【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 42 第 5 章參考資料 42 致謝 43 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 1 章 緒論 齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn) 題。 國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。 但其傳動(dòng) 形式仍以定軸齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問(wèn)題，也未解決好。 日本住友重工研制的 FA型高精度減速器，美國(guó) AlanNewton 公司研制的 XY 式減速器，在傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)上與本項(xiàng)目類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開(kāi)拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品。目前，超小型 的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機(jī)器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)動(dòng)機(jī)已基本研制成功，美國(guó)和荷蘭近期研制分子發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸在納米級(jí)范圍如能輔以納米級(jí)的減速器，則應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。 國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問(wèn)題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)使用的大型減速器（ 500kw 以上），多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口，花去不少的外匯。 60 年代開(kāi)始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪 傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過(guò)大的功率，功率一般都要小于 40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒(méi)有突破，因此，沒(méi)能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。 90年代初期，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)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(jiǎn)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。且北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 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(dòng)齒輪減速器 不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點(diǎn)外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點(diǎn)，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對(duì)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)中的某些原理做些研究工作，發(fā)表過(guò)一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動(dòng)減速器開(kāi)展了一些工作。 齒輪減速器工作原理簡(jiǎn)介 當(dāng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速?gòu)闹鲃?dòng)軸輸入后，帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而小齒輪帶動(dòng)大齒輪運(yùn)動(dòng)，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(zhǎng)度較短，但軸向尺寸及重量較大。兩對(duì)齒輪侵入油中深度大致相等。 高速 級(jí)齒輪的承載能力難于充分利用；中間軸承潤(rùn)滑困難；中間軸較長(zhǎng)，剛性差，載荷沿齒寬分布不均勻。 本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn) ,圓柱 齒輪減速器與國(guó)內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點(diǎn)： 傳動(dòng)比范圍大，自 I=10 起，最大可達(dá)幾千。若制作成大傳動(dòng)比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點(diǎn)。 傳遞功率范圍大：并可與電動(dòng)機(jī)聯(lián)成一體制造。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。比現(xiàn)有的齒輪減速器減 少 1/3 左右。 機(jī)械效率高。嚙合效率大于 95%，整機(jī)效率在 85%以上，且減速器的效率將不隨傳動(dòng)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(dòng)原理是：電機(jī)輸入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，外齒輪作平行移動(dòng)，其圓心的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓，與之嚙合的內(nèi)齒輪則作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)橥恺X輪作平行移動(dòng)，所以稱謂平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪的平行移動(dòng)需要有輔助機(jī)構(gòu)幫助實(shí)現(xiàn)的，可采用（ 6~12 副）銷(xiāo)軸、滾子作為虛擬輔助平動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可以采用偏心軸作為實(shí)體輔助平動(dòng)機(jī)構(gòu)。內(nèi)平動(dòng)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(jì)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(dòng)的能力和傳動(dòng)的質(zhì)量?？偟谋本├砉ご髮W(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 說(shuō)，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(dòng)質(zhì)量。 市場(chǎng)需求前景 :同平動(dòng)齒輪減速器由于體積小，重量輕，傳動(dòng)效率高，將會(huì)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(jī)械傳動(dòng)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(jī)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(dòng)中有巨大的市場(chǎng)和應(yīng)用價(jià)值。 社會(huì)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(duì)于大傳動(dòng)比的減速器，該問(wèn)題更為突出。而本新型減速器具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。由于減速裝置在各部門(mén)中使用廣泛，因此，人們都十分重視研究這個(gè)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(zhǎng)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(huì)促進(jìn)資源（包括人力、材料和動(dòng)力）的節(jié)省。 可以預(yù)見(jiàn)，本新型減速器在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中的潛力是很大的，特別是我國(guó)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(gè)巨大優(yōu)勢(shì)就是可以做超大型的 減速器，完全可以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的空白，并將具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 2 章 課程設(shè)計(jì)書(shū) 設(shè)計(jì)課題 設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級(jí)齒輪減速器 .運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)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(dòng) ,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(chē)間有三相交流 ,電壓 380/220V。 皮帶有效拉力 F（ KN） 皮帶運(yùn)行速度 V（ m/s） 滾筒直徑 D（ mm） 400 表 11 設(shè)計(jì) 參數(shù) ： 工作平穩(wěn)、單向運(yùn)轉(zhuǎn) 原始數(shù)據(jù) 運(yùn)輸機(jī)工作軸扭矩 T（ N m）： 1450 運(yùn)輸帶速度 V（ m/s）： 卷筒自徑 D（ mm）： 350 運(yùn)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(jì)內(nèi)容 電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算； 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的設(shè)計(jì) 滾動(dòng)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(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě) 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 設(shè)計(jì)任務(wù) 減速器總裝配圖一張 齒輪、軸零件圖 一張 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份 設(shè)計(jì)進(jìn)度 第一階 段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì) 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(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě) 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 設(shè)計(jì)步驟 由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型為：同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。故只要對(duì)本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析論證。 本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)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(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。 圖 31總體布置簡(jiǎn)圖 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 電 動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 因?yàn)楸緜鲃?dòng)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(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V， Y 型。 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 a） 工作機(jī)所需功率 Pw Pw ＝ 1000FV kW＝ DTV10002 kW 1000350 ? ?? Kw＝ kW 式（ 3— 1） b） 電動(dòng)機(jī)的輸出 功率 Pd Pd =?awP Pw/η 式（ 3— 2） ?a = ????? 5423421 ???? 式中： ?1 、 ?2 、 ?3 、 ?4 、 ?5 分別表示 V 帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、連軸器和滾筒的傳動(dòng)效率。 取 ?1 =， ?2 =（ 滾子軸承）， ?3 =（齒輪精度為 7 級(jí)，不包括軸承效率）， ?4 =（ 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 ）， ?5 =， 則： ?a = 24 ???? = 式（ 3— 3） 所以 Pd =?awP= Kw= kW 式（ 3— 4） 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為： n = D V??100060 = 350 ?? ?? =（ 3— 5） 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)指導(dǎo)書(shū)》表 1 推薦的 傳動(dòng)比合理范圍，取 V帶 傳動(dòng)比 i?1 =2~4，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比 i?2 =8~40，則總傳動(dòng)比合理范圍為 ia? =16~160，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范 圍為： nd? = nia?? =（ 16~160） ? =~（ 3— 6） 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 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(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》有下表： 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率Ped kW 電動(dòng)機(jī)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 180L 11 750 730 184 表 31 由表和實(shí)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(dòng)裝置的 總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 計(jì)算總傳動(dòng)比 由電動(dòng)機(jī)的 滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n,可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為： ia = nnm = = 式（ 3— 7） 分配傳動(dòng)裝置比 ia = ii?0 式 （ 3— 8） 式中 i0、 i 分別表示 V 帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。 為了使 V 帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過(guò)大，初步取 i=（實(shí)際的傳動(dòng)比要在設(shè)計(jì) V 帶傳動(dòng)時(shí)，由所選大、小帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑之比計(jì)算），則減速器傳動(dòng)比為： i =iia0= = 式（ 3— 9） 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比 由條件給定為同軸式，考慮潤(rùn)滑條件，為使二級(jí)大齒輪直徑相近，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)指導(dǎo)書(shū)》圖 12同軸式曲線得 i1 =，則 ??iii 12 =。 取 i2 =。 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 各級(jí)軸轉(zhuǎn)速 高速軸 I： n? =inm0==584r/min 式（ 3— 10） 中間軸 II： n?? =in1?== r/min 式（ 3— 11） 低速軸 III： ?? ????? inn2 ? r/min 式（ 3— 12） 滾筒軸 V? ： ?? ???? nnv r/min 各軸輸入功率 高速軸 I： ?????? ?? 101 PPP dd ?? kW 式（ 3— 13） 中間軸 II： ?????? ???? ??? 3212 PPP ??? kW 式（ 3— 14） 低速軸 III： P??? = ???P ?23= ???P ??2 ?3 = ?? = kW 式（ 3— 15） 滾筒軸 V? ： P?? = ????P ?34 = ????P ??2 ?4 = ?? = kW 式（ 3— 16） 各軸輸出功率 高速軸 I： P?? = ??P ?2 = ? = kW 式（ 3— 17） 中間軸 II： P??? = ???P ?2 = ? = kW 式（ 3— 18） 低速軸 III： P???? =P??? ?2 = ? = kW 式（ 3— 19） 滾筒軸 V? ： P??? = ??P? ?2 = ?? = kW 式（ 3— 20） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 高速軸 I： ???????? ?? 10010 iTiTT dd ??? mN? 式（ 3— 21） 中間軸 II： 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 ???????? ???? ??? 321121 iTiTT 6 3 1 ???? mN? 式（ 3— 22） 低速軸 III： ???????? ??????? ??? 322232 iTiTT 5 7 .. 6 4 ???? mN? 式（ 3— 23） 滾筒軸 V? ： ??? 4234 ????? ??????? TTT V 5 3 5 7 9 ???? mN? 式（ 3— 24） 各軸輸出轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)輸入功率 ： Td 1460 ???? nP md mN? 式（ 3— 25） 高速軸 I： ??? ??? ?2TT 2 3 1 ?? mN? 式（ 3— 26） 中間軸 II： ?2?? ????? TT ??? mN? 式（ 3— 27） 低速軸 III： ?2?? ??????? TT 5 4 5 7 9 ??? mN? 式（ 3— 28） 滾筒軸 V? ： ?? 52 ??? ??? TT VV 4 4 5 3 1 ???? mN? 式（ 3— 29） 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表： 軸名 效率 (P) kW 轉(zhuǎn)矩 (T) mN? 轉(zhuǎn)速 (n) r /min 傳動(dòng)比 ( i ) 效率 (? ) 輸入 輸出 輸入 輸出 電 動(dòng) 機(jī)軸