中小型三级斜齿圆柱齿轮—蜗轮蜗杆减速箱的设计

1、 本本 科科 毕毕 业业 论论 文（设文（设 计）计）题目（中文）中小型三级斜齿圆柱齿轮蜗轮蜗杆减速箱的设计 （英文）Design of small and medium grade three worm - helical cylindrical gear reducer 完完 成成 日日 期期 20142014 年年 4 4 月月V摘要减速器是动力输出的机械和工作机械间的闭式传动装置，其用途是降速和增矩。本论文主要涉及减速器的各个组成部分零件的设计、校核以及一些其他相关零件、用品的的选用。按照各个零件设计的基本流程经过计算、校核、分析、对比等对减速器各个零件的材料、性能和力学特性进行分析研究，熟练应用学习期间所学的有关机械设计，材料力学等课程的基本知识、基本概念以及相关国家标准的应用并绘制部分重要零件的零件图和装配图。运用信息技术对经过详细计算、校核、分析和对比的零件进行三维造型和运动仿真。通过以上步骤设计出比较合理实用的传送带的中小型三级减速器并在设计过程中总结经验教训、夯实基础、提高设计能力。关键词：齿轮；蜗轮蜗杆；计算校核；弯矩；转矩VIAbstractReducer is

2、a closed transmission power output equipment and machinery room, its purpose is to reduce speed and increase torque. This paper mainly relates to the reducer parts parts of the design, verification and other related parts, equipment selection. According to the basic process of each part design through analysis of calculation, verification, analysis, comparison of the reducer parts materials, properties and mechanical properties, skilled application of learning about mechanical design during the

3、study, application of basic knowledge, base material mechanics course of this concept and the relevant national standards and draw some important the part drawing and assembly drawing. After detailed calculation, verification, analysis and comparison of the parts for 3D modeling and motion simulation of the use of information technology. Through the above steps to design more reasonable and practical transmission with small and medium-sized three stage reducer and in the design process, summariz

4、e the experience and lessons, tamp foundation, enhance the design ability. Keywords: gear wheel；worm and gear；calculation and check；bending moment；torqueVII目录目录上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明I上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表II上海师范大学本科毕业论文（设计）指导记录表III中文摘要及关键词 英文摘要及关键词 1 减速器概述12 电机与传动装置运动、动力参数的计算43 高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算74 低速级蜗轮蜗杆传动的设计计算 115 齿轮及蜗轮蜗杆的作用力的计算 146 轴的有关设计计算 167 零件的三维造型及仿真 33参考文献 34设计总结 3511 减速器概述1.1 减速器的主要型式及其特性减速器是一种封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动布置方式不同主要分为：展开

5、式、同轴式、分流式；按传递功率的大小不同可分为：小型、中型、大型；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆等。以下对几种减速器进行对比： 圆柱齿轮减速器：当传动比在时，宜采用单级圆柱齿轮减速器；当8i 时，最好选用二级圆柱齿轮减速器；当时，采用二级以上的40i840i 减速器。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。齿轮式减速器的优点：斜齿轮减速机结合严格规范的技术要求制造，具有很高的科技含量；节省空间并且承受过载能力高比较耐用，功率可达 132 KW；减速机效率高达 95%；零件选用优质锻钢材料，并且使用钢性铸铁箱体，齿轮表面经过高频热处理；经过精密加工，确保轴平行度和定位轴承要求。齿轮式减速器的缺点：同轴式斜齿轮减速器由于齿轮相对轴和轴承不是对称布置，因而将使轴的受力不能对称分布并且轮齿受力沿轴线方向分布不均匀。为此：轴应用弹性模量较大的材料制作以确保轴的刚度较大；齿轮采用斜齿轮布置，一侧为左旋，另一侧为右旋以使轴向力能互相抵消以保证较好的传动稳定性。圆锥齿轮减速器：圆锥减速器用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。一般二级或二级以上的圆锥齿轮减速器常由圆

6、锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成。圆锥齿轮的主动轮采用悬臂式结构而不是像圆柱齿轮采用简支式结构，因此它能承受力的能力较小并且锥齿轮的加工比较困难，因此圆周速度较低，应用不如圆柱齿轮减速器广泛。蜗杆减速器：蜗杆减速器主要用于传动比较大的场合。在动力传动中单级2传动比在 880；只传递运动或用于分度机构时单级传动比可达 1000，蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小；螺杆为连续螺纹齿，与蜗轮的啮合也是连续的，同时啮合对数多故传递冲击载荷小且平稳没有噪声；当分度圆导程角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗轮具有一定的自锁功能。主要缺点是效率低，摩擦磨损量大。当蜗杆主动式，效率一般为 70%80%；具有自锁性时，效率为 0.4，由于效率较低，蜗杆减速器不宜用在大功率传动的场合；蜗杆传动的正确啮合条件：中间平面内蜗杆轴向模数和轴向压力角分别等于蜗轮的端面模数和端面压力角；蜗杆分度圆的设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准。1.2 减速器结构三级减速器应具有以下结构特点：减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成并进行时效或退火处理，箱体应具有一定的刚度，以免受载后发生形变而对传动产生影响影响；为卸盖操作的方便进行，在剖分

7、面处的凸缘上攻螺纹孔，以便拧进螺钉时能将机盖顶起。箱座和箱盖的连接螺栓应根据受力情况进行布置，并留出扳手拆卸的空间；为保证箱体和机盖位置的相对位置准确，在剖分面的凸缘上应设圆锥定位销进行定位；采用滚动轴承；端盖、视孔、通气孔和通气器、起重吊钩、油面指示等均从有关的设计手册和图册中查出。要提高某些装配零件的制造精度。1.3 减速器润滑设计润滑可分为气体润滑、液体润滑、半固体润滑和固体润滑四类。其中最普遍的就是液体润滑。圆周速度小于 1215m/s 的齿轮减速器广泛采用油池润滑，自然冷却。为了减少齿轮运动的阻力和油的温升，浸入油中的齿轮深度以 12 个齿高为宜。速度高的还应该浅些，建议在 0.7 倍齿高左右，但至少为 10mm。在多级减速器中应尽量使各级传动齿轮浸入油中深度相等。蜗杆传动过程中，为了避免或减少轮齿的胶合和磨损，常采用粘度大的矿3物油进行润滑，并在润滑油脂中加入添加剂（如硫化鲸鱼油制成的油性极压添加剂）以提高抗胶合能力。对于闭式蜗杆传动，当滑动速度小于 510m/s 时，蜗杆减速器可以采用油池润滑，蜗杆下置，油面高度应低于蜗杆螺纹的根部，并且不应超过蜗杆轴上滚动轴承的最低滚珠

8、(柱)的中心，以免增加功率损失。当蜗杆线速度大于4m/s，为了减小搅油损失，将蜗杆上置，则蜗轮浸入油中的深度也以超过齿高不多为限。当蜗杆滑动速度在 10m/s 以上时，减速器必须采用喷油润滑。1.4 减速器的功能原理设计减速器高速级采用软齿面渐开线圆柱齿轮传动, 低速级采用圆柱蜗杆传动, 其传动简图如图所示。图 1 三级减速器示意图高速级采用渐开线斜齿圆柱齿轮且齿轮应采用软齿面齿轮（350HB）足以确保它的使用寿命和承载能力。减速器低速级采用圆弧圆柱蜗杆蜗轮传动（ZC蜗杆）如图 2；这种蜗杆蜗轮与普通蜗杆不同，它是用刃边为凸圆弧形的刀具切制而成。在蜗杆旋转曲线的法平面上蜗杆齿形为凹弧形，蜗轮齿廓再起端面内为凸弧形，所以圆弧圆柱蜗杆是一种凹凸弧形齿廓相啮合的传动。其主要特点是承载能力较大，传动效率较高而且体积小，节构紧凑，因此选用这种蜗杆作为低速级传动的蜗杆。4图 2 圆弧圆柱蜗杆蜗轮2 电机与传动装置运动、动力参数的计算2.1 工作条件：该传送设备的传动系统由电动机、减速器、和输送带组成。每日两班制工作，工作期限为 10 年，每年按 300 个工作日计算，每个工作日八小时。卷筒直径 d

9、=450mm，传送带输送带轴所需拉力 F=15500N。运输带工作速度 v=0.4m/s，允许速度误差-5%5%。 2.2 电动机的选择选择电动机的类型：Y 系列电动机为全封闭自扇冷式笼型三星异步电动机，有国际互换性，用于空气中不含易燃易爆或腐蚀性气体的场所。根据用途选择Y 系列一般用途的的全封闭自冷式三相异步电动机。选择电动机功率：输送带所需功率为=kW=6.2 kW ；wP1000vF 10000.415500 查表知，取一对轴承效率=0.99，开式 V 带=0.96，蜗杆蜗轮传动1轴承 带V效率=0.86（圆弧面蜗杆） ，斜齿圆柱齿轮传动效率=0.97，齿轮联轴器蜗杆齿轮5效率=0.99，滚筒的效率=0.96 得电动机总效率为： 联滚筒=0.990.86 0.96 0.970.99 0.96=0.9总5 轴承蜗杆带V2 齿轮联滚筒5251 0.96 0.86 0.9409 0.99 0.96=0.57电动机所需工作功率为6.2/0.57=10.8 kW总w 0PP查电动机技术数据表得，选取电动机的额定功率为=11kW。2 edP传动比：电动机已经选定，上面已经得出电动机满载时的转速和工作机mn的转速，电动机满载时的转速和工作机的转速的比值就是传动装置的wnmnwn总传动比，也就是传动装置的总传动比。 =/=2930/16.97=172.65总i 总imnwn总传动比数值比较大，因此应采用多级传动，

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