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摘 要
我國是一個經(jīng)濟大國，改革開發(fā)以來，政府對各項產(chǎn)業(yè)是采取支持的態(tài)度。各行各業(yè)相繼對政府的扶持政策采取的是積極響應(yīng)的態(tài)度。就齒輪減速器發(fā)發(fā)張而言，更是改變巨大的。減速機行業(yè)的發(fā)展在不斷的銳變，由散亂的經(jīng)濟發(fā)展方式集體化的發(fā)展在前進。并有了行業(yè)發(fā)展的新規(guī)劃，能夠形成一條具有一定規(guī)模的行業(yè)鏈。在不斷的進步和改善下，正在向國際化的軌道邁步，絕對的不能與國際化脫軌。目前，我國已經(jīng)與國外的多家減速器企業(yè)達成了合作關(guān)系，這對我國的生產(chǎn)工藝體系以及相關(guān)工藝技術(shù)水平的提高具有很大的幫助。齒輪減速器也在被我國的政府列為發(fā)展的重點。
靠電動機和一些結(jié)構(gòu)的配合來完成一個完整的減速器工作過程，其分類方式可按照比較傳統(tǒng)的工作形式分：齒輪式的減速器、蝸桿式的減速器、行星式的減速器以及其它的相互組合的減速器等，通過對電動機和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與調(diào)整，使極速器的性能達到最高。在我國應(yīng)用范圍也是極為廣闊，設(shè)計了生產(chǎn)的方方面面，比如在熱烈條件下的煤礦采集工作。由于結(jié)構(gòu)的復(fù)制性，對機械設(shè)計的難度也提出了一定的要求。而對一個輸送機械的關(guān)鍵影響因素就是減速器的設(shè)計，一個號的減速器能使工作效率達到事半功倍的效果。
關(guān)鍵詞：帶式；圓錐圓柱齒輪；減速器；
Abstract
China is an economic power, since the reform and development, the government of the industry is to take a supportive attitude. All walks of life to the government's support policy is to take a positive response attitude. In the case of the gear reducer, it is a big change. The development of the speed reducer industry is constantly changing, and the development of the economic development in the scattered way is advancing. And has the industry development of the new planning, can form a certain scale of the industry chain. In the continuous progress and improvement, to the internationalization of the track can not move, and the internationalization of the absolute derailment. At present, our country has reached a cooperative relationship with a number of foreign reducer enterprises, which has a great help to improve the production process system and the level of related process technology. Gear reducer is also the focus of the development of the government of our country.
Motor and some structure of complex by to complete a complete reducer working process, the classification can be according to the more traditional forms of work: gear deceleration device and worm gear deceleration device, a planetary reducer and other combination of reducer, through the electric motor and the structure optimization and adjustment, to reach the highest speed performance. In our country the application scope is also extremely broad, has designed the production in all aspects, for example under the warm condition coal mine collection work. Because of the duplication of the structure, the difficulty of the mechanical design is also put forward some requirements. And the key factor to a transport machinery is the design of the reducer, a number of reducer can make the work efficiency to achieve the result with half the effort.
Key words: Belt conveyor; Conical cylindrical gear; reducer
目 錄
第1章 緒論 1
第一章 緒論 4
1.1本研究的目的和意義 4
1.2國內(nèi)外齒輪減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.1國內(nèi)齒輪減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.2國外齒輪減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.3三級減速器的發(fā)展前景 5
第二章 三級圓錐圓柱減速器的整體方案設(shè)計 5
2.1 減速器的結(jié)構(gòu)原理及分類 6
2.2本次設(shè)計三級減速器大致結(jié)構(gòu)圖 6
2.3帶式運輸機的帶傳動特點 6
第三章 齒輪減速器傳動裝置的部分設(shè)計 7
3.1 電動機的選擇 7
3.2 傳動軸的設(shè)計與校核 7
3.2.1 第一傳動軸設(shè)計與校核 7
3.2.2 第二傳動軸設(shè)計與校核 7
3.2.3 第三傳動軸設(shè)計與校核 7
3.3 齒輪的設(shè)計與校核 7
3.3.1 一級圓柱齒輪設(shè)計與校核 7
3.3.2 二級圓柱齒輪設(shè)計與校核 7
3.3.3 三級圓錐齒輪計與校核 7
3.4 軸承的設(shè)計與校核 7
第四章 結(jié)構(gòu)箱的外體設(shè)計和潤滑問題 7
4.1 減速器下箱體設(shè)計 7
4.2減速器上蓋設(shè)計 7
4.3減速器的潤滑和密封處理 7
第五章 減速器三維設(shè)計 7
5.1 減速器零件三維設(shè)計 7
5.2減速器三維裝配 7
5.3減速器的簡單渲染 7
參考文獻 20
致 謝 21
前 言
此次設(shè)計主要針對減速器的設(shè)計，通過對此類減速器的設(shè)計，可以深入了解減速機的原理，以及減速機在機械行業(yè)中的重要意義，同時通過對減速機的設(shè)計緊密結(jié)合各種專業(yè)知識，靈活運用，培養(yǎng)設(shè)計著較為成熟的設(shè)計思想，為以后步入社會工作打下一個良好的基礎(chǔ)。
減速機是國民經(jīng)濟諸多領(lǐng)域的機械傳動裝置，行業(yè)涉及的產(chǎn)品類別包括了各類齒輪減速機、行星齒輪減速機及蝸桿減速機，也包括了各種專用傳動裝置，如增速裝置、調(diào)速裝置、以及包括柔性傳動裝置在內(nèi)的各類復(fù)合傳動裝置等。產(chǎn)品服務(wù)領(lǐng)域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、電力、工程機械及石化等行業(yè)。
我國減速機行業(yè)發(fā)展歷史已有近40年，在國民經(jīng)濟及國防工業(yè)的各個領(lǐng)域，減速機產(chǎn)品都有著廣泛的應(yīng)用。食品輕工、電力機械、建筑機械、冶金機械、水泥機械、環(huán)保機械、電子電器、筑路機械、水利機械、化工機械、礦山機械、輸送機械、建材機械、橡膠機械、石油機械等行業(yè)領(lǐng)域?qū)p速機產(chǎn)品都有旺盛的需求。
這次設(shè)計中，一部分零件可由強度條件和剛度條件來確定零件的基本尺寸，然后通過草圖設(shè)計決定其具體的尺寸和設(shè)計（如齒輪），像軸這種零件先初估其尺寸然后進行必要的強度校核才能確定其尺寸，這也是此次畢業(yè)設(shè)計重要的過程。
第一章
1.1 研究背景
為了滿足生產(chǎn)和生活，人們有了設(shè)計和制造以滿足不同功能類型范圍的機器的需求。機器裝置執(zhí)行的的機械運動，主要用于將能量轉(zhuǎn)移和運輸材料，如汽車、起重機等。有許多不同類型的機器，它們的使用，性能，結(jié)構(gòu)，工作原理也不同，通常是一個完整的機器由三個基本部分組成：
（1） 動機部分：其功能是將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成機械能（例如，內(nèi)燃機將熱能轉(zhuǎn)換成機械能，液壓泵是將液壓轉(zhuǎn)換成機械能）。原動部分是動力源，其主要的作用在于驅(qū)動傳動系統(tǒng)進而執(zhí)行機構(gòu)以完成預(yù)定功能。
（2） 工作部分（或執(zhí)行部分）：其功能是利用機械能轉(zhuǎn)換或傳遞能量的性質(zhì)，信號，如活塞把機械能轉(zhuǎn)換成熱能能，機床改變材料的形狀和尺寸，等等。
（3） 傳動部分：它的功能是傳遞和轉(zhuǎn)換運動，將原動機的運動和動態(tài)參數(shù)傳遞到所需的運動和運動形式，使工作部分能夠按照預(yù)定的規(guī)律運行。
但通常情況下，由于機械工作的復(fù)雜性和靈活性，以及在工作過程中的可調(diào)節(jié)性和人機交互，動力部分和工作部分一般都不是直接相連，而是設(shè)計出一系列的傳動部分來傳遞動力?？紤]到如今主流的動力部分大部分為電動機和內(nèi)燃機，其輸出的是扭矩和回轉(zhuǎn)運動，因此需要設(shè)計出一種能夠?qū)⑦@些額定的扭矩和轉(zhuǎn)速與工作部分所需要的扭矩和轉(zhuǎn)速匹配起來的轉(zhuǎn)換裝置。而減速器，正是這傳動部分中非常重要的一類。
減速機的作用是在動力源和執(zhí)行部分之間匹配轉(zhuǎn)速和傳遞扭矩，減速器是一種獨立部件，它的核心部分是齒輪傳動，這其中也有特殊的蝸桿傳動以及這兩者的綜合運用，為了保證傳動準(zhǔn)確性和增加壽命，傳動部件均封閉在一個剛性殼體內(nèi)，是一種復(fù)雜和精密的機械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速和增加扭矩，常用作原動件與工作機之間的減速傳動裝置，同時具有傳遞功率大，制造簡單，維修方便，使用壽命長等許多優(yōu)點。因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。從交通工具到機械工業(yè)，甚至在我們的日常生活中的家電、鐘表等，幾乎都可以見到它的蹤跡，其應(yīng)用從大動力的傳輸工作到小負荷、精確角度的傳輸都要用到減速器，在現(xiàn)代機械中應(yīng)用極為廣泛。
減速器的種類繁多，型號各異，在不同的場合需要根據(jù)要求合理的采用適合的減速器，而減速器的分類方式也有多種，其中：
3.1.1. 減速器的分類
減速機是一種比較精密的機械傳動裝置，用它來改變轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)增加扭矩的目的。其種類繁多，型號各異，因此在應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況選擇合適的減速器。常用的減速機種類有圓柱齒輪減速機、三環(huán)減速機、擺線減速機、起重機減速機?、蝸桿減速機、軸裝式硬齒面減速機、行星齒輪減速機、無級變速機等等。
不同種類有不同的用途分類：??
① 傳動類型：蝸桿減速器、齒輪減速器、行星齒輪減速器；???
② 傳動級數(shù)：單級減速器、多級減速器；??
③ 齒輪形狀：圓錐齒輪減速器、圓柱齒輪減速器、圓錐－圓柱齒輪減速器；???
④ ?傳動布置形式：展開式減速器、分流式減速器、同軸式減速器。
這里僅討論由齒輪傳動、蝸桿傳動以及由它們組合而成的減速器。本論文所設(shè)計的也是由此組成的三級圓錐-圓柱齒輪減速器。若按傳動和結(jié)構(gòu)特點來劃分，有如下五種減速器：
1． 蝸桿減速器：環(huán)面蝸桿減速器、圓柱蝸桿減速器。
2． 齒輪減速器：圓柱齒輪、圓錐齒輪和圓錐-圓柱齒輪減速器。
3． 行星齒輪減速器
4． 擺線針輪減速器
5． 諧波齒輪減速器
上述5種減速器都已有其各自的標(biāo)準(zhǔn)系列，簡單地結(jié)合所需的整體布局設(shè)計和傳動功率，速度和工作與機器的其它條件的具體要求，從設(shè)計手冊中選擇即可。只有在選不到合適的產(chǎn)品時，才自行設(shè)計制造。此外，還有一些專用減速器（如電梯、閥門開關(guān)等處用）。
3.1.2. 常見減速器的特點
1. 齒輪減速器
齒輪減速機是按國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBJ19004生產(chǎn)的外嚙合漸開線斜齒圓柱齒輪減速機，如圖22。齒輪減速機廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運輸、印染、制藥等領(lǐng)域。
圖22. 齒輪減速器
輪減速器的特點是齒輪采用高強度低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火而成，齒面硬度達HRC58-62，齒輪均采用數(shù)控磨齒工藝，精度高，接觸性好。傳動率高，單級大于96.5%，雙級大于93%，三級大于90%。運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。體積小，重量輕，使用壽命長，承載能力高。易于拆檢，易于安裝，維護簡便。因此，齒輪減速器在現(xiàn)實生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。
2. 蝸桿減速器
蝸輪減速器的傳動比可以I>10，同樣的傳動要求是，相比其他結(jié)構(gòu)緊湊。它的缺點是效率低。目前采用的蝸輪是阿基米德蝸輪，它是一個單級蝸桿減速機，在圖23中所示，2級蝸桿減速器很少使用。
另一個主要特征是蝸輪具有反向自鎖功能，蝸輪減速比可以較大，渦輪蝸桿減速器的輸入軸和輸出軸不必要在同一軸線上，也可以不在同一平面上。然而，一般的蝸輪的體積相較其他減速器較大，傳輸效率不高，精度低。工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。其中中空軸式蝸齒減速機不僅具有以上特點，而且安裝方便、結(jié)構(gòu)合理，得到越來越廣泛的應(yīng)用。它是在蝸輪蝸桿減速器輸入端加裝一個斜齒輪減速器，構(gòu)成的多級減速器可獲得非常低的輸出速度，比單級蝸輪減速機具有更高的效率，而且振動小、噪聲及能耗低。
圖23. 蝸桿減速器
3.行星齒輪減速器
行星齒輪傳動有效利用了功率分流和輸入、輸出的同軸性以及合理地使用了內(nèi)嚙合，因而與普通定軸齒輪傳動相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點，常作為減速器、增速器、差速器和換向機構(gòu)以及其它特殊用途，廣泛應(yīng)用于車輛、航空航天、船舶海洋、精密加工、冶金礦山、農(nóng)用機械等機械領(lǐng)域。
行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)包括有：行星齒輪，太陽齒輪，齒圈。行星齒輪由于結(jié)構(gòu)上的原因，單級減速至少是3，最高一般不超過10，常見的齒輪比有：3、5、6、8、10，除了一些大型定制齒輪減速比有4個減速，齒輪級數(shù)一般不超過三級。相對于其他齒輪，行星齒輪減速具有剛性高，精度高（單級可以在一分內(nèi)完成），傳動效率高（97％-98％，單級），終身免維護等特點。由于這些優(yōu)點，大多數(shù)行星齒輪被安裝在步進電機上，以達到降低轉(zhuǎn)速，提高扭矩，慣性匹配的目的。如示于圖24。
圖24. 行星齒輪減速器
4.擺線針輪減速器
擺線針輪減速機是一種采用K-H-V少齒差行星傳動原理的新穎傳動裝置。
行星擺線針輪減速機全部傳動裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。在輸入軸上裝有一個錯位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個滾柱軸承，形成H機構(gòu)，兩個擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的?滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒輪相嚙合，以組成少齒差內(nèi)嚙合減速機構(gòu)。如圖25所示。
圖25. 擺線針輪減速器
擺線針輪減速機一種采用少齒差行星傳動原理的減速裝置，做為驅(qū)動或減速裝置，適用工作溫度為正負40度，其獨特的平穩(wěn)結(jié)構(gòu)在很多時候甚至可替代普通圓柱齒輪減速機，因為擺線針輪減速機具有傳動比大，傳動效率高，保養(yǎng)方便，體積小，重量輕，拆裝方便，容易維修，使用可靠、故障少、壽命長，運行平平穩(wěn)，噪音等特點。因此，擺線針輪減速機正因為具有這些強大的優(yōu)越性和特點，所以擺線針輪減速機被廣泛使用在各種機械行業(yè)之中。
5. 諧波齒輪減速器
諧波齒輪傳動是諧波齒輪行星傳動的簡稱。是一種少齒差行星傳動。通常由剛性圓柱齒輪G、柔性圓柱齒輪R、波發(fā)生器H和柔性軸承等零部件構(gòu)成。
諧波齒輪減速器是一種由固定的內(nèi)齒剛輪、柔輪、和使柔輪發(fā)生徑向變形的波發(fā)生器組成，如圖25，具有高精度、高承載力等優(yōu)點，和普通減速器相比，由于使用的材料要少50%，其體積及重量至少減少1/3。
諧波齒輪傳動既可用做減速器，也可用做增速器。柔輪、剛輪、波發(fā)生器三者任何一個均可固定，其余二個一為主動，另一個為從動。傳動比大，且外形輪廓小，零件數(shù)目少，傳動效率高。效率高達92％~96％，單級傳動比可達50~4000。承載能力較高：柔輪和剛輪之間為面接觸多齒嚙合，且滑動速度小，齒面摩損均勻。
圖26. 諧波齒輪減速器
同行星齒輪傳動一樣，諧波齒輪傳動也是由三個基本構(gòu)件所組成：固定的內(nèi)齒剛輪、柔輪、（即其基體與從動軸相連的彈性薄壁套杯“在柔輪開端的母線上做出齒圈”）和使柔輪發(fā)生徑向變形的波發(fā)生器。在剛輪和柔輪上切出模數(shù)相同的輪齒，但齒數(shù)不同，即柔輪的齒數(shù)比剛輪的齒數(shù)少兩個。諧波傳動的齒數(shù)差表征柔輪的變形波數(shù)。最常見的是波數(shù)w-2的諧波傳動。在自由狀態(tài)(無發(fā)生器)下，兩輪處于同心位置，而剛輪和柔輪的各齒間隙均勻。裝在柔輪內(nèi)的發(fā)生器使柔輪發(fā)生徑向變形而成為橢圓形。這時，在橢圓的長軸上，齒沿整個工作高度嚙合，而在短軸上，齒頂之間形成了徑向間隙。在發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)過程中，柔輪的形狀始終接近于上述的形狀。
諧波減速機的特點包括結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。傳動比范圍大，同時嚙合的齒數(shù)多。承載能力大，運動精度高，運動平穩(wěn)、無沖擊、噪聲小。齒側(cè)間隙可以調(diào)整。傳動效率高、同軸性好。 可實現(xiàn)向密閉空間傳遞運動及動力?？蓪崿F(xiàn)高增速運動、方便的實現(xiàn)差速傳動。諧波齒輪傳動與其它傳動性能的具體比較。但缺點是柔輪壽命較短，不能承受強烈沖擊，剛性較差，所以輸入速度宜在低速下運行。
3.1.3. 無級變速器
無級變速器按變速方式分可分為機械式、電力式和液力式無級變速器三種。機械無級變速器通常由傳動機構(gòu)、加壓裝置和調(diào)速機構(gòu)三部分組成，如圖27。機械傳動的特點主要是：轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，滑動率小，工作可靠，具有恒功率機械特性，傳動效率較高，而且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，價格相對便宜；但零部件加工及潤滑要求較高，承載能力較低，抗過載及耐沖擊性較差，故一般適合于中、小功率傳動。
圖27. 機械無級變速器
表1 定軸傳動減速器的主要類型與特點
類別
級數(shù)
傳動簡圖
推薦傳動比
范圍
特點及應(yīng)用
圓柱齒輪減速器
單級
調(diào)質(zhì)齒輪
I<=7.1
淬硬齒輪
I≤6.3
(I<=5.6較佳)
應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)簡單，精度容易保證。輪齒可做成直齒、斜齒或人字齒?？捎糜诘退僦剌d，也可用于高速傳動
二級
展開式
調(diào)質(zhì)齒輪
I=7.1~50
淬硬齒輪
I=7.1~1.5
(I=6.3~0較佳)
這是二級減速器中最簡單、應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)。齒輪相對于軸承位置不對稱。當(dāng)軸產(chǎn)生彎扭變形時，載荷在齒寬上分布不均勻，因此軸應(yīng)設(shè)計得具有較大剛度，并使高速軸齒輪遠離輸入端。淬硬齒輪大多采用此結(jié)構(gòu)
分流式
I=7.1~50
高速級為對稱左右旋斜齒輪，低速級可為人字齒或直齒。齒輪與軸承對稱布置。載荷沿齒寬分布均勻，軸承受載平均，中間軸危險截面上的轉(zhuǎn)矩相當(dāng)于軸所傳遞轉(zhuǎn)矩之半。但這種結(jié)構(gòu)不可避免要產(chǎn)生軸向竄動，影響齒面載荷的均勻性。結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證有軸向竄動的可能。通常低速級大齒輪作軸向定位，中間軸齒輪和高速小齒輪可以軸向竄動
同軸線式
調(diào)質(zhì)齒輪
I=7.1~50
淬硬齒輪
I=7.1~31.5
箱體長度縮小。輸入軸和輸出軸布置在同一軸線上，使設(shè)備布置較為方便、合理。當(dāng)傳動比分配適當(dāng)時，兩對齒輪浸油深度大致相同。但軸向尺寸較大，中間軸較長，其齒輪與軸承不對稱布置，剛性差，載荷沿齒寬分布不均勻
同軸分流式
I=7.1~50
從輸入軸到輸出軸的功率分左右兩股傳遞，因此嚙合輪齒僅傳遞一半載荷。輸入軸和輸出軸只受轉(zhuǎn)矩，中間軸只受全部載荷的一半。故可縮小齒輪直徑、圓周速度及減速器尺寸。一般用于重載齒輪。關(guān)鍵是要采用合適的均載機構(gòu)，使左右兩股分流功率均衡
圓柱齒輪減速器
三級
展開式
調(diào)質(zhì)齒輪
I=28~315
淬硬齒輪
I=28~180
(I=22.5~100較佳)
同二級展開式
分 流式
I=28~315
同二級分流式
圓錐、圓柱－柱減速器
單級
直齒
I<=5
曲線齒、斜齒
I<8~40
(淬硬齒輪I<=5較佳)
輪齒可制成直齒、斜齒或曲線齒。適用于輸入軸和輸出軸兩軸線垂直相交的傳動中?？蔀樗绞交蛄⑹?。其制造安裝復(fù)雜，成本高，僅在設(shè)備布置必要時才采用
二級
直齒
I=6.3~31.5
曲線齒、斜齒
I<=8~40
(淬硬齒輪I=5~16較佳)
特點與單級圓錐齒輪減速器相似。圓錐齒輪應(yīng)在高速級，使圓錐齒輪尺寸不致太大，否則加工困難。圓柱齒輪可為直齒或斜齒
三級
I=35.5~160
(淬硬齒輪I=18~100較佳）
特點與二級圓錐－圓柱齒輪減速器相似
蝸桿、齒輪－蝸桿減速器
單級
蝸桿下置式
i=8~80
蝸桿布置在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤滑較好，蝸桿軸承潤滑也方便。但當(dāng)蝸桿圓周圍速度太大時，油的攪動損失較大，一般用于蝸桿圓周速度v<5m/s
蝸桿上置式
蝸桿布置在蝸輪的上邊，裝拆方便，蝸桿的圓周速度允許高一些，但蝸桿軸承潤滑不方便
蝸桿側(cè)置 式
蝸桿放在蝸累輪側(cè)面，蝸輪軸是豎直的
而本次畢業(yè)設(shè)計的是一個三級圓錐-圓柱齒輪減速器，它是由一對互相嚙合的錐齒輪和兩對互相嚙合的圓柱斜齒輪作為傳動零件組成的三級減速傳動裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的傳動速度和力矩的轉(zhuǎn)換。
1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀
減速機是國民經(jīng)濟諸多領(lǐng)域的機械傳動裝置，行業(yè)涉及的產(chǎn)品類別包括了各類齒輪減速機、行星齒輪減速機及蝸桿減速機，也包括了各種專用傳動裝置，如增速裝置、調(diào)速裝置、以及包括柔性傳動裝置在內(nèi)的各類復(fù)合傳動裝置等。產(chǎn)品服務(wù)領(lǐng)域涉及冶金、煤炭、電力、工程機械及石化等等各行各業(yè)。因此發(fā)展迅猛。
1.2.1 國內(nèi)現(xiàn)狀
我國減速機行業(yè)發(fā)展歷史已有近40年，在國民經(jīng)濟及國防工業(yè)的各個領(lǐng)域，減速機都起著非常重要的作用。其中在食品、道路施工、土木、建筑、機械加工、車輛制造、紡織輕工業(yè)、船舶海洋等行業(yè)領(lǐng)域?qū)p速器都有旺盛的需求。
國內(nèi)大多減速器的傳動系統(tǒng)選擇齒輪傳動和蝸桿傳動，這種減速器的功率和重量比較其他方式小，同時也存在機械效率過低的情況。此外，材料質(zhì)量和做工以及許多其他方面的弱點，尤其體現(xiàn)在大型減速機的問題更加突出，使用壽命不長。用于國內(nèi)的大型減速機（500千瓦以上），許多是從國外（如丹麥，德國等）的進口，耗費了大量外匯。少齒差和擺線針輪傳動在20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)變速器，運用這種傳動方式做出來的減速器和傳動減速器相比，具有體積小，機械效率高的優(yōu)點。但在其傳輸理論的限制下，無法傳遞過多的功率，功率一般都小于40千瓦。由于在理論上沒有進展，做工和用料和傳輸也沒有較大的突破，因此，并沒有從根本上滿足傳動比大，體積小，重量輕這些基本要求。
90年代初，全國出現(xiàn)三環(huán)（齒輪）減速機，是一家外平移齒輪減速機，它可以實現(xiàn)更大的傳動比，傳遞負荷大。它的體積和重量比固定軸齒輪減速機輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率也很高。此減速器中采用的結(jié)構(gòu)是三軸平行式，，所以功率/體積（或重量）的比例仍然很小。與輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，這在應(yīng)用中是一個很大的不便。國內(nèi)主要研究齒輪部分的幾所大學(xué)和工業(yè)企業(yè)基于齒輪傳動?的原則，探索了齒輪平動減速器的研究，發(fā)表了多篇論文，在平動減速器的發(fā)展過程中做出了一些成果。
目前，國內(nèi)規(guī)定的各類通用減速器已有數(shù)百個標(biāo)準(zhǔn)系列，也形成了一套規(guī)范的設(shè)計流程，基本可以滿足各行各業(yè)對于通用減速器的需求。在第一代通用硬齒面齒輪減速器及圓弧圓柱蝸桿減速器系列產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，已經(jīng)開發(fā)并完成了標(biāo)準(zhǔn)化的新一代圓柱齒輪減速器、圓錐—圓柱齒輪減速器及圓弧圓柱蝸桿減速器，并已投放市場。新一代減速器不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進一步進行于優(yōu)化，而且在系列設(shè)計上完全遵從模塊化的設(shè)計原則，產(chǎn)品造型更加美觀，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展而對基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出的愈來愈高的配套要求。但總體而言，國內(nèi)減速器的設(shè)計開發(fā)及制造近些年進展緩慢，與國外在此方面的差距較大，而且不適應(yīng)于市場的需求。
1.2.2 國外現(xiàn)狀
國外減速機的研究和制造開展比較早，德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，其生產(chǎn)的減速器較其他國家有著不小的優(yōu)勢，尤其是在材料和做工上。良好的減速器有著可靠性高，壽命長的優(yōu)點，但它的形式仍然是固定軸傳動為主，體積和重量問題也沒有得到合理的解決。住友重工研制的FA-精密減速機，美國艾倫·牛頓開發(fā)的XY減速機，驅(qū)動原理和結(jié)構(gòu)與此類似或相似，都是目前市面上具有領(lǐng)先優(yōu)勢的齒輪減速器。除了材料的質(zhì)量和技術(shù)水平的不斷提高，而且對傳動原理和傳輸結(jié)構(gòu)上進行深度的創(chuàng)新，同時也大力發(fā)展其他各種形式并制作了多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的減速器。
目前，研究超小型減速機的進度還在探索之中，目前尚不清楚。在醫(yī)療保健，生物技術(shù)，機器人技術(shù)等領(lǐng)域，微電機已經(jīng)基本研制成功，美國和荷蘭最近開發(fā)的分子發(fā)動機尺寸在納米尺度范圍內(nèi)，可以用納米級減速機進行輔助，有著廣闊的前景。
在當(dāng)今世界科技的發(fā)展，齒輪減速機也有了長足進步，大趨勢是六高，二低，二化。六高即高承載能力，高齒面硬度，高精度，高速度，高可靠性和高傳動效率；二低即低噪聲，低成本；二化即標(biāo)準(zhǔn)化，多樣化。為保持行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，在充分肯定行業(yè)不斷發(fā)展、進步的同時，更應(yīng)看到存在的問題，并積極研究對策，采取措施，力爭在較短時間內(nèi)能有所進展?！?】
20世紀(jì)70年代末，國外的減速器研發(fā)技術(shù)有了很大發(fā)展。其發(fā)展的總趨勢是小型，高速，低噪聲和高可靠性。其中最引人注目的技術(shù)是模塊化設(shè)計技術(shù)。到了之后80年代，國外齒面硬化技術(shù)的成熟。使用更好的材料，如高品質(zhì)的合金鋼，淬火齒輪鍛件制造出滲碳淬火磨齒的齒輪，不少于ISO1328-1975的六級精度，硬化淬火齒輪的綜合承載能力是中硬齒面的3?4倍，軟齒齒輪的4?5倍。一個中等大小的硬齒面減速機的重量只有約三分之一的硬齒面減速機，噪音低，效率高，可靠性高。
1.2.3 1.2.3減速器發(fā)展趨勢
由于減速器在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，對于減速器的要求也越來越高，因此研發(fā)和制造性能更加優(yōu)良、更能適合現(xiàn)代機械要求的減速器是一件急需完成的事情，而要達到這些要求還需要做到如下幾點：
① 完善減速器的理論知識，設(shè)計更加合理可靠的傳動方案，開發(fā)出除傳統(tǒng)傳動之外的其他的減速方式，同時將整套減速器的設(shè)計方法規(guī)范化，形成一系列的設(shè)計公式，同時結(jié)合三維軟件的優(yōu)化設(shè)計對齒輪進行優(yōu)化設(shè)計。
② 采用更好的材料，對于齒輪熱處理的工藝更加成熟，合金的質(zhì)量和各種性能指標(biāo)更加優(yōu)異。
③ 設(shè)計更加合理的結(jié)構(gòu)，根據(jù)實際生產(chǎn)需要制定出更加適合的減速器結(jié)構(gòu)，做到因地制宜。
④ 提高加工精度，根據(jù)最新的ISO標(biāo)準(zhǔn)，將安裝和加工的精度提高到五級。
⑤ 選用壽命更高的軸承，推動軸承制作工藝的進步。
⑥ 提高潤滑油的純度和質(zhì)量，達到最好的潤滑效果。
由此可見，在減速器飛速地發(fā)展過程中，其發(fā)展的總趨勢將是：
1. 高水平，高性能。圓柱齒輪常用的滲碳，磨齒，承載能力增加超過5倍，體積小，重量輕，噪音低，效率高，可靠性高。
2. 多樣化，采用多變量設(shè)計的形式。擺脫傳統(tǒng)單一的基本安裝，加入空心軸懸掛式，浮動支承底座，集成電機和減速器聯(lián)軸器，不同類型的多方位安裝面，擴大使用范圍。
3. 模塊化組合。采用優(yōu)先數(shù)，大小整齊，通用性和互換性部件，易于擴展和創(chuàng)新，這將有利于組織生產(chǎn)，降低成本，增加經(jīng)濟效益。
同時，為了提高減速器的互換性，最終減速器的設(shè)計會進入模塊化設(shè)計。模塊化設(shè)計的首要工作就是劃分減速器的基本模塊。根據(jù)模塊劃分的理論，將基本模塊按照功能進行劃分，一般地減速器的基本模塊可劃分為：
(1)殼體或箱體 (2)齒輪 (3) 驅(qū)動單元(4)軸 (5) 端蓋 (6)軸承座 (7)行星架模 (8)其它配套部件如油標(biāo)模塊、透氣帽模塊、安裝底座模塊等等。
根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和安裝方式，但也有其他的基本功能模塊和分割方法，總之，一切應(yīng)以達到最大的便利和經(jīng)濟以及高效為前提進行設(shè)計和制造過程，被分割的功能模塊和設(shè)計。同時具備下列條件：
（1）功能要求
在強度，剛度，穩(wěn)定性等要求，已滿足特定的目的和要求的情況下，必須滿足，但也應(yīng)該全面注意模塊來滿足連接與其它模塊相聯(lián)，以滿足冷卻，滲水漏水等方面的要求。
（2）經(jīng)濟性要求
不同模塊劃分和結(jié)構(gòu)材質(zhì)的好壞都決定著一個模塊經(jīng)濟性的優(yōu)劣。在既要保證強度剛度和可靠性都滿足的情況下要更加的注重經(jīng)濟性要求，材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化使得減速器的重量更輕，使用更少的材料來達到更好的效果是經(jīng)濟性的根本原則。
（3）外觀造型要求
現(xiàn)代產(chǎn)品的另一個特點就是越來越重視產(chǎn)品設(shè)計美觀，鑒賞，藝術(shù)和舒適的要求，所以在完整的產(chǎn)品功能要求被滿足的前提下，也充分考慮到他們的藝術(shù)形式的要求。當(dāng)然，在設(shè)計過程中，也要對使用環(huán)境和用戶的要求，充分考慮，不能簡單地追求美而忽略了最根本的實用原則。
（4）工藝要求
模塊的選擇應(yīng)該是易成型，易加工，易安裝和拆卸，應(yīng)避免使用特殊成型方法，專用材料，專用設(shè)備和模具等，以避免增加制造，裝配或維修的難度和成本。
（5）可維修性要求
注意，也使功能模塊成為相對獨立的功能模塊，可以替換所運行的模塊中，使得當(dāng)出現(xiàn)故障和損傷時很容易修理或更換。
不難看出，對于模塊設(shè)計方面的上述要求，其考慮往往是相互關(guān)聯(lián)的，具體的設(shè)計權(quán)衡應(yīng)該是全面的，綜合的處理好主要和次要，正確明確先后關(guān)系。此外，應(yīng)該為它的功能擴展需求模塊設(shè)計在整個產(chǎn)品系列中，對于模塊在發(fā)展中發(fā)揮更大的作用有一定的考慮。
第2章 三級圓錐圓柱減速器的整體方案設(shè)計
所要完成的是三級圓錐-圓柱齒輪減速器。該減速器是由一對互相嚙合的錐齒輪和兩對互相嚙合的圓柱斜齒輪作為傳動零件組成的三級減速傳動裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的傳動速度和力矩的轉(zhuǎn)換。這里要提的一點是，除了運用了齒輪傳動的傳動方式之外，減速器與電動機和工作機之間是運用帶傳動的方式傳遞動力。此三級減速器可以運用在軋床設(shè)備、行車等起重設(shè)備、貨運電梯以及各機械設(shè)備中。
2.1傳動方案擬定分析
圖28 傳動方案簡圖
該設(shè)備原動機為電動機，傳動裝置為減速器。減速器為展開式圓錐—圓柱齒輪的三級傳動，軸承初步選用圓錐滾子軸承。動力傳遞由皮帶輪傳遞至輸入軸，連接部件為聯(lián)軸器，這里，軸1為錐齒輪軸。最終通過齒輪嚙合傳動將動力傳遞至軸4，也就是輸出軸，在經(jīng)由軸4傳遞至工作機。
在減速器設(shè)計過程中，減速器體積不能過大，設(shè)計主要原則就是減速器部件安排盡量簡單、緊湊，其目的在于，安裝減速器的設(shè)備空間有限，減速器過大，可能導(dǎo)致設(shè)備整體重量過大或者不利于安裝。
2.2傳動方案分析
帶傳動的選擇
本論文所設(shè)計的減速器從電動機獲得動力。與減速器的連接部件為聯(lián)軸器。傳動方式是帶傳動，通過皮帶輪與帶的組合傳遞動力。綜合了帶傳動結(jié)構(gòu)簡單、成本較低等優(yōu)點，最終選擇帶傳動中的V帶傳動作為輸入軸動力傳動的傳動方式。
在帶傳動中V帶傳動在機械設(shè)計中的應(yīng)用最為廣泛。因此在設(shè)計時，應(yīng)首先檢測帶輪的尺寸與其相關(guān)的零部件的尺寸之間是否存在不協(xié)調(diào)。避免與機座或其它零、部件發(fā)生碰撞。
減速器選用原則
（1）由機械強度來決定減速機的規(guī)格確定。 P1N是減速機的額定功率，為穩(wěn)定的負載，一天工作時間不超過10小時，每小時開啟五次，允許啟動轉(zhuǎn)矩的操作力矩是單向操作兩倍，一對齒輪的單接觸強度安全系數(shù)為1，失效的概率不超過1％的概率的條件來確定的。當(dāng)不同的載荷，每天工作幾個小時的性質(zhì)是不相同的時間，可聯(lián)合各種因素，應(yīng)根據(jù)工作機的負載校正被分類時減速雙向操作，根據(jù)具體情況將P1N乘以0.7到1.0就當(dāng)反向載荷，頻繁換向，取小值選擇KR可靠性，當(dāng)系數(shù)低，反之取大值。功率的計算方法如下：
P2m=P2×KA×KS×KR
其中：P2 為工作功率；
KR 為可靠系數(shù)；
KA 為使用系數(shù)；
KS 為啟動系數(shù)。
（2）熱功率效核。當(dāng)每小時100%連續(xù)運轉(zhuǎn)、環(huán)境溫度為20℃、和功率利用律為100%的情況下，可以選用減速器的許用熱功率PG，當(dāng)上述條件不滿足時，應(yīng)進行修正。
減速器型號選擇
圓錐-圓柱齒輪傳動減速器適用的工作條件是-40～40°的環(huán)境溫度；最大的輸入軸轉(zhuǎn)速為1500r/min，齒輪嚙合的線速度不能超過25m/s。符合本課題設(shè)計的三級圓錐-圓柱齒輪減速器的設(shè)計要求。
YK系列的特點是采用一級錐齒輪和兩級圓柱齒輪進行組合，高速級的輸入端是錐齒輪，以減小錐齒輪的尺寸，目的是防止加工困難。齒輪的材料是優(yōu)質(zhì)合金鋼滲碳淬火，熱處理工藝之后精加工，因此圓柱齒輪精度可達到GB/T10095中的6級（此處選擇8級），
減速器傳動的零件設(shè)計
在傳動部件減速機外部設(shè)計完成后，接下來的設(shè)計師進行減速機內(nèi)部傳動部件的設(shè)計計算。根據(jù)設(shè)計計算，相關(guān)數(shù)據(jù)的大小和組織傳動部件的清單，并畫出它的結(jié)構(gòu)圖，為設(shè)計和裝配圖的軸，軸承等關(guān)鍵環(huán)節(jié)檢查計算應(yīng)用做好準(zhǔn)備。
（1）齒輪設(shè)計
齒輪材料的選擇應(yīng)與齒輪制造方法協(xié)調(diào)。各級大、小齒輪應(yīng)盡可能減少材料品種。根據(jù)傳動形式和要求，合理選擇模數(shù)和齒數(shù)，確定合適的傳動比，錐齒輪選用標(biāo)準(zhǔn)的45°，齒輪的模數(shù)必須符合標(biāo)準(zhǔn)。斜齒圓柱齒輪傳動可通過改變螺旋角的大小來進行調(diào)整。中心距也要調(diào)整合理，使整體結(jié)構(gòu)緊湊，安排有序，不會產(chǎn)生干涉。
（2）軸的設(shè)計
軸的尺寸和參數(shù)取值要正確、合理。根據(jù)齒輪齒寬和減速器箱體的寬度合理確定各段軸徑和長度，工藝加工要求和表面粗糙度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選取，材料和后處理都要符合工作要求。
（3）聯(lián)軸器選擇
當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速較高時，一般應(yīng)選用彈性聯(lián)軸器，這樣的聯(lián)軸器的優(yōu)點是具有緩沖和吸振作用，例如彈性套柱銷和彈性柱銷聯(lián)軸器，根據(jù)減速器的工作的實際情況，設(shè)計選擇的是彈性柱銷聯(lián)軸器，用于減速器低速軸與工作機軸聯(lián)接用，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)距較大，且是于中型減速器，其輸出與工作機軸的軸線并不大，因此可以選用彈性柱銷聯(lián)軸器，符合要求。
通過參考耦合模型計算出的扭矩，從連接軸孔直徑的范圍內(nèi)選擇應(yīng)該再加一個兩軸直徑合適，你要注意減速機軸伸軸與電機軸截面不應(yīng)相差很大，否則將很難選擇合適的聯(lián)軸器
研究內(nèi)容
通過對三級圓錐-圓柱齒輪減速器的需求分析，參考減速器標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計手冊，綜合運用所學(xué)的機械設(shè)計和機械原理的相關(guān)知識計算出整體尺寸，根據(jù)材料力學(xué)選擇材料并且對受力部件進行強度校核，參考加工標(biāo)準(zhǔn)制定尺寸公差和粗糙度等技術(shù)參數(shù)，最終完成整個三級圓錐-圓柱減速器的三維建模和二維零件圖， 本論文將主要探討和研究以下幾個方面的內(nèi)容。
ü 對機械行業(yè)的主要機械傳動的知識進行學(xué)習(xí)和掌握。
ü 全面分析和研究減速器的整體結(jié)構(gòu)、種類以及特點。
ü 進行三級圓錐-圓柱齒輪減速器設(shè)計，確定系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、傳動方式、傳動比分配、受力分析和強度校核。
ü 根據(jù)機械設(shè)計手冊，研究減速器各個組成部件（包括齒輪，軸，軸承，端蓋，上下箱體等）的設(shè)計及校核方法。
ü 根據(jù)所得數(shù)據(jù)對減速器進行三維建模以及繪制二維裝配圖和零件圖，運用Pro/Engineer和AutoCAD三維建模軟件和繪圖軟件進行繪制。
研究目標(biāo)
由于減速器在現(xiàn)代工業(yè)中，使用非常廣泛，機械結(jié)構(gòu)也并不復(fù)雜，但是其所包含的的機械知識和工作原理都較為全面，掌握減速器的整體結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，能夠為將來踏入社會工作，從事機械行業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。
此次畢業(yè)設(shè)計的目的就是通過對于三級圓錐-圓柱齒輪減速器的設(shè)計，初步掌握一套完整而規(guī)范的簡單機械的設(shè)計流程以及方法。對于齒輪傳動的類型有全面的了解，樹立正確的機械零件設(shè)計思想，掌握常用的機械設(shè)計的方法和步驟，培養(yǎng)獨立的工程設(shè)計能力。
通過對三級圓錐-圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)進行分析，對減速器的各部件選型，運用科學(xué)計算，三維建模等方法，旨在對機械傳動和減速器的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計方法有更深入的了解和掌握，同時能夠熟練的運用在大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的機械設(shè)計知識對其進行受力分析和強度校核。通過實際操縱，從而提高機械設(shè)計的實踐操作能力。
2.1 圓錐圓柱減速器的結(jié)構(gòu)原理及分類
針對現(xiàn)今我國減速器的發(fā)展，分的種類也是各有差別，就如現(xiàn)在研究的這個課題而言：圓錐圓柱齒輪減速器所包含的種類就有很多種；按減速齒輪的級數(shù)來分的話，從多往少來劃分，即可分為：1：多級的（即多個齒輪減速級）、2：三級（即本次研究的課題）、3：二級、4：一級；
通過不同的運動方式，也可將減速器進行劃分：這包括1.同軸式（即使用一個軸）、2、展開式、3、分流式這三種不同運動方式的減速器。其中有的區(qū)分是根據(jù)軸的不同安裝配置來劃分臥式和立式；對于減速器的性能，就要根據(jù)使用的情況進行設(shè)計，如果傳動比不是很大，就可以采用一級圓柱齒輪減速器，而對于高傳動比的，我們將采用二級或者三級、甚至更高級進行調(diào)整。
對于圓柱齒輪減速器應(yīng) 用于所處于的高傳動力（8—50）及高、低速級的中 心距總和為250—400mmm的情況 下。這些高傳動力的要求下，我們將采用本次研究中的課題三級減速器和多級減速器來進行設(shè)計。在輸入軸值和輸出軸值為90比時，我們將采取二級式的、結(jié)果為圓錐圓柱的齒輪減速器進行配置。為了提高制造過程中的精度準(zhǔn)備度，我們通常會考慮使用多級型的圓錐圓柱減速器的齒輪減速器來使用。對于現(xiàn)今社會上使用的齒輪減速器為什么會得到廣泛的使用呢？主要是因為他本身聚集的特點，使用方便，運行效率高以及使用的時間長達幾十年，甚至更高。
減速器的 分類：
①擺線減速機；
②齒輪減速器中的硬齒面圓柱齒輪減速器；
③行星式的齒輪減速機（
④齒面 減速機
⑤三環(huán) 減速機
⑥起 重機減速機
⑦蝸桿減速 機
⑧ 硬齒面減速機中的軸裝式
⑨無級 變速機
2.2三級圓柱圓柱減速器大致結(jié)構(gòu)圖
本次設(shè)計的帶式 運輸機三級圓錐圓柱齒輪減速器，主要內(nèi)容 是選擇齒輪的齒數(shù)，進行齒輪的基 本參數(shù)計算，設(shè)計裝配圖 和零件圖。
自己給定的設(shè)計參數(shù)：傳動比：20；傳遞功率：40kW; 輸入轉(zhuǎn)速 1450 r/min;
在這種帶式運輸機系統(tǒng)中，我們將動力源的設(shè)計為 動機帶動，皮帶輸送機將作為負載機設(shè)計。皮帶和減速器傳動作為共同傳動方案被采用，先后包括兩級：皮帶 傳動作為一級，圓錐圓柱 齒輪減速器作為第二級。?
針對本次設(shè)計的帶傳動減速器，其優(yōu)點和缺點是并存在的，首先，我們分析其缺點，總結(jié)為：1：承載能力 不是很高，2：結(jié)構(gòu)的尺寸配置相比相同轉(zhuǎn)矩時，尺寸偏大。但是，其優(yōu)點也是有的，1對于存在沖擊力和振動的情況下可以自我緩沖；2：在負載的情況下，可以自我保護；因此在傳動的 高速級處設(shè)計此點，對傳 遞的轉(zhuǎn)矩進行不斷的縮小，對其結(jié)果尺寸也進行不斷的優(yōu)化；作為高效率，超長使用壽命的齒輪傳動行業(yè)，已經(jīng)是現(xiàn)如今社會生產(chǎn)中 中應(yīng)用最為廣泛的機構(gòu)之一。
第3章 齒輪減速器傳動裝置的設(shè)計
3.1 電動機的選擇
由已知條件：自己給定的設(shè)計參數(shù)：傳動比：22.5；傳遞功率：40kW; 輸入轉(zhuǎn)速 1450 r/min;
圓錐齒輪傳動(7級精度)效率為：η1＝0.97；
圓柱齒輪傳動(7級精度)效率為：η2＝0.98；
圓錐滾子軸承傳動效率（4對）為：η3＝0.98 ；
彈性聯(lián)軸器傳動效率（2對）為：=0.99
由于運輸帶速度誤差不超過+5%，所以Pd誤差不超過+5%
故：Pd范圍為（2.7835 kw ~4.395kw）
知道以上數(shù)據(jù)計算總效率：
電機的輸入功率
現(xiàn)在 由于得知效率值，就能求出 輸入功率，即可得出電機的額定功率：
工作機所需要 電動機功率
型號
功率
（KW)
轉(zhuǎn)速
（r/min)
額定電流
（A）
重量
（kg）
Y132s2-2
45
2900
15
72
Y225M-4
45
1480
15.4
79
Y132M-6
45
970
17
116
Y160L-8
7.5
720
17.7
140
根據(jù)Y系 列三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)中，我們來查找國家標(biāo)準(zhǔn)
可以確定，如果Pm≥Pr，此條件滿足的情況下，是可以確定電動機額定功率
Pm的取值=45kW。
綜上所述 選擇：選擇Y225M-4型電機。
3.2 各軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的計算
電動機選擇完畢：下面計算傳動 比的分配
根據(jù)已知條件，可以很明確的確定整個系統(tǒng)的總傳動，傳動比=24；
（1） 分配各級傳動比：
查《機械設(shè)計手冊》表1-6，為避免圓錐齒輪尺寸過大、制造困難，取高速級圓錐齒輪傳動比i1=0.25i，最好使i1≤3，i1=0.25i=240.25=6>3，取i1=2.64
由式i=i1i2i3得取i2 =3，i3=3
電機軸的計算：
3.2.1 第一傳動軸設(shè)計與校核
第一傳動軸 的轉(zhuǎn)速為：
第一傳動軸 的功率為：
第一傳動軸 的轉(zhuǎn)矩為
3.2.2 第二傳動軸設(shè)計與校核
第二傳動軸 的轉(zhuǎn)速為：
第二傳動軸 的功率為：
第二傳動軸 的轉(zhuǎn)矩為
3.2.3 第三傳動軸設(shè)計與校核
第三傳動軸 的轉(zhuǎn)速為：
第三傳動軸 的功率為：
第三傳動軸 的轉(zhuǎn)矩為
3.2.4 第四傳動軸設(shè)計與校核
第四傳動軸 的轉(zhuǎn)速為：
第三傳動軸 的功率為：
第三傳動軸 的轉(zhuǎn)矩為
3.3 齒輪的設(shè)計與校核
3.3.1 一級錐齒輪設(shè) 計與校核
選用圓錐齒輪傳，選用７級精度
選用圓錐齒輪傳，選用７級精度
材料選擇。 小齒輪材料為４０Ｃｒ（調(diào)質(zhì)），硬度為２８０ＨＢＳ，大齒輪材料為４５鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為２４０HBS，二者材料硬度差為４０HBS
選小齒輪齒數(shù)Ｚ1＝11，大齒輪齒數(shù)Ｚ2＝uＺ1=i1Ｚ1＝2.64×11=29
2．按齒面接觸強度設(shè)計
按式（10－26）試算，即
1) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
(1) 查表11-3試選K=1.3
(2) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=39.39 N·m=265.2N
(3) 查表11-6取齒寬系數(shù)=0.29
(4) 標(biāo)準(zhǔn)齒輪Zh=2.5
(5) 由表11-4查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa
(6) 由圖11-1查得小齒輪的=600 MPa；大齒輪的=550 MPa；
（7）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力
取失效概率為１％，安全系數(shù)為S=1，
2）計算
（1）試算小齒輪大端分度圓直徑，代入中較小的值
=
=85.25mm
（2）計算齒寬ｂ和大端的模數(shù)
b=Re==34.204mm
=/11=mm
（3）計算齒寬高比b/h
齒高 h=2.25=7.75mm
b/h=34.204/7.75=4.41
3．按齒根彎曲強度設(shè)計
按式（10－26）試算，即
1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
（1） 由表11-1查得
（2） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4，得
（3） 查表11-3的載荷系數(shù)K=1.586
（4） 查取齒形系數(shù)
錐頂角
小齒輪：
大齒輪：
Zv1=z1/cos3＆1=24/cos18.435=28.11
Zv2=z2/cos3 2=72/cos71.565=227.85
由圖11-8得
（5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)
由圖11-9查得
（6） 計算大小齒輪的
由于大齒輪的值大于小齒輪的故選大齒輪
2）計算
=7.11mm
取由彎曲強度算得的大端模數(shù)7.11并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=7.75mm，按接觸強度算得的大端分度圓直徑mm，
算出小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
3）計算大端分度圓處的圓周速度
查表11-2 選擇7級精度是合適的
3.3.2 二級圓柱齒輪設(shè)計與校核
1．選定齒輪類型，精度，材料及齒數(shù)
（1）選用斜齒圓柱齒輪傳
（2）初選B=15度
（2）選用７級精度
（3）材料選擇。小齒輪材料為４０Ｃｒ（調(diào)質(zhì)），硬度為２８０ＨＢＳ，大齒輪材料為４５鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為２４０HBS，二者材料硬度差為４０HBS。
（4）選小齒輪齒數(shù)Ｚ1＝17，大齒輪齒數(shù)Ｚ2＝ｉ2·Ｚ1＝3×17=51
2．按齒面接觸強度設(shè)計
由式10-9a進行試算，即
1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
（1）試選K=1.3
2、 ZB=√cosB=√COS15=0.9828
（4）由表11-4查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa
（5）由表11-1查得小齒輪的=600 MPa；大齒輪的=550 MPa
（6）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力
取失效概率為１％，安全系數(shù)為S=1，得：
2）計算
（1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值
=87.15mm 對
（２）計算分度圓處的圓周速度
（３）計算齒寬ｂ和端面模數(shù)
3．按齒根彎曲強度設(shè)計
由式11-6得彎曲強度的設(shè)計公式為
１） 確定公式內(nèi)的計算數(shù)值
（1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩1 對
（2）由表11-6查得
（3）由查表11-1得
小齒輪的彎曲疲勞強度極限，
大齒輪的彎曲疲勞強度極限
（4）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為１％，安全系數(shù)為S=1.4，得
（5）查11-3載荷系數(shù)K=1.3
(6)查取齒形系數(shù)
Zv1=24/cos3 15du=26.631
Zv2=96/ cos3 15du=106.522
由圖11-8查得
（7）查取應(yīng)力校正系數(shù)
由圖11-9查得
（8）計算大小齒輪的，并比較
大齒輪的數(shù)據(jù)大
２） 設(shè)計計算
取m=5
對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)ｍ大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)5，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值
ｍ＝5ｍｍ，按接觸強度算得的分度圓直徑d1=87.71mm
算出小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
3.3.3 三級圓柱齒輪計與校核
1．選定齒輪類型，精度，材料及齒數(shù)
（1）選用正齒圓柱齒輪傳
（2）選用７級精度
（3）材料選擇。小齒輪材料為４０Ｃｒ（調(diào)質(zhì)），硬度為２８０ＨＢＳ，大齒輪材料為４５鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為２４０HBS，二者材料硬度差為４０HBS。
（4）選小齒輪齒數(shù)Ｚ1＝15，大齒輪齒數(shù)Ｚ2＝ｉ2·Ｚ1＝3×15=45
2．按齒面接觸強度設(shè)計
由式10-9a進行試算，即
1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
（1）試選K=1.3
（4）由表11-4查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa
（5）由表11-1查得小齒輪的=600 MPa；大齒輪的=550 MPa
（6）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力
取失效概率為１％，安全系數(shù)為S=1，得：
2）計算
（1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值
=105mm