减速器设计小结（精选8篇）
为了追求驾驶的简单化，于是自动变速器应运而生。可是自动变速器的车又明显缺少驾驶乐趣，那怎么办呢？于是人们发明了手自一体变速器，既可以自动驾驶，又可以在手动模式亲自体验对车速的控制。手自一体变速器，简单的说，就是在自动变速器的基础上增加了人为干预的功能，现在的新车有很大的一部分都是手自一体的，有许多人可能更喜欢这种驾驶方式。
手自一体自动变速器对于很多人来讲已经不是什么新鲜词汇了，可是真正会用的还真不多。很多人买了手自一体变速器车型后，把它当做普通自动变速器，前进时D挡到底，根本没用过手动模式，这样做真的是暴殄天物了!为了能物尽其用，今天就跟大家一起说说手自一体变速器的使用技巧，别让“手”闲着。
为了让驾驶更简单，人们发明了自动变速器。然而自动变速器的弊端也是很明显的，加档和减挡都不是人为控制的，缺少驾驶乐趣。于是人们发明了手自一体变速器，既可以自动驾驶，又可以在手动模式亲自体验对车速的控制。可是什么时候该用自动，什么时候用手动呢?
手自一体变速器的自动模式是使用最为广泛的，这也难怪很多人把A/MT和AT混为一谈。在城市路况只要不急加速，通常用D挡就可以了。这时候使用D挡会实现轻松的驾驶，特别是在拥堵的城市路况，可以省去手动挡频繁起步停车的换挡操作，也不需要考虑坡儿起的难度。可以说这时候的A/MT和AT没什么区别。下面我们重点说说手动模式的应用。手动模式下加速超车技巧
我们先来说说超车时手动模式的应用。开过自动档的人都知道，自动档的加速性没有手动挡痛快，特别是在超车的时候，放在D挡上，车速不会因为你猛踩油门而迅速提升，只能是顺序加挡。有了A/MT情况就不一样了，加速超车的时候，换入手动模式，这时候不需要踩刹车，直接把挡把拨入手工模式就行。这时候猛踩油门，车速会迅速提升，加速超车得心应手，响应的速度不比手动挡差。
手动模式下下坡技巧
下坡的时候如果开手动挡，正确的操作模式是换入低速挡，带挡滑行。如果开自动挡，车速会不受控制地不断提升，那就只能滑行的时候适时踩刹车。如果使用手自一体变速器的手动模式，这一切就简单了，下坡时挂入手动模式，并向后拨挡把，降入低速挡，这时候可以充分利用发动机制动降低车速，驶入坡底时可以迅速加挡或者换入自动模式，会很快恢复正常驾驶。在实际应用中下地库的时候采用手动模式很实用，甚至不用踩刹车。手动模式下高速行车技巧
高速行车的时候最好选用手动模式，这样不但提速快，而且还可以在急刹车的时候使用发动机制动。在高速行驶的时候，如果想刹车，那么在踩刹车踏板的同时，迅速向后连续拨挡把，是车强制降入低速挡，会产生强大的发动机制动，加快减速。
手动模式下弯道技巧
过弯道的时候，通常都会在入弯的时候踩刹车减速，通过弯心后加速出弯。但是这时候发动机的转速和车速就会降得很低，加速需要一个过程。如果使用手动模式，在入弯前通过
减档利用发动机制动减速，过弯时只需保持车身稳定，此时由于强制降挡，发动机会自动维持高转速，出弯道后，可以迅速拉高速度。
手动模式下溜车技巧
我们在开车的时候经常会遇到需要溜车滑行，比如遇到红灯。很多人会在这时候松开油门踩刹车，但由于自动挡收油后减速迅速，所以会导致提前停下，不得不又加油前行。而如果换入空挡，滑行的距离是远了，但是大大增加了危险，因为此时的车失去了动力，大大降低了机动性和反应能力。此时使用手动模式就很方便了，车缓慢降挡，可以平稳滑行很远，而且动力还没有切断，遇到紧急情况可以迅速踩油门加速躲避。
总结：
既然选择了手自一体变速器车型，就不能让它闲置，刚开始的时候可能会觉得不太习惯，操作起来容易忘，但是习惯了之后你就会发现手自一体的手动模式很好用，不但可以享受驾控乐趣，还能享受自动档的舒适，你会爱上它!
由于故障现象是加速器报真空故障无法进行出束, 所以相应按一下步骤做了检查:
1、先用万用表测钛泵电源模块输入电压是否交流220V。9Me V驻波加速管的钛泵一般要求每天24小时供电, 因此PB2028TH设备中将钛泵的供电同调制器供电独立开来, 单独控制, 由调制器上按钮S2来接通或断开钛泵的供电。
2、擦净用硅橡胶线引出的钛泵高压线, 重新启动调制器故障依然。
3、更换真空保护电路CB2板, 50μA真空故障消失, 而25μA真空故障依然存在, 按“RESET”按钮不能复位, 多次关机开机依然报故障。 (50μA真空故障消失是因为A2的比较基准电压一般由RP2调整到-0.5V, 对应50u A的钛泵电流原故, 而不同真空保护板其调整值有些差异, 并不代表原有板损坏) 又因钛泵电流检测信号的采样电路, 控制箱内的微安表同它们并联, 按理其他档换至真空档时微安表的指针摆动, 由此可以判断钛泵供电通路是否正常, 可以通过它观测钛泵电流的大小, 但当时指针一直指示为零而并无摆动。后而发现相应的信号电缆松动拧紧之后指针摆动正常。
4、去掉钛泵电源的负载 (松开钛泵高压插头螺钉, 取下高压插头) , 再开机不报真空故障, 接上负载还是报25UA真空故障。
5、拆下真空电源板检查未发现异常, 用万用表测量二极管及电容均正常, 再接上去真空电源板用万用表测量输出一次倍压为750V, 因现场没有高压棒无法测量输出4次倍压是否正常。
6、测真空保护板 (CB2) 上的采样电阻R1两端电压为0.542V左右, 说明很有可能是负载端短路或别的因素。
7、用1000V兆欧表测钛泵正极和负极之间绝缘, 结果指针指示接近于1MΩ左右, 现在可以认为是钛泵或加速管出了问题。
检查测试过程中我一直和公司加速器部技术人员保持联系, 及时汇报检查进展情况, 根据上述检查报告递交之后, 公司专家认为钛泵或加速管损坏, 决定派人更换加速管。更换加速管之后X机头按原标尺标记恢复, 在这里要注意更换新加速管前最好事先把X机头俯仰角度、水平旋转、高低标尺仔细记录下来, 并注意读尺角度 (不同角度读尺数值会有差别) , 严格恢复至基准值, 这样可避免重复做五点一线工作。更换加速管过程中一定要严格规程进行, 尤其是特别注意不要碰钛泵部分, 水管部分要保证不漏水、不堵塞、畅通。其他水路, 供气系统恢复正常后要密切关注3个支路的流量计的指示是否正常。
加速器调试过程中有过小坡折, 开始加速器预热出束时, 先把重复频率调为50HZ出束剂量只上升到400伦琴左右, 与按密云基地测试的同等条件下参数相比低于200伦琴左右, 重复频率为250HZ时剂量只有1700rad, 此时加速器参数均达到以前正常时的值, 故我们认为磁控管不在最佳匹配状态下工作, 多次调整磁控管调节电机, 调AFC机构, 放开DE-Q, 增大枪灯丝, 磁灯丝均无明显的效果。此状态下在系统控制站进行校正, 校准表零厚度对应的值大约7000左右 (剂量3000rad时11000左右) 。于是我们又怀疑有可能是五点一线不准, 反复调整加速器靶点前的准直缝后出束观察校正表, 最终找到了校准表零厚度对应的值达到11000左右点, 但剂量表指示2000rad左右无太大的变化。最后通过电位器VR4调整A5的增益, 校准剂量表头指示为3000rad。这里要引起注意的是剂量表显示的是射线通过穿透电离室, 由剂量仪前置放大电路提供对应于加速器输出剂量率的电流信号, 该信号接入CB1之R2 (240Ω) 转换成0~5V的电压信号送入剂量率显示表头。穿透电离室前置放大电路好坏直接影响表头显示结果, 往往给人造成假现象。所以我认为剂量率表显示只作为参考, 应该用探测器校准表值和扫描图像来衡量剂量率是否达到所要求值为比较合理。
下面针对PB2028设备介绍有关加速器系统参数设置方法, 不同型号设备设置的参数不同, 但基本设置方法应该是相同的, 以下列出设置方法供大家借鉴。
加速器系统参数设置共有4个, 分别是剂量率上限设置、剂量率下限设置、反峰次数限制、0.1GY剂量所对应的脉冲数。
点击“选择菜单”, 选择“Login In”, 在所示位置弹出密码输入窗口, 在对话框输入密码后 (2或8)
点击“选择菜单”, 选择“system Setting”在所示窗口中可修改加速器系统参数。
关键词：卷取机；齿轮箱；设计
引言
铝板带重卷机组是用于成品铝卷材的纵向切边及重卷的设备系统。其整个机列由多个相互关联的单元组成，共同完成生产任务，卷取机组是其中的一个关键单元。该单元将成品带材进行卷取，并在重卷过程产生前张力，使轧制完的带材卷紧、卷齐。其组成主要包括高强度的涨缩卷筒、活动支撑、立式或卧式减速器、推料板、涨缩油缸及传动部分。下图是一种卷取机立式硬齿面减速器的结构形式。本文以该减速器的主要性能参数和结构形式展开设计讨论，为感兴趣的设计者进一步优化设计和创新提供一点思路。
1.减速器简介
该结构形式的卷取机减速器，动力由安装在减速器箱体上的Z4型直流电机输入，经两级斜齿轮传动，输出扭矩传递至低速输出轴，低速轴带动与其联接为一体的卷筒转动，卷取成品带材。根据生产工艺要求，减速器的传动比通常设计为两挡，即高速挡和低速挡，根据卷材不同厚度范围使用不同的速比挡。该减速器要具有比较高的安全性，一旦失效，会引起机组、生产线或全厂停产。目前，这种类型的减速器，在涿神有色金属加工专用设备有限公司生产的重卷机上很常用，诸如1550、1850、1900型，使用效果非常良好。国内一些有实力的减速器制造公司，已经能够设计和制造这种与国际先进水平媲美的同类机型。
2.减速器设计
以某型号卷取机减速器设计为例，探讨设计的方法和手段。设计的主要条件为：立式结构，两级传动，可高低速换挡，高速挡i=7.027，低速挡i=14.29，电机输入功率P=DC180KW，转速n=450/1500r/min，最小输入扭矩Tmin=1146N.m，最大输入扭矩Tmax=3820N.m，过载能力为200%，齿轮及轴承设计寿命为10年。
2.1 设计内容
（1）采用硬齿面齿轮传动，齿轮精度等级为6级，材质20CrMnMo，渗碳淬火+磨齿加工，齿轮进行齿廓和齿向修行。按满足齿轮最小弯曲强度SFmin=1.6和最小接触强度SHmin=1.25要求，确定减速器的中心距、模数，按各级传动承载能力大致相等分配传动比，得到如下结果：高速级/低速级中心距分别为450mm和630mm，模数分别为8mm和12mm，传动比高速挡i=64/45×84/17=7.027，低速挡 i=81/28×84/17=14.29。通过计算软件，还可以对以上参数继续优化。
（2）两挡速比通过花键联轴器和换挡机构实现。具体作法是，将高速级的两个大齿轮一端分别加工出外花键（m=6，z=60），装配位置呈相对方向，在两大齿轮之间的中间轴上装配有内外花键副（m=6，z=60），外花键靠平键固定在轴上，内花键套在外花键上可左右自由移动，通过减速器设置的换挡机构，在高速与低速之间实现转换。内花键套由换挡机构的拨动手柄进行位置固定。拨动手柄转过的弧线位移等于内花键套平移的距离。为了使花键副平滑对接啮入，要对两个大齿轮的花键齿部倒圆和倒角，且外齿齿部每隔一齿，在结合端齿宽上少1mm。换挡动作可通过手动机构或液压缸方式完成。
（3）箱体设计。箱体设计为立式安装形式，采用焊接机构，强度和刚度充足，中箱体和下箱体承担安装电机、制动器和输出大轴的功能。根据需要，下箱体底部设置了防滑筋板，结合面设置了水平安装基面，整机起吊吊耳沿低速轴方向设置，分布于下箱体四角。
（4）复杂的润滑系统。减速器的稀油润滑系统由总管路、支管路和分支管路组成。经冷却的润滑油由总管路进入，到达各个轴承的润滑点和齿轮副啮合区进行润滑，并带走产生的热量，然后汇集到箱体内，从箱体的回油法兰再回到外围的润滑站，循环流动。每个分支管路中都设置截止阀、油流指示器，通过指示器观察进油量大小并作出调节。润滑是否充分，将决定齿轮和轴承的使用寿命，因此润滑系统的设计须确保管路油流通畅。
（5）低速输出轴。低速轴一端联接涨缩卷筒，另一端联接旋转油缸。整个大轴由两盘高承载力的大型双列圆锥滚子轴承支承，支点跨距较大，受力状况合理。选择轴承，计算轴承寿命是大轴设计的关键步骤。
2.2技术要点
（1）滚动轴承在换挡中的运用。减速器中间轴设计了两套齿轮和三套花键副，花键副起传递不同速比的扭矩作用。当变换到高速档或低速档后，余下的一档齿轮副就不参与传递动力，跟着空转，用一对滚动轴承支承大齿轮，以达到传动分开的目的。
（2）立体化的传动机构形式。与卧式结构相比，本例的结构大大节省了平面布置的面积，开拓了空间利用，将电机、制动器与减速器集成为一体，符合当前减速器设计发展的趋势。
（3）密封和回油结构设计。在每个轴承孔下方，钻出两排或三排孔，通向箱体内部，润滑轴承的油，在此形成不了涡流，快速流向箱体内，并使轴承迅速降温。输入轴和输出轴，采用两道密封措施，即机械迷宫密封和骨架油封密封。对于强制润滑，采取这样的设计，防漏效果非常好。
3.结论
卷取机立式硬齿面减速器，设计构思巧妙，在传动方面，集合了双速比与换挡机构功能；在安装方面，箱体特殊的结构承担了多种功能；润滑与密封方面，采用了新结构和新措施。该减速器的优秀设计理念，对其它减速器的设计创新具有很高的借鑒价值。
参考文献：
[1]齿轮手册编委会编.齿轮手册（第二版）上册[M].北京：机械工业出版社，2000，8（2006.5 ）
[2]GB/T3480-1997.渐开线圆柱齿轮承载能力计算[S].
[3]成大先.机械设计手册.第二册（第5版）[M].北京：化学工业出版社，2008.1.
作为一名机械设计制造及自动化大三的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年半大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上把握的仅仅是专业基础课的理论面，如何往面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中往呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感慨最深确当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。记得我曾经设计了一个很“艺术化”的减速器箱盖吊钩，然后找老师询问，结果马上被老师否定了，由于这样的设计，理论上可用，实际上加工困难，增加产品本钱。所以我们工程师搞设计不要以为自己是艺术家，除非是外形包装设计。
另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。整个设计我基本上还满足，由于水平有限，难免会有错误，还看老师批评指正。希看答辩时，老师多提些题目，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。
这次课程设计作业的过程中由于在设计方面我们没有经验，理论基础知识把握得不牢固，在设计中难免会出现这样那样的题目，如：在选择计算标准件的时候可能会出现误差，假如是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够正确等等问题，这里做一个简单的小结。
首先，我觉得机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：
（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。
（2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。
（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力，确定尺寸和掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。
（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。
下来就是对电机的选择及其各种数据的计算，电机选择、装置运动动力参数计算、带传动设计、齿轮设计、轴类零件设计、轴承的寿命计算、键连接的校核、润滑及密封类型选择、减速器附件设计。这些都需要大量的计算和文献参考，接下来我就简单说说设计中遇到一些问题。
在电动机选择的这个地方我们根据按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。接下来根据电动机的容量、电动机的转速和设计题目要求符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min和1500r/min三种，这就是设计的第一步，电机转速选择的不同就使得同学们之间的设计方案的不同，然后就是查询机械设计手册，说到查手册可真是给我记忆有颇深，也让我明白学机械的不容易。
再下来就说到最难的齿轮设计了，它分为高速级齿轮设计和低速级齿轮设计。高速级齿轮类型，精度等级，材料及模数的选择，按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；而等级根据转速来说一般为5级，材料则是根据参考设计文献选择小齿轮材料为45钢，硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢，硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS；然后由传动比确定两齿轮的模数。由得到的参数计算齿面接触疲劳强度，接触疲劳许用应力，根弯曲疲劳强度，最后比较接触疲劳强度计算的模数m齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数的大小，确定是否满足弯曲疲劳强度。低速级齿轮设计和高速的设计方案相同，无非在参数的选择有所差异，在这复杂而又庞大的计算过程中我更深深明白机械的浩瀚，也许生活中的一个小螺丝都很可能是经过了千万到计算过程得到的，在这过程中我也出了许多错误，比如材料的选择，疲劳强度的计算，但是算过一次后似乎也变得简单了。
接着就是轴的选择，求轴上的功率，转速和转矩、作用在齿轮上的力、然后确定轴的最小直径。拟定轴上零件的装配方案，按弯扭合成应力校核轴的强度，进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出轴的危险截面。键连接的校核相对就简单多了，根据键槽接触疲劳强度判断键能否安全工作。最后是润滑及密封类型选择、减速器附件设计、润滑方式齿轮采用飞溅润滑，在箱体上的四个轴承采用脂润滑，在中间支撑上的两个轴承采用油润滑。轴伸出端的密封、轴伸出端的密封选择毛毡圈式密封。箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封。轴承箱体内侧采用挡油环密封。轴承箱体外侧采用毛毡圈密封。
附件观察孔用来检查传动零件的啮合，润滑情况，并可由该孔向箱内注入润滑油。平时观察孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，在盖板与箱盖之间加有纸质封油垫片，油孔处还有虑油网。油面指示装置采用油标指示。通气器用来排出热膨胀，持气压平衡。
放油孔设置在箱座底部油池的最低处，箱座内底面做成1.5外倾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以便能将污油放尽，排油孔平时用螺塞堵住。为装卸和搬运减速器，在箱盖上铸出吊环用于吊起箱盖。
为便于台起上箱盖，在上箱盖外侧凸缘上装有1个启盖螺钉，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同。为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在精加工轴承座孔前，在箱体联接凸缘长度方向的两端，个装配一个定位销。设计期间我们也用到大量的参考文献有：濮良贵，纪明刚主编的机械设计第8版。蔡春源主编的机械设计手册齿轮传动第4版，吴宗泽主编的机械零件设计手册第10版，骆素君，朱诗顺主编的机械设计课程设计简明手册。
机械设计课程设计是机械课程中一个重要的环节通过了几个周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。
由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现问题，如：在选择计算标准间是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准确。程设计运用到了很多知识，例如将理论力学，材料力学，机械设计，机械原理，互换性与测量技术等，是我对以前学习的知识有了更深刻的体会。通过可程设计，基本掌握了运用绘图软件制图的方法与思路，对计算机绘图方法有了进一步的加深，基本能绘制一些工程上的图。
济源职业技术学院
毕 业 设 计
题目
二级直齿圆柱齿轮减速器 系别
机电系 专业
机电一体化
班级
机电0808 姓名
乔吉培 学号
08010813 指导教师
菅毅 日期
2010年12月
设计任务书 题目：
带式运输机传动系统中的二级直齿圆柱齿轮减速器 设计要求：
1：运输带的有效拉力为F=2500N
2：运输带的工作速度为V=1.7m/s
3：卷筒直径为D=300mm
5：两班制连续单向运转（每班8小时计算）载荷变化不大 室内有粉尘
6：工作年限十年（每年300天计算）小批量生产
设计进度要求：
第一周 拟定分析传动装置的设计方案：
第二周 选择电动机
计算传动装置的运动和动力参数：
第三周 进行传动件的设计计算 校核轴 轴承 联轴器 键等：
第四周 绘制减速器的装配图：
第五周 准备答辩
指导教师（签名）：
摘 要
齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式 它由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器 用于原动机和工作机或执行机构之间 起匹配转速和传递转矩的作用
齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便 因而应用极为广泛
本设计讲述了带式运输机的传动装置--二级圆柱齿轮减速器的设计过程 首先进行了传动方案的评述 选择齿轮减速器作为传动装置
然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）运用AutoCAD软件进行齿轮减速器的二维平面设计 完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制
关键词：齿轮啮合 轴传动 传动比 传动效率 目 录
1、引言 1
2、电动机的选择 2 2.1.电动机类型的选择 2 2.2．电动机功率的选择 2 2.3．确定电动机的转速 2
3、计算总传动比及分配各级的传动比 4 3.1.总传动比 4 3.2．分配各级传动比 4
4、计算传动装置的传动和动力参数 5 4.1.电动机轴的计算 5 4.2.Ⅰ轴的计算(减速器高速轴)5 4.3.Ⅱ轴的计算(减速器中间轴)5 4.4.Ⅲ轴的计算(减速器低速轴)6 4.5.Ⅳ轴的计算(卷筒轴)6
5、传动零件V带的设计计算 7 5.1.确定计算功率 7 5.2.选择V带的型号 7 5.3.确定带轮的基准直径dd1 dd2 7 5.4.验算V带的速度 7 5.5.确定V带的基准长度Ld和实际中心距a 7 5.6.校验小带轮包角ɑ1 8 5.7.确定V带根数Z 8 5.8.求初拉力F0及带轮轴的压力FQ 8 5.9.设计结果 9
6、减速器齿轮传动的设计计算 10 6.1.高速级圆柱齿轮传动的设计计算 10 6.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算 11
7、轴的设计 14 7.1.高速轴的设计 14 7.2.中间轴的设计 15 7.3.低速轴的设计 16
8、滚动轴承的选择 20
9、键的选择 20
10、联轴器的选择 21
11、齿轮的润滑 21
12、滚动轴承的润滑 21
13、润滑油的选择 22
14、密封方法的选取 22 结 论 23 致 谢 24 参考文献 25
1、引言
计算过程及说明国外减速器现状
齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着 是一种不可缺少的机械传动装置
当前减速器普遍存在着体积大、重量大
或者传动比大而机械效率过低的问国外的减速器 以德国、丹麦和日本处于领先地位 特别在材料和制造工艺方面占据优势 减速器工作可靠性好 使用寿命长
但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主 体积和重量问题 也未解决好 最近报导
日本住友重工研制的FA型高精度减速器 美国Jan-Newton公司研制的X-Y式减速器 在传动原理和结构上与本项目类似或相近都为目前先进的齿轮减速器
当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展 因此
除了不断改进材料品质、提高工艺水平外 还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新平动齿轮传动原理的出现就是一例 减速器与电动机的连体结构 也是大力开拓的形式
并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品 目前
超小型的减速器的研究成果尚不明显 在医疗、生物工程、机器人等领域中 微型发动机已基本研制成功
美国和荷兰近期研制分子发动机的尺寸在纳米级范围如能辅以纳米级的减速器 则应用前景远大
2、电动机的选择
2.1.电动机类型的选择
按已知的工作要求和条件
选用Y型全封闭笼型三相异步电动机
2.2．电动机功率的选择
Pd=Fv/(1000ηηw)
由电动机的至工作机之间的总效率为
ηηw=η1η23η32η4η5η6
η
1、η
2、η
3、η
4、η
5、η6分别为带的传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、齿轮传动联轴器、卷筒轴的轴承、卷筒的效率
则ηηw=0.96³0.993³0.972³0.97³0.98³0.96
=0.82
Pd=Fv/(1000ηηw)=2500³1.7／1000³0.82
=5.2kw 2.3．确定电动机的转速
卷筒轴的工作转速为
nW =60³1000³V／ΠD
=60³1000³1.7／300³π
=108.28r／min
取V带传动比i 1=2 ~4 齿轮传动比i2=8~40 则总传动比为i总=16~160故电动机转速的可选范围
nd=i总³nW
=﹙16~160﹚³108.28r／min
=﹙1732~17325﹚r／min
符合这一范围的同步转速有3000 r／min 再根据计算出的容量
由参考文献【1】 查得Y132s1-2符合条件
型号 额定功率 同步转速 满载转速 Y132s1-2 5.5 kw 3000r／min 2900r／min
3、计算总传动比及分配各级的传动比 3.1.总传动比
i总=n电动/nW=2900/108.28=26.78 3.2．分配各级传动比
i1为V带传动的传动比 i1的范围（2~4）i1=2.5 i2为减速器高速级传动比 i3为低速级传动比
i4为联轴器连接的两轴间的传动比 i4 =1 i总= i1 i2 i3 i4 i2 i3=26.78/2.5=10.71 i2=(1.3 i2 i3)1/2=3.7 i3=2.9
4、计算传动装置的传动和动力参数 4.1.电动机轴的计算 n0=nm=2900r／min P0= Pd =5.2kw T0＝9550³P0／n0 ＝9550³5.2／2900 =17.12N.m 4.2.Ⅰ轴的计算(减速器高速轴)n1=n0／i1 =2900／2.5 =1160r／min P1=P0³η1 ＝5.2³0.96 ＝4.99kw T1＝9550³P1／n1带
＝9550³4.99／1160 ＝41.1N.m 4.3.Ⅱ轴的计算(减速器中间轴)n2=n1／i2 =1160／3.7 =313.51 r／min P2=P1³η22³η3 =4.99³0.992³0.97 =4.75kw T2＝9550³P2／n2 ＝9550³4.75／313.51 ＝144.57 N.m 4.4.Ⅲ轴的计算(减速器低速轴)n3=n2／i3 =313.51／2.9 ＝108.11r／min P3＝P2³η2³η3³η4 ＝4.75³0.99³0.97³0.97 ＝4.42kw T3＝9550³P3／n3 ＝9550³4.42／108.11 ＝390.53 N.m 4.5.Ⅳ轴的计算(卷筒轴)n4=n3＝108.11r／min P4＝P3³η5³η6 ＝4.42³0.98³0.96＝4.16kw T4＝9550³P4／n4 ＝9550³4.16／108.11 ＝367.41 N.m
5、传动零件V带的设计计算 5.1.确定计算功率
PC=KA²P额=1.1²5.5=6.05 kw 5.2.选择V带的型号
由PC的值和主动轮转速
由【1】图8.12选A型普通V带
5.3.确定带轮的基准直径dd1 dd2 由【1】表8.6和图8.12 选取dd1＝80mm 且dd1＝80mm＞dmin＝75mm 大带轮基准直径为
dd2＝dd1³n0／n1
=2900³80／1160 ＝200mm 按【1】表8.3选取标准值dd2＝200mm 则实际传动比i
i ＝dd2／dd1
＝200／80
＝2.5 主动轮的转速误差率在±5％内为允许值 5.4.验算V带的速度
V＝Π³dd1³n0／60000 ＝12.14m／s 在5~25 m／s范围内
5.5.确定V带的基准长度Ld和实际中心距a 按结构设计要求初定中心距a0=500mm L0＝2 a0＋∏﹙dd1＋dd2﹚／2＋﹙dd2－dd1﹚2／4 a0 ＝1000＋∏³280／2＋1602／2000 =1446.8mm 由【1】表8.4选取基准长度Ld＝1400mm 实际中心距a为
a＝a0＋﹙Ld－L0﹚／2 ＝1000+﹙1400－1446.8﹚／2 ＝ 476.6mm 5.6.校验小带轮包角ɑ1 α＝[180°－﹙dd2－dd1﹚／a ] ³57.3°
＝[180°－﹙200－80﹚／476.6] ³57.3°
＝165.6°＞120° 合格
5.7.确定V带根数Z Z≥Pc／[P0] ＝Pc／﹙P0＋ΔP0﹚³Kα³Kc P0＝[1.22＋﹙1.29－1.22﹚³﹙2900－2800﹚／﹙3200－2800﹚] ＝1.24kw ΔP0＝Kb³n0³﹙1－1／Ki﹚
＝0.0010275³2900³﹙1－1／1.1373﹚
＝0.3573kw KL＝0.96 Kα＝0.97 Z＝6.05／﹙1.24＋0.3573﹚³0.97³0.96 ＝4.06 圆整得Z=4 5.8.求初拉力F0及带轮轴的压力FQ 由【1】表8.6查得q＝0.1kg／m F0＝500³Pc2.5／Kα－1﹚／z³V＋qV2 ＝113N 轴上压力Fq为
Fq＝2³F³z³sin165.6／2
＝2³113³4³sin165.6／2 ＝894.93N 5.9.设计结果
选用4根A－1400GB／T11544－1997的V带 中心距476.6mm 轴上压力894.93N 带轮直径80mm和200mm
6、减速器齿轮传动的设计计算
6.1.高速级圆柱齿轮传动的设计计算 6.1.1.选择齿轮材料及精度等级
小齿轮选用45号钢调质 硬度为220~250HBS 大齿轮选用45号钢正火 硬度为170~210HBS 因为是普通减速器 故选用9级精度 要求齿面粗糙度Ra≦3.2~6.3μm 6.1.2.按齿面接触疲劳强度设计 T1=41.1N²m=41100N²mm 由【1】表10.11查得K=1.1 选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取25 则大齿轮齿数Z2=i2²Z1=92.5 圆整得Z1=93 齿面为软齿面
由【1】表10.20选取Ψd=1 由【1】图10.24查得
σHLim1 =560 MPa σHLim2 =530 MPa 由表【1】10.10查得
SH=1 N1=60njLh=60³1160³1³(10³300³16)＝3.34³109 N2= N1／ i2=3.34³109／3.7=9.08³108 查【1】图10.27知 ZNT1=0.9 ZNＴ２=1 [σH]1= ZNT1³σHLim1／SH＝0.9³560／1=504 MPa [σH]2= ZNT2³σHLim2／SH＝1³530／1 =530 MPa 故d1≧76.43³[KT1﹙i2＋1﹚／Ψd³i2³[σH]12]1／3 =76.43³[1.1³41100³﹙3.7＋1﹚／1³3.7³5042]1／3 =46.62mm m= d1／Z1=46.62／25=1.86 由【1】表10.3知 标准模数 m=2 6.1.3.计算主要尺寸 d1=m Z1=2³25=50mm d2=m Z2=2³93=186mm b=Ψdd1=1³50=50mm 小齿轮的齿宽取 b2=50mm 大齿轮的齿宽取 b1=55m a=m﹙Z1＋Z2﹚／2=2³﹙25＋93／2=118m 6.1.4.按齿根弯曲疲劳强度校核
查【1】表10.13得 YF1 =2.65 YF2=2.18 应力修正系数YS 查【1】表10.14得 YS1=2.21 YS2=1.79 许用弯曲应力[σF] 由【1】图10.25查得 σFlim1 =210 MPa σFlim2 =190 MPa 由【1】表10.10差得 SF=1.3 由【1】图10.26查得 YNT1=YNT2=0.9 有公式(10.14)可得
[σF]1= YNT1³σFlim1／SF =210³0.9／1.3=145.38 MPa [σF]2= YNT2³σFlim2／SF =190³0.9／1.3=131.54 MPa 故 σF1 =2KT YF YS／bm2Z1=76.19MPa＜[σF]1=145.38MPa σF2 =σF1³YF2³YS2／YF1³YS1＝76.19³2.21³1.79／2.65³1.59 ＝71.53MPa＜[σF]2 ＝131.54MPa 所以齿根弯曲强度校核合格
6.1.5.检验齿轮圆周速度
V＝πd1³n1／60000＝3.14³50³1160／60000＝3.03 m/s 由【1】表10.22可知选9级精度是合适的
6.2.低速级圆柱齿轮传动的设计计算 6.2.1.选择齿轮材料及精度等级
小齿轮选用45号钢调质 硬度为220~250HBS 大齿轮选用45号钢正火 硬度为170~210HBS 因为是普通减速器 故选用9级精度 要求齿面粗糙度Ra≦3.2~6.3μm 6.2.2.按齿面接触疲劳强度设计
T2=144.57N²m=145000N²mm n2=313.51r／min 由【1】表10.11查得K=1.1 选择齿轮齿数 小齿轮的齿数取31 则大齿轮齿数Z2=i3²Z1=89.9 圆整得Z1=90 齿面为软齿面
由【1】表10.20选取Ψd=1 由【1】图10.24查得
σHLim1 =550 MPa σHLim2 =530 MPa 由表【1】10.10查得
SH=1 N1=60njLh=60³313.51³1³(10³300³16)＝9.03³108 N2= N1／ i3=9.03³108／2.9=3.11³108 查【1】图10.27知 ZNT1=1 ZNＴ２=1.06 [σH]1= ZNT1³σHLim1／SH＝1³550／1=550 MPa [σH]2= ZNT2³σHLim2／SH＝1.06³530／1 =562 MPa 故d1≧76.43³[KT1﹙i2＋1﹚／Ψd³i3³[σH]12]1／3 =76.43³[1.1³145000³﹙2.9＋1﹚／1³2.9³5502]1／3 =68.02mm m= d1／Z1=68.02／31=2.2 由【1】表10.3知 标准模数 m=2.5 6.2.3.计算主要尺寸 d1=m Z1=2.5³31=77.5mm d2=m Z2=2.5³90=225mm b=Ψdd1=1³77.5=77.5mm 大齿轮的齿宽取 b2=80mm 小齿轮的齿宽取 b1=85mm a=m﹙Z1＋Z2﹚／2=2³﹙31＋90)／2=151.25m 6.2.4.按齿根弯曲疲劳强度校核
查【1】表10.13得 YF1 =2.53 YF2=2.22 应力修正系数YS 查【1】表10.14得 YS1=1.64 YS2=1.79 许用弯曲应力[σF] 由【1】图10.25查得 σFlim1 =210 MPa σFlim2 =190 MPa 由【1】表10.10差得 SF=1.3 由【1】图10.26查得 YNT1=YNT2=1 有公式(10.14)可得
[σF]1= YNT1³σFlim1／SF =210³1／1.3=162 MPa [σF]2= YNT2³σFlim2／SF =190³1／1.3=146 MPa 故 σF1 =2KT YF YS／bm2Z1=85.4MPa＜[σF]1=162MPa σF2 =σF1³YF2³YS2／YF1³YS1＝85.4³2.22³1.79／2.53³1.64 ＝81.8MPa＜[σF]2 ＝146MPa 所以齿根弯曲强度校核合格
6.2.5.检验齿轮圆周速度
V＝πd1³n1／60000＝3.14³77.5³313.51／60000＝1.27 m/s 由【1】表10.22可知选9级精度是合适的
7、轴的设计
7.1.高速轴的设计
7.1.1.选择轴的材料及热处理
由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 对材料无特殊要求 故
选用45号钢并经调质处理
7.1.2.按钮转强度估算直径 根据表【1】表14.1得C＝107～118 P1=4.99Kw
又由式 d1≧C³﹙P1／n1﹚1／3 d1≧﹙107～118﹚³﹙4.99／1160﹚1／3＝17.5～19.35 mm 考虑到轴的最小直径要连接V带 会有键槽存在故将估算直径加大3％ ～5％
取为18.03～20.32mm 由设计手册知标准直径为20mm 7.1.3.设计轴的直径及绘制草图 确定轴上零件的位置及固定方式 此轴为齿轮轴 无须对齿轮定位
轴承安装于齿轮两侧的轴段采用轴肩定位 周向采用过盈配合
确定各轴段的直径
由整体系统初定各轴直径
轴颈最小处连接V带d1=20mm d2=27mm 轴段3处安装轴承d3=30mm 齿轮轴段d4=38mm d5=d3=30mm
确定各轴段的宽度
由带轮的宽度确定轴段1的宽度
B=(Z-1)e+2f（由【1】表8.5得）B=63mm 所以b1=75mm；轴段2安装轴承端盖 b2取45mm 轴段
3、轴段5安装轴承 由【2】附表10.2查的 选6206标准轴承 宽度为16mm b3=b5= 16mm；齿轮轴段由整体系统决定 初定此段的宽度为b4=175mm
按设计结果画出草图 如图1-1
图1-1 7.2.中间轴的设计
7.2.1.选择轴的材料及热处理
由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 对材料无特殊要求 故
选用45号钢并经调质处理
7.2.2.按钮转强度估算直径
根据表【1】表14.1得C＝107～118 P2=4.75Kw
又由式 d1≧C³﹙P2／n2﹚1／3 d1≧﹙107～118﹚³﹙4.75／313.51﹚1／3＝26.75～29.5 mm 由设计手册知标准直径为30mm 7.2.3.设计轴的直径及绘制草图 确定轴上零件的位置及固定方式 此轴安装2个齿轮 如图2-1所示 从两边安装齿轮
两边用套筒进行轴向定位 周向定位采用平键连接 轴承安装于齿轮两侧 轴向采用套筒定位 周向采用过盈配合固定
确定各轴段的直径
由整体系统初定各轴直径
轴段1、5安装轴承 d1=30mm 轴段2、4安装齿轮 d2=35mm 轴段3对两齿轮轴向定位 d3=42mm d4=35mm d5=d1=30mm
确定各轴段的宽度 如图2-1所示
由轴承确定轴段1的宽度 由【2】附表10.2查的 选6206标准轴承 宽度为16mm 所以b1= b5=33mm；轴段2安装的齿轮轮毂的宽为85mm b2取83mm 轴段4安装的齿轮轮毂的宽为50mm b4=48mm
按设计结果画出草图 如图2-1
图2-1
7.3.低速轴的设计
7.3.1.选择轴的材料及热处理
由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 对材料无特殊要求 故
选用45号钢并经调质处理
由【1】表14.7查的强度极限σb＝650MP 再由表14.2得需用弯曲用力[σ﹣1b]＝60MPa
7.3.2.按钮转强度估算直径
根据【1】表14.1得C＝107～118 P3=4.42Kw T3＝390.53 N.m n3＝108.11r／min 又由式 d1≧C³﹙P3／n3﹚1／3 d1≧﹙107～118﹚³﹙4.42／108.11﹚1／3＝37.45～41.3 mm 考虑到轴的最小直径要安装联轴器 会有键槽存在故将估算直径加大3％ ～5％
取为38.57～43.37mm 由设计手册知标准直径为40mm 7.3.3.设计轴的直径及绘制草图 确定轴上零件的位置及固定方式 如图3-1所示
齿轮的左右两边分别用轴肩和套筒对其轴向固定 齿轮的周向固定采用平键连接 轴承安装于轴段2和轴段6 处 分别用轴肩和套筒对其轴向固定 周向采用过盈配合固定
确定各轴段的直径
由整体系统初定各轴直径
轴颈最小处连接轴承d1=40mm 轴段2轴段6处安装轴承d2=d6=45mm d3=53mm 轴段4对齿轮进行轴向定位 d4=63mm 轴段5安装大齿轮 d5= 56mm
确定各轴段的宽度
由联轴器的宽度确定轴段1的宽度 选用HL型弹性柱销联轴器
由【2】附表9.4查得选HL3型号
所以b1取94mm；轴段2安装轴承端盖和轴承 由【2】附表10.2查的 选6209标准轴承 宽度为b2取65mm 由整体系统确定轴段3取65mm b4=12.5mm 轴段5安装的齿轮轮毂的宽为80mm b5=78mm 轴段6安装轴承和套筒 b6=38.5mm
按设计结果画出草图 如图3-1
7.3.4.按弯扭合成强度校核轴径 画出轴的受力图（如图3-2）
做水平面内的弯矩图（如图3-3）
圆周力 FT＝ 2T3／d＝390530³2／225＝3471.38N 径向力 Fr＝Fttanα＝3471.38³0.364＝1263.58N 支点反力为 FHA＝L2FT／﹙L1＋L2﹚＝3471.38³126／﹙68＋126﹚
＝2254.61N FHc＝L1FT／﹙L1＋L2﹚＝3471.38³68／﹙68＋126﹚
＝1216.77N B-B截面的弯矩 MHB左＝FHA³L1＝2254.61³68＝153313.48 N.mm MHB右＝FHC³L2＝1216.77³126＝153313.02 N.mm 做垂直面内的弯矩图（如图3-4）
支点反力为FVA＝L2Fr／﹙L1＋L2）＝1263.58³126／﹙68＋126﹚
＝820.58 N FVc＝L1Fr／﹙L1＋L2﹚＝1263.58³68／﹙68＋126﹚
＝442.90 N B-B截面的弯矩 MVB左＝FVA³L1＝820.58³68＝55806.24N.mm MVB右＝FVC³L2＝442.90³126＝55805.40N.mm 做合成弯矩图（如图3-5）
合弯矩 Me左＝[﹙MHB左﹚2＋﹙MVB左﹚2 ]1／2
＝[﹙153313.48﹚2＋﹙55806.24﹚2] 1／2
＝ 163154.4 N.mm Me右＝[﹙MHB右﹚2＋﹙MVB右﹚2 ]1／2 ＝[﹙153313.02﹚2＋﹙55805.40﹚2] 1／2 ＝163153.68 N.mm 求转矩图
（如图3-6）
T3＝9550³P3／n3 ＝9550³4.42／108.11 ＝390.53 N.m 求当量弯矩
修正系数α＝0.6 Me＝[﹙M﹚2＋﹙αT﹚2]1／2＝285534.21 N.mm 确定危险截面及校核强度
σ eB＝Me／W＝285534.21／0.1²（50）3＝16.26MPa 查【1】表14.2得知 满足σ≦[σ﹣1b] ＝60MPa的条件 故设计的轴有足够的强度 并有一定的余量
图3-1
8、滚动轴承的选择
轴 型号 d（mm）D（mm）B（mm）高速轴 6206 30 62 16 中间轴 6206 30 62 16 低速轴 6209 45 85 19
9、键的选择
由【1】表14.8查得 选用A型普通平键 轴
轴径（mm）键宽（mm）键高（mm）键长（mm）高速轴 20 6 6 60 中间轴 35 10 8 70 35 10 8 40 低速轴 40 12 8 84 56 16 10 68
10、联轴器的选择
低速轴和滚筒轴用联轴器连接 由题意选LT型弹性柱销联轴器 由【2】附表9.4查得HL3联轴器 型号
公称扭矩（N²m）许用转速（r／min）轴径（mm）轴孔长度（mm）D（mm）HL3 630 5000 40 60 160
11、齿轮的润滑
采用浸油润滑 由于低速级周向速度低
所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径 取为35mm
12、滚动轴承的润滑
如果减速器用的是滚动轴承
则轴承的润滑方法可以根据齿轮或蜗杆的圆周速度来选择：
圆周速度在2m／s～3m／s以上时 可以采用飞溅润滑 把飞溅到箱盖上的油
汇集到箱体剖分面上的油沟中 然后流进轴承进行润滑 飞溅润滑最简单 在减速器中应用最广 这时
箱内的润滑油粘度完全由齿轮传动决定
圆周速度在2m/s～3m/s以下时 由于飞溅的油量不能满足轴承的需要 所以最好采用刮油润滑
或根据轴承转动座圈速度的大小选用脂润滑或滴油润滑 利用刮板刮下齿轮或蜗轮端面的油
并导入油沟和流入轴承进行润滑的方法称为刮油润滑
13、润滑油的选择
采用脂润滑时
应在轴承内侧设置挡油环或其他内部密封装置 以免油池中的油进入轴承稀释润滑脂
滴油润滑有间歇滴油润滑和连续滴油润滑两种方式 为保证机器起动时轴承能得到一定量的润滑油 最好在轴承内侧设置一圆缺形挡板 以便轴承能积存少量的油
挡板高度不超过最低滚珠(柱)的中心 经常运转的减速器可以不设这种挡板
转速很高的轴承需要采用压力喷油润滑
如果减速器用的是滑动轴承
由于传动用油的粘度太高不能在轴承中使用 所以轴承润滑就需要采用独自的润滑系统
这时应根据轴承的受载情况和滑动速度等工作条件选择合适的润滑方法和油的粘度
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利 考虑到该装置用于小型设备 选用L-AN15润滑油
14、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整
采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封
密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM（F）B70-90-10-ACM 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定
结 论
我们的设计是自己独立完成的一项设计任务 我们工科生作为祖国的应用型人才
将来所从事的工作都是实际的操作及高新技术的应用
所以我们应该培养自己市场调查、收集资料、综合应用能力 提高计算、绘图、实验这些环节来锻炼自己的技术应用能力
本次毕业设计针对“二级圆柱齿轮减速器设计”的要求 在满足各种参数要求的前提下 拿出一个具体实际可行的方案 因此我们从实际出发 认真的思考与筛选
经过一个多月的努力终于有了现在的收获 回想起来
在创作过程中真的是酸甜苦辣咸味味俱全 有时为了实现一个参数翻上好几本资料 然而也不见得如人心愿 在制作的过程中 遇到了很多的困难 通过去图书馆查阅资料 上网搜索
还有和老师与同学之间的讨论、交流 最终实现了这些问题较好的解决
由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器 用于原动机和工作机或执行机构之间 起匹配转速和传递转矩的作用 在现代机械中应用极为广泛
本次设计的是带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器 首先熟悉题目 收集资料 理解题目
借取一些工具书
进行了传动方案的评述
选择齿轮减速器作为传动装置
然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）然后用AutoCAD进行传统的二维平面设计
完成圆柱齿轮减速器的平面零件图和装配图的绘制 通过毕业设计
树立正确的设计思想
培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的一般方法和步骤 掌握机械设计的一般规律
进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范 进行计算机辅助设计和绘图的训练
通过这次毕业设计的学习和研究 我们开拓了视野
掌握了设计的一般步骤和方法
同时这三年来所学的各种专业知识又得到了巩固 同时
这次毕业设计又涉及到计算、绘图等 让我们又学到很多新的知识 但毕竟我们所学的知识有限
本设计的好多地方还等待更改和完善
致 谢
短暂的毕业设计是紧张而有效的 在掌握了三年所业学的专知识后
自己能够综合的运用并能完成自己和同学拟订的毕业设计 这也是对自己所学专业知识的考察和温习
虽然这是第一次全面的从完成由构思到设计完成 我从中也学到了很多
综合运用了课本知识
再加上实际生产所用到的一些设计工艺 认真的对自己设计的数据进行计算和核对
严格按照设计的步骤和自己已经标出的设计过程来进行计算 这些都是自己在设计中所能获得的好处
虽然在计算的过程中也遇到了很多在课本中没有遇到过的问题 这些都是在实际生产中所要考虑到的细节问题 而自己往往都会遗漏这样的设计
但在毕业设计指导老师高清冉老师指导下
她给出我们在设计中必须及在实际中所要考虑到的细节的讲解 使我体会到了理论联系实践的重要性 另外在设计的过程中需要用大量的数据 而这些数据都是计算得来的
因此需要翻阅大量的相关设计的文献
所以我在学校图书馆里认真的查阅并记录了数据 再进行数次的核对最终有了正确的设计数据
毕业设计能够顺利的完成与高老师的指导是分不开的 遇到的问题和自己不能设计的步骤 都是在高老师的讲解下得到满意的答案
从而加快了自己设计的进度和设计的正确性、严谨性 对学校要求的设计格式
高老师也反复的检查每一个格式和布局的美观 这样我们才能设计出符合标准的设计
时间就这样在自己认真设计的过程中慢慢的过去了 几周的时间过的是有效和充实的
到最后看到自己设计的题目完成后心情是非常喜悦的 因为这凝结了自己辛苦的劳动和指导老师的指导 所以说这次和同学完成设计收获甚多
最后在对高老师感激的同时
也要对在百忙中认真评阅我们设计的学院领导表示感谢 你们丰富的专业知识能给我们提出很多可行的方案 所以我由衷的表示谢意！
参考文献 【1】 陈立德
机械设计基础.第3版.高等教育出版社出版 2007 【2】 陈立德
机械设计课程设计.第3版.高等教育出版社 2007 【3】 杜白石
机械设计课程设计.西北农林科技大学机电学院 2003 【4】 龚桂义
机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社 1996 【5】 吴宗泽
机械设计课程设计手册.第2版.北京：高等教育出版社 1999 【6】 朱文坚
机械设计课程设计.第2版.华南理工大学出版社 2004 【7】 汪朴澄
机械设计基础.第1版.人民教育出版社出版 1977 ?? ?? ?? ?? 1
济源职业技术学院毕业设计
II
设计内容——(二级齿轮减速器
专 业 ：机械设计制造及其自动化
班 级 ： 1201 班
姓 名 ： 闫佳荣
学 号 ： 20121804141 指导老师 ： 马利云
吕梁学院学院 矿业工程系
完成时间 ： 2015 年
月日)
目 录
第一章 前言.............................................................（3）
第二章 减速器零部件三维造型设计.........................................（3）
2.1 箱座建模主要参数及主要过程.....................................（3）
2.2 大端盖建模主要参数及主要过程...................................（7）
2.3轴及轴上零件建模主要参数及主要过程.............................（8）
第三章 虚拟装配..........................................................（11）
3.1制作装配图.....................................................（11）
第四章 心得体会..........................................................(13)第五章 参考文献..........................................................(14)
机械设计课程设计
第一章 前言
计算机辅助设计（CAD）技术是现代信息技术领域中设计技术之一，也是使用最广泛的技术。UG作为中高端三维CAD软件，具有功能强大、应用范围广等优点，应此被认为是具有统一力的中高端设计解决方案。
UG由许多功能模块组成，每一个模块都有自己独立的功能，可以根据需要调用其中的一个或几个模块进行设计。还可以调用系统的附加模块或者使用软件进行二次开发工作。下面介绍UG集成环境中的四个主要CAD模块。
1.基础环境 基础环境是UG启动后自动运行的第一个模块，是其他应用模块运行的公共平台。
2.建模模块 建模模块用于创建三维模型，是UG中的核心模块。UG软件所擅长的曲线功能和曲面功能在该模块中得到了充分体现，可以自由地表达设计思想和进行创造性的改进设计，从而获得良好的造型效果和造型速度。3.装配模块 使用UG的装配模块可以很轻松地完成所有零件的装配工作。在组装过程中，可以采用自顶而下和自下而上的装配方法，可以快速跨越装配层来直接访问任何组件或子装配图的设计模型。
4.制图模块 使用UG三维模型生成工程图简单方便，只需对自动生成的视图进行简单的修改或标注就可以完成工程图的绘制。同时，如果在实体模型或工程图二者之一做任何修改，其修改结果就会立即反应到另一个中，使得工程图的绘制更加轻松快捷。
这次二级减速器造型设计能够使我们学习机械产品UG设计基本方法，巩固课程知识，提高动手实践能力，进一步提高运用计算机进行三维造型及装配设计、工程图绘制方面的能力，了解软件间的数据传递交换等运用。
第二章
减速器零部件三维造型设计
2.1 箱座建模主要参数及主要过程
1、绘制箱座底座，如图2.1-1所示
利用草图和拉伸操作完成箱座大至尺寸的建模
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图2.1-1
2、箱体的壁厚取12，如图2.1-2所示
图2.1-2
3、利用腔体操作完成箱座内腔、布尔操作将箱座的组成单元求和、求差如图2.1-3 2.1-4 2.1-5
图2.1-3
机械设计课程设计
图2.1-4
图2.1-5
4、箱体通过拉伸打孔等特征操作最后箱体如图2.1-6
图2.1-6
5、利用孔、螺纹特征工具制作油塞孔、视孔、通气器孔及吊环孔，如图2.1-7所示
机械设计课程设计
图2.1-7
8、油塞螺纹孔的创建参数如图2.1-8所示
图2.1-8
9、倒圆角、倒斜角操作完善箱座建模
图2.1-9
9、用到的其他特征和操作：插入垫块，建立平面和基准
机械设计课程设计
图2.1-10 2.2 大端盖建模主要过程
1、建立草图、拉伸完成箱盖大至外形建模2.2-1
图2.2-1
4、运用拉伸、利用孔完成凸台上螺栓沉头孔的建模如图2.2-2
图2.2-2
5、运用镜像操作，完成箱盖主体建模即完成大端盖建模如图2.2-3
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图2.2-3
6、建立草图、拉伸、布尔操作，完成箱座顶部透气盖板处的建模；孔操作和矩形阵列完成透气盖板安装螺栓孔如图2.2-4
图 2.2-4
7、利用倒斜角、倒圆角完善箱盖建模，完成效果图如图2.2-5
图 2.2-5
2.3轴及轴上零件建模主要参数及主要过程
1、轴的建模：建立草图、回转（台阶轴）——草图，拉伸、布尔操作（键槽）
机械设计课程设计
——倒斜角如图2.3-1
图2.3-1
2、利用UG斜齿轮建模插件，输入参数，自动生成斜齿轮
图2.3-2
3、运用键特征生成键如图2.3-3
图2.3-3
4、运用拉伸和倒角特征完成最后零件如图2.3-4
机械设计课程设计
图2.3-4
5、轴承端盖：草图——回转——孔——倒斜角、倒圆角如图2.3-5
图 2.3-5
6、通气盖板 草图——拉伸——孔——矩形阵列——倒圆角
图 2.3-6
7、通气塞
图 2.3-7
机械设计课程设计
8、螺栓和起盖螺钉
图 2.3-8
9、轴承的建模
轴承是标准件，利用UG软件插件获得轴承模型
图 2.3-9
10、轴套按照实际尺寸，建立草图——回转获得
图 2.3-10 第三章虚拟装配
3.1制作装配图
1）新建文件设置如图并打开，开始-装配如图3.1-
1、3.1-2所示
机械设计课程设计
图3.1-1 图3.1-2 2）以轴为基础，将轴承、斜齿轮、健、套筒装配成三个部件——以箱座为基础，装配已装配完成的三个部件、箱盖、通气盖板、通气塞、轴承端盖、螺栓等
3）点击“添加组件”以绝对原点的方式添加零件如图3.1-3
图3.1-3 4）点击“添加组件”以通过约束的方式添加其它组件，如图3.1-4所示
机械设计课程设计
图3.1-4 5）分别添加零部件最后装配图渲染效果如下图3.1-5
图3.1-5
第四章 心得体会
虽然课程设计要求的内容都有完成，不过因为水平有限并且在所难免的无法顾及到方方面面，因此该项课程设计还存在很多不完善甚至是错误的地方。我们希望能利用课程设计之后的时间慢慢将它完善，做到做好。再次感谢同学和老师的帮助，我会更加努力的
通过这次设计，使我认识到上课时的内容虽然已经很很丰富，但如果没有实践的话，学习再多的理论也只是纸上谈兵，就像用到的各种符号，往往就同其它
机械设计课程设计 的一些符号相混，结果往往是张冠李戴。但如果书上的知识没有掌握，在设计的过程中会遇到很多麻烦，就像有许多公式记不起来，结果是弄得自己手忙脚乱，只好再从书上查找；通过这次设计，我查找资料的能力和软件操作能力也得到了很大的提高。
经过这次课程设计，我的三维造型能力得到很大的提高。在这个二级减速器造型设计过程中，我的UG制图知识得到了进一步的巩固，同时还知道了许多的技巧。例如，箱体上螺纹孔的创建。我还有一个收获就是学会了查资料来解决问题，我本来不知道圆柱直齿轮是怎么建模的，于是我到图书馆找了几本书回来看，最后，我才懂得用扫掠的方法来画斜齿轮。所以，我应该感谢这次课程设计使我获得了进一步的提高。
这次的设计，使我也懂得所学的理论知识要做到真正的融会贯通，就必须是理论同实践相结合。在现实生活中要勤于用学过的知识分析遇到的问题。
第五章 参考文献
1 目标函数与设计变量
蜗杆减速器优化设计的主要目的是减小蜗杆减速器的体积和质量。由于蜗杆的直径往往不大, 所以蜗轮的大小对蜗杆减速器的体积和质量起到决定性的作用。本文中的蜗轮采用齿圈式蜗轮结构, 齿圈的材料是锡青铜, 轮芯材料是铸铁。为了最大可能降低减速器的成本, 把蜗轮齿圈体积最小确定为优化目标, 并以此建立目标函数。
由上式可知, 蜗轮齿圈的体积与模数m、蜗杆的齿数z1和蜗杆的直径系数q以及传动比i有关。传动比i已经给定, 所以模数m、蜗杆的齿数z1和蜗杆的直径系数q为设计变量。即
2约束条件
2.1蜗杆头数z1由以给定的传动比和效率来选取, 在传递动力的情况下z1=2~4, 则
2.2为防止蜗轮发生根切, 并保证传动的平稳性, 蜗轮的齿数应该大于30;为防止蜗轮尺寸过大, 传动动力的蜗轮齿数一般不大于80, 则
2.3模数要尽可能选取标准值, 传动动力的蜗杆传动, m=2~16mm, 则
2.7约束传动效率不低于0.85, 则
3优化实例
本问题使用3个设计变量, 列出12个约束条件, 初始方案为:
将优化结果按照设计规范圆整后, 得到最优解为:
与初始方案相比, 蜗轮齿圈体积优化后减少了16.67%, 得到了较好的优化效果。
结束语
针对蜗杆减速器, 通过建立数学模型和约束条件, 运用Matlab优化工具箱以蜗轮体积最小为目标函数进行了优化设计, 减小了减速器的体积, 从而在较短的时间内, 设计了体积小、质量轻且满足工作要求的蜗杆减速器。提高了设计效率, 节省了贵重金属材料, 降低了制造成本, 获得了较好的设计效果。
参考文献
[1]濮良贵, 陈国定, 吴立言.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2013:238-268.
[2]陈乃虹, 王文博.直齿圆锥齿轮传动的优化设计[J].机械设计与制造, 1991, 4:27-29.
[3]杜海霞.圆柱齿轮减速器的最小体积优化设计[J].机械工程与自动化, 2011, 164 (1) :186-187, 189.
【关键词】汽车变速箱 轴承 装配
1 变速器轴承压装系统结构及原理
1.1 压装系统组成
压装系统主要由机械系统和液压系统组成。机械系统包括线体“升降小车”弯板“顶板夹紧装置“顶升油缸和压装油缸等，液压系统主要由推进油缸回路、顶升油缸回路组成。
1.2 压装系统工作原理
轴承压装工作原理如下：通过轨道小车将变速器箱体送至压装机工作位置$顶升油缸举升，利用定位装置使轴承承孔轴线和压装油缸轴线平行并夹紧，操作人员将齿轮轴或合件放入箱体内相应位置，启动推进油缸，顶尖伸出将齿轮轴顶起定位，准备压装；压装油缸将轴承压入齿轮轴及承孔；压装结束，压装油缸活塞退回；轴承压装过程结束。
1.3 技术术要求
该压装机必须要满足的技术要求为：
（l）压装机能同时满足 同档箱中壳的中间轴、二轴锥轴承外圈的压装。
（2） 压装机能适应不同档箱体中壳的中间轴、二轴锥轴承外圈的压装。
（3） 压装过程满足基本动作且不产生偏差现象，稳定可靠，能将压力消耗在压机内部，
地面不承受压力。
（4）配备相应的上下料结构，保证起吊设备不与压装设备产生干涉。
（5）在进行品种切换时，保证该压机的调整时间符合节拍要求。
（6）设备在使用时具有足够的刚性、行程可调、环保、维修简单等。
通过分析发现，要实现该装配线中中壳轴承外圈装配的自动化工 是一个非常棘手的问题，其中实现中间轴、二轴轴承外圈同时压装，同时满足两品种不同的中心距和压差，适应产品的柔性化装配线，这些都成了制约自动化装配的关键问题，基于这些问题，目前国内也没有出现能满足需求的设备出现。
2 轴承装配说明
变速器后盖总成轴承装配工序如下：a副箱中间轴总成（2件）放在装配胎具定位孔内；b安放同步器；c装副箱主轴、副箱减速齿轮等附件；d装后盖壳体；e装配轴承。3个轴承中心在一条直线上成“凸”字形，组合轴承 ’ 高出，轴承 "（2个）低，且在一个平面上。手工装配是先装两侧两个轴承（起定位作用），再装中间组合轴承。压装可以采用先压两侧两个轴承再压中间组合轴承或是3 个轴承同时压装的方式。
3 变速器关键轴承压装分析
3.1 变速器装配的关键过程
速器生产线由三十多个生产工序组成，对其实施 SPC，首先要识别关键生产工序及关键控制变量。变速器装配过程中的关键轴承压装，关键螺栓拧紧及垫片厚度选择等都是关键过程。
轴承是变速器的重要零件，为了实现齿轮配合严格定位及旋转要求，高速滚动轴承与轴及轴承座孔需采用过盈配合。当轴承过盈量过小，轴承会发生蠕变以致失效，当轴承过盈量过大，采用液力压装机冷压装时会划伤工件。要提高变速器装配生产线的装配质量，必需对关键轴承的装配严格把关，对其装配情况进行在线监控。可以确定，变速器轴承装配过程，是变速器装配生产线上最重要的工序之一。关键轴承装配主要包括前壳体和后壳体轴承的压装，差速器轴承的压装等。
实施 SPC 控制图时，轴承压装力，螺栓拧紧力和垫片厚度可作为控制变量。在监控计算机中，这些数据都可通过设备层现场总线从设备控制器中采集，各个设备控制一般由 PLC 实现，PLC通过压力传感器或位移传感器来获取相应变量值。统计过程控制要求控制变量服从正态分布，这是对变量应用控制图的基础。所以必须对控制变量进行分析，建立其数学模型，分析其变化规律。这对下一步控制图的实施具有重要意义。
3.2 轴承最大压装力分析
常用的轴承装配方法有温差法、冷压法以及温差与压装结合法。冷压法常见的有手锤配合套筒敲击法、螺旋加压法、液力压装机以及伺服压装机。变速器装配线上重要轴承的压装，压装力比较大，装配要求比较高，都使用专门设计的液力压装机，以保证轴承压装质量。液力压装机可以采集位移压力数据，并显示一次压装过程中的位移压力曲线和时间压力曲线。
由材料力学理论和弹性力学理论通过简化模型分析可计算出轴承压装力和过盈量的关系。对于轴颈与轴承内圈过盈配合产生的轴向摩擦力，可套用材料力学厚壁圆筒的处理方法。
3.3 轴承压装曲线
在实际压装过程中，将轴承压到与轴颈贴合时要保持数秒，此时的保持压力也就是贴合压力，贴合压力远大于最大压装力，这由工艺设计决定。到达最大压装力后瞬间即达到贴合压力。
液力压装机 PLC 一般采集贴合压力时间点前，与贴合压力时间点有一小段固定时间间隔的时间点的压力，作为轴承压装的最大压装力。监控计算机可采集 PLC 中此压力值，进行统计分析。以监控生产线上的轴承压装情况。
4 压装夹具的设计
压装采用下定位的方式，要求压机上压头与下面举升装置的定位顶杆有较高的位置度要求。工作时，压机自动初定位装配小车，举升装置油缸抬升，定位顶杆通过压装夹具的两个下定位孔二次定位压装夹具，压装夹具上的3个定位孔定位两根副箱中间轴和副箱主轴，这样保证了3根轴及其轴承分别与3个上压头有一定的同轴度，3个上压头内孔留有较大间隙以保证压装时与轴不发生干涉。压装时，压装夹具被抬起，与装配小车脱离，下工装板承受压力，小车不受压力。
【参考文献】
[1]蒋双庆.拖拉机汽车应用技术[M] .北京：中国农业出版社， 2002.
[2]王树梅， 孙林， 童燕.滚动轴承工作游隙的计算方法[J] .轴承， 1994， （2）.
[3]张祖隆， 徐志伟， 高清海， 等.货车变速器滚动轴承的可靠性计算[ J] .汽车工程，1997， 19（4）：240-245.
【减速器设计小结】推荐阅读：
减速器拆装实验报告06-25
