​圆锥圆柱齿轮减速器课程设计 圆锥圆柱齿轮减速器的优缺点

圆锥圆柱齿轮减速器课程设计  圆锥圆柱齿轮减速器的优缺点

圆锥圆柱齿轮减速器是一种常用的机械传动装置，该课程设计主要围绕其原理、结构、设计和制造进行研究。需要学生深入掌握相关的机械传动理论知识，并通过实践来了解圆锥圆柱齿轮减速器的结构和工作原理。课程设计包括根据不同的传动要求进行设计和优化，制定加工方案和绘制图纸，以及进行装配调试和测试验证等环节。通过本次课程设计，学生们能够更加深入地了解传动装置的设计和制造，同时提升其实践能力和创新思维水平。

一：圆锥圆柱齿轮减速器课程设计

仅供参考啊一、前言

(一)

设计目的：

通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。

(二)

传动方案的分析

机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。

本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。

带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。

齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。

减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。

二、传动系统的参数设计

原始数据：运输带的工作拉力F=0.2 KN；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。

工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。

工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。

动力来源：电力，三相交流380/220伏。

1

、电动机选择

（1）、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机

（2）、电动机功率选择：

①传动装置的总效率：

=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96

②工作机所需的输入功率：

因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N

=FV/1000η

=1908×2/1000×0.96

=3.975KW

③电动机的输出功率：

=3.975/0.87=4.488KW

使电动机的额定功率P ＝（1～1.3）P ，由查表得电动机的额定功率P ＝ 5.5KW 。

⑶、确定电动机转速：

计算滚筒工作转速：

=（60×v）/（2π×D/2）

=（60×2）/（2π×0.2）

=96r/min

由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’ =3~6。取V带传动比I’ =2~4，则总传动比理时范围为I’ =6~24。故电动机转速的可选范围为n’ =（6~24）×96=576~2304r/min

⑷、确定电动机型号

根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速 1440r/min 。

其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2，质量68kg。

2

、计算总传动比及分配各级的传动比

（1）、总传动比：i =1440/96=15

（2）、分配各级传动比：

根据指导书，取齿轮i =5（单级减速器i=3~6合理）

=15/5=3

3

、运动参数及动力参数计算

⑴、计算各轴转速（r/min）

=960r/min

=1440/3=480(r/min)

=480/5=96(r/min)

⑵计算各轴的功率（KW）

电动机的额定功率Pm=5.5KW

所以

P =5.5×0.98×0.99=4.354KW

=4.354×0.99×0.96 =4.138KW

=4.138×0.99×0.99=4.056KW

⑶计算各轴扭矩（N 6 1mm）

TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N 6 1m

=9550×4.138/96 =411.645N 6 1m

=9550×4.056/96 =403.486N 6 1m

三、传动零件的设计计算

（一）齿轮传动的设计计算

（1）选择齿轮材料及精度等级

考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45#钢，调质，齿面硬度220HBS；根据指导书选7级精度。齿面精糙度R ≤1.6~3.2μm

（2）确定有关参数和系数如下：

传动比i

取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数：

=5×20=100

，所以取Z

实际传动比

i =101/20=5.05

传动比误差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用

齿数比：

u=i

取模数：m=3 ；齿顶高系数h =1；径向间隙系数c =0.25；压力角 =20°；

则

h *m=3，h ）m=3.75

h=（2 h ）m=6.75，c= c

分度圆直径：d =×20mm=60mm

d =3×101mm=303mm

由指导书取

φ

齿宽：

b=φ =0.9×60mm=54mm

=60mm ，

b

齿顶圆直径：d ）=66，

d

齿根圆直径：d ）=52.5，

d ）=295.5

基圆直径：

d cos =56.38，

d cos =284.73

(3)计算齿轮传动的中心矩a：

a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm

（二）轴的设计计算

1

、输入轴的设计计算

⑴、按扭矩初算轴径

选用45#调质，硬度217~255HBS

根据指导书并查表，取c=110

所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm

d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm

∴选d=25mm

⑵、轴的结构设计

①轴上零件的定位，固定和装配

单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定

②确定轴各段直径和长度

Ⅰ段：d =25mm

， L =（1.5～3）d ，所以长度取L

∵h=2c

c=1.5mm

+2h=25+2×2×1.5=31mm

考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：

L =（2+20+55）=77mm

III段直径：

初选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.

=d=35mm，L =T=18.25mm，取L

Ⅳ段直径：

由手册得：c=1.5

h=2c=2×1.5=3mm

此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：d =（35+3×2）=41mm

因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为41mm

+2h=35+2×3=41mm

长度与右面的套筒相同，即L

Ⅴ段直径：d =50mm. ，长度L =60mm

取L

由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm

Ⅵ段直径：d =41mm， L

Ⅶ段直径：d =35mm， L ＜L3，取L

2

、输出轴的设计计算

⑴、按扭矩初算轴径

选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）

根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=110

=110× (2.168/76.4) =38.57mm

考虑有键槽，将直径增大5%，则

d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm

∴取d=42mm

⑵、轴的结构设计

①轴的零件定位，固定和装配

单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。

②确定轴的各段直径和长度

初选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长42.755mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。

则

d =42mm

L

= 50mm

L

= 55mm

L

= 60mm

L

= 68mm

L

=55mm

L

四、滚动轴承的选择

1

、计算输入轴承

选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.

2

、计算输出轴承

选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm

五、键联接的选择

1

、输出轴与带轮联接采用平键联接

键的类型及其尺寸选择：

带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。

根据轴径d =42mm ，L =65mm

查手册得，选用C型平键，得： 卷扬机

装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56

则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L ＝65，故取键长L=56

2

、输出轴与齿轮联接用平键联接

=60mm,L

查手册得，选用C型平键，得：

装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45

则查得：键宽b=18，键高h=11，因轴长L ＝53，故取键长L=45

3

、输入轴与带轮联接采用平键联接

=25mm

L

查手册

选A型平键，得：

装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50

则查得：键宽b=8，键高h=7，因轴长L ＝62，故取键长L=50

4

、输出轴与齿轮联接用平键联接

=50mm

L

查手册

选A型平键，得：

装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49

则查得：键宽b=14，键高h=9，因轴长L ＝60，故取键长L=49

六、箱体、箱盖主要尺寸计算

箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下：

七、轴承端盖

主要尺寸计算

轴承端盖：HT150 d3=8

n=6 b=10

八、减速器的

减速器的附件的设计

1

、挡圈 ：GB886-86

查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58

2

、油标 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D

3

、角螺塞

M18

×

1.5 ：JB/ZQ4450-86

九、

设计参考资料目录

二：圆锥圆柱齿轮减速器装配图

1、扭矩不同。

高速级的扭矩最小，中低速级齿轮的扭矩最大。

2、承载能力不同

中低速级齿轮的模数小，表示轮齿也比较小，承载能力也就比较小。高速齿轮的模数大。表示轮齿也比较大。其承载能力也就大。

3、精度不同。

小模数的轮齿不能承受大的荷载，精度较小，随着减速级别的增高，中低速级齿轮的模数要尽量选得大一些，才能承受巨大的载荷。

高速齿轮精度高，因为低的精度不仅会造成过大的噪声还会产生较严重的疲劳破坏现象，至于材料与热处理就要看它的载荷状况。

二级圆锥圆柱齿轮减速器，直齿圆锥齿轮应置于高速级。锥齿轮结构特点，决定了其支撑是“悬臂梁”结构，高速级相对扭矩小，使用直齿圆锥齿轮时，轴向力也小。作为高速级，扭矩小、径向力小，对悬臂梁支撑有利。

斜齿轮传动，应置于高速级。斜齿轮比直齿轮啮合平稳，作为高速级噪音低；高速级相对扭矩小，用斜齿轮时，轴向力小。

直齿圆锥齿轮，应置于高速级。主要是因为轴向力问题，同上；另外，锥齿轮结构特点，决定了其支撑是“悬臂梁”结构，作为高速级，扭矩小、径向力小，对悬臂梁不利支撑影响小

三：圆锥圆柱齿轮减速器的优缺点

庭龙传动科技（厦门）有限公司 发布如下：

减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。减速机的作用主要有：

1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。

2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。

减速机的工作原理

减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。

减速机的种类

减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。以下是常用的减速机分类：

⑴摆线针轮减速机 ⑵硬齿面圆柱齿轮减速器 ⑶行星齿轮减速机 ⑷软齿面减速机 ⑸三环减速机 ⑹起重机减速机 ⑺蜗杆减速机 ⑻轴装式硬齿面减速机 ⑼无级变速器

蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速机的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星减速机其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。

摆线减速机特点

行星摆线减速机是一种应用行星传动原理，采用摆线针轮啮合，设计先进、结构新颖。这种减速机在绝大多数情况下已替代两级、三级普通圆柱齿轮减速机及圆柱蜗杆减速机，在军工、航天、冶金、矿、石油、化工、船舶、轻工、食品、纺织、印染、制药、橡胶、塑料、及起重运输等方面得到日益广泛的应用。

一、产品特点

1.传动比大。一级减速时传动比为1/6--1/87。两级减速时传动比为1/99--1/7569；三级传动时传动比为1/5841--1/658503。另外根据需要还可以采用多级组合，速比达到指定大。

2.传动效率高。由于啮合部位采用了滚动啮合，一般一级传动效率为90%--95%。

3.结构紧凑，体积小，重量轻。体积和普通圆柱齿轮减速机相比可减小2/1--2/3。

4.故障少，寿命长。主要传动啮合件使用轴承钢磨削制造，因此机械性能与耐磨性能均佳，又因其为滚动摩擦，因而故障少，寿命长。

5.运转平稳可靠。因传动过程中为多齿啮合，所以使之运转平稳可靠，噪声低。

6.拆装方便，容易维修。

7.过载能力强，耐冲击，惯性力矩小，适用于起动频繁和正反转运转的特点。

二、技术规格

1、机型号:

按传动比分为:一级、二级、三级。

一级有十三种机型：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12。

两级有14种机型：00，20；32，42，53，63，64，74，84，85，95，106，117，128。

三级有8种机型：420，742，842，853，953，1063，1174，1285。

按结构型式分为：卧式、立式、双轴型、直联型四种。

2、传动比：

一级减速的传动比有：9，11，17，21，23，25，29，35，43，47，59，71，87。

两级减速的传动比有：99，121，187，289，319，385，473，493，595，649，731，841，1003，1225， 1505，1849，2065，2537，3045，3481，5133。

三级减速的传动比有：5841-658530

减速机的发展

20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：

①高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。

②积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件 通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。

③型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。

促使减速器水平提高的主要因素有：

①理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算 *** 、修形技术、变形计算、优化设计 *** 、齿根圆滑过渡、新结构等）。

②采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。

③结构设计更合理。

④加工精度提高到ISO5－6级。

⑤轴承质量和寿命提高。

⑥润滑油质量提高。

自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品作出了贡献。

20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪40－50年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。

改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179－60的8－9级提高到GB10095－88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4－5级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。

我国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW ，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。

减速器的设计程序

一、设计的原始资料和数据

1、原动机的类型、规格、转速、功率（或转矩）、启动特性、短时过载能力、转动惯量等。

2、工作机械的类型、规格、用途、转速、功率（或转矩）。工作制度：恒定载荷或变载荷，变载荷的载荷图；启、制动与短时过载转矩，启动频率；冲击和振动程度；旋转方向等。

3、原动机 作机与减速器的联接方式，轴伸是否有径向力及轴向力。

4、安装型式（减速器与原动机、工作机的相对位置、立式、卧式）。

5、传动比及其允许误差。

6、对尺寸及重量的要求。

7、对使用寿命、安全程度和可靠性的要求。

8、环境温度、灰尘浓度、气流速度和酸碱度等环境条件；润滑与冷却条件（是否有循环水、润滑站）以及对振动、噪声的限制。

9、对操作、控制的要求。

10、材料、毛坯、标准件

11、制造厂的制造能力。

12、对批量、成本和价格的要求。

13、交货期限。

上述前四条是必备条件，其他方面可按常规设计，例如设计寿命一般为!"年。用于重要场合时，可靠性应较高等。

二、选定减速器的类型和安装型式

三、初定各项工艺 *** 及参数

选定性能水平，初定齿轮及主要机件的材料、热处理工艺、精加工 *** 、润滑方式及润滑油品。

四、确定传动级数

按总传动比，确定传动的级数和各级的传动比。

五、初定几何参数

初算齿轮传动中心距（或节圆直径）、模数及其他几何参数。

六、整体方案设计

确定减速器的结构、轴的尺寸、跨距及轴承型号等。

七、校校

校核齿轮、轴、键等负载件的强度，计算轴承寿命。

八、润滑冷却计算

九、确定减速器的附件

十、确定齿轮渗碳深度

必要时还要进行齿形及齿向修形量等工艺数据的计算。

十一、绘制施工图

在设计中应贯彻国家和行业的有关标准。

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四：圆锥圆柱齿轮减速器传动比分配

主要考虑速比太大，大小齿轮的分度圆直径相差太，润滑、安装不方便，不匹配，你实际画一下图就明白了。

单级圆柱齿轮减速机 直齿传动速比最大i=5，斜齿轮最大i=8-10

单级圆锥齿轮减速机直齿传动最大i=3，斜齿传动最大i=5