载保护功能。
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。
而当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长、高水平、高性能、积木式组合设计、型式多样化，变型设计多等方向发展。
2确定传动方案及技术任务书设计
2.1确定传动方案
（1）根据工作要求和工作环境，确定展开式二级圆柱斜齿轮减速器传动方案为此
设计的方案。
由于此方案具有工作可靠、传递效率高、使用维护方便并且环境适用性好
等特点，并且由于齿轮相对轴承的位置不对称，故轴应具有较大刚度，之外，总体宽度
较大。
（2）为了保护电动机，其输出端选用带式传动，因为这一旦减速器出现故障停机,皮带可以打滑，故可以保证电动机的安全。
2.2技术任务书设计
2.2.1设计任务书
输送机由电动机驱动，经传动装置驱动输送带移动，整机使用寿命为6年，每天两
班制工作，每年工作120天，工作时不逆转，载荷平稳，允许输送带速度偏差为5%。
工作机效率为0.96，要求有过载保护，按单位生产设计。
2.2.2主要技术指标和重要技术参数
表2.1主要技术指标和重要参数表
输送带拉力F（N）
输送带速度v（m/s）
鼓轮直径D（mm）
30000.8
410
3确定设计方案
设计二级圆柱齿轮减速器。
如图3.1所示。
r2
6-传送带
1-电动机2-带传动3-减速器4-联轴器5-滚筒
图3.1二级圆柱齿轮减速器设计图
4选择电动机，传动系统运动和动力参数计算
4.1选择电动机
电动机是标准部件。
由于工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择丫系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
4.1.1确定电动机的容量
（1）工作机卷筒上所需功率Pw
Pw=Fv/1000=3000*0.8/1000=2.4kw
（2）电动机所需的输出功率
为了计算电动机的所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率n
总。
设n1、n2、n3、n4、
n5为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为7级）、滚
动轴承、V形带传动、工作机的效率，由表1-7⑹查得n1=0.99，n2=0.98，n3=0.99，
n4=0.95，n5=0.96，则传动装置的总效率为
2323
"总「「2n3nJ5=0.99X0.98X0.99x0.95x0.96=0.8414
（4-1）
p=2.4=2.85kw
n总0.8414
4.1.2确定电动机转速
4.1.3
由表13-2⑹推荐的传动副传动比合理范围
则传动装置总传动比的合理范围为
i总=i带Xi齿1Xi齿2
i总=（2〜4）X（3〜5）X（3〜5）=（18〜100）
电动机转速的可选范围为
nd=i.Xnw=（18〜100）型空3=（18〜100）型迴空r/min兀-D3.14x410
=671.12-3730.15r/min
根据电动机所需功率和同步转速，查表12-1⑹，符合这一范围的常用同步加速有
1500r/min、1000i7min。
选用同步转速为:
1500r/min
选定电动机型号为：
丫112M-4
4.2确定传动装置总传动比以及各级传动比的分配
（1）传动装置总传动比
i.
（4-2）
=^=^=38.60nw37.3
式中nm----电动机满载转速：
1440r/min;
nw----工作机的转速：
37.3r/min。
（2）分配传动装置各级传动比
i总=i带Xi齿1Xi齿2
分配原则：
（1）i带Vi齿
（2）i带=2〜4i齿=3〜5i齿1=（1.3〜1.5）i齿2
根据表2-3⑹,V形带的传动比取i带=2.6，贝U减速器的总传动比为
i=9.90
双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为
i齿1=3.59
低速级的传动比
i齿2=i/i齿1=2.76。
4.3运动参数和动力参数计算
（1）各轴转速计算
□o=nm=1440r/min
ni=nm/i带=1440/2.6r/min=553.85r/min
nii=ni/i齿1=553.85/3.59r/min=154.28r/min
niii=nn/i齿2=154.28/2.76r/min=55.90r/min
（2）各轴输入功率
P0=Pd=2.85KW
Pi=Pdn4=2.85X0.95KW=2.70kw
Pii=Pin2n3=2.70咒0.98咒0.99KW=2.63kw
Piii=Piin2n3=2.6^0.98咒0.99KW=2.55kw
可得传动装置各轴运动参数和动力参数表
表4.1传动装置各轴运动参数和动力参数表
项目
轴号
功率（kw）
转速
n（i7mn）
转矩
T（Nm
传动比
0轴
2.85
1440
18.90
2.6
I轴
2.70
553.85
46.56
3.59
n轴
2.63
154.28
162.80
2.76
川轴
2.55
55.90
435.64
（3）.各轴输入转矩
To=9550Pd/no=18.90N
Tii=9550Pli/nii=162.80
TIII=9550Piii/niii=435.64Nm
5V带传动的设计
带传动有多种分类，根据用途的不同，一般情况下有工业用传动带、汽车用传动带、农业机械用传动带和家用电器用传动带等等多种传送带。
而摩擦型传送带又可以根据其截面形状的不同而分为平带、V带和特殊带等等。
而在这里选用的V带传动的传动原理是靠V带的两侧面与轮槽侧面压紧产生摩擦力
从而传递动力的。
因为相比较平带传动而言，V带是无接头的传动带，同时V带要比平
带结构紧凑，所以传动较平稳。
由于传动带的结构原因，V带与带轮的接触面要比平带
大，相比较平带而言，V带传动的摩擦力更大，因此可以传递较大功率。
则可得V带传动是带传动中应用最广的一种传动⑻。
同时带传动也有功率损失，主要有以下几方面:
（1）滑动损失。
在摩擦型带传动工作时，因为传动带在工作中产生的性变差以及
在带轮两端产生的拉力差而产生的弹性滑动，会导致带与从动轮之间的速度损失。
此产生的弹性滑动率一般在1%-2%之间。
并且工作中产生滑动损失随紧、松边拉力差和带体弹性模量的变化而变换，一般是随带体弹性模量的增大而减小，随紧、松边拉力差的增大而增大。
在某些情况下，会造成传动带的运动处于非常不稳定的状态，传动效率急剧下降，带的磨损加剧，严重影响传动带的使用寿命，既严重打滑的情况，特别是过载打滑。
（2）内摩擦损失。
内摩擦损失是由于带在运行中的反复伸缩，在带轮上的挠曲会
使带体内部产生摩擦引起的功率损失。
内摩擦损失随预紧力、带厚与带轮直径比的增加而增大。
减小带的拉力变化，可减小其内摩擦损失。
（3）带与带轮工作面的粘附性以及V带楔入、退出轮槽的侧面摩擦损失。
（4）空气阻力损失。
在传动带咼速运行时，运行风阻引起的功率损失，其损失与
速度的平方成正比。
（5）轴承摩擦损失。
即轴承受带拉力的作用，是引起功率损失的重要因素之一。
V带和带轮有基准宽度制和有效宽度制这两种宽度制。
基准宽度制是以基准线位置和基准宽度来定义带轮的槽型和尺寸，当V带的截面与带轮的基准直径重合时带轮的基准宽度即为V带节面轮槽内相应位置的宽度，用以表示轮槽轮截面特征值它不受公差影响，是带轮与带标准化的基本尺寸。
有效宽度制规定轮槽两侧的边的外端宽度为有效宽度。
该尺寸不受公差影响，在轮
槽有效宽度处的直径是有效直径。
由于尺寸制的不同，带的长度分别以基准长度和有效长度来表示。
基准长度是在规定的张紧力下，V带位于测量带轮基准直径处的周长；有效长度则是在规定张紧力下，位于测量带轮有效直径处的周长。
普通V带是用基准宽度制，窄V带则由于尺寸制的不同，有两种尺寸系列。
在设计
计算时，基本原理和计算公式是相同的。
尺寸则有差别[10]0
传动的优点是:
由于过载时将引起带在带轮上打滑，所以可起到保护整机的作用。
制造和安装精度不像啮合传动那样严格，维护方便，无需润滑。
通过增加带的长度以适应中心距较大的工作条件。
传动的缺点是:
（1）带与带轮的弹性滑动使传动比不准确，效率较低，寿命较短。
（2）传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大。
（3）不宜用于高温和易燃等场合
5.1V带的基本参数
1、确定计算功率PC:
已知：
P=2.85kw；nm=1440r/min；
由《机械设计基础》表13-8[11]得工况系数：
Ka=1.2；
得：
Pc=Ka-P=1.2咒4.7kw=3.42kw
2、确定V带型号：
根据巳、nm查《机械设计基础》图13-15[11]选用A型V带
3、确定大、小带轮的基准直径dd
（1）初选小带轮的基准直径：
ddj=110mm；
（2）计算大带轮基准直径:
dd2=i带-0.02）=3沢110咒（1-0.02）=323.4mm；
圆整取dd2=330mm，误差小于5%是可以的。
4、验算带速：
兀dd
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