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1、 燕 山 大 学机 械 设 计 课 程 设 计 报 告题目： 二级同轴式圆柱齿轮减速器 1.项目设计目标与技术要求42.传动系统方案制定与分析43. 传动方案的技术设计与分析5 3.1电动机类型和结构形式选择53.2 传动装置总传动比确定及分配73.3运动学计算84. 关键零部件的设计与计算104.1 设计原则制定104.2齿轮传动设计方案114.3 第一、二级齿轮传动设计计算114.4 轴的计算174.5 键的选择及键联接的强度计算194.6滚动轴承选择方案225. 传动系统结构设计与总成245.1装配图设计及部件结构选择、执行机械设计标准与规范245.2 主要零部件的校核与验算306.主要
2、附件与配件的选择336.1联轴器选择336.2 润滑与密封的选择346.3 通气器366.4 油标366.5螺栓及螺钉37 6.6油塞377.零部件精度与公差的制定387.1 精度制定原则387.2 精度设计的实施38 7.3 减速器主要参数397.4减速器主要技术要求398 项目经济性分析与安全性分析398.1 零部件材料、工艺、精度等选择经济性398.2 减速器总重量估算及加工成本初算398.3安全性分析399.设计小结4010.参考文献4140摘要目前工程上的驱动设备已经越来越多在使用电机驱动 ，由于电机的转速较高扭矩较低一般无法直接驱动执行设备 ，这就必须使用减速机来传递动力。工程上常
3、用的减速机就是齿轮减速机，齿轮减速机已经有很长的的应用历史，现代工业的快速发展也对减速机提出了更高的要求，主要表现在要求更高的功率容量、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。本次设计的意义就在于结合现代工业要求对减速机进行设计， 并且通过这次设计可以对自己已经学习的知识再次巩固与综合运用，锻炼自己的设计计算能力，培养及提高自己对标准参数的查阅与选用、计算公式的运用、图纸绘制的能力。 国内外状况国外在先进减速机的设计生产上已经十分成熟 ，一些知名生产商已经拥有一百余年的减速机生产经验，市场份额也十分可观。比如国外某公司旗下系列减速机是目前业内最大减速机供应商，在产品结构设计
4、、制造方面具有很高的造诣。国外减速机在电力、食品、建筑、矿业、水利等诸多行业都有着广泛的应用，其制造生产标准相比国内也更高，我国的硬齿面减速机标准也来源于国外公司的生产标准。国内减速机的发展历史也有近40年，生产厂家数目众多，形式也多样，目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。传动装置更是带式运输机的核心部分，传动装置即本次重点设计的减速器，起到降低转速和增大转矩的作用，使其运行更加平稳；减速器中的齿轮传动效率高、传递载荷大、结构紧凑、可靠性高、寿命长等优点保证了带式运输机的广泛应用。因此减速器的设计是非常重要的。根据使用地点和使用要求确定了减速器的传
5、动带式（本次选用二级同轴式圆柱齿轮），根据带拉力和卷筒的转速确定电机型号及总体的传动比，根据所选的传动形式分配传动比，设计齿轮的类型及尺寸，确定中心距；接下来进行轴径的初估、轴系的结构设计（润滑、密封方式的确定、轴承的选用）以及箱体的总体设计，之后用安全系数发对轴进行校核，对轴承的寿命进行计算。最后对整体进行安全性、经济性、环境保护等进行综合分析对比。1.项目设计目标与技术要求任务描述：主要任务为减速器的设计，通过对减速器的设计实现降低转速和增大转矩，考虑到工作地点和其他要求，根据原始数据，任务书中带的拉力（F）、带速（v)和卷筒直径（D)，设计出一个相对合理的方案，达到预期的目标。技术要求：
6、此传动装置工作地点为室外，生产批量为小批，能承受微振，使用年限为六年一班。合理的传动方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便，不仅以单纯地实现功能为目的，还要考虑标准化以及环境的保护等。 卷筒数据要求： 负载力F=1910 N 卷筒直径D=0.29 m卷筒圆周速度V=0.74 m/s其他条件： 使用地点：室外 生产批量：小批 载荷性质：微振 使用年限：六年一班2.传动系统方案制定与分析传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选择原动机、确定总传动比和合理分配各级传动比及计算传动装置的运动和动力参数。原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为卷筒，各
7、部件用联轴器联接并安装在机架上。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。它的重量和成本在机器中占很大比重，其性能和质量对机器的工作影响也很大。因此合理地设计传动装置是整部机器设计工作中的重要一环，而合理地拟定传动方案又是保证传动装置设计质量的基础。根据设计目标和技术要求，可行设计传动方案如下：方案1：二级展开式圆柱齿轮优点：传动比一般为8-40，用于平行轴之间的传动，结构简单，加工和维修都比较方便，效率高，成本低，应用广泛。并且高速级和低速级均用斜齿轮，冲击、振动和噪声较小，重合度大，结构紧凑，传动较平稳，适用于高速传动。工作可靠，寿命长。缺点：由于齿轮相对于轴承为不对称
8、布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度，一般适用于载荷较平稳的场合；斜齿轮还会产生轴向力。方案2：二级圆锥-圆柱齿轮减速器优点：锥齿轮布置在高速级，圆锥为直齿时i=820，为斜齿或曲线齿时i=840；用于传递相交轴之间的传动;结构紧凑，传动效率高。缺点：和圆柱齿轮相比，直齿圆锥齿轮的制造精度较低，工作振动和噪声比较大，故圆周速度不宜过高；且圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径、大模数的圆锥齿轮，所以只有在改变轴的布置方向时采用。方案3：蜗杆-齿轮减速器优点：蜗杆布置在高速级，效率相对较高，结构紧凑、工作平稳、无噪声、以及能得到很大的传动比，一般为1560，最大到480。缺点：在制造精度和传
9、动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮的低，同时蜗轮需用贵重的减摩材料（如青铜）制造；蜗杆单头效率较低，多头虽效率提高，但制造困难。此外，蜗杆传动发热大，温升高，润滑的要求相对苛刻，在设计时还需进行热平衡计算。方案4：二级同轴式减速器优点：传动比一般为840，用于平行轴之间的传动，横向尺寸较小，结构简单，加工方便等，与展开式大致相同缺点：轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差，高速级齿轮的承载能力难以充分利用。根据使用地点为室外，要求结构紧凑，传动效率高；使用年限为六年一班，工作要求可靠且具有相当的寿命；要能承受一定的冲击。综合考虑以上因素，本次选择二级同轴式圆柱齿轮，它不仅能达到上述的要求，结构
10、紧凑、效率高、工作可靠、寿命长，而且其结构简单，加工和维修方便，成本大大降低，应用斜齿轮工作更加平稳，寿命延长。综上，选择二级同轴式圆柱齿轮减速器。3. 传动方案的技术设计与分析 3.1.1 电动机类型和结构形式选择由机械设计课程设计指导手册表14-1查得:三相异步电机共给出三种：Y系列 （IP23）、(IP44)和YEJ系列电磁制动三相异步电机，由本次设计题目和要求：室外微振带式运输机传动装置，经对比选择Y系列（IP44）三相异步电动机，全封闭自扇冷式结构。与其他三相异步电动机相比，Y系列（IP44）三相异步电动机具有以下优点：（1） 效率水平较高。由于电动机效率水平的提高，就给社会带来了巨
11、大 的节电经济效益。（2） 起动性能较好。其最小转矩均保证在0.8倍的额定转矩以上，并且大部分还达到或超过1倍的额定转矩。因此，其起动性能非常优良，带负载起动也十分顺利。 （3）噪声低振动小。该系列采用电机专用轴承，因而运转噪声大为降低 （4）防护性能较好。结构设计满足对外界固体物和溅水的防护要求，这样就能有效防止异物对电动机和人体的危害，同时也可以满足室外使用的要求 （5）运行可靠使用寿命长。绕组均采用B级绝缘材料。当海拔不超过1000米，冷却空气的温度不超过40时，电动机定子绕组的温升限度（电阻法）不超过80K。较大的温升裕度则能延长电动机的使用寿命，并提高电动机运行的可靠性。 3.1.2
12、 电动机容量确定 (1)工作机功率P P=1.32（kW） = 由机械设计课程设计指导手册P表12-10查得：轴承效率（滚珠轴承），弹性联轴器效率，齿轮传动效率（8级精度齿轮传动），=0.96， （2）电动机实际输出功率 =（kW） (3)电动机额定功率考虑到电机的安全性和裕度，由机械设计（机械设计课程设计指导手册P表14-4选取电动机额定功率。3.1.3 电动机转速选择 （1）工作机的输出速度（2）电动机的转速 推算电动机转速可选范围，由机械设计课程设计指导手册P表2-2查得：按推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮传动比一般为，则电动机转速可选范围为： 符合这一范围的同步转速有，方案对比如下：
13、方案1：同步转速为 电机体积大，价格昂贵；方案2：同步转速为 价格适中，电机和传动装置的体积适中；方案3：同步转速为 价格适中，传动装置的体积稍大。 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等因素，决定选用同步转速为1000r/min的电动机，由机械设计（机械设计课程设计指导手册P表14-4选取具体参数。电动机具体参数为： Y112M-6电机参数表电动机型号额定功率（kW）电动机同步转速（r/min）电动机转速(r/min)最大转矩/额定转矩Y112M-62.210009402.23.2 传动装置总传动比确定及分配3.2.1 传动装置总传动比确定i总=n电/ n卷=19.26 （，n电=94
14、0rpm）3.2.2 各级传动比分配3.2.2.1 分配方案总传动比的分配原则一般如下： （1）各级传动比都应在常用的合理范围之内，以符合各种传动形式的特点，并使结构比较紧凑。 （2）尽量是 传动结构的尺寸和重量较小。（3）尽量使各级大齿轮浸油深度合理。（4）使各级传动比协调，结构均称合理，便于安装。除此之外根据 指导书册可知,蜗杆齿轮减速器中，齿轮传动比一般为蜗轮蜗杆传动比的0.060.07倍。对于两级圆柱齿轮减速器，当两级齿轮的材质和热处理条件相同、齿宽系数相等时，为使高、低速级大齿轮浸油深度大致相近，且低速级大齿轮直径略大，传动比可按下式分配： 式中，为高速级传动比，为减速器的总传动比。3.2.2.2 各级传动比确定 取 ， 3.3运动学计算3.3.1 各轴输入功率 电机轴 轴 轴 轴 卷筒轴 3.3.2 各轴转速 电机轴 轴 轴 =940/4.389=214.17（
