02第2章減速器設(shè)計(jì)

1、第2章 減速器設(shè)計(jì)綜述具體內(nèi)容 減速器結(jié)構(gòu)；減速器零部件；電動(dòng)機(jī)的選擇；動(dòng)力參數(shù)計(jì)算；課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及其設(shè)計(jì)步驟。 重點(diǎn) 減速器結(jié)構(gòu)；減速器零部件；電動(dòng)機(jī)的選擇；動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。2.1 減速器結(jié)構(gòu)和形式減速器是工作機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間的傳動(dòng)裝置，其作用是把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降到工作機(jī)所需轉(zhuǎn)速；把電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給工作機(jī)。減速器的結(jié)構(gòu)見圖所示。減速器的主要形式見教材113頁表5-2。2.2 減速器的零件根據(jù)功能，減速器的零件可分為四大類：支撐零件、傳動(dòng)零件、連接零件、密封零件。一、支撐零件支撐零件包括：減速器的箱體、軸承。箱體就是減速器的外殼，它是傳動(dòng)零件的基座，其結(jié)構(gòu)見圖所示。 箱體通常用灰鑄鐵制造，灰鑄鐵具

2、有很好的鑄造性能和減振性能。對(duì)于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。軸承是用來支撐、固定軸的零件。軸承安裝在箱體的軸承座上或軸承孔內(nèi)。軸承結(jié)構(gòu)見圖所示。二、傳動(dòng)零件傳動(dòng)零件包括：軸、齒輪、蝸輪蝸桿、帶輪和帶、鏈輪和鏈。軸是用來固定齒輪、蝸輪蝸桿、帶輪、鏈輪。軸的安裝見圖所示。軸的結(jié)構(gòu)形式見圖所示。齒輪一般安裝在減速器箱體內(nèi)部，用于內(nèi)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸之間的傳動(dòng)。齒輪的結(jié)構(gòu)形式見圖所示。蝸輪蝸桿一般安裝在減速器箱體內(nèi)部，用于內(nèi)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸之間的傳動(dòng)。蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)形式見圖所示。帶輪和帶安裝在減速器箱體內(nèi)外部，用于外傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸之間的傳動(dòng)。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式見圖所示。鏈輪和鏈安裝在減速器

3、箱體內(nèi)外部，用于外傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸之間的傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式見圖所示。三、連接零件連接零件包括：螺栓螺母、螺釘、鍵、銷等。四、密封零件密封零件包括：密封端蓋、密封盤、密封環(huán)、油繩等。此外，減速器除了這四大類零件外，還有一些附屬零件，如油標(biāo)尺（或油標(biāo)鏡）、視窗、旋塞等。2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇一、電動(dòng)機(jī)種類的選擇電動(dòng)機(jī)按所需電源不同，分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。交流電機(jī)又分為異步和同步兩種類型。各種電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用見教材221頁表11-1所示。一般常選交流異步電機(jī)。二、電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有四種：開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式。開啟式電機(jī)機(jī)殼未全封閉，機(jī)身、前后端蓋都留有散熱孔，無散熱風(fēng)

4、扇，自冷。簡單的說就是電機(jī)的端蓋有開口，從外部能看到內(nèi)部的線包，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)風(fēng)扇的風(fēng)能通過端蓋的開口將線包的溫度帶走，叫開啟式電機(jī)。適用于干燥、室內(nèi)、外部環(huán)境條件好的地方。防護(hù)式電機(jī)的外殼有通氣孔，旋轉(zhuǎn)部分與帶電部分具有一般保護(hù)，能防止鐵屑，沙石水滴等雜物從上面或45度角以內(nèi)侵入，但不能防塵，防潮，由于他通風(fēng)良好，又具有一定的防護(hù)能力，多用于灰塵不多，比較干燥的場(chǎng)所。封閉式電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子全封閉，潮氣、灰埃都不能侵入電機(jī)內(nèi)部，適用塵土飛揚(yáng)的場(chǎng)所。防爆電機(jī)的外殼和接線端子全部封閉，能防止外部易燃?xì)怏w侵入機(jī)內(nèi)或機(jī)內(nèi)因火花引起機(jī)外易燃?xì)怏w起火爆炸，適用于石油，化工，重瓦斯煤礦等易燃或有爆炸性氣體的地方

5、。三、電動(dòng)機(jī)功率的選擇電動(dòng)機(jī)功率的選擇，首先是根據(jù)工作機(jī)輸出的有效功率并考慮各個(gè)傳動(dòng)零件的傳動(dòng)效率，通過機(jī)械傳動(dòng)的動(dòng)力計(jì)算，確定電動(dòng)機(jī)的輸出功率；然后按照電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)選定其額定功率，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或略大于其輸出功率。四、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇對(duì)于功率相同的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速越高，體積越小，價(jià)格越低，效率越高，因此應(yīng)盡量選用高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)。但電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)系統(tǒng)（如，減速箱）的傳動(dòng)比大，傳動(dòng)裝置尺寸、質(zhì)量都大，制造成本高。因此，選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，要根據(jù)工作機(jī)的要求，并同時(shí)考慮傳動(dòng)裝置的選擇。異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有四種形式：750r/min、1000 r/min、1500 r/min、3000 r

6、/min。2.4 機(jī)械傳動(dòng)方案的選擇一、常用的機(jī)械傳動(dòng)形式常用的機(jī)械傳動(dòng)形式及其基本特性見教材222頁表11-2。常用機(jī)械傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比及效率見教材222頁表11-3。二、擬定機(jī)械傳動(dòng)方案時(shí)應(yīng)注意的問題1.盡量簡化和縮短機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)越短，傳動(dòng)零件越少，制造費(fèi)用低，效率高，運(yùn)行精度高。如單級(jí)圓柱閉式齒輪傳動(dòng)，需要一對(duì)齒輪和兩個(gè)軸，效率在96%以上；而二級(jí)圓柱閉式齒輪傳動(dòng)，需要兩對(duì)齒輪和三個(gè)軸，效率在95%以下。2.合理安排傳動(dòng)和機(jī)構(gòu)的位置順序機(jī)械傳動(dòng)中，一般將帶傳動(dòng)設(shè)置在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，使之與電動(dòng)機(jī)相連，齒輪或其他傳動(dòng)裝置設(shè)置在帶傳動(dòng)之后。這樣可減小傳動(dòng)裝置的外形尺寸，又具有過載

7、保護(hù)作用，而且能減少振動(dòng)和噪聲。傳動(dòng)系統(tǒng)中若有鏈傳動(dòng)，一般應(yīng)將其設(shè)置在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，使之與工作機(jī)相連，齒輪或其他傳動(dòng)裝置設(shè)置在鏈傳動(dòng)之前。這樣可減小振動(dòng)和噪聲。3.使傳動(dòng)效率盡可能高機(jī)械傳動(dòng)的總效率等于傳動(dòng)系統(tǒng)中各個(gè)傳動(dòng)零件傳動(dòng)效率的乘積。所以，為提高機(jī)械傳動(dòng)的總效率：盡可能縮短傳動(dòng)系統(tǒng)，使傳動(dòng)級(jí)數(shù)少、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)少、傳動(dòng)系統(tǒng)簡單；采用傳動(dòng)效率高的傳動(dòng)形式和傳動(dòng)零件。4.其他此外，還要考慮傳動(dòng)系統(tǒng)的外形尺寸、質(zhì)量、制造成本及維護(hù)維修成本等因素。2.5 動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算一、輪系輪系是由一系列輪子組成的傳動(dòng)系統(tǒng)。這些輪子通常是齒輪，也可以是帶輪和鏈輪等。按輪系中各齒輪的幾何軸線是否固定可分為定軸輪

8、系和周轉(zhuǎn)輪系（也稱行星軸系）。定軸輪系 傳動(dòng)工作時(shí)，每個(gè)齒輪的幾何軸線位置固定不動(dòng)，見圖所示。周轉(zhuǎn)輪系 傳動(dòng)工作時(shí)，部分齒輪的幾何軸線做圓周運(yùn)動(dòng)，見圖所示。二、機(jī)械傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算就是確定傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)比是指?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)中主動(dòng)軸和從動(dòng)軸，即運(yùn)動(dòng)的輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)速比。見教材227頁圖11-6（a）所示的帶式輸送機(jī)。令，電機(jī)轉(zhuǎn)速為、I軸轉(zhuǎn)速為、II軸轉(zhuǎn)速為、III軸轉(zhuǎn)速為、IV軸轉(zhuǎn)速為、V軸轉(zhuǎn)速為；帶傳動(dòng)傳動(dòng)比為、齒輪3和4的傳動(dòng)比為、齒輪5和6比為。（1） 各軸傳動(dòng)比設(shè)計(jì)時(shí)，各軸間傳動(dòng)比可根據(jù)其傳動(dòng)形式而確定。一般，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為24；鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為24；齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為

9、35。具體分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。各級(jí)傳動(dòng)比最好在推薦范圍內(nèi)選取，對(duì)減速傳動(dòng)盡可能不超過其允許的最大值。應(yīng)使各傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)、勻稱及利于安裝，絕不能造成相互干涉。V帶-單級(jí)齒輪減速器的傳動(dòng)中，若帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比過大，大帶輪半徑可能大于減速器插入軸的中心高，造成安裝不方便；齒輪-齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)傳動(dòng)比過大，會(huì)造成高速級(jí)大齒輪與低速軸干涉碰撞，一般高速級(jí)傳動(dòng)比為低速級(jí)的1.1倍左右。臥式多級(jí)齒輪減速器，常設(shè)計(jì)各級(jí)大齒輪直徑相近，可使大齒輪浸油深度大致相等，便于齒輪浸油潤滑由于。低速級(jí)齒輪的圓周速度較低，一般其大齒輪直徑可大一些，亦即浸油深度可深一些?？倐鲃?dòng)比分配應(yīng)考慮載荷性質(zhì)。對(duì)于平穩(wěn)載

10、荷，各級(jí)傳動(dòng)比可取簡單的整數(shù)，對(duì)周期性變動(dòng)載荷，為防止局部損壞，各級(jí)傳動(dòng)比通常取質(zhì)數(shù)。對(duì)傳動(dòng)鏈較長、傳動(dòng)功率較大的減速傳動(dòng)，一般按“前小后大”的原則分配傳動(dòng)比，即自電動(dòng)機(jī)向低速的工作軸各級(jí)傳動(dòng)比依次增大較為有利，這樣可使各級(jí)中間軸有較高的轉(zhuǎn)速及較小的轉(zhuǎn)矩，從而可以減小中間級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其軸的尺寸和重量。（2）各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸（I軸） =減速箱高速軸（II軸）： 減速箱中間軸（III軸）：減速箱低速軸（IV軸）：卷筒軸（V軸）： 三、機(jī)械傳動(dòng)的動(dòng)力計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)的動(dòng)力計(jì)算就是確定各軸的功率和轉(zhuǎn)矩。以教材227頁圖11-6（a）為例，功率由I軸輸入，經(jīng)過帶傳動(dòng)、二級(jí)齒輪傳動(dòng)，最后由V軸輸出。令，電機(jī)的

11、額定功率為、I軸輸入功率為、II的輸入功率為、III的輸入功率為、IV 的輸入功率為、V的輸入功率為；帶傳動(dòng)的效率為、1級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率為、2級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率為、IV軸和V軸間聯(lián)軸器的效率為、輸送機(jī)的的效率為。 （1）各軸輸入功率電動(dòng)機(jī)軸（I軸）： 減速箱高速軸（II軸）： 減速箱中間軸（III軸）：減速箱低速軸（IV軸）：卷筒軸（V軸）：（2）各軸的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸（I軸）：減速箱高速軸（II軸）：減速箱中間軸（III軸）：減速箱低速箱（IV軸）： 卷筒軸（V軸）： 2.6 電動(dòng)機(jī)選擇和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算實(shí)例為教材229頁圖11-7所示的傳動(dòng)裝置選擇電機(jī)，計(jì)算動(dòng)力參數(shù)。已知：輸出軸功率kW；輸出軸轉(zhuǎn)速

12、r/min，工作機(jī)效率；傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)，工作中有輕微振動(dòng)，負(fù)載啟動(dòng)，啟動(dòng)載荷為名義載荷的1.5倍；每日兩班制工作，要求壽命10年。一、傳動(dòng)裝置或傳動(dòng)方案分析由圖可知，該傳動(dòng)裝置為二級(jí)傳動(dòng)，帶傳動(dòng)在高速級(jí)，開式直齒齒輪傳動(dòng)在低速級(jí)，小帶輪直接安裝在電機(jī)軸上，大帶輪與小齒輪安裝在同一根軸上，大齒輪與工作機(jī)軸通過聯(lián)軸器聯(lián)接；軸承有兩對(duì)，一是滾動(dòng)軸承，支撐小齒輪軸，二是滑動(dòng)軸承，支撐大齒輪軸。二、各軸編號(hào)按轉(zhuǎn)速由高到低各軸編號(hào)為：I，電機(jī)軸；II，小齒輪軸；III，大齒輪軸；IV，工作機(jī)軸。三、選擇電動(dòng)機(jī)1.確定電動(dòng)機(jī)的輸出功率（1）確定傳動(dòng)裝置的總效率由表11-3取，V帶傳動(dòng)效率，滾動(dòng)軸承效率，開式直齒

13、齒輪傳動(dòng)效率，滑動(dòng)軸承效率，聯(lián)軸器效率。則（2）確定需要電動(dòng)機(jī)輸出的功率2.初定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（1）初定各級(jí)傳動(dòng)比和總傳動(dòng)比由表11-3取，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，開式直齒齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比。則（2）確定需要電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速（根據(jù)轉(zhuǎn)速范圍，可選異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速形式有：750r/min、1000 r/min、1500 r/min。對(duì)于功率相同的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速越高，體積越小，價(jià)格越低，效率越高，因此應(yīng)盡量選用高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)。但電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)比大，傳動(dòng)裝置尺寸、質(zhì)量都大，制造成本高。）綜合而言，選用750r/min、1000 r/min都較合適。選用同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min。3.確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)和總傳

14、動(dòng)比（1）確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率、轉(zhuǎn)速的范圍以及工作情況，可選擇三相異步電機(jī)Y132M2。其基本參數(shù)為：額定功率，同步轉(zhuǎn)速1000 r/min，滿載轉(zhuǎn)速r/min，最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩。（2）確定總傳動(dòng)比4.重新分配傳動(dòng)比（V帶-單級(jí)齒輪減速器的傳動(dòng)中，若帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比過大，大帶輪半徑可能大于減速器插入軸的中心高，造成安裝不方便。由于帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不夠準(zhǔn)確。所以，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比盡可能取小些。）V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，則齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為5.計(jì)算各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸（I軸） =減速箱高速軸（II軸）： 減速箱低速軸（III軸）：工作機(jī)軸（V軸）： （2）各軸輸入功率（該傳動(dòng)裝置屬于專用設(shè)備，在進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算時(shí)，取所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率計(jì)算。若設(shè)計(jì)通用設(shè)備，則應(yīng)取電動(dòng)機(jī)的額定功率計(jì)算