两级同轴式圆柱齿轮减速器的设计

两级同轴式圆柱齿轮减速器的设计摘要：本篇论文主要以“两级同轴式圆柱齿轮减速器的设计”为论题，研究减速器设计及过程中需要注意的问题。由于减速器应用广泛，与生活息息相关，因此研究减速器的设计具有重要意义，为此写下了这篇论文。两级同轴式圆柱齿轮减速器的设计通常包括以下内容：决定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、连接键、润滑密封和联轴器的选择及计算等。顺泽公司关键词：减速器；设计方法一、减速器设计的一般资料减速器的种类很多，设计减速器前必须要先对减速器有一些基本的了解，了解减速器的一般资料有助于我们更好的发现其优点和缺点，只有这样我们才能设计出实用的减速器，下面的一些设计减速器须知的必要依据。(一)常用减速器的分类、型式及其应用范围减速器的类型很多，不同类型的减速器有不同的特点，设计减速器时，首先应该根据各类减速器的特点选择一种进行设计。各类减速器的形式、特点及应用见表名称推荐传动比范围特点及应用单级圆柱齿轮减速机i8齿轮可做成直齿、斜齿或人字齿。直齿用于速度较低或负荷较轻的传动；斜齿或人字齿用于速度较高或负荷较重的传动。箱体通常用铸铁做成，有时也采用焊接结构或铸钢件两级圆柱齿轮减速器展开式i=8~60两级展开式圆柱齿轮减速机的结构简单，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应设计得有较大的刚度。建议用于载荷比较平稳的场合。高速级可做成斜齿，低速级可做成直齿或斜齿同轴式i=8~60减速器长度较短，两对齿轮浸入油中深度大致相等，但减速器的轴向尺寸及重量较大；高速级齿轮的承载能力难以充分利用；中间轴较长，刚性差，载荷沿齿轮分布不均匀；仅有一个输入输出轴端，限制了传动布置的灵活性单级锥齿轮减速器i6用于输入轴和输出轴两轴线垂直相交的传动，可做成卧式或立式。由于锥齿轮制造较复杂，仅在传动布置需要时才采用圆锥—圆柱齿轮减速器i=8~40特点通单级锥齿轮减速器。锥齿轮应布置在高速级，以使锥齿轮的尺寸大致过大，否则加工困难蜗杆减速机蜗杆下置式i=10~80蜗杆减速机蜗杆布置在蜗轮的下边，结合处的冷却和润滑都较好，同时蜗杆轴承的润滑液较方便。但当蜗杆圆周速度太大时，油的搅动损失较大，一般用于蜗杆圆周速度v10m/s的情况蜗杆上置式i=10~80蜗杆布置在蜗轮的上边，装拆方便，蜗杆的圆周速度允许高一些，但蜗杆轴承的润滑不太方便，需采取特殊的结构措施本次论文设计我选择设计其中的两级同轴式圆柱齿轮减速器进行设计，两级同轴式圆柱齿轮减速器，两级同轴式圆柱齿轮减速器应用广泛，优点和缺点明显，具有代表性。（二）关于减速机的构造（1）传动零件及其支撑减速机传动零件包括轴、齿轮、带轮、蜗杆等，其中，齿轮、带轮、蜗杆、蜗轮安装在轴上，而轴则通过滚动轴承由箱体上的轴承孔、轴承盖加以固定和调整。轴承盖是固定和调整轴承的零件，其具体尺寸依轴承和轴承孔的结构尺寸而定，设计时可以可以参考相关的推荐尺寸确定。（2）箱体结构减速机的箱体一般由铸铁材料铸造而成，分为上箱体和下箱体。箱体上设有定位销孔以安装定位；设有螺栓孔以安装连接上下箱体的螺栓；设有地脚螺钉孔以将箱体安装在地基上。为了提高轴承座的支撑刚度，通常在上下箱体的轴承座孔上下与箱体的连接处设有加强肋。（三）减速机主要零件的配合减速器主要零件的配合见表3-1表3-1减速器主要零件配合配合代号应用举例装配和拆卸条件H7/s6重载荷并有冲击载荷时的齿轮与轴的配合，轴向力较大并且无辅助固定压力机装配和拆卸H7/r6蜗轮轮缘与轮体的配合，齿轮和齿式联轴器与轴的配合，中等的轴向力但无辅助固定装置压力机H7/n6电机轴上的小齿轮，摩擦离合器和抓式离合器，涡轮轮缘。承受轴向力时必须有辅助固定压力机、拆卸器、木锤H7/m6经常拆卸的圆锥齿轮（为了减少配合处的磨损）压力机、拆卸器、木锤H7/h7滚动轴承外圈与减速器箱体的配合徒手H8/h9滚动轴承组合中的端盖止退环、填料压盖、带锥形紧固套的轴承与轴H8/f9滑动轴承与轴、填料压盖（四）减速器附件减速机附件及其功用如下：①窥视孔和视孔盖：为了便于检查向内传动零件的齿合情况以及将润滑油注入箱体内，在减速机机体的箱盖顶部设有窥视孔。为防止润滑油飞溅出来和污物进入箱体内，在窥视孔上应设窥视盖。②通气孔：减速机工作时箱体内温度升高，气体膨胀，箱内气压增大。为了避免由此引起密封部位的密封性下降，造成润滑油向外渗透，大多在窥视盖上设通气器，使箱内的热膨胀气体能自由逸出，保持箱内压力正常，从而保证箱体的密封性。油面指示器：用于检查箱内油面高度，以保证传动件的润滑。一般设置在箱体便于观察、油面较稳定的部位。③定位销：为了保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔的安装精度，需要在箱盖与箱座的联接凸缘上配装两个定位销，定位销的相对位置越远越好④起盖螺钉：为了保证减速器的密封性，常在箱体剖分接合处面上涂有水玻璃活密封胶。为便于拆卸箱盖，在箱盖凸缘上设置1~2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，拧动起盖螺钉，便可顶起箱盖。⑤起吊装置：为了搬运和装卸箱盖，在箱盖上装有吊环螺钉，或铸出吊耳或吊钩。为了搬运箱座或整个减速器，在箱座两端连接凸缘处铸出吊钩。⑥放油孔及螺塞：为了排出油污，在减速器箱座最低部设有放油孔，并用放油螺塞和密封垫圈将其堵住。（五）减速机技术要求(1)减速机箱体技术要求：①铸造箱体必须经过时效处理。②底座与箱盖合盖后，边缘应平齐。总长1200mm,相互错位每边不大于2mm；总长≥1200mm时，相互错位每边不大于3mm。③减速机底座与箱盖合盖后，未紧固螺栓时，用0.05mm塞尺检查剖分面接触的密合性，塞尺塞入深度不得大于剖分面深度的1/3。④轴承孔的轴线与剖分面的不重合度不大于0.2~0.3mm。⑤轴承孔的圆度与圆柱度按7级公差GB/T1184—1996。⑥轴承孔端面与其轴线的垂直度按7级公差GB/T1184—1996。⑦轴承孔中心线平行度公差、轴承孔中心距的极限偏差、轴承孔中心线不相交性公差应符合设计要求。(2)减速机装配技术要求：①齿轮侧隙、接触斑点应符合设计要求。②轴承内圈必须紧贴轴肩或定距环；用0.05mm塞尺检查不得通过。③圆锥滚子轴承允许的轴向游隙应符合规定。④减速机底座、箱盖及其他零件未加工的内表面和齿轮未加工表面应涂底漆并涂以红色耐油漆、底座、箱盖及其他零件未加工的外表面涂底漆并涂以浅灰色油漆。(3)减速机的润滑要求：①注明润滑油黏度或牌号。②润滑油应定期更换、一般新减速器第一次使用时，运转7~14天后需换新油，以后可根据情况3~6个月换一次。(4)试运转要求①空载试运转：在额定转速下正、反向运转时间不得少于1h。②承载试运转：在额定转速、额定载荷下进行，根据要求可单向活双向运转。③全部运转过程中，运转应平稳、无冲击、无异常振动和噪声，各密封处、接合处不得渗油、漏油。④承载运转时，对于齿轮减速器油池升温不得超过35oC，轴承升温不得超过45oC。⑤超载实验：在额定转速下，以120%、150%、180%额定载荷运转，其相应运转时间分别为1min、1min、0.5min。以上是设计减速器通用的知识，下面将重点介绍本次论文的设计过程。下面是设计的先知要求与条件。要求：设计汽车发动机装配车间的带式运输机。该运输机由电动机经传动装置驱动，要求减速器在输送带方向具有最小的尺寸，且电动机必须与输送带带轮平行安置。每日两班制工作，工作期限10年。已知条件：输送带带轮直径d=300mm，输送带运行速度v=0.68m/s，输送带轴所需转矩T=1300N.m二、关于减速机传动装置的总体设计传动装置（减速机）在原动机与工作机之间传递运动和动力，并籍以改变远的的形式、速度大小和转矩大小。传动装置一般包括传动件（齿轮减速机传动、蜗杆减速机传动、带传动、链传动等）和支承件（轴、轴承、机体等）两部分。它的重量的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很大，因此合理设计传动方案具有重要意义。（一）传动方案的确定满足工作机性能要求的传动方案，可以由不同的传动机构类型以及不同的组合形式和布置顺序构成。合理的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便利。一种方案要同时满足这些要求往往是困难的，因此要保证重点要求。传动方案用机构运动简图表达，它能简单明了地表达运动和动力的传递方式和路线以及各部件的组成和联接关系。两级同轴式圆柱齿轮减速机的传动装置方案如图1-1所示；123456××××Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴Ⅳ图1-1两级同轴式圆柱齿轮减速机传动装置简图1─电动机2─带传动3─减速器4─联轴器5─输送带带轮6─输送带（二）减速机配套电动机的选择（1）选择减速机所配电动机的类型一般是根据用途选用Y系列三相异步电动机（2）选择减速机配用电动机的功率输送带所需拉力为F=8667N输送带所需功率为PW=1000FV=10000.688667=5.89kW查表得，取V带传动效率η带=0.96，一对轴承效率η轴承=0.99，齿轮效率η齿轮=0.97，联轴器效率η联=0.99，则电动机到工作时间的总效率为：η总=η带η4轴承η2齿轮η联=0.859（3）减速机配用电动机所需工作功率为P0=总PW=859.089.5kW=6.86kW根据表选取电动机额定功率Ped=7.5kW（4）确定电动机的转速输送带带轮的工作转速为：nw=dV601000=43.31r／min按推荐的两级同轴式圆柱斜齿轮减速机传动比i=8~40和带的传动比i=2~4。则系统的传动比范围应为：i总=i齿i带=（8~40）×（2~4）=16~160所以电动机转速的可选范围为：n0=i总nw=（16~200）×43.31=（693~6930）r／min符合这一范围的同步转速有1000r／min，1500r／min和3000r／min三种，但是综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量和价格因素，决定选用同步转速为1500r／min的电动机。其满载转速为1440r／min可选择Y132M—4型号的电动机，桥星减速机公司提供选型帮助。（三）齿轮减速机传动比的计算及分配（1）齿轮减速机总传动比的计算i总=25.3331.431440wmnn（2）给减速机分配传动比根据减速机传动比范围，取消传动的传动比i带=2.5减速器传动比为i=3.135.225.33带总ii高速级传动比为i=65.33.13i=i2（四）减速机传动装置运动、动力参数的计算（1）各轴转速n0=nm=1440r/minn1=带in0=min/r5.21440=576r/minn2=11in=65.3576r/min=157.81r/minn3=22in=65.381.157r/min=43.24r/minnw=n3=43.24r/min（2）各轴功率p1=p0η0-1=p0η带=6.86×0.96kW=6.59kWp2=p1η1-2=p1η轴承η齿=6.59×0.99×0.97kW=6.33kWp3=p2η2-3=p2η轴承η齿=6.33×0.99×0.97kW=6.6.08kWpw=p3η3-w=p3η轴承η联=6.08×0.99×0.99kW=5.96kW（3）各轴转矩T0=955000np=9550×144086.6N·mm=45.5N·mmT1=955011np=9550×57659.6N·mm=109.26N·mmT2=955022np=9550×81.15733.6N·mm=383.07N·mmT3=955033np=9550×4602408.6N·mm=1342.83N·mmTw=9550=9550×24.4396.5N·mm=1316.33N·mm以上是传动装置的总体设计，确定了传动方案、电动机及传动比与动力参数的计算。桥星减速机公司。三、传动件与齿轮上作用力的计算（一）传动件的设计计算（1）确定设计功率Pd=KAP0查表选择工作情况系数KA=1.2，则Pd=1.26.86kW（2）V带型