机械毕业设计

毕业设计（论文）

（届 ）

学 生 姓 名 院 （系） 专 业 机电一体化 学 号 导 师 设计（论文）题目 设计螺旋传输机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器

黄冈职业技术学院毕业设计

设计螺旋传输机传动装置中的一级

圆柱齿轮减速器

摘要: 本次毕业设计的课题是设计螺旋传输机传动装置中的一级圆柱齿轮减速

器，减速器是一种由封闭在箱体内的齿轮、蜗轮、蜗杆等组成，一般用于低转速大扭矩的传动设备。它是位于原动机和工作机之间的机械传动装置，把原动机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。

本文主要是从以下几个方面来进行一级圆柱齿轮减速器的设计：

第一，合理的传动装置总体设计，了解机械传动装置的原理及参数搭配，为设计各级传动件和装配草图提供依据。

第二，传动零件的设计计算及齿轮、轴、滚动轴承、联轴器的设计选择与校正，为进行装配草图的设计作好准备。

第三，减速器结构及其附件的设计以便提高效率、降低成本，使用维修简单。 第四，减速器装配图和零件工作图的设计以便进行机器装配、调试及维护。

关键词：齿轮减速器 箱体 机械传动装置 原理及参数 设计

I

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Design of spiral transmission machine transmission device in a cylindrical gear reducer

Abstract: The graduation design topic is the level of the design of cylindrical gear reducer, it

is a closed in the box body, gear, worm gear, worm and other components,generally used for low speed large torque transmission equipment. It is located in the original motivation and work between the machine and the mechanical transmission device, the original motive power through the gear reducer input shaft on a small number of teeth of gear meshing of the big gear output shaft to achieve the purpose of deceleration.

This article is mainly from the following aspects to a cylindrical gear reducer design:

First, reasonable gear design, understanding the mechanical transmission principle and parameter matching design levels, transmission parts and Assembly Sketches provide a basis.

In second, transmission parts of the design and calculation of gear, shaft, bearing, selection of design, the design for Assembly Sketches ready.

Third, speed reducer structure and its attachment to the design in order to improve efficiency, reduce costs, the use of simple repair.

In fourth, the reducer assembly drawing and parts drawing design for machine assembly, commissioning and maintenance.

Key words: Gear reducer Casing A mechanical transmission device Principle and

Parameter Design

II

目 录

摘要................................................................................................................................ 1 Abstract ......................................................................................................................... II 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1 选题背景............................................................................................................. 1 1.2 选题意义............................................................................................................. 1 1.3 减速器的国内外现状及发展趋势..................................................................... 1 1.4 减速器的分类及载荷分类................................................................................. 2 1.5 设计的主要工作................................................................................................. 3 1.6 设计的总结及展望未来..................................................................................... 3 2 传动装置的总体设计................................................................................................ 4 2.1 一级圆柱齿轮减速器的工作原理及技术说明................................................. 4 2.2 传动方案的分析与拟定..................................................................................... 4 2.3 选择电动机......................................................................................................... 5 2.4 计算总传动比和分配传动比............................................................................. 6 3 传动零件的设计计算................................................................................................ 9 3.1 带传动的设计计算............................................................................................. 9 3.2 齿轮传动的设计计算....................................................................................... 12 3.3 轴的设计计算................................................................................................... 14 3.4 轴承的选择及校核........................................................................................... 17 3.5 联轴器的选择................................................................................................... 18 4 一级圆柱减齿轮速器的结构.................................................................................. 20 4.1 减速器的简介................................................................................................... 20 4.2 一级圆柱齿轮减速器箱体的尺寸................................................................... 20 4.3 一级齿轮圆柱减速器箱体结构及其工艺性................................................... 21 4.4 一级圆柱齿轮减速器的附件........................................................................... 22 4.5 一级圆柱齿轮减速器的润滑和密封............................................................... 23 4.6 一级圆柱齿轮减速器的安装与拆卸顺序....................................................... 24 5 绘制装配图和零件图.............................................................................................. 26 总 结............................................................................................................................ 27 致 谢............................................................................................................................ 28 参考文献...................................................................................................................... 29

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1 绪论

1.1 选题背景

减速器其实已经在工业生产中应用非常的广泛。其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。随着现代工业突飞猛进地发展，一般的速度已经无法满足快速工业生产的要求，于是就开发了利用减速器的传输机生产线，它能够很好地提高作业人员和设备工装的效率，有效地降低成本，提高生产能力。然而，传输机生产线的传送速度就是依靠减速器来实现快慢控制的。传输机生产线的装置最常用的就是螺旋传输机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器。

减速器是一种由封闭在箱体内的齿轮、蜗轮、蜗杆等组成的传动装置，是将电动机的回转数减速到我们所要的回转数。其可以很好的实现动力的传递、获得某一速度和获得较大的扭矩，效率十分之高，非常之准确可靠。目前在大多数工业生产中应用非常广泛，几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹。随着工业快速的发展和工厂自动化程度的日益加剧，减速器的需求量也会大大增长。然而，一级圆柱齿轮减速器又是各式各样减速器中典型的代表.在这种背景下我们选择了一级齿轮减速器的设计具有重要性。

1.2 选题意义

本论文主要内容是对一级圆柱齿轮减速器进行设计计算，是对我们即将毕业走向工作岗位的又一次全面的、规范的机械设计能力的综合训练。

毕业设计课题的主要意义

（1）通过此次毕业设计使我们运用机械制图、机械设计基础、机械CAD等有关课程知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。

（2）通过对一级圆柱齿轮减速器的设计，使我们掌握了机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计步骤和方法，培养了我们理论联系实际的设计思想及、全面科学的工程分析与设计能力。

（3）能够提高我们查找和翻阅设计资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。

1.3 减速器的国内外现状及发展趋势

20世纪70年代末以来，世界减速器技术有了很大的发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪音和高可靠性；技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。

对于通用减速器而言，除普遍采用硬齿面技术外，模块化设计技术已经成为其发展的一个主要方向。它旨在追求高性能的同时，尽可能减少零部件及毛坯的品种规格和数量，以便于组织生产、形成批量、降低成本、获得规模效益。同时，利用基本零件，增加产品的形式和花样，尽可能多地开发实用的变型设计或派生系列产品，如由一个通用系列派生出多个专用系列；摆脱了传统的单一有底座实心轴输出的安装方式，增添了空心轴输出的无底座悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式连接、多方位安装面等不同形式，扩大了使用范围。

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促使减速器水平提高的主要因素还有：

（1）理论知识更完善、更接近实际（如齿轮强度计算方法、变形计算、修形技术、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新齿形、新结构等）。 （2）齿轮和轴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。

（3）结构设计更合理。

（4）齿轮加工精度提高到GB/T 10095.1-2008的4到6级。 （5）箱体的刚度和加工精度提高。 （6）轴承质量和寿命提高。

（7）采用含添加剂的工业齿轮油，润滑油质量提高。

改革开放以来，我国陆续引进先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，开始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都有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可以从JB179-1960的8到9级提高到GB/T 10095.1-2001的6级。目前我国已经可设计制造2800KW的水泥磨减速器、1700mm轧钢机各种减速器。

20世纪80年代末到90年代初，我国相继制定了近100个齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多新型减速器，大体上实现了通用减速器的更新换代。许多产品达到了20世纪80年代的国际水平。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、传动效率和可靠性有了大幅度的提高，对节能和提高主机的总体水平起到了明显的作用，为发展我国的机械产品作出了贡献。

进入20世纪90年代中后期，国外又陆续推出了更新换代的减速器，不但更突出了模块化设计的特点，而且在承载能力、总体水平、外观质量方面又有明显提高。面对这方面差距，我们的对策应该是：

（1）有条件的企业应该瞄准国际最先进的水平，尽快研究开发面向21世纪的新产品。要研究出更好的模块化设计方法，以期形成较大的批量，求得规模效益。现在国内有的企业已经开发了这类产品。

（2）研究、开发、推广成本较低而承载能力又能接近硬齿面的中硬齿面滚齿的新齿形和新结构。国内多年来使用行之有效的双圆弧齿轮、三环减速器和已成功应用的点线啮合齿轮等技术，应不断完善，大力推广。

（3）加快渐开线行星齿轮减速器的更新换代，扩大其市场占有率。

（4）产品的发展应着重提高内在质量，严格控制材料热处理、几何加工精度和装配试验的质量和稳定性，以提高产品的可靠性和无重大故障的工作寿命。企业应制订高于国家标准和行业标准的内控标准。

（5）改进外观设计和涂漆质量，杜绝渗有漏油现象。

（6）提高配套件（如润滑冷却装置、风扇、逆止器、液压泵、制动器等）的质量。随着社会的发展，应不断地开发出新结构、新类型的产品，以适应市场的需求。

1.4 减速器的分类及载荷分类

我们工业实际应用中其类型众多，一般按传动装置的类型可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、圆锥-圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮-蜗杆减速器、行星齿轮减速器等，按传动级数又可以将其分为一级、二级、三级减速器等。

圆柱齿轮减速器：单级、二级、二级以上二级。布置形式：展开式、分流式、同轴式。

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圆锥齿轮减速器：用于输入轴和输出轴位置成相交的场合。

蜗杆减速器：主要用于传动比i>10的场合，传动比较大时结构紧凑。其缺点是效率低。

齿轮—蜗杆减速器：若齿轮传动在高速级，则结构紧凑；若蜗杆传动在高速级，则效率较高。

行星齿轮减速器：传动效率高，传动比范围广，传动功率12W~50000KW，体积和重量小。

联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类：均匀载荷、等冲击载荷、冲击载荷。

1.5 设计的主要工作

我们在得知毕业设计之时，我们通过查阅资料才明白本毕业设计课题是一级圆柱齿轮减速器，它是一个机械传动装置，设计的主要工作内容一般包括五个个方面。

第一部分：传动装置的总体设计，其主要包括传动方案的分析与拟定、选择电动机型号、计算总传动比、合理分配各级传动比以及计算传动装置的运动与动力参数等，为计算各级传动件作准备条件。

第二部分：传动零件的设计计算及齿轮、轴、滚动轴承、联轴器的设计选择与校正，这些工作是为进行装配草图的设计作准备。

第三部分：减速器结构及其附件的设计及选择润滑和密封方式。 第四部分：绘制减速器装配图及绘制零件工作图。 第五部分：编写毕业设计论文，准备答辩。

我们完成了这五个部分的设计也就完成了整个论文设计，但是，我们在设计过程中,首先要树立一个正确的设计思想。就是力求自己认真、踏实、对待事情一丝不苟，要认真对待每一个设计细节，要经得起反复修正，保质保量、按时完成任务。

1.6 设计的总结及展望未来

在毕业设计过程中，我们通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样是巨大的，可谓受益匪浅。在整个设计中我们掌握了机械零件、机械传动装置或简单机械装置的一般设计方法和步骤，也提高了我们机械设计的基本能力，树立了对自己工作能力的信心。而且大大提高了动手的能力，使我们充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

本次毕业设计不仅是对我们大二所学的机械设计知识的一种检验，而且也是对自己机械设计能力的一种综合训练是培养我们分析和解决工程实际问题的能力。通过这次毕业设计使我们对之前所学知识起到了巩固、深化、融会贯通的作用，使我们树立了正确的设计思想。

通过这次毕业设计，我们才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己专业知识和综合素质。

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2 传动装置的总体设计

2.1 一级圆柱齿轮减速器的工作原理及技术说明

2.1.1 工作原理

一级圆柱齿轮减速器是通过装在箱体内的一对啮合齿轮的转动，把原动机动力通过其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。

一级圆柱齿轮减速器有两条轴系即两条装配线，两轴分别由滚动轴承支承在箱体上，采用过渡配合，有很好的同轴度，从而保证大小齿轮啮合的稳定性。端盖嵌入箱体内，从而确定了轴和轴上零件的轴向位置。装配时只要修磨调整环的厚度，就可使轴向间隙达到设计要求。

2.1.2 运动简图

一级圆柱齿轮减速器运动简图如图2-1所示。

图2-1运动简图

1．电动机 2．带传动 3．联轴器 4．皮带式输送机 5．一级圆柱齿轮减速器

2.1.3 主要技术参数说明

技术参数主要根据表2-1的参考数据

表2-1 参考数据 2 3 4 5 6 7 8 9 题 号 1 F(KN) 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 V(m/s) 1.2 1.1 1.0 1.15 1.3 1.4 1.2 1.1 1.0 D(mm) 350 330 300 250 200 350 330 300 250 10 5.4 1.2 200 11 5.6 1.1 350 12 5.8 1.2 300 13 6.0 1.3 250 14 6.2 1.1 200 15 6.4 1.0 330 在本毕业设计中我们选择了输送带的最大有效拉力F=4.0KN, 输送带的工作速V=1.0 m/s，输送机滚筒直径D=300mm。

2.1.4 传动系统工作条件

皮带式输送机单向运转，有轻微的震动，两班制工作，使用年限5年，输送机带轮轴转速的允许误差为±5%。小批量生产，每年工作300天。

2.2 传动方案的分析与拟定

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传动方案一般用于机构运动简图表示，它反映了运动、动力的传递路线及各部件的组成和链接关系。合理的传动方案满足工作机的工作要求，具有结构简单、尺寸紧凑、易于生产加工、使用维护方便及传递效率高，有效的降低生产成本。在本毕业设计课题运动简图中我们可知，传动方案选择的是带传动。

带传动的承载能力比较小，传递相同转矩时，其结构尺寸要比其他传动形式的大，但是带传动平稳性是比较好的，能够很好地缓冲吸振性能。带传动我们又分为平带传动和V带传动，在此毕业设计中，我们应选择适用功率比较大的V带传动。采用Ｖ带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，适应工作机要求。不过，对于我们已拟定的传动方案，我们还是要在设计过程中不断地修改完善，力求设计合理。

2.3 选择电动机

设计一级圆柱齿轮减速器等一般的机械传动装置，我们通常采用电动机作为原动机。因为电动机的发展已经非常正规化、标准化、系列化，所以，在设计过程中我们要根据实际工作载荷的大小及相关性质、转速的高低、启动特性、工作的环境、过载相关情况及空间尺寸大小的和经济性等要求，从产品目录中选择电动机的类型、结构形式、转速、功率以及具体的型号。

2.3.1 选择电动机的类型与结构形式

电动机分为直流电动机和交流电动机两种，在工厂里面一般采用三相交流电，故多采用交流电动机。交流电动机又分为同步电动机和异步电动机两类。对于我们本次设计的一级圆柱齿轮减速器而言，由于此传动装置是工作在传动平稳，载荷均匀，运动方向不变且转速高、工作时间长的环境下,我们应该选择Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机。因为Y系列自扇冷式笼型三相电动机结构简单、启动性良好、价格便宜、维护简单，适用于无特殊要求的场合。

2.3.2 确定电动机的功率

电动机功率的选择合不合理，对电动机的工作性能和经济性能都有一定的影响。假如所选择的电动机的功率比工作时功率要求的要小，就不能够保证工作机的正常工作，要么就会使电动机因为在长期过载情况下运行而过早的损坏；如果所选择的电动机的功率过大于工作时功率要求，这就导致电动机的制造复杂、价格不再低廉，传动能力又不能得到很充分地利用。在功率过大的这种情况下，由于电动机经常在不满载运行功率因素和效率非常低，增加电能的损耗，造成了不必要的浪费。因此在此设计过程中一定要选择合适且合理的电动机功率。

对于我们设计的一级圆柱齿轮减速器，通常是作为传动装置使用在载荷比较稳定、长期运转的机械上，确定电动机的功率时应该保证电动机的额定功率等于或稍大于工作机要求的功率PW，即PdPW

所需电动机的输出功率为PdPW/ (2-1) 所以 PdFV/1000 (2-3) 电动机到运输带之间的传动总效率（包括工作机效率）为

3 总12345 （2-4） 查《机械设计手册》表2-3确定各部分效率为V带传动效率η1=0.96，滚动

工作机所需的工作功率为PWFV/1000 (2-2)

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轴承（一对）效率η2=0.98，齿轮传动效率η3=0.97，联轴器效率η4=0.99，传动滚筒效率η5=0.96，则

总=0.96×0.983×0.97×0.99×0.96 =0.83 所以:电动机所需要的工作功率为 PdFV/1000 (40001.0）（/10000.83） 4.8(kw)

2.3.3确定电动机转速

计算滚筒的工作转速：

n滚筒601000V/(D)

6010001.0/(300)

63.7(r/min)

按《机械设计手册》推荐的传动比合理范围，取一级圆柱齿轮减速器传动比范围I1 =3~ 6。取V带传动比I2=2~4，则总传动比理时范围为Id=6~24。故电动机转速的可选范围为：

63.7r/min Nd =（6~24）×n滚筒=（6~24）× =(382.2~1528.8) r/min

符合这一范围的电动机同步转速有750 r/min、1000 r/min、和1500r/min。现以同步转速750 r/min、1000 r/min、和1500r/min三种方案进行比较。根据电动机所需的工作功率及转速，查《机械设计基础实训指导》附录5附表5-1得到电动机相关参数，并将计算出的总传动比列表2-2中

表2-2 电动机数据及总传动比 电动机转速(r/min) 方案 电动机型号 额定功率 1 2 3 同步转速 满载转速 1500 1000 750 1440 960 720 总传动比 22.6 15.1 11.3 最大转矩 额定转矩 2.2 2.0 2.0 Y132S-4 5.5 KW Y132M2-6 5.5 KW Y160M2-8 5.5 KW 综合考虑电动机数据及总传动比，可知方案2比较适合，因此电动机的转速确定为Nd1000r/min

2.3.4 确定电动机的型号

根据以上选用的电动机类型，以及所需要的额定功率与同步转速，选定电动

机型号为Y132M2-6。其主要性能有：额定功率：5.5KW，满载转速960r/min，总传动比为15.1，额定转矩2.0。

2.4 计算总传动比和分配传动比

2.4.1 计算总传动比

我们通过选定的电动机的满载转速nm和工作机主动轴的转速也就是滚筒轴

的转速nw可以求出传动装置的总传动比为：

inm/nw （2-5）

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inm/nw960/63.715.1

2.4.2 分配传动比

总传动比是等于各级传动比的乘积，在本设计中总传动比是由带传动比i1

与齿轮传动比i2的乘积组成。

查阅资料可知，普通V带的传动比i1=2～4，在本设计中我们取V带传动比i1=3因为: ii1i2 （2-6） 所以： i2i/i1

15.1/3 5.0

2.5 计算传动装置的运动和动力参数

在合理地确定了电动机的型号传动比的分配后，我们应该计算出各轴的转速、功率及转矩，为我们进行传动件和轴的设计计算提供依据。我们的设计通常按由电动机到工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。

2.5.1 计算各轴转速

为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩，现将传动装置各轴由高速至低速依次定为I轴和II轴

I轴 nIn满/i带=960/3=320（r/min） II轴 nIInI/i齿=320/5=（r/min） 滚筒轴nIIInII=（r/min）

2.5.2 计算各轴的输入功率

查《机械设计基础实训指导》表2-3确定各部分效率为V带传动效率η1=0.96，滚动轴承（一对）效率η2=0.98，齿轮传动效率η3=0.97，联轴器效率η4=0.99，则

Ⅰ轴： PIPd1 4.80.964.608kw Ⅱ轴： PIIPI13

4.6080.980.974.38(kw) 滚筒轴： PIIIPII24

4.380.980.994.25(kw)

2.5.3 计算各轴的输入转矩

电动机轴输出转矩为：

Td9550Pd/Nm95504.8/96047.75Nm) Ⅰ轴：TI9550PI/nI95504.608/320137.52Nm Ⅱ轴：TII9550PII/nII95504.38/653.58Nm 滚筒轴：TIIITII24

653.580.980.99634.10Nm

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2.5.4 计算各轴的输出功率

由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：

Ⅰ轴：PIPI24.6080.984.52kw

Ⅱ轴：PIIPII24.380.984.29kw

2.5.5计算各轴的输出转矩

由于Ⅰ～Ⅱ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：则：

 Ⅰ轴： TITI2

137.520.98134.77Nm Ⅱ轴： TIITII2

653.580.980.51Nm

运动和动力参数的计算结果列于表2-3中，供以后设计计算使用。

表2-3 各轴的运动和动力参数 效率P （KW） 转矩T （N·m） 轴名 输入 电动机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 滚筒轴 4.608 4.38 4.25 输出 4.8 4.52 4.29 4.17 输入 137.52 653.58 634.10 输出 47.75 134.77 507.97 0.51 转速n 传动比i 效率η r/min 960 320 3 0.96 5 1 0.95 0.97

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3 传动零件的设计计算

传动零件的设计计算主要包括确定传动零件的材料、热处理的方法、参数、尺寸和主要结构，这些工作就是为进行装配草图的设计准备。

3.1 带传动的设计计算

设计带传动必须确定出带的型号、长度、根数，带传动的中心距、安装要求（初拉力、张紧装置）、对轴的作用力及带轮的材料结构、直径和宽度等尺寸。

3.1.1 带传动的类型的选择及传动的特点

带传动适用于要求传动平稳，但传动比要求不严格且中心距较大的场合。根

据工作原理带传动可以分为两类，即靠传动带与带轮间的摩擦力的摩擦带传动和靠带轮内侧的凸齿与带轮外缘上的齿槽直接啮合实现带传动的啮合带传动。本次毕业设计中选择的带传动是摩擦带传动方式，由于V带的截面积形状为等腰梯形，其工作面为内表面与平带相比，当量摩擦系数大，能传递较大的功率，且结构紧凑，在机械传动中应用最为广泛。

V带还具有一些特点：

（1）缓冲吸振，传动平稳、噪声低。 （2）传动的中心距较大，安装维护方便。 （3）过载时，带会在带轮上打滑，从而起到保护其他传动件免受损坏的作用。

3.1.2 普通V带传动的设计计算

3.1.2.1 确定计算功率Pc

根据该机器的工作要求由教材《机械设计基础》表6-8查得工作情况系数KA=1.2，故

功率PCKAP1.25.56.05Kw 3.1.2.2 选择普通V带的型号

由《机械设计基础》图6-7，如下图，图3-1。根据Pc =6.05KWn1=960r/min，得知其交点在A、B型交界线处，但在草稿设计中我选择了B型V带。

图3-1普通V 带选型图

3.1.2.3 确定带轮基准直径dd1和dd2

由教材《机械设计基础》表6-2小带轮的标准直径dd1是重要的自选参数，较小的dd1可以使传动结构紧凑，但弯曲应力大，使带的寿命降低。由《机械设计手册》表6-5得，推荐的B型小带轮基准直径125mm~280mm。

取小带轮的基准直径dd1=140mm ，则大带轮的基准直径dd2

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dd2n1dd1(1)/n2idd1(1) 2.8140(10.02)

384.16mm即大带轮的基准直径dd2=384mm (虽使n2略有减少但其误差小于5%，允许) 3.1.2.4 验算带速v

Vdd1n1/(601000) =π×140×960/(60×1000) =7.03 m/s

因为5根据 0.7(dd1+ dd2) ≤a0≤2 (dd1+ dd2) 0.7×（140+384）≤a0≤2×（140+384）

366.8≤a0≤1048

初定中心距a0=700则，

初定带长为 L0=2·a0+π·（dd1+ dd2）+（dd1- dd2）2/(4·a0) =2×700+π·（140+384）/2+（384-140）2/(4×700) =2244.2 mm

查《机械设计手册》表6-3选择带的基准长度 Ld=2240mm

计算实际中心距a = a0+( Ld - L0)/2=700+(2240-2244.2)/2=697.9mm 考虑到安装调整和张紧的需要，中心距应有调整量。一般取： amin=a-0.015Ld=697.9-0.015×2240=6.3mm

amax=a+0.03Ld=697.9+0.03×2240=765.1mm

3.1.2.6 验算小带轮包角a1

 a1180(dd2dd1)57.3/a

 180(384140)57.3/697.9160.0120

所以，适合

3.1.2.7 计算V带根数z

zPc (3-1)

(PP0)KaKl 根据B型V带n1=960 r/min和dd1=140mm,查教材《机械设计基础》表6-5，用线性插值法得P0=2.08 kw；查教材《机械设计基础》表6-6，查得功率增量为ΔP0=0.30kw；查教材《机械设计基础》表6-3得带长度修正系数KL=1.00，由表6-7查得包角系数Kα=0.95。

因而得到普通V带的根数为 zPC/((P0P0)KLKa)

6.05/((2.080.30)1.000.95)2.68故取3根B型V带 3.1.2.8 计算初拉力F0

F0500Pc2.5(1)qv2 (3-2) VzKa10

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查《机械设计手册》表6-1得B型V带的每米长质量q=0.17kg/m； 故

F0500

6.052.5(1)0.177.0327.0330.95242.42N3.1.2.9 计算轴上压力FQ

160

FQ2ZF0sin23242.42sin1432.42N 223.1.2.10 V带轮的机构设计

小带轮的材料为铸铁（AT150）因为直径采用实心式带轮。大带轮的材料为HT150，因为直径dd2=384mm。采用腹板式带轮，确定尺寸如下： 查《机械设计手册》表6-4得

hfmin=10.8mm，hamin=3.5mm, e=19±0.4mm，fmin=9mm , b0=15.2mm δmin=7.5mm, φ=380，B=（z-1）e+2f=（3-1）×19+2×9=78mm , 由资料得：取d=30(又轴的强度和带轮的要求确定) 所以

d1=2d=230=60mm D0=D2+2h=384+23.5=391 mm

D1=D0-2(H+δ)=391-2(10.8+7.5)=3.4mm

d2=0.5(D1+d1)=0.5(3.4+60)=207.2mm d0=0.25(D1-d1)=0.25(3.4-60)=73.6mm I=2d=230=60mm S=16mm V带轮的结构图如下图3-2

d0 d H L

图3-2 V带轮的结构

3.1.2.11 带轮的张紧、安装与维护

V带工作一段时间后，会因为产生变形而松弛，使张紧力减小，传动能力下降。所以必须定期检查，如发现张紧力不足则需要重新安装。重新安装的方法通常有调整中心距和采用张紧力。

正确安装、合理使用和妥善维修，是保证V带传动正常工作及延长V带寿命

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的有效措施。一般要注意下面几点：

（1）V带安装时首先要缩小中心距，将V带套入轮槽中，之后按初拉力进行张紧。V带类型，新旧不要混用。 （2）安装时两轮轴线必须要是平行的，并且两带轮相应的V型槽的对称平面应该要重合的。 （3）带传动不需要加润滑油之类的东西且清理带上的油污，带不能在外暴晒。 （4）带传动装置长时间不用的话，我们要将传动带放松，维护其寿命。

3.2 齿轮传动的设计计算

3.2.1 齿轮传动的类型及特点

齿轮传动的类型很多，在本次设计中我们是按两轮轴线的相对位置和齿像可分为平面齿轮传动和空间齿轮传动。平面齿轮传动又分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动、内啮合齿轮传动、齿轮齿条传动；空间齿轮传动又分为直齿锥齿传动、斜齿锥齿传动、曲线齿锥齿传动、交错轴斜齿传动、准双曲面齿轮传动、蜗轮蜗杆传动。

齿轮传动既有优点又有缺点，在此仅列一二：

（1）优点：适用的圆周速度和功率范围广，效率高，工作可靠，能够很好的保证瞬时传动比恒定。

（2）缺点：制造安装要求高、费用高，不宜用轴间距过大的两轴之间的传动且精度低时噪声比较大。

3.2.2 选择齿轮材料及精度

小齿轮选用45号钢调质，硬度为220到250HBS；大齿轮选用45号钢正火，硬度为170到210HBS。由于是一级圆柱齿轮减速器，根据《机械设计手册》表7-7选择中等精度即8级精度，要求齿面粗糙度Ra≤3.2~6.3um。

3.2.3 按齿面接触疲劳强度设计

因为两齿轮均为钢质齿轮，可以应用求出d1值，确定有关参数与系数。 3.2.3.1 转矩T1

T19.55106P.75Nm 1/n19.551064.52/32013433.2.3.2 载荷系数K及材料的弹性系数ZE

根据《机械设计手册》表7-10取K=1.2,由表7-11得Z1.8MPa。 3.2.3.3 齿数Z1和齿宽系数ψd

取小齿轮的齿数Z1=25.则大齿轮的齿数Z2= Z1×I=25×5=125.因为一级齿轮传动为对称布置，而齿轮面又为软齿面，所以由《材机械设计基础》表7-14选取ψd=1。

3.2.3.4 许用接触应力[ζH]

根据《机械设计手册》图7-24查得ζHlin1=560MPa, ζHlin2=530MPa。

N160njLb603201(530012)345600000 N2N1/i345600000/569120000 其中N为应力循环次数，n为齿轮转速（r/min）,j为齿轮转一转时同侧齿面的啮合次数，Lb为齿轮工作寿命。

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根据《机械设计手册》图7-24查得ZN1=1, ZN2=1.06(允许有一定的点蚀) 根据《机械设计手册》表7-9查得SH=1。 根据《机械设计手册》式（7-15）可得

[H]1ZN1H1ln1/SH1560/1560MPa

[H]2ZN2H1ln2/SH1.06530/1562MPa

取两式计算中的较小值，即［ζH］=560Mpa 所以初算小齿轮分度圆直径为

KT1u13.52ZE231.21343.75511.83.52d13（)()du[H]155603.2.3.5 确定的模数

md1/z158.29/252.33mm

根据《机械设计手册》表7-2取标准模数m=2.5mm。 3.2.3.6 主要尺寸的计算

d1mz12.52562.5mm d2mz22.5100250mm bdd1162.562.5mm

经圆整后取齿轮宽度

b265mm, b1b2565570mm

a1/2m(z1z2)1/22.5(25100)156.25mm 圆整中心距取 a156mm

258.29mm3.2.4 按齿根弯曲疲劳强度校核

根据《机械设计基础》式（7-12）求出ζF，如果ζF<[ζF],则校核合格。确定有关系数与参数。 3.2.4.1 齿形系数YF

根据《机械设计基础》表7-12查得YF1=2.65, YF2=2.18。 3.2.4.2 应力修正系数Ys

根据《机械设计基础》表7-13查得Ys1=1.59, Ys2=1.80。 3.2.4.3 许用弯曲应力[ζF]

根据《机械设计基础》图7-26查得ζFlin1=205 MPa, ζFlin2=190 MPa。 根据《机械设计基础》表7-9查得SF=1.3。

根据《机械设计基础》图7-23查得YN1=YN2=1。 根据《机械设计基础》式（7-16）得

[F]1YN1Flin1/SF205/1.3158MPa [F]2YN2Flin2/SF190/1.3146MPa

所以

F12KT1YF1YS1/(bmz1)

.752.651.5/(652.525)126.7MPa 21.21343 由于126.7MPa <[ζF]1=158MPa

F2F1YF1YS2/(YF1YS1)126.72.181.80/(2.651.59)118.0MPa 由于118.0MPa < [ζF]2=146 MPa

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所以，齿根弯曲疲劳强度校核合格 3.2.4.4 验算齿轮的圆周速度

Vd1n1/(601000) 3.1462.5960/(601000) 3.14m/s

根据《机械设计手册》表7-7可知，选8级精度合适。

3.2.5 齿轮传动的润滑与维护

润滑对于齿轮传动是非常重要的，它可以减轻摩擦损失，提高传动效率，改善工作条件。闭式齿轮传动的润滑方式根据齿轮的圆周速度大小决定，一般有侵油润滑和喷油润滑两种。在使用齿轮传动时，在启动、加载、卸载、及换挡的过程中应力求平稳，避免产生冲击。

3.3 轴的设计计算

3.3.1 轴的材料和热处理的选择

根据教材《机械设计基础》表11-1可查知，选择15号钢，正火，[ζ-1]=55 MPa，取A=115。

3.3.2 输入轴的设计计算

3.3.2.1 按扭矩初算轴径

33P4.29=115×=18.99mm n 一级圆柱齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接考虑键槽可将轴径加大5%即d=18.99×1.05=19.9mm, 选凸缘联轴器，取取标准内孔直径d=20mm。 3.3.2.2轴的结构设计

(1) 轴上零件的定位、固定和装配。 由于根据给定条件设计出来的齿轮的齿根圆直径与根据经验公式设计出来的轴径接近，于是将齿轮和轴做成一体,称为齿轮轴。

根据齿轮轴上零件的位置，封油环、左轴承、轴承盖和大带轮由左端装配，右轴承、轴 承盖从右端装配，轴上零件要做到定位准确，固定可端，其中轴承采用角接触球轴承，嵌入式轴承盖使轴系两端固定，齿轮通常采用油浴润滑，轴承采用脂润滑。

(2)确定轴各段直径和长度

从左端起，一次设计各段直径和长度：

第一段：d1=20mm，L1的长度可根据皮带的条数和宽度，及根据轴径而确定出来的键槽长度确定出来。L1=52mm

第二段：d2=25mm（符合国家标准油封毡圈尺寸，可以外购），L2=25mm。 第三段：d3=30mm（此处轴肩位置不需要承受较大的轴向力，于是轴肩可以 设置小点；同时符合轴承内径，便于轴承装拆。轴承型号初选为6306深沟球 轴承），L3=22mm

第四段：d4=35mm（此处轴肩设计比较高，是为了更好地承受封油环产生的较大轴向力），L4=10mm。

第五段：d5=65mm（因为此轴设计成齿轮轴，所以此尺寸为小齿轮齿顶圆的

d≥ A

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直径），L5=50mm（此尺寸即为设计齿轮的宽度）

第六段：因为齿轮轴是对称分布，所以此段尺寸与第四段一样。d6=35mm，L6=10mm。

第七段：d7=30mm，L7=22mm。

由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=92mm。 (3)按弯矩复合强度计算

①求分度圆直径：已知d1=62.5mm ②求转矩：已知T2=653.58N·mm ③求圆周力：Ft

Ft2T2/d12653.58/62.520.91N

④求径向力Fr FrFttan20.91tan2012.55N ⑤因为该轴两轴承对称，所以：LALB46mm 1)绘制轴受力简图（如图3-3a） 2)绘制垂直面弯矩图（如图3-3b） 轴承支反力：

FAyFByFr/26.275N , FAzFBzFt/210.455N 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAyLA=6.275×46=2.8865N·m 3)绘制水平面弯矩图（如图3-3c）

yFrFtzAFAyAzAFtMc1(b)Mc2(c)Mc(d)FBzFrCBFByTx(a)(e)TMec(f)

图3-3水平面弯矩图

截面C在水平面上弯矩为：

MC2FAZLB10.445464.8047Nm

4)绘制合弯矩图（如图3-3d）

2 MC(M2C1M2C2)1/2(2.88654.8042)1/216.3Nm 5)绘制扭矩图（如图3-3e）

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转矩：T9.55(P2/n2)10640Nm

6)绘制当量弯矩图（如图3-3f）

转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩：

Mec[M2C(aT)2]1/2[16.32(140)2]1/243.19Nm 7)校核危险截面C的强度

3 eMec/0.1d343.19/0.16531.57MPa[1]b60MPa 所以,该齿轮轴强度足够。

3.3.3 输出轴的设计计算

3.3.3.1 按扭矩初算轴径

选用45#调质，硬度197~286HBS，根据课本P245式（14-2），并查表14-2，取A=115。

p4.29115328.9mm n考虑有键槽，将直径增大5%，则

d28.99(15%)31.79mm

所以选d=32mm 3.3.3.2 轴的结构设计

(1)轴上零件的定位，固定和装配 单级圆柱齿轮减速器中，可以将齿轮安排在箱体，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用封油环轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和封油环定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 (2)确定轴各段直径和长度

从右端起，一次设计各段直径和长度：

第一段：d1=32mm，L1的长度可根据皮带的条数和宽度，及根据轴径而确定出来的键槽长度确定出来。

第二段：d2=35mm（符合国家标准油封毡圈尺寸，可以外购），L2=25mm。

第三段：d3=40mm（此处轴肩位置不需要承受较大的轴向力，于是轴肩可以设置小点；同时符合轴承内径，便于轴承装拆。轴承型号初选为6308深沟球轴承），L3=35mm。

第四段：d4=49mm（此段用来对齿轮在轴向和周向定位） ，L4=45mm（略小于齿轮宽2~3mm）。

第五段：d5=59mm（此处轴肩设计比较高，是为了更好地承受齿轮产生的较大轴向力），L5=12mm。

第六段：d6=49mm，L6=20mm。 第七段：d7=40mm，L7=25mm。

由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=91 (3)按弯矩复合强度计算

①求分度圆直径：已知d2=250 ②求转矩：已知T3=151693N·mm ③求圆周力：Ft

dA3 Ft2T3/d22151693.1/2501487.2N

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④求径向力：Fr

FrFttan1487.2tan201

⑤因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=45.5mm 求轴承支反力：

FAyFByFr/2270.5N , FAzFBzFt/2743.6N

由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 MC1FAyLA270.545.512.3Nm

截面C在水平面上弯矩为：

MC2FAZLB743.645.533.8Nm (4)计算合成弯矩

MC(MC12MC22)1/2(12.3233.82)1/236.2Nm

(5)计算当量弯矩

转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩： Mec[M2C(aT3)2]1/2[33.822(1151.69)2]1/2912.7Nm (6)校核危险截面C的强度

3 eMec/0.1d4912.7/0.149356.4MPa[1]b60MPa 所以,该输出轴强度足够。

3.4 轴承的选择及校核

3.4.1 主动轴轴承的选择及校核

根据已知条件，轴承预计寿命16×365×10=58400小时。 3.4.1.1 计算当量载荷P1、P2

由《机械设计手册》表10-10查得，X=1，Y=0，fp1.5两轴承径向反力：Fr1=Fr2=300.4N，初选两轴承为角接触球轴承。由《机械设计手册》（16-4）式得

P.40)450.6N 1fP(x1FR1y1FA1)1.5(1300P2fP(x2FR1y2FA2)1.5(1300.40)450.6N

3.4.1.2 轴承寿命计算

因为 P1=P2 故取P=450.6N 所以 深勾球轴承ε=3

查《机械设计手册》得：6005C角接触球轴承型额定静载荷Cor5.85KN，基本当量动载荷Cr10.0KN，根据课本P279 表16-8得：ft=1。由课本P278（16-3）式得L=16670/n(ftCr/P)ε=16670/537.88×(1×10000/450.6)3

=338747h>58400h

所以，预期寿命足够

3.4.2 从动轴轴承的选择及校核

3.4.2.1 计算当量载荷P1、P2

f=1.5由《机械设计手册》表10-10查得，X=1，Y=0，p两轴承径向Fr1=Fr2=626.95N，初选两轴承为角接触球轴承。根据《机械设计手册》（16-4）式得

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P.950)940.425N 1fP(x1FR1y1FA1)1.5(1626P2fP(x2FR1y2FA2)1.5(1626.950)940.425N

3.4.2.2 轴承寿命计算

因为P1=P2 故取P=940.425N 因为深沟球轴承ε=3

查《机械设计手册》得：6009深沟球轴承型额定静载荷Cor14.8KN，基本当量动载荷Cr21.0KN，根据课本P279 表16-8得：ft=1。由《机械设计手册》得：

L16670/n(ftCr/P)16670/119.42(121000/940.425)3

1433h58400h所以，预期寿命足够

3.5 联轴器的选择

3.5.1 联轴器的工作原理

联轴器是将两轴轴向联接起来并传递扭矩及运动的部件并具有一定的补偿两轴偏移的能力，为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护作用。

3.5.2 联轴器的类型及特点

联轴器的种类有很多，我们把常用的联轴器分为刚性联轴器、弹性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器、安全联轴器、起动安全联轴器等。

刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能。

弹性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而不同。

无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。

安全联轴器：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等），其只能承受限定载荷。当实际载荷超过限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而对机器起安全保护作用。

起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。

3.5.3联轴器类型的选用

常用的联轴器多已经标准化，选用时，按工作条件选择合适的类型。一般高速轴要用弹性联轴器，低速轴则用刚性联轴器。于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器。

选择联轴器类型时，我们应该考虑几个方面：

(1)联轴器传递载荷的大小和性质及对缓冲、减振功能的要求。一般载荷较平稳传递扭矩大,转速稳定,同轴度非常好,没有相对位移的选用刚性联轴器。载荷变化较大,要求缓冲,减振或者同轴度不容易保证,应该选用有弹性联轴器。

(2)转速n，转速n很高时选择金属弹性联轴器。

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3.5.4联轴器型号的选择

考虑机器启动时的惯性力以及过载等影响，在选择联轴器时，应该计算力矩为依据。

1.5653KP TC=9550II=9550×=15.3

nII根据《机械设计基础实训指导》表2-3可知工作情况系数K=1.5。

根据《机械设计手册》附表4-8选择型号为YLD2性套住联轴器。公称尺寸转矩Tn16，TCTn。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=20，轴孔长度L=82 TL8型弹性套住联轴器有关参数轴支承跨距L=91,联轴器型号如下表3-1所示

表3-1联轴器型号选择 公称 型号 转矩T/(N·m) YLD2 16 许用 转速 n/(rmin1) 7200 轴孔 轴孔 外径 直径 长度 D/md/mm L/mm m 20 82 80 轴孔 类型 键槽 类型 材料 HT200 Y型 A型

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4 一级圆柱减齿轮速器的结构

4.1 减速器的简介

减速器是通过装在箱体内的一对啮合齿轮的转动，把原动机动力通过其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。减速器可以用来改变轴的转速和转矩，以适应工作的需要。

减速器具有很多优点，其结构简单、使用维修方便、传动效率高。在机械传动装置中应用十分广泛，几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹。随着工业快速的发展和工厂自动化程度的日益加剧，减速器的需求量也会大大增长。其优点也会日益改善。

在我们工业实际应用中其类型众多，一般按传动装置的类型可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、圆锥-圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮-蜗杆减速器、行星齿轮减速器等，按传动级数又可以将其分为一级、二级、三级减速器等本次我们设计的是一级圆柱齿轮减速器。

4.2 一级圆柱齿轮减速器箱体的尺寸

减速器箱体是减速器的重要组要组成部分，常用减速器箱体由箱座和箱盖两部分组成，用以支持和固定轴系零件，保证转动件的运动、润滑，实现与外界的密封。减速器箱体是支承轴系部件、保证传动零件正常啮合、良好润滑和密封的基础零件，应该具有足够的强度和刚度。箱体结构复杂，多采用铸铁铸造；重型传动箱体，为提高强度，可以用铸钢；单件生产可以采用钢板焊接。不过，箱体一般材料选用灰口铸铁，灰口铸铁具有良好的铸造性能和减振性能。按经验公式计算，列表4-1如下所示。

表4-1减速器铸造的主要结构尺寸 名称 符号 尺寸计算 结果 δ 0.025a+1≥8 8 机座壁厚 δ1 0.025a+1≥8 8 机盖壁厚 b 1.5δ 12 机座凸缘壁厚 b1 1.5δ1 12 机盖凸缘壁厚 机座底凸缘壁b2 2.5δ 20 厚 d 0.036a+12 16 地脚螺钉直径 n 4 地脚螺钉数目 a≤250时, n=4 轴承旁联接螺d1 0.75d 12 栓直径 机盖与机座联d2 (0.5~0.6)d 10 接螺栓直径 轴承端盖的螺d3 (0.4~0.5)d 8 钉直径 d (0.7~0.8)d 2 10 定位销直径 窥视孔盖螺钉d4 (0.3~0.4)d 6 直径

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df,d1,d2至机座外壁距离 df,d2至凸缘边缘距离 轴承旁凸台半径 凸台高度 大齿轮齿顶圆与机座内壁距离 齿轮端面与机座内壁距离 外机座至轴承座端面距离 轴承端盖外径 机盖、机座肋板厚度 轴承旁联接螺栓距离 轴承端盖凸缘厚度 C1 C2 R1 h Δ1 Δ2 l1 D2 m,m1 查机械设计基础 查机械设计基础 C2 根据从动轴承座外径确定 >1.2δ >δ C1+C2+(8~12 轴承孔直径+(5~5.5)d3 m≈0.85δ, m1≈0.85δ1 尽量靠近以d1和d3互不干涉为准, 一般取S=D2 t=(1~1.2)d3=(1~1.2)8 22 20 20 45 10 12 50 140 7 S 140 t 10 4.3 一级齿轮圆柱减速器箱体结构及其工艺性

减速器箱体结构及其工艺性的好坏，对提高加工精度和装配质量提高生产率和便于检修维护等方面有直接影响。减速器在装配时，为了便于装配，箱盖和箱座的分界面应该与齿轮轴线重合。为了保证齿轮的轴线有正确的相对位置，对轴承孔的加工精度应该有严格要求。此外，箱体必须有足够的刚度，以免在工作时产生过大的变形而影响齿轮、轴承的正常工作。

4.3.1 减速器箱体的铸造结构

在设计铸造箱体时，应该考虑铸造工艺特点，力求形状简单、壁厚均匀、过渡平稳金属不要局部积聚。我们在本铸造箱体设计中要注意以下几点：

（1）为保证减速器支承刚度，箱体轴承座处应该有足够的厚度，并设置加强肋。箱体加强肋有外肋和内肋两种结构形式。内肋结构刚度大，箱体外表面平整，但会增加搅油损耗，制造工艺也比较复杂；外肋或凸壁式箱体结构可以增加散热面积，本次设计采用凸壁式箱体结构。 （2）轴承旁联结螺栓凸台结构的设计要有利于提高轴承座孔的联结刚度，轴承座孔两侧联结螺栓应该尽量靠近轴承，以不与箱体上固定轴承盖的螺纹孔及箱体剖分面上油沟发生干涉为准。通常取两联结螺栓中心距与轴承外径相似，凸台的高度由联结螺栓的扳手空间确定。轴承座凸台与连州螺栓安装凸台的相互结构

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关系应根据作图确定，轴承座凸台高度应该与设计一致，以便加工。 （3）箱盖与箱座联结凸缘应该有一定的厚度，以保证箱盖与箱座的联结刚度；箱体剖分面上应该加工平整，要有足够的宽度；螺栓间距应不大于100到150mm，以保证箱体的密封性。

（4）箱座底面凸缘的宽度B应该超过箱座内壁，以便于支承，使机壁与凸缘铸造厚度尽量均匀过渡，并尽量减少加工面。

（5）箱体中心高由侵油度确定。当传动零件采用油润滑时，对于圆柱齿轮通常取侵油深度为一个齿高，锥高轮侵油深度为0.5到1个齿宽，但不小于10mm。 （6）输油沟设计于箱座的剖面上，用来输送传动零件飞溅起来的润滑油以润滑轴承。飞溅起的油沿箱盖内壁斜面流入输油沟内，经轴承盖上的导油槽流入轴承。输油沟有铸造油沟和机械加工油沟两种结构形式。机械加工油沟容易制造，工艺性好，故用得较多。回油沟是提高减速器箱体的密封性而设计的，其尺寸与输油沟相同，并设计回油槽。

传动零件转速较低时，可靠近传动零件端面处设置刮油板，将油从轮上刮下，通过输油沟将油引入轴承中。

4.3.2 一级圆柱齿轮减速器箱体的机械加工要求

设计结构形状时，应该尽量可能减少机械加工面积，以提高生产率，并减少刀具磨损。为了保证加工精度并缩短加工工时，应该尽量减少在机械加工时工件和刀具的调整次数。例如同一轴心线的两轴诚座孔直径应该尽量一致，以便于镗孔和保证镗孔精度。

4.4 一级圆柱齿轮减速器的附件

为了保证一级圆柱齿轮减速器正常工作，给传动零件和轴承提供良好的工作环境。箱体上必须设置一些附件，以便于减速器润滑油沟的注油、排油、检查油面高度以及箱体的连接、定位和吊装等。

4.4.1 轴承盖和套杯

为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖密封。轴承盖有凸缘式和嵌入式。凸缘式轴承盖利用六角螺栓固定在箱体上，便于拆装和调整轴承，密封性较好。但与嵌入式轴承相比，零件数目较多、尺寸较大、外观不平整。

当同一转轴两端轴承型号不一样，可利用套杯结构使箱体上得轴承孔直径一致，以便一次镗出，保证加工精度。也可以利用套杯固定轴承轴向位置，使轴承的固定。拆装方便，还可以调整支承的轴向位置。

4.4.2 观察孔及观察孔盖

为了检查箱体内传动零件的啮合与润滑情况和向箱体内注入润滑油，需要在传动件啮合区上方设置观察孔。在允许的条件下，观察孔应该设计大一些，以便于检查操作。在观察孔上安装附有密封垫片的观察孔盖，并用螺钉联结固定于箱体上，以防润滑油渗漏，观察孔盖可用钢板、铸铁等材料制造。

4.4.3 通气器

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减速器运转时，箱体内会因为摩擦发热而导致升温，气体膨胀，压力增大，这时箱体内含油气体将外逸趋势。停机时，箱体内部温度下降，压力降低，箱外气体将进入箱体内部。设置通气器，可使箱体内外气体进行自由交换，以保持箱体内外气压相等，使润滑油不沿箱体结合面、轴伸出处及其他缝隙向外渗漏。当使用带有过滤网的通气器时，可避免箱体外灰尘、杂物吸入箱体内影响润滑效果。由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M18×1.5。

4.4.4 放油孔及螺塞

为调整箱体内油面高度，检修时将污油排干净，需要在油池的最低位置处设置放油孔。当减速器工作时，放油孔用带密封垫圈的螺塞封闭，其材料为耐油橡胶等，选用外六角油塞及封油圈M16×1.5。

4.4.5 油面指示器

为了检查减速器内油池油面的高度及油的颜色是不是正常的，我们经常保持油池内有适量的能使用的油，一般在箱体便于观察、油面比较稳定的部位安装油面指示器。最低油面为传动件正常运转的油面，常用的油面指示器为油标尺，选用游标尺M16。

4.4.6 定位销

为保证每次拆装箱盖时仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖和箱座的连接凸缘上配装圆锥定位销。采用多销定位时，相对箱体应该是非对称布置，以免配错位。

4.4.7启盖螺钉

为保证箱体密封，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，在装配箱盖和箱座时，通常需要在剖分面上涂水玻璃或密封胶，因而在拆卸时不易分开。因此，需要在箱盖凸缘的适当位置设置1到2个启盖螺钉。启盖螺钉的直径可以取与箱盖凸缘联结螺栓直径相同，其螺纹长度应大于箱体凸缘厚度，端部应加工为圆柱形或半圆柱形，以免其端部螺纹被损坏。

4.4.8 起吊装置

当减速器质量超过25kg，为了便于拆卸和搬运，在箱体上应设置起吊装置。起吊装置通常由箱盖上得掉孔和箱座上的吊钩构成，也可以采用吊环螺钉柠入箱盖用来起吊小型减速器。

4.5 一级圆柱齿轮减速器的润滑和密封

一级圆柱齿轮减速器的润滑可分为齿轮的润滑和滚动轴承的润滑两大部分。减速器的润滑直接影响到它的寿命、效率及工作性能不可忽视。一级圆柱齿轮减速器需要密封处有轴的伸出端、滚动轴承室内侧、箱体结合面、轴承盖、观察孔和放油孔等。

4.5.1 齿轮润滑的润滑方式及润滑剂的选用

齿轮传动时对齿轮进行润滑，可以减少磨损和发热，还可以防锈、降低噪音，

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对防止和延缓齿轮失效及改善齿轮传动的工作状况起重要作用。

对于壁式齿轮传动的润滑，一般根据齿轮圆周速度来确定，有浸油润滑和喷油润滑，由于本毕业设计中所计算的齿轮圆周速度为3.14m/s所以采用浸油润滑且润滑剂选用L-CKB抗氧防锈工业齿轮油。

4.5.2 滚动轴承润滑的润滑方式及润滑剂的选用

滚动轴承润滑的目的主要是减少摩润滑磨擦、磨损，同时也有冷却、吸振、防锈、降低噪音的作用。

减速器中的滚动轴承常采用脂润滑和油润滑。在本次毕业设计中我们选用脂润滑，安装零件时，应有封油环，而润滑剂则选用主轴油。

4.5.3 轴伸出端的密封

此处密封式为了防止轴承的润滑剂漏失及箱外杂质、水分、灰尘等侵入， 轴的外伸端与透盖的间隙，由于V<3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封。

4.5.4 滚动轴承的密封

为了防止减速器轴承孔座润滑脂泄入箱内，同时防止箱内润滑油飞溅轴承室，应在靠近箱体内壁的轴承旁边设置挡油环。

4.5.5 箱体结合面的密封

为了保证箱座和箱盖连接处的密封，连接凸缘应该有足够的宽度，接合表面要精加工连接螺栓间距不应过大，以保证足够的压紧力。为了保证轴承的精度，剖分面间不得加垫片，只允许在剖分面间涂密封胶。

4.5.6 其他处的密封

轴承盖、观察孔和放油孔与箱盖、箱座接触面间均需要加纸垫片、皮垫片等密封。

4.6 一级圆柱齿轮减速器的安装与拆卸顺序

4.6.1 减速器的安装

正确的安装，使用和维护减速器，是保证机械设备正常运行的重要环节。 第一步是安装前确认电机和减速器是否完好无损，并且严格检查电机与减速器相连接的各部位尺寸是否匹配，这里是电机的定位凸台、输入轴与减速器凹槽等尺寸及配合公差。

第二步是旋下减速器法兰外侧防尘孔上的螺钉，调整夹紧环使其侧孔与防尘孔对齐，插入内六角旋紧。之后，取走电机轴键。

第三步是将电机与减速器自然连接。连接时必须保证减速器输出轴与电机输入轴同心度一致，且二者外侧法兰平行。如同心度不一致，会导致电机轴折断或减速机齿轮磨损。

4.6.2 减速器的拆卸

正确的拆卸也是非常重要的,是维修维护的必要。

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第一步：把放油螺丝拧开，油放干净。 第二步：拆左右轴承端盖。

第三步：拆上下箱体联接螺栓。 第四步：吊开箱盖。

第五步：将齿轮轴（带轴承）与箱体分离。

第六步：拆主、被动齿轮轮轴轴上零件（轴承、轴套、齿轮等）。

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5 绘制装配图和零件图

装配图是表达减速器的整体结构及各零件的相互关系、位置、形状和尺寸的图样也是进行机器装配、调试及维护的技术依据。（见附录绘制装配图）

零件工作图是零件制造、检验和制定工艺规程的基础技术文件，它既要反映设计的意图，又要考虑制造的可行性和合理性。（见附录绘制轴类零件图和齿类零件图各一张）

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总 结

本次毕业设计不仅是对我们大二所学的机械设计知识的一种检验，而且也

是对自己机械设计能力的一种综合训练是培养我们分析和解决工程实际问题的能力。通过这次毕业设计使我们对之前所学知识起到了巩固、深化、融会贯通的作用，使我们树立了正确的设计思想。通过这次毕业设计，我们才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

这次毕业设计是进行一级圆柱齿轮减速器设计，其主要内容：首先，是对传动装置的总体设计，其主要包括传动方案的分析与拟定、选择电动机型号、计算总传动比、合理分配各级传动比以及计算传动装置的运动与动力参数等；其次，是对传动零件的设计计算及齿轮、轴、滚动轴承、联轴器的设计选择与校正等；之后，我们又对减速器结构及其附件的设计及选择润滑和密封方式；最后，我们绘制了减速器装配图及绘制零件工作图。

在毕业设计过程中，我们通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样是巨大的，可谓受益匪浅。在整个设计中我们掌握了机械零件、机械传动装置或简单机械装置的一般设计方法和步骤，也提高了我们机械设计的基本能力，树立了对自己工作能力的信心。而且大大提高了动手的能力，使我们充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加。让我们知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次毕

业设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。

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致 谢

在这里我要特别的感谢我的指导老师，在各个环节给予细心的指引

和耐心的教导才使我顺利的完成了毕业设计，培养了我们分析和解决工程实际问题的能力,给我们树立了正确的设计思想,在此向表示衷心的感谢！在整个设计中我们掌握了机械零件、机械传动装置或简单机械装置的一般设计方法和步骤，也提高了我们机械设计的基本能力，树立了对自己工作能力的信心。这期间和同学们给予我的热情和帮助，在此表示衷心感谢！

最后，我要向在百忙之中抽时间对我的毕业设计进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位领导和老师表示真心的感谢！您们辛苦了，谢谢您们！

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参考文献

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