二级减速器的设计毕业设计.docx

1、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

2、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

3、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The secondary gear reducer designAbstractReducer is a kind of using closed in rigid shell gear speed conversion devi

4、ce. It already has a long history of the application, as an important branch of transmission in the machinery industry, reducer played a more and more important role in many industries. With the rapid development of modern industry, people puts forward much higher requirements on speed reducer, it i

5、s mainly aimed at higher power capacity, shorter development cycle, large torque range, design a variety of forms, long service life of the high reliability, etc. But there is a widespread volume, weight, big current reducer, or big transmission ratio and the problem that the low mechanical efficien

6、cy. Foreign reducer to Denmark, Japan and Germany and other countries in a leading position, especially in such aspects as material and manufacturing process has great superiority, is the reliability of the gear reducer and the service life of the performance by the wide acclaim. And more domestic g

7、ear to gear transmission, worm drive is given priority to, but the common power and weight ratio is small, or large, the problem of low efficiency of mechanical transmission ratio. At the same time, due to relatively weak level of material quality and technology, make the problems more reducer (espe

8、cially large-scale reducer), short service life. Therefore, development of reducer technology for the development of our country mechanical industry has crucial significance. As China from the manufacturing power to manufacturing power, the core manufacturing key industries of the national economy t

9、o greater demands of the equipment manufacturing equipment, the speed reducer of mechanical manufacturing equipment requirements are higher.This paper introduces the concept of speed reducer and the meaning and the concept and significance of parametric design, completed the design of secondary redu

10、cer, the main design content is as follows: first, starting from the secondary reducer drive plan overall design was carried out on the motor selection, and calculate the transmission of movement and dynamic parameters; Second, the relevant parts of the secondary reducer design respectively, includi

11、ng the design and calculation of transmission devices, the design of the shaft calculation, selection of rolling bearing and calculation, the selection and checking calculation of linkage, coupling, reducer fittings and lubrication and sealing, etc. According to the design and calculation of results

12、 and data obtained during the design of induction, analysis, draw conclusions and my own ideas.Keywords：Reducer，Transmission ratio，Electromotor，Gear，Intermediate shaft1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5 V带传动的设计7轴的设计计算408轴承的选择和校核 8.1中速轴轴承的选择8

13、.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 4343439.1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5014.2产品技术文件的审查5014.3标注件的使用情况5014.4审查结果5015结论51参考文献52致谢531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 。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

14、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

15、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 。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。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

16、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。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

17、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。参数化设计技术的实现快速产品设计的常

18、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

19、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

20、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，

21、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）3000 0.84103确定设计方案设计二级圆柱齿轮减速器。如图 3.1所示。r26-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

22、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PwPw = Fv/1000 =3000*0.8/1000 =2.4 kw(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 n 1、 n 2、 n 3、 n 4、n 5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1-7查得n 1 = 0.99，n 2 = 0.98，n 3 = 0.99，n 4 = 0.95，n 5 = 0.96，则传动装置的总效率为2 3 2 3总2 n 3 n J 5 = 0

23、.99 X 0.98 X 0.99 x 0.95 x 0.96=0.8414（4-1）p = 2.4 =2.85kwn 总 0.84144.1.2确定电动机转速4.1.3由表13-2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X i齿1 X i齿2i 总=（24）X（ 3 5）X（ 35） = （18100）电动机转速的可选范围为nd=i .X nw=（ 18100）型空3=（ 18100）型迴空 r/min 兀-D 3.14x410=671.12-3730.15 r/min根据电动机所需功率和同步转速，查表 12-1，符合这一范围的常用同步加速有1500r/min、10

24、00i7min。选用同步转速为:1500 r/min选定电动机型号为：丫112M-44. 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)= = =38.60 nw 37.3式中nm-电动机满载转速：1440 r/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X i齿1X i齿2分配原则： (1) i带V i齿(2) i 带=2 4 i 齿=35 i 齿 1= (1.31.5) i 齿 2根据表2-3,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 = 3.5

25、9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 =1440 r/minni= nm / i 带=1440/2.6 r/min =553.85 r/minnii= ni / i 齿 1 = 553.85/3.59 r/min =154.28 r/minniii= nn / i 齿 2 = 154.28/2.76r/min=55.90 r/min(2)各轴输入功率P0= Pd=2.85 KWPi= Pd n 4 = 2.85 X 0.95 KW=2.70kwPii= Pi n 2 n 3 =2.70 咒 0.98 咒 0.9

26、9 KW=2.63 kwPiii= Pii n 2n 3 =2.60.98 咒0.99 KW=2.55 kw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(N m传动比0轴2.85144018.902.6I轴2.70553.8546.563.59n轴2.63154.28162.802.76川轴2.5555.90435.64(3).各轴输入转矩To = 9550Pd/no =18.90 NTii = 9550Pl i/nii =162.80TIII = 9550Piii/niii = 435.64 N m5 V带传动的设

27、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 。同时带传动也有功率损失，主要有以下几方面:(1)滑动

28、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

29、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

30、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

31、，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13-811得工况系数：Ka = 1.2 ；得：Pc = Ka -P = 1.2咒 4.7kw = 3.42kw2、确定V带型号：根据 巳、nm查机械设计基础图13-1511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