机械设计课程设计步骤减速器的设计.docx

1、机械设计课程设计步骤减速器的设计作者：旧在几作品编号：2254487796631145587263GF24000022时间：2020.12.13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

2、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，

3、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

4、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：，w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：，1 带传动效率；2滚动轴承效率；3 齿轮传动效率；4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

5、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=(i1i2in)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=24，i单级圆柱齿轮传动=25，则电动机转速的可选范围为nd=(24)(35)(35

6、)nw电动机转速推荐选择1500r/min4.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） 中心高：H 外形尺寸：L(AC/2+AD)HD 地脚安装尺寸：AB 地脚螺栓孔直径K 轴伸尺寸：DE 装键部位尺寸：FG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

7、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=22.5。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=(1.31.5)i2。 i0=22.5= i1=(1.31.5)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

8、传递的路线推算各轴的运动和动力参数。1.各轴转速轴 ：；轴 ：；轴 ：2.各轴功率轴：；轴：；轴：3.各轴转矩轴：；轴 ；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/Nm轴轴轴设计传动装置时，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P163164。补充步骤9计算大小带轮的最大直径da(教材P160161)。3）注意

9、事项： 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。 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P211213，P218221。3）注意事项： 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

10、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。 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=，1=，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

11、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P211213，P218221。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=，3=，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

12、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

13、杂，要边画、边算、边改。减速器装配图设计步骤： 减速器装配图设计准备 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 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 设计减速器的箱体和附件 检查装配图 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

14、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

15、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4。3）画出箱体内壁线：主视图上距低速级大齿轮齿顶圆1的距离画箱盖部分内壁线，根据壁厚画部分外壁线；俯视图上按两小齿轮端

16、面与箱体内壁间的距离2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1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线。二、装配图设计的第二阶段主要任务：进行轴的结构设计，确定联轴器和轴承的型号，轴承端盖的结构尺寸设计。对低速轴进行轴和键的强度校核、轴承的寿命计算。1.中间轴的设计已知条件：轴的输入功率P、转速n和转矩T设计步骤：1）拟定轴上的装配方案：如图1所示2）初步确定轴的最小直径：（中间轴的最小直径处无键槽，最小直径无需增大）。3）确定轴的直径 d-= d-dmin，且满足滚

17、动轴承的内圈孔径确定滚动轴承的代号：按照载荷情况选择滚动轴承的类型代号（选用圆锥滚子轴承吴宗泽P75或角接触求轴承吴宗泽P73），根据轴的直径确定轴承的内径代号，轴承的尺寸系列代号一般先按中等宽度选取（根据轴承的类型查相应的轴承标准表），即对相同类型和内径的轴承选择轴承标准表中Cr较大的轴承。根据轴的直径确定轴承的内径代号，写出轴承的代号及其尺寸dIIDIITII= 轴承端盖的设计：选凸缘式轴承盖，尺寸计算见吴宗泽P166表11-10，mII=L1-TII-3 d-= d- d-，且满足吴宗泽P11表1-16的标准尺寸 d-=（1.071.1）d-，且取为整数4）确定轴的长度 l-= TII+

18、3+2+（23） l-= b3-(23) l-=4 l-= b2-(23) l-= TII+3+2+（b1-b2）/2+（23） L2=2+ b3+4+ b2+2+（b1-b2）/2 L3=2L1+L2(L1=+C1+C2+（58）)5）轴上零件的周向定位：选择高速级大齿轮和低速级小齿轮处的键。键槽距齿轮装入侧轴端距离一般为25mm，以便于安装齿轮时使齿轮毂孔上的键槽容易对准键。6）挡油环的结构设计见复印P39图5-4图1 中间轴的装配方案2.高速轴的设计已知条件：I轴的输入功率PI、转速nI和转矩TI设计步骤：1）拟定轴上的装配方案：如图2所示2）初步确定轴的最小直径：（高速轴的最小直径处安

19、装带轮，有键槽，最小直径需增大5%7%）。3）确定轴的直径 d-dmin，且满足吴宗泽P11表1-16的标准尺寸 d-=（1.071.1）d-，且满足密封圈的孔径；选择密封圈，见吴宗泽P90表7-12 d-=d-d-，且满足滚动轴承的内圈孔径确定滚动轴承的代号：确定原则与中间轴相同。写出轴承的代号及其尺寸dIDIT= 轴承端盖的设计：选凸缘式轴承盖，尺寸计算见吴宗泽P166表11-10，mI= L1- TI -3，eI注意：齿轮从右端装入，注意判断齿轮的结构形式，先假定采用齿轮和轴分开制造，参照教材P229判断齿轮的结构形式。若齿轮和轴分开制造，参照后面的低速轴设计。现以齿轮轴为例 d-=d-

20、= daI，daI为滚动轴承内圈的安装尺寸，根据轴承的代号查表确定 d-= da1，da1为高速级小齿轮的齿顶圆直径4）确定轴的长度 l-= 带轮的轮毂长度-（23）；带轮的轮毂长度=（1.52）d- l-=LI+eI+mI，LI1520 l-= TI+3+自行确定的长度 l-=L2 -2- b1-自行确定的长度 l-=b1 l-=2-自行确定的长度 l-=TI+3+自行确定的长度5）轴上零件的周向定位：选择带轮处的键。键槽距零件装入侧轴端距离一般为25mm，以便于安装带轮时使带轮毂孔上的键槽容易对准键。6）挡油环的结构设计见复印P39图5-4；图2 高速轴的装配方案3.低速轴的设计已知条件：

21、轴的输入功率P、转速n和转矩T设计步骤：1）拟定轴上的装配方案：如图3所示2）初步确定轴的最小直径：（高速轴的最小直径处安装联轴器，有键槽，最小直径需增大5%7%）。3）确定轴的直径 d-=联轴器孔径，且联轴器的孔径dmin。选择联轴器：类型为齿式联轴器，由吴宗泽P95表8-3，根据计算转矩Tca=KAT、转速n和dmin选择联轴器型号，确定联轴器的轴孔直径和轴孔长度 d-=（1.071.1）d-，且满足密封圈的孔径；选择密封圈，见吴宗泽P90表7-12 d-=d-d-，且满足滚动轴承的内圈孔径确定滚动轴承的代号：确定原则与中间轴相同。写出轴承的代号及其尺寸dIIIDIIITIII= 轴承端盖

22、的设计：选凸缘式轴承盖，尺寸计算见吴宗泽P166表11-10，mIII= L1- TIII -3，eIII d-d-，且满足吴宗泽P11表1-16的标准尺寸 d-=（1.071.1）d-，且取为整数 d-= daIII，daIII为滚动轴承内圈的安装尺寸，根据轴承的代号查表确定4）确定轴的长度 l-=联轴器的轴孔长度-（23） l-=LIII+eIII+mIII，LIII1520 l-= TIII+3+2+（b3-b4）/2+（23） l-=b4 (23) l-1.4h（h= (d- d-)/2），且取为整数 l-=L2-2-（b3-b4）/2- b4- l-自行确定的长度 l-=TIII+3

23、+自行确定的长度5）轴上零件的周向定位：选择联轴器和高速级大齿轮处的键；键槽距零件装入侧轴端距离一般为25mm，以便于安装齿轮和联轴器时使齿轮和联轴器毂孔上的键槽容易对准键。6）挡油环的结构设计见复印P39图5-4。图3 低速轴的装配方案7）轴的强度校核 做出轴的计算简图：查设计手册确定轴承的支点位置，作用在齿轮上的三个分力取在齿轮轮毂宽度的中点，联轴器上的转矩作用面取在联轴器轴孔长度中间平面上，做出轴的计算简图；求出作用在齿轮上的三个分力，根据低速轴的转向并判断齿轮上的三个分力和联轴器上的转矩方向，然后把齿轮上的三个分力向轴上转化。 做出弯矩图：根据轴的计算简图分别计算水平面和垂直面上的支反

24、力及各力产生的弯矩，并按计算结果分别做出水平面上的弯矩MH图和垂直面上的弯矩MV图。然后计算总弯矩并做出M图。 做出扭矩图。 判断危险截面，并计算危险截面的合成弯矩M和转矩T。 按弯扭合成强度校核轴的强度。8）轴承的寿命校核（参见练习题） 求轴承的径向载荷和作用在轴上的外加轴向载荷Fae；Fae= Fa4（齿轮4的轴向力） 画出轴承所受的内部轴向力； 计算轴承内部轴向力Fd； 判断压紧轴承和放松轴承； 计算轴承的轴向力Fa； 计算载荷系数X、Y； 计算当量动载荷P； 计算轴承的寿命Lh； 判断轴承寿命是否满足要求9）键的强度校核（参考教材P106） 联轴器处键的强度校核 大齿轮处键的强度校核三

25、、装配图设计的第三阶段1.传动零件的结构设计减速器的传动零件主要有带传动、齿轮传动和联轴器，其中带传动和联轴器是外部传动零件，齿轮传动是内部传动零件。1）减速器外部传动零件设计：带传动和联轴器等外部传动零件主要确定其安装尺寸，即与轴配合的轮毂孔直径和长度，装配图只画减速器部分，一般不画外部传动零件。2）减速器内部传动零件结构设计：齿轮传动等内部传动零件，需进行结构设计，齿轮的结构设计计算可参考教材P229231或复印P3738。装配图的齿轮结构画法参见复印P3738。2.滚动轴承的润滑与密封1）润滑剂的选择：根据三根轴上dn的最小值选择（参考教材P332）。2）润滑方式的选择：参考复印P383

26、9。3）滚动轴承的密封：为防止外界的灰尘、杂质等进入轴承并防止轴承内的润滑油外泄，应在外伸轴端的轴承端盖孔内设置密封件。密封方法有接触式密封和非接触式密封。接触式密封有毡圈油封和唇形密封圈等，其中毡圈油封多用于轴的圆周速度v35m/s的脂润滑，唇形密封圈适用于轴的圆周速度v7m/s的脂润滑和油润滑。轴承端盖的连接螺钉和密封处的画法参见复印P39。四、装配图设计的第四阶段1.箱体的结构设计减速器的箱体广泛采用剖分式结构，其设计要点主要有：1）箱体壁厚及其结构尺寸的确定：参照复印P16表4-1确定2）箱盖与箱座连接螺栓凸台结构尺寸的确定（见复印P4243）包括轴承旁连接螺栓位置的确定和凸台高度h的

27、确定3）箱盖顶部外表面轮廓确定（见复印P43）箱体顶部外表面轮廓主要由大齿轮一侧的圆弧、小齿轮一侧的圆弧和大小齿轮圆弧的切线三部分组成。外表面轮廓确定后向内平移箱盖壁厚1即为箱盖内壁，应注意判断高速级大齿轮的齿顶圆到箱盖的内壁的距离是否满足1。此时可根据主视图上小齿轮一侧的内壁圆弧投影，画出俯视图上小齿轮一侧的内壁线。4）箱体的密封与油面高度的确定（见复印P4344）为保证箱体密封，箱体剖分面连接凸缘应有足够宽度，同时也应有足够的扳手活动空间。剖分面沿长度方向的连接凸缘宽度=C1+C2+（C1、C2由Md1确定），沿宽度方向的连接凸缘宽度=C1+C2+，（C1、C2由Md2确定）。为了提高密封

28、性，可在剖分面设置回油沟或在剖分面涂密封胶。油面最低高度的确定：由低速级大齿轮齿顶圆直径到箱座内表面底面的距离和两个大齿轮浸入油池的深度两部分之和。油面最大高度的确定：两个大齿轮浸入油池的深度不应超过其分度圆半径的1/3。5）其他注意要点肋板的设计：箱体应有足够的刚度，设计箱体时首先保证轴承座的刚度，使轴承座有足够的壁厚，在轴承座孔凸台上下处设计刚性加强肋。肋板的设计参照吴宗泽P223图16-49。箱体的机加工工艺性：箱体上的加工表面和非加工表面要有一定的距离，以保证加工精度和装配精度。采用凸出或凹入结构应视加工方法确定：轴承座孔端面、窥视孔、通气器、放油螺塞、油标等等处均应设置38mm的凸台

29、；支承螺栓头部或螺母的支承面一般应设置沉头座，沉头座锪平深度不限，在图上可画出23mm深度。在箱座底面也应铸出凸出，其相应凹槽的深度为35mm，宽度的确定由箱体内壁线向内平移35mm确定。参看吴宗泽P223图16-492.减速器附件设计1）窥视孔和窥视孔盖的设计（复印P45、P53）2）通气器的设计（复印P46）3）起吊装置（复印P47）4）油标（复印P49、P52）5）放油孔和放油螺塞的设计6）启盖螺钉的设计（复印P51）7）定位销的设计（复印P51、P53）3.画正式装配图1）检查底图（复印P5254）2）完善和加深（复印P54）在装配图绘制好后，先对视图不要加深，在尺寸、零件编号、明细表

30、和零件工作图等全部内容完成并详细检查后再加深完成装配图。3）标注尺寸（复印P5455）外形尺寸：长、宽、高安装尺寸：箱体底面尺寸（长、宽、厚）；地角螺栓的孔径、位置尺寸、中心距；减速器的输入轴、输出轴与底座的中心高、输入轴和输出轴外伸端的直径和配合长度。特性尺寸：齿轮传动之间的中心距及其偏差主要零件的配合尺寸：表明零件之间装配要求的尺寸，用配合代号标注。主要有：齿轮与轴（同时标注轴和轮毂孔的配合代号）、联轴器与轴（装配图不画联轴器，故只标轴的配合代号）、带轮与轴（装配图不画带轮，故只标轴的配合代号）、轴承内圈孔径与轴（只标轴的配合代号）、轴承外圈与轴承座孔（只标轴承座孔的配合代号）。配合精度的选择参看复印P55表6-14。4