单级直齿圆柱齿轮减速器教材

目录

减速器的概述 (2)

第 1 章设计单级圆柱齿轮变速机. (4)

1.1设计题目 (4)

1.2设计内容 (4)

第 2 章传动装置的总体设计 (4)

2.1传动方案的确定 (4)

2.2电动机的选择及计算 (5)

2.2.1电动机的选择 (5)

2.2.2分配传动比 (6)

2.2.3各级转速计算 (6)

2.2.4传动装置的运动和动力参数 (6)

第 3 章减速器传动零件的设计 (7)

3.1齿轮传动设计 (7)

3.1.1齿轮的材料、热处理方式和精度等级 (7)

3.1.2齿轮的几何参数计算 (8)

3.2轴的设计 (10)

3.2.1Ⅰ轴的设计 (10)

3.2.2Ⅱ轴的设计 (12)

第 4 章减速器的附件 (14)

4.1键的选择 (14)

4.1.1Ⅰ轴上的键 (14)

4.1.2Ⅱ轴上的键 (14)

4.2联轴器的选择 (14)

结束语 (15)

参考文献 (16)

关键词：减速器，轴承，齿轮，机械传动

减速器的概述

减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。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。

减速器的作用主要

1.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。

2.减速同时降低了负载的惯量，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一个惯量数值。

减速器的工作原理

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。

减速器的分类

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。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又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。

减速器的发展

20世纪70－80 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：

1.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。

2.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。

3.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。

设计目的

我设计的是单机圆柱齿轮减速器，这是我第一次进行比较完整的机械产品设计，设计的内容囊括了我大学期间学过的大部分知识，也让我对三年的学习进行了一个总结。通过本次设计，可以让我熟练的应用有关参考资料、图册和手册，把以前学过的知识串联起来，加深印象，也让我向理想迈出了一大步！

第 1 章课程设计任务书及传动装置总体设计

1.1课程设计任务书

设计一用于电动起锚系缆传动装置的单级圆柱齿轮减速器。减速器小批量生产，使用期限三年。

原始数据：锚重1.5吨（14.7kN）；起锚平均速度18 米/分；系缆绞盘额定牵引力3000 公斤（29.4kN）；绞盘直径D=400mm。

1.2设计内容

1传动装置的总体设计；

2减速器传动零件（如齿轮、轴）的设计；

3减速器附件的选择

第 2 章传动装置的总体设计

2.1传动方案的确定

合理的传动方案，应能满足工作机的性能要求、工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、效率高和使用维护方便等。

方案拟定：

使用V 带传动和齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。

2.2 电动机的选择及计算

2.2.1 电动机的选择 1. 选择电动机类型

按工作要求及工作条件选择 Y 系列封闭式笼型三相异步电动机， 电压

380V 2. 选择电动机容量

运输带拉力 F=3×103

N ，运输带速度 V=0.5m/s 工作机所需功率为：

传动装置的总效率：

2

η总=η1× η2 ×η3×η4×η5

V 带传动的效率是 η 1=0.96，滚动轴承传动效率（一对） η2=0.99，直齿圆 柱齿轮传动效率 η3=0.97，联轴器传动效率 η4=0.99，卷筒传动效率 η5=0.90

η总=0.96×0.992

×0.97×0.99×0.90=0.81

电动机输出功率为：

P d = PW

= 3

=3.7 kw

0.81

K=1.0

P r =K ·P d =1×3.7=3.7 kw

因负载变化大不，所以选取电动机额定功率为

3.7 kw

P W = F v 1000 3

3?103

1000

=3 kw

3.确定电动机的转速

选择同步转速为 1000r/min ，电动机型号为：

电动机中心高 H=132mm ，外伸轴段 D ×E=38mm × 80mm 。

2.2.2 分配传动比

据表 4.2-9取 i 带=2.5，则 i 减= =12.076，i 2=12.076÷2.5=4.83

i 带

故取 i 1=2.5，i 2=4.83

2.2.3 各级转速计算

n 0 960 n 1= 0

= =384r/min i 1 2.5

n 0 960

n 2= 0

= =80r/min

i 12.07

2.2.4 传动装置的运动和动力参数

电动机：

P 0=P d =3.7kw n 0=960r/min

P 0 9550 3.7

T 0=9550 0

= =36.8N · m

n 0 960

Ⅰ轴（高速轴）：

P 1=P 0 ·η１ =3.7 × 0.96=3.55kw

滚筒轴转速：

n w =

60 0.5 60 0.5

=31.8r/min

0.3

132M1-6，满载转速为 960r/min, 总传动比为： i= n

0 n

w =

960

=

31.8

=30.19

n0 960

n 1= 0= =384r/min

i0 2.5

1

=9550 P1

=9550 3.55

=88.29 N ·m n 1 384

2

=P 1·η2η3=3.55×0.99 × 0.97=3.04kw n0

= 960

=80r/min i 12.07

T 1=9550 P2

=

9550 3.04

=362.9 N ·m n 2 80

轴 3 (滚筒轴)：

P 3=P 2·η2η4=3.04×0.99 × 0.99=2.98kw n 3=n 2=80r/min

P 3 9550 2.98 T 3=9550 3

= =355.74 N · m

n 3 80

各轴转速、转矩等参数如下

第 3 章 减速器传动零件的设计

3.1 齿轮传动设计

3.1.1 齿轮的材料、热处理方式和精度等级

小齿轮用 45 钢，调质处理，硬度为 241HB ～286HB ，平均取为

260HB ；大齿 轮用 45 钢，调质处理，硬度为 229HB ～286HB ，平均取为 240HB 。齿轮精度定为 8 级。 3.1.2 齿轮的几何参数计算

Ⅱ轴 低速轴）：

2

=

1.齿面接触疲劳计算

⑴ . 传动比：

齿=i总

=

12.07

=4.83 i带

2.5

⑵ . 转矩：

T1

=9550 P1=9550 3.55=88.29 N·m n1 384

⑶. 齿宽系数：

查表, 齿宽系数Ψd=1.0

⑷. 接触疲劳极限：

H lim1=680 MPa

σH lim2=550 MPa

⑸. 初定接触许用应力：

[ σ H1]=0.9 σ H lim1=0.9 × 680=612 MPa

σH2]=0.9 σH lim2=0.9 ×550=495 MPa

⑹. 载荷系数K：这个系数的应用分两种情况：当自重对要计算的元件起增大作用时，取K=1.0～1.1 ，否则取K=0.9～1.0 。

在这里我们取K=1.0

⑺. 材料的弹性系数z E：

般的低碳钢渗碳淬火处理的话，弹性系数取189.9 MPa

把上述数据代入下面公式：

3 KT1(i 1) 3.52z E 2 d

1 3 1 E

=60.52mm

1d i [ H ]

取d1=60mm

2.齿轮各部分参数的计算

⑴ . 齿数z 和模数m 取齿数z1=30, z 2=z1i 齿=30×4.83=122.49

取齿数z2=125

m=d1 60=2

z1 30

⑵. 压力角：我国规定分度圆上的压力角α为标准值20° 齿轮参数如下

高速轴上的齿轮

低速轴上的齿轮

3.2轴的设计

3.2.1 Ⅰ轴的设计

1.选择轴的材料轴的材料用45 钢，调质处理，σb=650MPa

2.估算轴颈d ≥c 3 P1=1123

3.55=23.79mm

n1 384

因轴上有键槽，故增大5%，d1=24.98mm，圆整为25mm。

3.选择轴承滚动轴承：6206，d=30,D=62,B=16,d a=36

4.轴的结构设计

b1=55mm，l 4=65mm，d3=28mm，d1=25mm，d4=45mm，d2=32mm，

d5=26.5mm，d6=28mm，l 6=18mm

根据轴上零件的定位、装配及州的工艺性要求，确定出轴的结构如

下：

5.轴的力学计算⑴. 计算齿轮受力：

⑵. 计算支撑反力：水平面反力：

F r·68-FR'2·136+F Q·199.5=0

1490.5 68+1713.28 199.5

FR'2= =3258.5

136

圆周力：F t=2T1 2 88290=2943N d1 60

FR'1= FR'2- F r- F Q=3258.5-1490.5-1713.28=55N 垂直面反力：

FR”1= FR”2= Ft=2047.6N

2

水平面受力图：

垂直面受力图：

水平面弯矩图：

垂直面弯矩图：

合成弯矩图：

3.2.2Ⅱ轴的设计

1. 选择轴的材料轴的材料用45 钢，调质处理，σb=650MPa

2. 估算轴颈

d ≥c3 P2=1023 3.04=34.29mm

n2 80

因轴上有键槽，故增大5%，d1=36mm。

3.选择轴承滚动轴承：6209，d=45,D=85,B=19,d a=52

4.轴的结构设计b1=45mm，l 4=55mm，d3=42mm，d1=36mm，d4=45mm，d2=39mm，d5=49mm，d6=42mm，l 6=21mm

根据轴上零件的定位、装配及州的工艺性要求，确定出轴的结构如

下：

5.轴的力学计算

⑴. 计算齿轮受

力：

圆周

力：F t= 2T2 2 362900=2903.2N d2 250

⑵. 计算支撑反

力：

FR '1=FR'2=Fr=578.34N

2 垂直面反力：

FR ”1=FR”2=Ft=1451.6N

2 水平面受力图：

垂直面受力图：

⑶. 画轴弯矩图

水平面弯矩

垂直面弯矩图：

合成弯矩图：

第 4 章减速器的附件

4.1键的选择

4.1.1 Ⅰ轴上的键

1. 与齿轮连接处

与齿轮连接处为静连接，因此选用普通平键连接，端部类型为双圆头平键。轴直径为45mm，轴段长56mm，键长30mm，查表得：d=28～35mm时，键宽b=12mm，键高h=8mm。

2. 与联轴器连接处

与联轴器连接处为静连接，因此选用普通平键连接，端部类型为双圆头平键，轴颈为轴颈为47mm，轴段为56.4mm，键长50mm，查表得：d=44～50mm时，键宽b=14mm，键高h=9mm。

4.1.2Ⅱ轴上的键

1. 与齿轮连接处

与齿轮连接处为静连接，因此选用普通平键连接，端部类型为双圆头平键，轴颈为60mm，轴段长71mm，键长45.5mm，查表得：d=58～65mm时，键宽b=18mm，键高h=11mm。

2. 与联轴器连接处

与联轴器连接处为静连接，因此选用普通平键连接，端部类型为双圆头平键，轴颈为47mm，轴段为56.4mm，键长50mm，查表得：d=44～50mm 时，键宽b=14mm，键高h=9mm。

4.2联轴器的选择

因轴2 转速不高( n2=80r/min ), 因此选用凸缘联轴器，轴颈为

d=48mm。

选用YL9型联轴器，主动端键为轴2 上的键，为A型，从动端选择键为

B 型，d=50mm，因此选择的联轴器标记为：YL9联轴器J48 84。

J1B50 84

结束语毕业论文写到这里也就结束了，

我就要怀着我大学时的梦想进入社会了。从确定论文题目开始构思，再到论文每章章节完成，每一次对我来说都是新的挑战，这也是我在大学期间完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识，并且把以前学的知识进行了一次融会贯通，以前一些不懂得地方在这次的设计中也迎刃而解。这次做设计的经历是我受益匪浅，让我学到了很多知识，也让我认识到了自己的不足。

大学三年匆匆走过，有喜悦也有烦恼，有笑声也有泪水，但是直到结束的这一刻才让人感叹。光阴似箭，人生的道路就是从起点奔向终点，这个终点又是下一个起点。大学，是我们学生时代的终点，又是我们迈向社会的起点。祝愿大学里和我风雨同舟的朋友们，一起加油，我们的未来一定会缤纷绚烂。

我在这里要感谢我的指导老师孟天祥老师，是您在百忙中抽出时间来看我们的论文，在满满的工作日程中基础时间来给我们做指导，不厌其烦的一次又一次的纠正我们的错误。我们的毕业论文凝聚了我们的汗水和知识的结晶。

在这里我还要感谢张春兰老师，在这几年里，我们都能感受到您对我们的关心，对我们的爱护，是您给了我们正确的人生观和价值观，让我们不至于在社会中迷路。

感谢我的爸爸妈妈，是你们给了我最好的环境，给了我最好的条件，让我完成了学业，祝你们永远健康。

毕业设计，也许是我大学生涯里给老师交的最后一次作业了，想借此次机会感谢三年里所有帮助过我的老师和同学们，在遇到困难时是你们给了我鼓励，是你们让我有了站起来的勇气，是你们给了我信心，是你们让我无所

畏惧。

参考文献

1.主编：吴先文《机械设备维修技术》，人民邮电出版社， 2008 年 9 月第 1 版， 2010 年 11 月北京第 6 次印刷；

2.主编：陈静《机械设计基础》，人民邮电出版社， 2007年 12 月第 1 版，2009年 1 月北京第 3 次印刷；

3.主编：刘介才《工厂供电设计指导》（第二版），机械工业出版社

4.主编：巩云鹏、田万禄、张祖立、黄秋波《机械设计课程设计》，东北大学出版社， 2000年 12月第 1版， 2009 年 8月第 12次印刷。