【文章內(nèi)容簡介】 國內(nèi)減速器現(xiàn)狀 國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小， 或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國內(nèi)使用的大型減速器（ 500kw 以上），多從國外（如丹麥、德國等）進(jìn)口，花去不少的外匯。60年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減速器具有傳動比大，體積小、機械效率高等優(yōu)點。但受其傳動的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于 40kw。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等這些基本要求 。 90 年代初期，國內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動齒輪傳動的減速器，它可實現(xiàn)較大的傳動比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率 /體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學(xué)研制成功的內(nèi)平動齒輪減速器 不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點外，還有著大的功率 /重量 2 （或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。國內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對平動齒輪傳動中的某些原理做些 研究工作，發(fā)表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動 減速器開展了一些工作。 圓柱 齒輪減速器工作原理簡介 當(dāng)電機的輸出轉(zhuǎn)速從主動軸輸入后，帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，而小齒輪帶動大齒輪運動，而大齒輪的齒數(shù)比小齒輪多，大齒輪的轉(zhuǎn)速比小齒輪慢，再由大齒輪的軸（輸出軸）輸出，從而起到輸出減速的作用。 圓柱齒輪減速器的長度較短，但軸向尺寸及重量較大。兩對齒輪侵入油中深度大致相等。高速級齒輪的承載能力難于充分利用；中間軸承潤滑困難；中間軸較長，剛性差，載荷沿齒寬分布不均勻。 本項目的技術(shù)特點與關(guān)鍵技術(shù) 本項目的技術(shù)特點 ,圓 柱 齒輪減速器與國內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點： 傳動比范圍大，自 I=10 起，最大可達(dá)幾千。若制作成大傳動比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點。 傳遞功率范圍大：并可與電動機聯(lián)成一體制造。 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。比現(xiàn)有的齒輪減速器減少 1/3 左右。 機械效率高。嚙合效率大于 95%，整機效率在 85%以上，且減速器的效率將不隨傳動比的增大而降低，這是別的許多減速器所不及的。 本減速器的輸入軸和輸出軸是在同一軸線上。它的傳動原理是：電機輸入旋轉(zhuǎn)運動，外齒輪作平行移動，其圓心的運動軌跡是一個圓，與之嚙合 的內(nèi)齒輪則作定軸轉(zhuǎn)動。因為外齒輪作平行移動，所以稱謂平動齒輪機構(gòu)。齒輪的平行移動需要有輔助機構(gòu)幫助實現(xiàn)的，可采用（ 6~12 副）銷軸、滾子作為虛擬輔助平動機構(gòu)，也可以采用偏心軸作為實體輔助平動機構(gòu)。內(nèi)平動齒輪減速器的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝是組成平行四邊形構(gòu)件的尺寸計算及其要求的加工精度、輪齒主要參數(shù)的選擇。這些因數(shù)都將影響傳動的能力和傳動的質(zhì)量。總的說，組成本減速器的各零部件都要求有較高的精度，它們將決定著減速器的整體傳動質(zhì)量。 3 市場需求分析 市場需求前景 :同平動齒輪減速器由于體積小，重量輕，傳動效率高，將會節(jié)省可觀的原料和能源。因此，本減速器是一種節(jié)能型的機械傳動裝置，也是減速器的換代產(chǎn)品。本減速器可廣泛應(yīng)用于機械，冶金、礦山、建筑、航空、軍事等領(lǐng)域。特別在需要較大減速比和較大功率的各種傳動中有巨大的市場和應(yīng)用價值。 社會經(jīng)濟(jì)效益 ： 現(xiàn)有的各類減速器多存在著消耗材料和能源較多，對于大傳動比的減速器，該問題更為突出。而本新型減速器具有獨特的優(yōu)點。由于減速裝置在各部門中使用廣泛，因此，人們都十分重視研究這個基礎(chǔ)部件。不論在減小體積、減輕重量、提高效率、改善工藝、延長使用壽命和提高承載能力以及降低成本等等方面，有 所改進(jìn)的話，都將會促進(jìn)資源（包括人力、材料和動力）的節(jié)省。 可以預(yù)見，本新型減速器在國內(nèi)外市場中的潛力是很大的，特別是我國超大型減速器（如水泥生產(chǎn)行業(yè)，冶金，礦山行業(yè)都需要超大型減速器）大多依靠進(jìn)口，而本減速器的一個巨大優(yōu)勢就是可以做超大型的減速器，完全可以填補國內(nèi)市場的空白，并將具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益 。 4 第 2章 設(shè)計書 設(shè)計課題 設(shè)計一用于帶式運輸機上的兩級齒輪減速器 .運輸機連續(xù)單向運轉(zhuǎn) ,載荷有輕微沖擊，工作環(huán)境多塵，通風(fēng)良好 ,空載起動 ,卷筒效率為 (包 括其支承軸承效率的損失 ),減速器小批量生產(chǎn) ,使用期限 10 年 (300 天 /年 ),三班制工作 ,滾筒轉(zhuǎn)速容許速度誤差為 5%,車間有三相交流 ,電壓 380/220V。 表 11 設(shè)計參數(shù) 皮帶有效拉力 F（ KN） 皮帶運行速度 V（ m/s） 滾筒直徑 D（ mm） 400 工作情況 工作平穩(wěn)、單向運轉(zhuǎn) 原始數(shù)據(jù) 運輸機工作軸扭矩 T（ N m）： 1450 運輸帶速度 V（ m/s）： 卷筒自徑 D（ mm）： 350 運輸帶容許速度誤差（％）： 5 使用年限（年）： 10 工作制度（班 /日）： 2 設(shè) 計內(nèi)容 電動機的選擇與運動參數(shù)計算； 斜齒輪傳動設(shè)計計算 ； 軸的設(shè)計 ； 滾動軸承的選擇 ； 鍵和連軸器的選擇與校核； 裝配圖、零件圖的繪制 ； 設(shè)計計算說明書的編寫 ； 5 設(shè)計任務(wù) 減速器總裝配圖一張 齒輪、軸零件圖一張 設(shè)計說明書一份 設(shè)計進(jìn)度 第一階段：總體計算和傳動件參數(shù)計算 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫 6 第 3章 設(shè)計步驟 傳動方案的擬定及說明 由題目所知傳動機構(gòu) 類型為：同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構(gòu)進(jìn)行分析論證。 本傳動機構(gòu)的特點是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。 圖 31 總體布置簡圖 7 電動機的選擇 電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇 因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用三相籠型異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V， Y 型。 電動機容量的選擇 a）工作機所需功率 Pw Pw ＝ 1000FV kW＝ DTV10002 kW 1000350 ? ?? Kw＝ kW （ 31） b）電動機的輸出功率 Pd Pd =?awP Pw/η （ 32） ?a = ????? 5423421 ???? 式中： ?1 、 ?2 、 ?3 、 ?4 、 ?5 分別表示 V 帶傳動、軸承、齒輪傳動、連軸器和滾筒的傳動效率。 取 ?1 =， ?2 =（滾子軸承）， ?3 =（齒輪精度為 7 級，不包括軸承 效 率 ）， ?4 = （ 彈 性 柱 銷 聯(lián) 軸 器 ）， ?5 = ， 則： ?a = 24 ???? = （ 33） 所 以 Pd =?awP= Kw= kW （ 34） 確定電動機的轉(zhuǎn)速 滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為： n = D V??100060 = 350 ?? ?? =（ 35） 8 電動機型號的確定 查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊指導(dǎo)書》表 1 推薦的傳動比合理范圍，取 V 帶傳動比 i?1 =2~4，二級圓柱齒輪減速器傳動比 i?2 =8~40，則總傳動比合理范圍為ia? =16~160，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為： nd? = nia?? =（ 16~160） ?=~（ 36） 符合這 一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750、 1000 和 1500 r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》有表： （ 31） 表 31 方案 電動機型號 額定功率Ped kW 電動機轉(zhuǎn)速 r / min 質(zhì)量 kg 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 1 Y 160M4 11 1500 1440 123 2 Y 160L6 11 1000 970 147 3 Y 180L8 11 750 730 184 由表和實際情況選方案 1 ： Y160M4 其額定功率為 11Kw，滿載轉(zhuǎn)速為 1460 r / min 即可滿足。 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 計算總傳動比 由電動機的滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機主動軸轉(zhuǎn)速 n,可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動比為： ia =nnm= = （ 3— 7） 9 分配傳動裝置比 ia = ii?0 （ 3— 8） 式中 i0 、 i 分別表示 V 帶傳動和減速器的傳動比。 為了使 V 帶傳動外廓尺寸不致過大，初步 取 i=（實際的傳動比要在設(shè)計 V 帶傳動時，由所選大、小帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑之比計算），則減速器傳動比為： i =iia0 = = （ 39） 分配減速器的各級傳動比 由條件給定為同軸式，考慮潤滑條件，為使二級大齒輪直徑相近，查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊指導(dǎo)書》圖 12同軸式曲線得 i1 =，則 ??iii12 =。 取 i2 =。 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 各級軸轉(zhuǎn)速 高速軸 I： n? =inm0 = 1460 =584r/min （ 310） 中間軸 II： n?? =in1?= = r/min （ 311） 低速軸 III： ??????? inn2 ? r/min （ 312） 滾筒軸 V? ： ?? ???? nnv r/min 10 各軸輸入功率 高速軸 I： ?????? ?? 101 PPP dd ?? kW （ 313） 中間軸 II： ?????? ???? ??? 3212 PPP ??? kW （ 314） 低速軸 III： P??? = ???P ?23 = ???P ??2 ?3 = ?? = kW （ 315） 滾筒軸 V? ： P?? = ????P ?34 = ????P ??2 ?4 = ?? = kW （ 316） 各軸輸出功率 高速軸 I： P?? = ??P ?2 = ? = kW （ 317） 中間軸 II： P??? = ???P ?2 = ? = kW （ 318） 低速軸 III： P???? =P??? ?2 = ? = kW （ 319） 滾筒軸 V? ： P??? = ??P? ?2 = ?? = kW （ 320） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 高速軸 I： ???????? ?? 10010 iTiTT dd ??? mN? （ 321） 中間軸 II： ???????? ???? ??? 321121 iTiTT 6 3 1 ???? mN? （ 322） 低速軸 III： ???????? ??????? ??? 322232 iTiTT 5 7 .. 6 4 ????mN? （ 323） 滾筒軸 V? ： ??? 4234 ????? ??????? TTT V mN? 5 3 5 7 9 ???? 11 （ 324） 各軸輸出轉(zhuǎn)矩 電動機輸入功率： Td mN? （ 325） 高速軸 I ：??? ??? ?2TT 2 3 1 ?? mN? （ 326） 中間軸 II： ?2?? ????? TT ??? mN? （ 327