1、本科毕业论文题 目：二级展开式直齿圆柱齿轮减速器的设计姓 名：学 院：专 业：机械年 级：学 号：指导教师（校内）： 职称：指导教师（校外）： 职称：年 月 日摘要 本次论文设计的题目是“二级展开式直齿圆柱齿轮减速器的设计” 。 进行结构设计，并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。本文综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识，设计了二级展开式直齿圆柱齿轮减速器并编制了设计说明书。在此过程中掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产
2、实习相结合，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力。带式输送机传动总体设计；主要传动机构设计；主要零、部件设计；完成主要零件的工艺设计；设计一套主要件的工艺装备；撰写设计论文；翻译外文资料等。 关键词 二级展开式直齿圆柱齿轮减速器 设计和制造 带式输送机 传动机构 工艺设计目录一前 言 .1二设计方案 .61.电动机的选择 .62.传动装置的传动比及运动动力参数 .73.V带传动的设计计算 .94.齿轮传动的设计计算 .115.轴的设计计算 .146.轴承的设计计算 .247.键的选择与校核 .268.联轴器的选择 .279.齿轮结构的设计 .2710.减速箱的机体设计 .2811.减
3、速器的附件设计 .3012.润滑与密封 .31三 致谢语 .32四参考文献 .33一 前言（一） 题目分析由已知运输带与卷筒的相关数据来设计合适的减速器，其基本思路为：首先，通过运输带的工作速度和工作拉力确定发动机的类型，各部分的传动比，以及总体参数；其次，根据传动比，以及求出的减速系统的总体参数确定使用的传动零件，即带传动与齿轮传动，同时进一步设计计算出传动零件的相关参数；再次，根据传动零件来设计计算连接部件，即轴，轴承，连轴器等，并校核设计的数据。最后，根据各个部件的设计参数来确定减速器机箱的总体设计，以及附件的选择（二） 减速器的定义及分类1.定义减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动
4、、圆柱齿轮传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间的传动装置。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速器的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等。其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速器的应用，且在工业应用上，减速器具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。2.作用1）加速减速,就是常说的变速齿轮箱. 2）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。减速同时降低
5、了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有。3）.改变传动方向,例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴. 4）.改变转动力矩.同等功率条件下,速度转的越快的齿轮,轴所受的力矩越小,反之越大. 5）.离合功能: 我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮,达到把发动机与负载分开的目的.比如刹车离合器等. 6）.分配动力.例如我们可以用一台发动机,通过齿轮箱主轴带动多个从轴,从而实现一台发动3.工作原理减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速器的输入 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，普通的减速器也会有几
6、对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。4.区别减速器是通过机械传动装置来降低电机（马达）转速，而变频器是通过改变交流电频率以达到电机（马达）速度调节的目的。通过变频器降低电机转速时，可以达到节能的目的。国内比较有名气的变频器生产企业有三晶、英威腾等等。5.分类减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、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圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式
7、又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。以下是常用的6.特点蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。齿轮减速器具有体积小，传递扭矩大的特点。齿轮减速器在模块组合体系基础上设计制造，有极多的电机组合、安装形式和结构方案，传动
8、比分级细密，满足不同的使用工况，实现机电一体化。齿轮减速器传动效率高，耗能低，性能优越。摆线针轮减速器是一种采用摆线针齿啮合行星传动原理的传动机型，是一种理想的传动装置，具有许多优点，用途广泛，并可正反运转。7.减速器的润滑及保养在投入运转之前，在减速器中装入建议的型号和数值的润滑脂。减速器采用润滑油润滑。对于竖直安装的减速器， 鉴于润滑油可能不能保证最上面的轴承的可靠润滑，因此采用另外的润滑措施。在运行以前，在减速器中注入适量的润滑油，润滑油的粘性根据以下列表选择。减速器通常装备有注油孔和放油塞。因而在订购减速器的时候必须指定安装位置。下表列出了一般应用中建议采用的润滑油的牌子和型号。注意：
9、对于非常规工作条件的应用，请征询制造厂的意见。工作油温不能超过 80。终生润滑的组合减速器在制造厂注满合成油，除此之外，减速器供货时通常是不带润滑油的，并带有注油塞和放油塞。本样本中列出的减速器润滑油数量只是估计值。根据订货时指定的安装位置设置油位塞的位置以保证正确注油，减速器注油量应该根据不同安装方式来确定。如果传输功率超过减速器的热容量，必须提供外置冷却装置.减速比：输入转速与输出转速之比。级数：行星齿轮的套数。一般最大可以达到三级，效率会有所降低。满载效率：在最大负载情况下（故障停止输出扭矩），减速器的传递效率。工作寿命：减速器在额定负载下，额定输入转速时的累计工作时间。额定扭矩：是额定
10、寿命允许的长时间运转的扭矩。当输出转速为 100 转/分，减速器的寿命为平均寿命，超过此值时减速器的平均寿命会减少。当输出扭矩超过两倍时减速器故障。噪音：单位分贝 dB（A），此数值实在输入转速 3000 转/分，不带负载，距离减速器 1 米距离时测量值。回差：将输入端固定，是输出端顺时针和逆时针方向旋转，当输出端承受正负 2%额定扭矩时，减速器输出端由一个微小的角位移，此角位移即为回程间隙。单位是“分”，即一度的 1/60。8.常见故障1减速器轴承室磨损，其中又包括壳体轴承箱、箱体内孔轴承室、变速箱轴承室的磨损2减速器齿轮轴轴径磨损，主要磨损部位在轴头、键槽等3减速器传动轴轴承位磨损4减速器
11、结合面渗漏9.发展20 世纪 7080 年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高 4 倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。促使减速器水平提高的主要因素有：理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强
12、度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法齿根圆滑过渡、新结构等）。采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。结构设计更合理。加工精度提高到 ISO56 级。轴承质量和寿命提高。润滑油质量提高。自 20 世纪 60 年代以来，中国先后制订了 JB113070圆柱齿轮减速器等一批通用减速器的标准，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器 25 万台左右，对发展中国的机械产品作出了贡献。20 世纪 60 年代的减速器大多是参照苏联 20 世纪 4050 年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计
13、、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。改革开放以来，中国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从 JB17960 的 89 级提高到 GB1009588 的 6 级，高速齿轮的制造精度可稳定在 45 级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。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。
14、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。（三） 模具 CAD 技术 CAD 是计算机辅助设计(Computer Aided Design)的简称，指利用计算机硬件和软件进行的设计活动，包括使用计算机的数据库、程序库(有时候也简称为方法库)及通讯等技术来完成设计过程的信息检索、分析、综合、造型、修改及文件的编制工作。模具 CAD 是模具计算机辅助设计(Computer Aided Die Design)的简称，指用计算机作为主要的技术手段来生成和运用各种数字和图像信息，以进行模具的设计。模具 CAD 系统为设计人员提供了一个高效的设计
15、环境，使人的创造性获得完美的发挥，摆脱了大量烦琐的重复性绘图工作。更重要的是改变了传统的图纸、实物传递方式，从而大幅度地提高了模具设计质量，对于传统的模具设计和制造是一次重大的变革。它是至今以来最具有生产潜力的工具之一，也是未来模具行业持续生存和发展前提。自从美国 Die Comp 公司于 1971 年在简单级进模中首先将 CAD/CAM 技术引入到冲模设计与制造中以来，冲模以 CAD/CAM 技术已成为冲压工艺与模具的主要发展方向之一。1978 年日本机械工程实验室开发了 MEL 系统，采用了图形显示设备和交互图形设计技术，使 CAD 开始走向实用化。到 80 年代中期，人工智能技术在模具设
16、计与制造中获得应用，美国 Purdue 大学的G.Eshel 等于 1984 年开发了轴对称拉深件冲压工艺设计的专家系统.1992 年印度学者 Y.K.D.V .Prasad 等在 AUTOCAD 基础上开发了普通冲裁模的 CAD/CAM 系统 CADDS.采用参数化编程技术建立了模具标准件库，但模具设计仍以交互式图形设计为主。1991 年,Michael R. Doffey 等在探讨级进模的 CAD/CAM 时针对简单铰链件的冲压加工开发了一个利用特征(Feature)作为表达知识单元的系统。该系统将模具的表达分为几何实体、特征、零件、装配等四个层次，条料排样采用基于规则的推理方法及自动设计
17、，模具结构及零件的设计分为标准件自动设计和凸、凹模等非标准件交互设计两个部分，使模具设计走向智能化方向。我国在冲压模具的 CAD/CAM 方面也取得了重大进展。上海交通大学在 20 世纪 80 年代初期开展了大规模的 CAD/CAM 研究开发工作，采用交互设计方法和进行条料排样，模具结构及零件设计方面采用了典型结构及标准零件的自动调用和交互设计相结合的方法，开发了智能化数据库，贮存了各种冲模的典型结构、标准零件、设计经验、设计方法和步骤，并向用户开放，目前在上海交通大学已建立了模具 CAD/CAM 国家工程中心。华中科技大学于 1981 年首先开始了精冲模的 CAD/CAM 工作。近年来，在冲
18、压件特征建模、专家系统以及 CAD/CAM 系统柔性化方面都取得了卓越的成就，并建立了模具 CAD/CAM 国家重点实验室。国内其他高校、研究所和大型企业在冲模 CAD/CAM 方面也进行了许多探索和实践，并获得了众多可喜的成果。(四) 设计方案的拟定1. 组成：传动装置由电机、传动带，减速器、卷筒组成。其中外传动为 V 带传动，减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。2. 特点：由于 V 带有缓冲吸振能力，采用 V 带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用 V 带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本，适合于小批量生产。减速器部分采用二级直齿圆
19、柱齿轮减速器，展开式布局，这是两级减速器中应用最广泛的一种齿轮相对于轴承不对称分布，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。电动机部分为 Y 系列三相交流异步电动机。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将 V 带设置在高速级。图 1.1 减速系统方案拟定此方案的优点与缺点：减速器的横向尺寸比较小，两个大齿轮浸油深度大致相同。结构比较复杂，轴向尺寸略场，中间轴较长、刚度差，中间轴比较难润滑。齿轮传动的传动效率很高，实用性很广，使用寿命也很长，现代机器中经常用到此构件。二 设计方案1.电动机的选择电动机是一种能够旋
20、转式电动机器，它可以将电能转化为机械能，它主要由一个电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子组成其中电磁铁绕组泳衣产生磁场。在定子绕组旋转磁场的作用下，电磁铁绕组中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中可以电动机用，它们能将电能转变为机械能。通常电动机的作功部分是做旋转运动的，这种电动机称为转子电动机；也有一些作直线运动的，可以称为直线电动机。电动机能提供很大范围的功率，功率范围为毫瓦到千万瓦。电动机在我们的现代生活中被广泛应用，它可以为机床水泵带来动力；也可牵引电梯，电力机车。日常生活中的饭饭绵绵都离不开电动机的存在。计算及说明 结果1、 选择电动机类型：按工作要求和条件，选用
21、三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压 380V，Y 型系列2、 输出功率的计算：电动机所需功率 awdP 1带传动效率：0.96 2每对轴承传动效率：0.98 3圆柱齿轮的传动效率：0.97 4联轴器的传动效率：0.99 5卷筒的传动效率：0.96a电机至工作机之间的传动装置的总效率 79.054231a所以 KwvFPaawd 8.2.03、确定电机转速：卷筒轴工作转速为：min/75.1604.3.16rDvn依据指导书P7表1推荐的传动比合理范围：取V带传动比为 ，二级圆柱齿轮减速器传动比 ，则总传42i 4082i动比 ，故电动机转速的可选范围为：60a min/175.1)( rin
22、ad 电动机选择所用的有关数据和计算公式引自机械设计课程设计指导书P11-P15。79.0a2.78dPkw1.5/minnr注：本说明书所引用的各类书籍简称如下：机械设计课程设计指导书-指导书机械设计基础-符合这一范围的同步转速有：750r/min,1000r/min,1500r/min三种。根据电动机所需功率和转速查机械设计课程设计手册P155， 选择Y132S-8型三相异步电动机。-教材。 750/minnr2.传动装置的传动比及运动动力参数传动装置是把动力装置（电动机，发动机）的动力传递给工作机构等的中间设备。传动系统的基本功用是将发动机发出的动力传送给机器的各个工作部件为整个机器传动
23、动力。传动装置一般意义上是由各种齿轮以及传送带所组成的一个系统。计算及说明 结果（一）确定传动装置总传动比及分配传动比：1、电动机型号为Y132S-8型,满载转速 ，总传动比750/minnr63.81.mai2、分配传动装置传动比： 为 V 带的传动比，取普通 V 带的传动比为0i 02.5i， 分别为减速箱低速级齿轮和高速级齿轮的传动比12 210iia减速器传动比 12068.35.aii3、分配减速器各级传动比：按展开式布置，考虑润滑条件，由课程设计指导书 P17 图 12 可得：，16.50i2.3.9i（二）、传动装置的运动和动力参数：1、各轴转速轴： 10/3/minmnir轴： 246.15轴： 32/7/iir传动装置传动比及总体参数的设计计算公式引自机械设计课程设计指导书P19-P21。02.5i1623.9i各轴转速： 130/minnr
