一级圆柱齿轮减速器
学 院：继续教育学院
专 业 ：机械设计制造及自动化 考 号：[1**********]9 学 生 姓 名：宋市委 指 导 教 师：
2013 年 4 月
毕业设计（论文）答辩成绩评定
机械设计制造及其自动化 专业毕业设计（论文）第 答辩委员会于
年 月 日审定了 班级 宋市委学生的毕业设计（论文）。
设计（论文）题目： 一级圆柱齿轮减速器设计
设计（论文）说明书共 26 页，设计图纸 6 张。
毕业设计（论文）答辩委员会意见：
成 绩：
机自 专业毕业设计（论文）答辩委员会
主任委员 （签字）
目 录
摘 要 ................................................................... IV 第1章 概述 .............................................................. 1 第2章 减速机的设计 ...................................................... 3 2.1、传动方案分析 ........................................................... 3 2.2选择电动机 .............................................................. 4 2.3计算传动装置总传动比和分配各级传动比 .................................... 5 2.4计算传动装置的运动和动力参数 ............................................ 6 2.5初绘装配底图及验算轴系零件 .............................................. 7 第3章 结构设计 ......................................................... 13 3.1设计和绘制减速器的轴系零件 ............................................. 13 3.2设计绘制箱体及其附件的结构 ............................................. 14 3.3减速器附件的结构设计 ................................................... 16 第4章 加工 ............................................................. 18 4.1完成装配工作图 ......................................................... 18 4.2设计减速器零件工作图 ................................................... 20 4.3润滑与密封 ............................................................. 22 小 结 .................................................................. 24 参考文献 ................................................................. 25 致 谢 .................................................................. 26
摘 要
一级圆柱齿轮减速机是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。常用的减速器已标准化和规格化，用户可根据各自的工作条件进行选择。
本次毕业设计中的减速机是根据用户的选择而设计的非标准减速器。机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。合理的传动方案不仅应满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。
关键词传动装置箱体 齿轮 低速轴
第1章 概述
减速器是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。常用的减速器已标准化和规格化，用户可根据各自的工作条件进行选择。
毕业设计中的减速器设计通常是根据给定的任务，参考标准系列产品资料，进行非标准的减速器设计。 （一）减速器的类型
减速器种类很多，可以满足各种机器的不同需求。一般根据以下几种方法进行分类：按传动件的不同，可分为圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮——蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按传动级数不同可分为单级减速器、双级减速器和多级减速器；按轴在空间的相对位置不同，可分为卧式减速器和立式减速器。
表1-1 常用减速器的形式、特点及应用
1 2
(二)减速器箱体的结构 标准减速器有通用和专用两种。
箱体是一个重要零件，它用来支承和固定轴系零件，保证传动传动零件的正确啮合，使箱体内零件具有良好润滑和密封。常用的减速器箱体的结构形式如下所述：
1、铸造箱体和焊接箱体
减速器箱体大都采用铸铁（HT200或HT250）铸造而成。铸造箱体刚性好易切削，并可得到复杂的外形。对于重型减速器箱体，为提高箱体强度和刚度可采用球墨铸铁或铸钢来铸造。铸造箱体质量较大，使用于成批生产。
在某些单件生产的大型减速器中，箱体也有用钢板焊成的，轴承座部分可用圆钢、锻刚或铸钢制作。焊接箱体 比铸造箱体请 轻1/4~1/2，因而节省材料，降低成本，并且结构紧凑，外形美观，制造简单，生产周期短；但焊接时容易产生热变形，要求有较高的焊接技术且焊后要退火处理。
2、部分式箱体和整体式箱体
减速器箱体广泛采用部分式结构。部分面常与轴线平面重合，有水平和倾斜两种。一般减速器只有一个水平剖分面。对于小型圆锥齿轮或蜗杆减速器，为使结构紧凑，保证轴承与孔座的配合性质，常采用整体式箱体，但装拆、调整不方便。
第2章 减速机的设计
2.1 传动方案分析
（一）总体设计 分析拟定传动方案
机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。合理的传动方案不仅应满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。因此，设计时应注意优先保证重点，并统筹兼顾其它条件。
传动方案常用运动简图表示。运动简图明确地表示了组成机器的原动机、传动装置和工作机三者之间的运动和动力传递关系，而且为传动装置的设计提供了重要依据。
分析和选择传动机构的类型及组合，合理布置传动顺序，是拟定传动方案的重要环节，通常应考虑以下几点：
（1） 带传动 由于其承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其它传动形式
大，但运动平稳，能吸振缓冲，因此被广泛应用于传动系统的高速级。 （2） 链传动 运动不平稳，有冲击，宜布置在传动系统的低速级。
（3） 斜齿圆柱齿轮传动 平稳性较直齿圆柱齿轮传动好，相对可用于高速级。 （4） 锥齿轮传动 因锥齿轮加工较困难，故一般放在高速级，并限制其传动比。 （5） 蜗杆传动 传动比大承载能力较齿轮传动低，故常布置在传动装置的高速级，
获得较小的结构尺寸和叫高的齿面相对滑动速度，以便于形成液体动压润滑油膜，提高承载能力和传动效率。
（6） 开式齿轮传动 其工作环境一般较差，润滑条件不好，故寿命较短，宜布置在
传动装置的低速级。 （7） 改变运动形式的机构
（8） 传动装置的布局 要求尽可能做到结构紧凑、匀称，强度和刚度好，便于操作
和维修。
传动方案反映运动和动力传递路线和各部件的组成和联结关系。其要满足机器的功能要求，满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、工艺和经济性合理等。一般用机构简图表示。
机构运动简图：
图2-1 机构运动简图
2.2选择电动机
1、选择电动机类型和结构形式
电动机类型根据电源（三相交流380/220V）、工作条件（室内、有灰尘、环境最高温度35℃）、载荷特点（运转载荷较平稳）来选择，选择三相鼠笼型异步电动机。一般选用我国采用的Y系列电动机新产品。 2、选择电动机的容量
电动机的功率（容量）选择的合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。一般是根据工作机所需要的功率（KW）的大小和中间装置的效率以及机器的工作条件来确定的 工作机所需功率Pw 工作机所需的功率应由机器的工作阻力和运动参数计算求得
Pw=
1000w
ww
=
3400⨯0.85
=3.042(KW)带式输送机效率η=0.95
w1000⨯0.95
电动机输出功率P0 由工作机所需功率和传动装置的总效率可求得电动机的输出功率
P=o
g
w
为传动装置总效率，包括三角带传动效率η=0.96，一对齿轮
b
总
2
传动效率η=0.975，两对滚动球轴承效率η=0.99=0.9801，联轴器效率η=0.98
r
c
η
总
=0.96⨯0.975⨯0.9801⨯0.98=0.918
P0=
w
=
总
3.042
=3.314(KW) 0.918
选取电动机额定功率 对于长期连续运转，载荷不变或很少变化，且在常温下工作的
电动机，按下式确定电动机的额定功率
P
m
=(1～1.3)P0 取Pm=4(KW)
3、选取电动机转速
容量相同的同类电动机，其同步转速有3000r/min、1500r/min、1000r/min和750r/min四种。电动机转速越高，则级数越少，尺寸和质量越小，价格也越低，但传动系统的总传动比增大，传动级数要增多，传动尺寸和成本都要增加。所以先则电动机转速时，必须进行全面的分析和比较，通常多选用同步转速为1000r/min和1500r/min的电动机。 对于专用传动装置，其设计功率按实际需要的电动机功率来计算；对于通用传动装置，其设计功率按电动机额定功率来计算，而转速则按电动机额定功率时的满载转速来计算。
60⨯1000ν60⨯1000⨯0.85
==49.22rmin 滚动轴承转速为 nw=
πD330π 总传动比范围（三角带ib=2～4，单级圆柱齿轮ig=3～5） i=(2⨯3)～(4⨯5)=6～20 电动机可选择转速范围相应为：
n=in
'
w
=(6～20)⨯49.22=295～984rmin
综合考虑，所选取同速转速为1000rmin的Y系列电动机Y132M1-6，其满载转速为
n
m
=960rmin，
2.3计算传动装置总传动比和分配各级传动比
传动装置总传动比为：i=
n
mw
=
960
=19.50 49.22
分配各级传动比 i=ib.ig（为使三角带传动轮廓尺寸不致过大取ib=3） 则齿轮传动比ig=求）
合理分配传动比是传动装置设计中的一个重要问题，它将影响传动装置的外廓尺寸、质量及润滑或影响减速器的中心距乃至整个机器的工作能力。在具体分配时应考虑以下几点：
1）各级各类传动比最好在推荐范围内选取
2）在 v带—齿轮减速器中，要避免大带轮半径大于减速器输入轴的中心高而造成安装不便，因此应使带传动的传动比小于齿轮传动的传动比。
i
=
b
19.5
=6.5 （符合一级圆柱齿轮减速器传动比最大8的要3
3）总传动比和中心距都相同而传动比分配不同，对结构尺寸的影响不同。应使各级传动装置具有较小的外部尺寸和最小中心距。 4）各传动零件之间不应互相干涉。
5）在二级及多级卧式圆柱齿轮减速器中，为便于实现浸油润滑，应使各级大齿轮浸油深度大致相等。
传动装置的实际传动比要由选定的齿数或标准带轮直径准确计算，因而与要求传动比可能有误差，一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差为±（3%～5%）。
2.4计算传动装置的运动和动力参数
为进行传动件的设计计算，应分别求出各轴的转速、功率和转矩。 1、各级转速 Ⅰ轴 =m=960=320rmin
n
n
Ⅰ
i
b
3
Ⅱ轴
Ⅱ
=
i
Ⅰ
=
g
320
=49.23rmin 6.5
滚动轴 nw=nⅡ=49.23rmin
2、各轴功率 Ⅰ轴 PⅠ=Pmη=4⨯0.96=3.84 （KW）
b
Ⅱ轴 PⅡ=PⅠηη=3.84⨯0.981⨯0.975=3.67(KW)
rg 滚动轴 Pw=PⅡηη=3.67⨯0.981⨯0.975=3.51(KW) rg
3、各轴转矩 电动机轴 T=m=9550⨯4=39.79(N⋅m) 电
m
960
Ⅰ轴 TⅠ=9550
n
Ⅰ
=9550⨯
Ⅰ
3.84
=114.（6N⋅m) 320
Ⅱ轴 T=Ⅱ=9550⨯3.67=711.93（N⋅m) Ⅱ
Ⅱ
49.23
滚动轴
Tw=w=9550⨯
n
w
3.51
=680.90(N⋅m) 49.23
2.5初绘装配底图及验算轴系零件
初绘装配底图的任务是通过绘图来确定减速器的主要结构，进行视图的合理布置。更重要的是进行轴的结构设计，确定轴承的位置和型号，找出轴系上所受各力的作用点，从而对轴、轴承及键等零件进行校核。
传动零件，轴和轴承是减速器的主要零件，其它零件的结构和尺寸随着这些零件而定。绘制装配底图时要先画主要零件，后画次要零件：由箱内零件画起，逐步向外画，对细部结构可先不画，认一个视图为主，兼顾几个视图。
1、确定箱内传动件轮廓及相对位置
首先画出箱内传动件的中心线、齿顶圆、节圆、轮缘及毂宽等轮廓线。并注意各零件间的相对位置和间隙。
2、箱体内壁位置的确定
箱体内壁与齿轮端面及齿轮顶图之间应留有一定的间距，设计减速器结构时，必须全面考虑箱体内传动件尺寸和箱体各方面的结构关系。如：圆柱齿轮减速器，设计高速级小齿轮处的箱体形状和尺寸，要考虑到轴承处上下箱体联接螺栓的布置和凸台高度尺寸，由此来确定箱体内外壁位置。画装配图时要注意，三个视图间的投影关系，应同时画三个视图。
对于箱体底部的内壁位置，由于考虑齿轮润滑及冷却，需要一定的装油量，并使脏油能沉淀，箱体底部内壁与大齿轮顶圆的距离应大于8～12倍模数，并且不小于30～50mm。
3、初步进行视图布置及绘制装配底图
箱体内壁位置决定后，根据箱体壁厚尺寸、凸缘尺寸，即可确定箱体最大轮廓尺寸，再考虑箱外传动零件和联轴器的最大尺寸和位置，则可定出箱外输入和输出轴伸出端的位置及轴伸长度的尺寸范围。至此减速器的主要结构也就确定了。
减速器各视图的大致轮廓尺寸，并考虑好标题栏、明细表、零件编号、尺寸的标注、技术特性表及技术要求的文字说明等的位置，就可进行图面的合理布置。布他图时图面留有余地，以便进行进一步设计，补充局部视图及必要说明。
4、设计齿轮减速器的轴类零件（低速轴）
⑴ 选择轴的材料，确定许用应力
选用轴材料为45号钢，调质处理可知
σ
σb=650MPa（抗拉强度）
=360MPa（屈服点） s
[σ+1]bb=215MPa（在静应力下的许用弯曲应力）
[σ0]bb=102MPa（脉动循环应力下的许用弯曲应力）
[σ-1]bb=60MPa（对称循环应力下的许用弯曲应力）
⑵ 按扭转强度估算轴的最小直径 P轴径应最小，最小直径为d≥C n
3.67 45号钢C=118 则d≥118⨯=49.66mm 49.23
考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=50mm ⑶ 齿轮上作用力的计算
齿轮所受转矩为：
T=P
∏n=9550⨯3.673=711.93N⋅m=711.93⨯10N⋅mm 49.23
齿轮作用力：
圆周力Ft=2Td=2⨯711.93⨯10=3394N
径向力Fr=Fttan20cos12︒=3394tan20cos12︒=1256N
轴向力Fa=Fttanβ=1256tan12︒=267N
⑷ 轴的结构设计
轴结构设计时应同时考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。
① 联轴器的选取，可采用弹性柱销联轴器。查手册可得规格HL3联轴器42³112 GB5014-85 ② 确定轴上零件的位置及固定方式。单级齿轮减速器，将齿轮布置在箱体内壁的中央，轴承对称布置在齿轮两边，轴的伸出端安装联轴器。
齿轮靠轴环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向固定，联轴器靠轴肩、平键和过盈配合分别实现轴向固定及周向固定。 ③ 确定各级轴的直径。将估算轴径d=50mm作为外伸端直径d1与联轴器相配，考虑联轴
器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=58mm。齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑
装拆方便及零件固定的要求，装轴承处轴径d3应大于d2，考虑滚动轴承直径系列取3
d3=65mm。为便于齿轮装拆，与齿轮配合处轴径d4大于d3取d4=70mm。齿轮左端用
套筒固定，右端用轴环定位，轴环直径d5满足齿轮定位的同时，还应满足右侧轴承的安
装要求，根据选定轴承型号确定。右端轴承型号与左端轴承相同，取d6=65mm ④ 取轴承型号。初选轴承型号为深沟球轴承，代号111。查手册可得轴承宽度B=18mm，安装尺寸D=68mm，故轴环直径d5=68mm。
⑤ 定各级轴的长度。综合考虑轴上零件的尺寸及与减速器箱体尺寸的关系，确定各级轴的长度。
⑥ 画出轴的结构草图（如图所示）
5、校核轴的强度
⑴ 画出轴的计算简图，计算支反力和弯矩，由轴的结构简图可确定轴承支点跨距，由此可画出轴的受力简图（如图所示）
水平面支反力FRBX=FRDX=()Ft=()⨯3394=1697N
CHRBX垂直面支反力由静力学平衡方程可求得
FRAZ=1379N FRDZ=123N（方向向下）
-垂直面弯矩 Mcv=FRAZ⨯50.5=1379⨯50.5=69640N⋅m
Mcv=FRDZ⨯50.5=-123⨯50.5=-6212N⋅m
合成弯矩 Mc=-+M
M22CH+(Mcv)2 - =(85698.5)2+(69640)2=110427N⋅mm Mc=+
CH+(Mcv)2 +
=(85698.5)2+(-6212)2=85923N⋅mm
画出各平面弯矩图和扭矩图
计算当量弯矩Me，转矩按脉动循环考虑，应折合系数为：
a=[-1]bb
[0]bb=60≈0.59 102
C剖面最大当量弯矩为：
--Mce=(Mc)2+(aT)2 =(110427)2+(0.59⨯409000)2
=110428N⋅mm
画出当量弯矩图
校核轴径，由当量弯矩图可知，C剖面上当量弯矩最大为危险截面，胶合该截面直径： dc=M(0.1[-σ-1bb])=(0.1⨯60)=26.04mm
考虑该截面上键槽影响，直径增大30%，所以dc=1.03⨯26.04=28mm
结构设计确定的直径为60mm，所以强度不够
绘制轴的零件工作图
其中轴的饿结构设计包括确定轴的形状，轴的径向尺寸。
1、轴的径向尺寸
轴的径向尺寸要在初估轴径的基础上，考虑轴承型号选择、轴的强度、轴上零件的定位和固定，以及便于加工和装配等。
⑴ 初选轴承型号。按工作要求选择轴承型号，直径和宽度系列一般可先按中窄系列选取，轴承内径则由初估直径在考虑结构要求后确定。
⑵ 保证轴有足够的强度。首先考虑受载较大的轴段，通常是轴上各受力点附近的轴段 ⑶ 便于轴上零件的拆装。故常做成阶梯形轴，径向尺寸逐渐变化，区分不同加工要求，以节省加工量。
⑷ 综合考虑轴上零件的定位和固定及减少轴的应力集中决定阶梯轴的相邻直径变化大小。阶梯直径变化为了固定轴上零件时，承受轴向力时，相邻直径变化可大些。另一方面要考虑减小轴的应力集中，相邻直径变化应尽量小，为了降低应力集中，轴径过渡处圆角应尽量大些。
⑸ 轴向尺寸应符合有关标准和规范。如轴上零件相配合的各级轴径应尽量取标准直径系列值等。
2、定轴的轴向尺寸
轴向尺寸主要取决于轴上传动件及支承件的轴向宽度及轴向位置，并考虑有利于提高轴的强度和刚度。
⑴ 保证传动件在轴上的固定可靠。与传动件相配轴段长度由与其配合的轮毂宽度决定。平键联接，键较配合长度稍短，并布置在偏向传动件装入一侧，便于装配。
⑵ 支承件的位置应尽量靠近传动件。为了减小轴的弯矩，以提高轴的强度和刚度，轴承与传动件相互靠近，轴上的传动件都在两轴承之间，两轴承支点跨距应尽量减小。轴承依靠箱内润滑油飞溅润滑，轴承可能靠近箱体内壁。
⑶ 便于零件的拆装。轴上零件不能靠得很近，不利于零件的拆卸，适当增加有关轴段的轴向尺寸，轴在箱体轴承孔中的轴向尺寸决定于轴承孔的长度。轴承孔的长度取决于轴承
宽度和轴承旁联接螺栓的扳手的空间尺寸。轴伸出箱外的长度和箱体零件的装拆及固定端盖的螺钉装拆有关。
3、 确定轴上力作用点及支点跨距。可以从装配底图上定出，传动件力作用线位置可以取在轮缘宽度的中部。
4、进行轴、轴承和键联接的核验计算。
力作用点及支点跨距确定后，可求出轴所受的弯矩和扭矩，可选定轴的材料。综合考虑受载大小、轴径粗细及应力集中等因素，确定几个危险截面，进行轴的强度校核。滚动轴承进行寿命、静载及极限转速的验算，可以取轴承寿命为减速器的使用寿命，也可以取减速器的检修期为轴承寿命，到时便于更换。如不满足使用要求，可以改用其他宽度系列或直径，还可改变轴承类型。
键联接，应分析受载情况、尺寸大小及所用材料，确定危险件进行验算。
5、综上所有校核计算的结果，可以对装配底图进行修改。
第3章 结构设计
3.1设计和绘制减速器的轴系零件
在初步绘制的装配底图基础上进行轴系的结构设计，包括传动件的结构设计，滚动轴承的组合设计等内容
1、的结构设计
传动件的结构与所选材料、毛坯尺寸及制造方法有关。
齿轮的根圆与轴径相差无几，则高速轴做成齿轮轴。
2、滚动轴承的组合设计
轴承的组合设计应从结构上保证轴系的固定、游动与游隙的调整。此减速器结构中轴承支点跨距
采用深沟球轴承（向心球轴承），因其为固定间隙的轴承，可以在装配时通过调整，使固定件与轴承外侧留有适量的间隙。
为便于加工和装配，同一轴系的轴承孔做成相同。
3、滚动轴承的润滑与密封
此结构采用润滑油润滑，用箱体内的油直接润滑轴承，油润滑有利于轴承的冷却散热，对密封要求高并且油的性能由传动件确定，长期使用含有杂质油，对轴承有不利影响，应定期更换润滑油。 箱内传动件圆周速度较大(ν≥2～3s)，采用飞溅润滑：由传动件传动时飞溅带起的油润滑轴承。在箱体剖面上开设输油沟，使溅起的油沿箱内避流到沟内，并在端盖上开设缺口。为了防止装配时缺口没有对准油沟而将油路堵塞，将端盖与轴承孔配合部分的外径取小些。
密封。轴伸出端密封方式为有接触式，采用橡胶油封，其密封性能较好，用于油润滑的轴承中。采用J型橡胶油封油封有金属骨架，与孔紧配合装配。安装油封时应注意油封的安装方向，因其以防漏油为主，所以油封唇边对着箱内。为了安装方便，轴上做出斜角，还可在与油封接触的轴段上，做出倾斜的滚花，在单向运转时可以使渗漏在轴段上的油被推回油箱内，提高密封的效果。
选择密封方式，还要考虑密封处的轴表面圆周速度、润滑剂种类、密封的要求、工作温度、环境条件等因素。
滚动轴承组合设计后，应检查以前所画装配底图的轴承室宽度是否足够，必要时可加宽。
3.2设计绘制箱体及其附件的结构
进行箱体及其附件的结构设计，并进行必要的验算。
画图次序为先箱体，后附件；先主体，后局部；先轮廓，后细节；以主视图为主，并同时兼顾其它视图。
1、减速器箱体的结构设计
箱体起支持和固定轴系零件，保证轴系运转精度，良好的润滑及可靠密封等重要作用，箱体采用部分式结构，部分面通过轴心线。
⑴ 箱体要具有足够的刚度
箱体在加工及使用过程中，受复杂的变载荷，而引起相应的变形。如刚度不足，会引起轴承孔中心线偏斜，影响传动件运动精度，甚至由于载荷集中而导致运动副加剧磨损。
（A）确定合理的箱体尺寸及形状。首先确定合理的箱座壁厚δ，由公式δ=20.17≥6～8mm校验，其中T为低速轴的转矩。壁厚确定的情况下，增加底面积及箱体轮廓尺寸，可增大抗弯扭的转矩，有利于提高箱体的整体刚性。箱体轴承孔附近及与地基结合处有较大的集中载荷，应加大壁厚，保证局部刚度。箱盖与箱座联接部分应有较厚的联接凸缘。所有受载接合面都要限制表面粗糙度Ra不大于1.6～2.5μm，保证实际接触面积，达到一定的接触刚度，接触面预压强不大于2Mpa。轴承孔座两侧的联接螺栓应尽量靠近，轴承孔座附近应做凸台，要有一定的高度，保证有足够的扳手空间。（B）合理设计肋板。受载集中处设置肋板，提高局部刚度，如轴承座孔与箱底接合面处设置加强肋，减小侧壁弯曲变形。加强肋布置使其受压应力，以起支承作用。(C)合理选择材料及毛坯制造方法。箱体常用灰铸铁制成，铸铁易于切削，抗弯性能好，并具有一定吸振性，其弹性模量E较小，刚性较差。
⑵ 箱体应有可靠的密封及便于传动件润滑和散热
为保证密封，剖分面联接凸缘应有足够宽度，要经过精刨而成。联接螺栓间距要小于
150～200mm，以保证足够的压紧力。为保证轴承孔精度，剖分面不得加垫片，为提高密封性，剖分面上制出回油沟，使渗出的油沿回油沟的斜槽流回箱内，也可在剖分面间涂以密封胶。箱体轮廓应足够大，以容纳一定量的润滑油，保证润滑和散热。
传动件浸油深度最小是一个齿高，为避免搅油损失过大，传动件浸油深度不应超过其分度圆半径的1/3，同时为避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油池底面的距离不小于30～50mm。
⑶ 箱体要有良好的结构工艺性
直接影响箱体的质量、成本，以及加工、装配、使用和维修等。（A）铸造工艺性 考虑制模、造型、浇铸和清理等工艺方便，力求简单，减小沿拔模部分的凸起部分，并应有
放油孔设在箱座底面的最低处，其附近有足够的空间，便于放容器。油孔制出唇边，以利于引油到容器，箱体底面向放油方向倾斜1°～1.5°，并在其附近形成凹坑，便于污油的汇集及排放。
放油螺塞为细牙螺纹，与放油孔的接触面处加油圈密封。
3、油标
用于指示油面高度，放置于便于检查及油面较稳定处，其倾斜角便于油标的装拆。
4、通气器
用于通气，使箱内外气压一致，避免由于运转时，箱体内油温升高、内压加大，引起
润滑油的渗漏，设置于箱顶孔盖处。
5、起吊装置
起吊装置用于拆卸及搬运减速器，由箱盖上的吊孔和箱座凸缘下面的吊耳构成。 6、起盖螺栓
便于开启箱盖，在箱盖凸缘上装设1个起盖螺栓。拆卸箱盖时，先拧动此螺钉，顶起箱盖，起盖螺钉钉头部分为细圆柱形，以免损坏螺钉。 7、定位销
为保证箱体轴承孔的加工精度及装配精度，在箱体联接凸缘相距较远处放置两个圆锥销，并且不对称布置，使箱座与箱盖可正确定位。为便于拆卸，定位销长度大于联接凸缘总厚度。
第4章 加工
4.1完成装配工作图
1、标注装配图尺寸、配合与精度等级
标注尺寸有：⑴ 特性尺寸（传动零件中心距及偏差）
⑵ 最大形体尺寸（减速器总长、宽、高）
⑶ 安装尺寸（箱座底面尺寸，地脚螺栓孔中心线的定位尺寸及其径） ⑷主要零件的配合尺寸（减速器中影响运转性能及传动精度的主要零件的配合
尺寸）
2、减速器的技术特性
列表表示减速器的技术特性
技术特性
3、编写技术要求
用文字说明在视图上无法表达的有关装配、调整、检验、润滑、维护等方面的内容 ⑴ 对润滑剂的要求
润滑剂对减少运动副间的摩擦，降低磨损及散热、冷却起重要的作用。箱座内装入30号机械油，代号HJ-30（50℃时黏度27～33cst（厘斯）3.81～4.59°E50，凝点≤-10℃，闪点≥180℃）换油时间为半年左右。 ⑵ 滚动轴承的轴向间隙及其调整方法
用垫片调整轴向间隙，先用端盖将轴承完全预紧，端盖与箱体轴承座之间留有间隙δ，用厚度为δ+△的一组垫片置于端盖和轴承座之间，即可得到需要的间隙△。 ⑶ 传动侧隙量和接触斑点
根据传动件精度确定。齿轮副侧隙要求，根据工作条件用最大极限侧隙与最小极限侧隙
j
nmax
（或
j
tmax
）
j
nmin
（或
j
tmin
）来规定，通过选用适当中心距偏差、齿厚、极限偏差（或
公法线平均长度偏差）来保证。检查侧隙的方法可以用塞尺进行测量，或将铅丝放进传动件啮合的间隙中，然后测量铅丝变形后的厚度即可。
检查接触斑点，按齿高不得大于40%、按尺长不得大于50%，检查方法是在主动件齿
面上涂色，将其转动，观察从动件齿面的着色情况，由此来分析接触区位置及极为出面积的大小。
如果侧隙及接触斑点不符合要求，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。
⑷ 减速器的密封
箱体剖分面、各接触面及密封处不允许漏油，剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，不允许塞如任何垫片或填料，轴伸处密封应涂上润滑油。 ⑸ 对试验的要求
减速器装配好后，应做空载试验，正反转各1小时，要求运转平稳、噪音小、联接固定处不得松动。作负载试验时，油泄温升不得超过35℃，轴承温升不得超过40℃。 ⑹ 对外观、包装和运输的要求
箱体表面应涂漆，外伸轴及零件需涂油并包装严密，运输及装卸十不得倒置。 4、零件编号
编号要完整、不重复，图中相同零件职能标注一次（上下箱盖联接螺栓）。标准件也应单独进行标注（如：轴承），独立组合件（滚动轴承、通气帽）应作为一个零件进行标注。装配关系清楚的零件组（螺栓、螺母、垫圈）应引用公式线。标号方向按照顺时针进行。
5、制明细表、标题栏
明细表为减速器所有零件的详细目录，每一个零件在明细表中都应列出。其过程是确定材料及标准件的过程。
标题栏总体反映其设计名称，设计者及其材料、数量、图号及比例等。 6、完成装配图
完成装配图后，应对设计进行一次全面检查，并应注意： ⑴ 视图数量是否足够 ⑵ 尺寸标注正确与否
⑶ 技术要求及技术性能是否完善、正确 ⑷ 零件编号是否齐全
⑸ 文字及数字应清晰，并按制图规定写出
4.2设计减速器零件工作图
零件工作图是零件制造、检验及制订工艺规程的基础技术文件。应考虑文件的设计要求，及零件制造的可能性及其合理性。
此设计绘制4个零件工作图（轴、齿轮轴、齿轮、箱座）设计要求如下： 1、选择合适的视图
每一零件单独绘制于一张标准图幅中，按机械制图规定画出，清楚反映零件内外结构形状，使视图数量减小到最少。
视图中表达的零件结构形状与装配工作图一致。 2、尺寸及偏差的确定
标注尺寸要符合机械制图的要求，尺寸足够且不多余。考虑设计要求并便于零件的加工及检验，并注意：
⑴ 保证设计要求及加工制造方便出发，制出正确尺寸基准。 ⑵ 尺寸数量足够，避免加工时作任何计算。
零件工作图设计完成后，对总装配图进行修改、加深，最后完成减速器装配工作图。
4.3润滑与密封
一、齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。
二、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。 三、润滑油的选择
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。
四、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。
小 结
由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。
通过这次的毕业设计，我了解了许多关于齿轮减速器的基本构造和相关知识。也使我体会到了要设计出一样机械产品不是一件容易的事情，要做许多的准备工作，还要有良好的态度以及自己所学到的相关的机械设计的知识和内容。可能在设计的过程中还有许多不足之处，但是在参与设计的过程中已经尽了自己最大的努力了，参与了整个过程才是真正值得自己回味的。
参考文献
1、徐颍主编. 机械设计手册 北京：机械工业出版社 1992 2、东北大学编写组.机械设计手册 北京：冶金工业出版社 1994 3、胡笳修主编.简明机械零件设计实用手册 北京：机械工业出版社1997
4、（美）E.希格利.CR. 机械设计通用手册 河海大学机械学院译 北京：机械工业出版社 1993 5、《齿轮手册》编写组.齿轮手册 北京：机械工业出版社 1990
6、吴瑞琴主编.全国滚动轴承产品样本 洛阳：机械工业部洛阳轴承研究所 1995 7、牛锡传，王闻生编著.轴的设计 北京：国防工业出版社 1993 8、邱宣怀主编.机械设计 北京：高等教育出版社 1997 9、陈秀宁主编.机械设计基础 杭州：浙江大学出版社 1993
10、范顺成，马洛平，马洛刚主编.机械设计基础 北京：机械工业出版社 1998 11、汤慧谨主编.机械设计基础 北京：机械工业出版社 1997
12、张绍匍，徐锦康，魏传儒主编.机械零件学习指南与课程设计 北京：机械工业出版社 1996 13、季杏法主编.小型三相异步电动机技术手册 北京：机械工业出版社 1987 14、庞起淮主编.小功率电动机应用技术手册 北京：机械工业出版社 1990 15、《实用机械设计手册》编写组.实用机械设计手册 北京：机械工业出版社 1994
致 谢
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，所以说这次和同学完成设计收获甚多。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。
最后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！
一级圆柱齿轮减速器
学 院：继续教育学院
专 业 ：机械设计制造及自动化 考 号：[1**********]9 学 生 姓 名：宋市委 指 导 教 师：
2013 年 4 月
毕业设计（论文）答辩成绩评定
机械设计制造及其自动化 专业毕业设计（论文）第 答辩委员会于
年 月 日审定了 班级 宋市委学生的毕业设计（论文）。
设计（论文）题目： 一级圆柱齿轮减速器设计
设计（论文）说明书共 26 页，设计图纸 6 张。
毕业设计（论文）答辩委员会意见：
成 绩：
机自 专业毕业设计（论文）答辩委员会
主任委员 （签字）
目 录
摘 要 ................................................................... IV 第1章 概述 .............................................................. 1 第2章 减速机的设计 ...................................................... 3 2.1、传动方案分析 ........................................................... 3 2.2选择电动机 .............................................................. 4 2.3计算传动装置总传动比和分配各级传动比 .................................... 5 2.4计算传动装置的运动和动力参数 ............................................ 6 2.5初绘装配底图及验算轴系零件 .............................................. 7 第3章 结构设计 ......................................................... 13 3.1设计和绘制减速器的轴系零件 ............................................. 13 3.2设计绘制箱体及其附件的结构 ............................................. 14 3.3减速器附件的结构设计 ................................................... 16 第4章 加工 ............................................................. 18 4.1完成装配工作图 ......................................................... 18 4.2设计减速器零件工作图 ................................................... 20 4.3润滑与密封 ............................................................. 22 小 结 .................................................................. 24 参考文献 ................................................................. 25 致 谢 .................................................................. 26
摘 要
一级圆柱齿轮减速机是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。常用的减速器已标准化和规格化，用户可根据各自的工作条件进行选择。
本次毕业设计中的减速机是根据用户的选择而设计的非标准减速器。机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。合理的传动方案不仅应满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。
关键词传动装置箱体 齿轮 低速轴
第1章 概述
减速器是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。常用的减速器已标准化和规格化，用户可根据各自的工作条件进行选择。
毕业设计中的减速器设计通常是根据给定的任务，参考标准系列产品资料，进行非标准的减速器设计。 （一）减速器的类型
减速器种类很多，可以满足各种机器的不同需求。一般根据以下几种方法进行分类：按传动件的不同，可分为圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮——蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按传动级数不同可分为单级减速器、双级减速器和多级减速器；按轴在空间的相对位置不同，可分为卧式减速器和立式减速器。
表1-1 常用减速器的形式、特点及应用
1 2
(二)减速器箱体的结构 标准减速器有通用和专用两种。
箱体是一个重要零件，它用来支承和固定轴系零件，保证传动传动零件的正确啮合，使箱体内零件具有良好润滑和密封。常用的减速器箱体的结构形式如下所述：
1、铸造箱体和焊接箱体
减速器箱体大都采用铸铁（HT200或HT250）铸造而成。铸造箱体刚性好易切削，并可得到复杂的外形。对于重型减速器箱体，为提高箱体强度和刚度可采用球墨铸铁或铸钢来铸造。铸造箱体质量较大，使用于成批生产。
在某些单件生产的大型减速器中，箱体也有用钢板焊成的，轴承座部分可用圆钢、锻刚或铸钢制作。焊接箱体 比铸造箱体请 轻1/4~1/2，因而节省材料，降低成本，并且结构紧凑，外形美观，制造简单，生产周期短；但焊接时容易产生热变形，要求有较高的焊接技术且焊后要退火处理。
2、部分式箱体和整体式箱体
减速器箱体广泛采用部分式结构。部分面常与轴线平面重合，有水平和倾斜两种。一般减速器只有一个水平剖分面。对于小型圆锥齿轮或蜗杆减速器，为使结构紧凑，保证轴承与孔座的配合性质，常采用整体式箱体，但装拆、调整不方便。
第2章 减速机的设计
2.1 传动方案分析
（一）总体设计 分析拟定传动方案
机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。合理的传动方案不仅应满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。因此，设计时应注意优先保证重点，并统筹兼顾其它条件。
传动方案常用运动简图表示。运动简图明确地表示了组成机器的原动机、传动装置和工作机三者之间的运动和动力传递关系，而且为传动装置的设计提供了重要依据。
分析和选择传动机构的类型及组合，合理布置传动顺序，是拟定传动方案的重要环节，通常应考虑以下几点：
（1） 带传动 由于其承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其它传动形式
大，但运动平稳，能吸振缓冲，因此被广泛应用于传动系统的高速级。 （2） 链传动 运动不平稳，有冲击，宜布置在传动系统的低速级。
（3） 斜齿圆柱齿轮传动 平稳性较直齿圆柱齿轮传动好，相对可用于高速级。 （4） 锥齿轮传动 因锥齿轮加工较困难，故一般放在高速级，并限制其传动比。 （5） 蜗杆传动 传动比大承载能力较齿轮传动低，故常布置在传动装置的高速级，
获得较小的结构尺寸和叫高的齿面相对滑动速度，以便于形成液体动压润滑油膜，提高承载能力和传动效率。
（6） 开式齿轮传动 其工作环境一般较差，润滑条件不好，故寿命较短，宜布置在
传动装置的低速级。 （7） 改变运动形式的机构
（8） 传动装置的布局 要求尽可能做到结构紧凑、匀称，强度和刚度好，便于操作
和维修。
传动方案反映运动和动力传递路线和各部件的组成和联结关系。其要满足机器的功能要求，满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、工艺和经济性合理等。一般用机构简图表示。
机构运动简图：
图2-1 机构运动简图
2.2选择电动机
1、选择电动机类型和结构形式
电动机类型根据电源（三相交流380/220V）、工作条件（室内、有灰尘、环境最高温度35℃）、载荷特点（运转载荷较平稳）来选择，选择三相鼠笼型异步电动机。一般选用我国采用的Y系列电动机新产品。 2、选择电动机的容量
电动机的功率（容量）选择的合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。一般是根据工作机所需要的功率（KW）的大小和中间装置的效率以及机器的工作条件来确定的 工作机所需功率Pw 工作机所需的功率应由机器的工作阻力和运动参数计算求得
Pw=
1000w
ww
=
3400⨯0.85
=3.042(KW)带式输送机效率η=0.95
w1000⨯0.95
电动机输出功率P0 由工作机所需功率和传动装置的总效率可求得电动机的输出功率
P=o
g
w
为传动装置总效率，包括三角带传动效率η=0.96，一对齿轮
b
总
2
传动效率η=0.975，两对滚动球轴承效率η=0.99=0.9801，联轴器效率η=0.98
r
c
η
总
=0.96⨯0.975⨯0.9801⨯0.98=0.918
P0=
w
=
总
3.042
=3.314(KW) 0.918
选取电动机额定功率 对于长期连续运转，载荷不变或很少变化，且在常温下工作的
电动机，按下式确定电动机的额定功率
P
m
=(1～1.3)P0 取Pm=4(KW)
3、选取电动机转速
容量相同的同类电动机，其同步转速有3000r/min、1500r/min、1000r/min和750r/min四种。电动机转速越高，则级数越少，尺寸和质量越小，价格也越低，但传动系统的总传动比增大，传动级数要增多，传动尺寸和成本都要增加。所以先则电动机转速时，必须进行全面的分析和比较，通常多选用同步转速为1000r/min和1500r/min的电动机。 对于专用传动装置，其设计功率按实际需要的电动机功率来计算；对于通用传动装置，其设计功率按电动机额定功率来计算，而转速则按电动机额定功率时的满载转速来计算。
60⨯1000ν60⨯1000⨯0.85
==49.22rmin 滚动轴承转速为 nw=
πD330π 总传动比范围（三角带ib=2～4，单级圆柱齿轮ig=3～5） i=(2⨯3)～(4⨯5)=6～20 电动机可选择转速范围相应为：
n=in
'
w
=(6～20)⨯49.22=295～984rmin
综合考虑，所选取同速转速为1000rmin的Y系列电动机Y132M1-6，其满载转速为
n
m
=960rmin，
2.3计算传动装置总传动比和分配各级传动比
传动装置总传动比为：i=
n
mw
=
960
=19.50 49.22
分配各级传动比 i=ib.ig（为使三角带传动轮廓尺寸不致过大取ib=3） 则齿轮传动比ig=求）
合理分配传动比是传动装置设计中的一个重要问题，它将影响传动装置的外廓尺寸、质量及润滑或影响减速器的中心距乃至整个机器的工作能力。在具体分配时应考虑以下几点：
1）各级各类传动比最好在推荐范围内选取
2）在 v带—齿轮减速器中，要避免大带轮半径大于减速器输入轴的中心高而造成安装不便，因此应使带传动的传动比小于齿轮传动的传动比。
i
=
b
19.5
=6.5 （符合一级圆柱齿轮减速器传动比最大8的要3
3）总传动比和中心距都相同而传动比分配不同，对结构尺寸的影响不同。应使各级传动装置具有较小的外部尺寸和最小中心距。 4）各传动零件之间不应互相干涉。
5）在二级及多级卧式圆柱齿轮减速器中，为便于实现浸油润滑，应使各级大齿轮浸油深度大致相等。
传动装置的实际传动比要由选定的齿数或标准带轮直径准确计算，因而与要求传动比可能有误差，一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差为±（3%～5%）。
2.4计算传动装置的运动和动力参数
为进行传动件的设计计算，应分别求出各轴的转速、功率和转矩。 1、各级转速 Ⅰ轴 =m=960=320rmin
n
n
Ⅰ
i
b
3
Ⅱ轴
Ⅱ
=
i
Ⅰ
=
g
320
=49.23rmin 6.5
滚动轴 nw=nⅡ=49.23rmin
2、各轴功率 Ⅰ轴 PⅠ=Pmη=4⨯0.96=3.84 （KW）
b
Ⅱ轴 PⅡ=PⅠηη=3.84⨯0.981⨯0.975=3.67(KW)
rg 滚动轴 Pw=PⅡηη=3.67⨯0.981⨯0.975=3.51(KW) rg
3、各轴转矩 电动机轴 T=m=9550⨯4=39.79(N⋅m) 电
m
960
Ⅰ轴 TⅠ=9550
n
Ⅰ
=9550⨯
Ⅰ
3.84
=114.（6N⋅m) 320
Ⅱ轴 T=Ⅱ=9550⨯3.67=711.93（N⋅m) Ⅱ
Ⅱ
49.23
滚动轴
Tw=w=9550⨯
n
w
3.51
=680.90(N⋅m) 49.23
2.5初绘装配底图及验算轴系零件
初绘装配底图的任务是通过绘图来确定减速器的主要结构，进行视图的合理布置。更重要的是进行轴的结构设计，确定轴承的位置和型号，找出轴系上所受各力的作用点，从而对轴、轴承及键等零件进行校核。
传动零件，轴和轴承是减速器的主要零件，其它零件的结构和尺寸随着这些零件而定。绘制装配底图时要先画主要零件，后画次要零件：由箱内零件画起，逐步向外画，对细部结构可先不画，认一个视图为主，兼顾几个视图。
1、确定箱内传动件轮廓及相对位置
首先画出箱内传动件的中心线、齿顶圆、节圆、轮缘及毂宽等轮廓线。并注意各零件间的相对位置和间隙。
2、箱体内壁位置的确定
箱体内壁与齿轮端面及齿轮顶图之间应留有一定的间距，设计减速器结构时，必须全面考虑箱体内传动件尺寸和箱体各方面的结构关系。如：圆柱齿轮减速器，设计高速级小齿轮处的箱体形状和尺寸，要考虑到轴承处上下箱体联接螺栓的布置和凸台高度尺寸，由此来确定箱体内外壁位置。画装配图时要注意，三个视图间的投影关系，应同时画三个视图。
对于箱体底部的内壁位置，由于考虑齿轮润滑及冷却，需要一定的装油量，并使脏油能沉淀，箱体底部内壁与大齿轮顶圆的距离应大于8～12倍模数，并且不小于30～50mm。
3、初步进行视图布置及绘制装配底图
箱体内壁位置决定后，根据箱体壁厚尺寸、凸缘尺寸，即可确定箱体最大轮廓尺寸，再考虑箱外传动零件和联轴器的最大尺寸和位置，则可定出箱外输入和输出轴伸出端的位置及轴伸长度的尺寸范围。至此减速器的主要结构也就确定了。
减速器各视图的大致轮廓尺寸，并考虑好标题栏、明细表、零件编号、尺寸的标注、技术特性表及技术要求的文字说明等的位置，就可进行图面的合理布置。布他图时图面留有余地，以便进行进一步设计，补充局部视图及必要说明。
4、设计齿轮减速器的轴类零件（低速轴）
⑴ 选择轴的材料，确定许用应力
选用轴材料为45号钢，调质处理可知
σ
σb=650MPa（抗拉强度）
=360MPa（屈服点） s
[σ+1]bb=215MPa（在静应力下的许用弯曲应力）
[σ0]bb=102MPa（脉动循环应力下的许用弯曲应力）
[σ-1]bb=60MPa（对称循环应力下的许用弯曲应力）
⑵ 按扭转强度估算轴的最小直径 P轴径应最小，最小直径为d≥C n
3.67 45号钢C=118 则d≥118⨯=49.66mm 49.23
考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=50mm ⑶ 齿轮上作用力的计算
齿轮所受转矩为：
T=P
∏n=9550⨯3.673=711.93N⋅m=711.93⨯10N⋅mm 49.23
齿轮作用力：
圆周力Ft=2Td=2⨯711.93⨯10=3394N
径向力Fr=Fttan20cos12︒=3394tan20cos12︒=1256N
轴向力Fa=Fttanβ=1256tan12︒=267N
⑷ 轴的结构设计
轴结构设计时应同时考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。
① 联轴器的选取，可采用弹性柱销联轴器。查手册可得规格HL3联轴器42³112 GB5014-85 ② 确定轴上零件的位置及固定方式。单级齿轮减速器，将齿轮布置在箱体内壁的中央，轴承对称布置在齿轮两边，轴的伸出端安装联轴器。
齿轮靠轴环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向固定，联轴器靠轴肩、平键和过盈配合分别实现轴向固定及周向固定。 ③ 确定各级轴的直径。将估算轴径d=50mm作为外伸端直径d1与联轴器相配，考虑联轴
器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=58mm。齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑
装拆方便及零件固定的要求，装轴承处轴径d3应大于d2，考虑滚动轴承直径系列取3
d3=65mm。为便于齿轮装拆，与齿轮配合处轴径d4大于d3取d4=70mm。齿轮左端用
套筒固定，右端用轴环定位，轴环直径d5满足齿轮定位的同时，还应满足右侧轴承的安
装要求，根据选定轴承型号确定。右端轴承型号与左端轴承相同，取d6=65mm ④ 取轴承型号。初选轴承型号为深沟球轴承，代号111。查手册可得轴承宽度B=18mm，安装尺寸D=68mm，故轴环直径d5=68mm。
⑤ 定各级轴的长度。综合考虑轴上零件的尺寸及与减速器箱体尺寸的关系，确定各级轴的长度。
⑥ 画出轴的结构草图（如图所示）
5、校核轴的强度
⑴ 画出轴的计算简图，计算支反力和弯矩，由轴的结构简图可确定轴承支点跨距，由此可画出轴的受力简图（如图所示）
水平面支反力FRBX=FRDX=()Ft=()⨯3394=1697N
CHRBX垂直面支反力由静力学平衡方程可求得
FRAZ=1379N FRDZ=123N（方向向下）
-垂直面弯矩 Mcv=FRAZ⨯50.5=1379⨯50.5=69640N⋅m
Mcv=FRDZ⨯50.5=-123⨯50.5=-6212N⋅m
合成弯矩 Mc=-+M
M22CH+(Mcv)2 - =(85698.5)2+(69640)2=110427N⋅mm Mc=+
CH+(Mcv)2 +
=(85698.5)2+(-6212)2=85923N⋅mm
画出各平面弯矩图和扭矩图
计算当量弯矩Me，转矩按脉动循环考虑，应折合系数为：
a=[-1]bb
[0]bb=60≈0.59 102
C剖面最大当量弯矩为：
--Mce=(Mc)2+(aT)2 =(110427)2+(0.59⨯409000)2
=110428N⋅mm
画出当量弯矩图
校核轴径，由当量弯矩图可知，C剖面上当量弯矩最大为危险截面，胶合该截面直径： dc=M(0.1[-σ-1bb])=(0.1⨯60)=26.04mm
考虑该截面上键槽影响，直径增大30%，所以dc=1.03⨯26.04=28mm
结构设计确定的直径为60mm，所以强度不够
绘制轴的零件工作图
其中轴的饿结构设计包括确定轴的形状，轴的径向尺寸。
1、轴的径向尺寸
轴的径向尺寸要在初估轴径的基础上，考虑轴承型号选择、轴的强度、轴上零件的定位和固定，以及便于加工和装配等。
⑴ 初选轴承型号。按工作要求选择轴承型号，直径和宽度系列一般可先按中窄系列选取，轴承内径则由初估直径在考虑结构要求后确定。
⑵ 保证轴有足够的强度。首先考虑受载较大的轴段，通常是轴上各受力点附近的轴段 ⑶ 便于轴上零件的拆装。故常做成阶梯形轴，径向尺寸逐渐变化，区分不同加工要求，以节省加工量。
⑷ 综合考虑轴上零件的定位和固定及减少轴的应力集中决定阶梯轴的相邻直径变化大小。阶梯直径变化为了固定轴上零件时，承受轴向力时，相邻直径变化可大些。另一方面要考虑减小轴的应力集中，相邻直径变化应尽量小，为了降低应力集中，轴径过渡处圆角应尽量大些。
⑸ 轴向尺寸应符合有关标准和规范。如轴上零件相配合的各级轴径应尽量取标准直径系列值等。
2、定轴的轴向尺寸
轴向尺寸主要取决于轴上传动件及支承件的轴向宽度及轴向位置，并考虑有利于提高轴的强度和刚度。
⑴ 保证传动件在轴上的固定可靠。与传动件相配轴段长度由与其配合的轮毂宽度决定。平键联接，键较配合长度稍短，并布置在偏向传动件装入一侧，便于装配。
⑵ 支承件的位置应尽量靠近传动件。为了减小轴的弯矩，以提高轴的强度和刚度，轴承与传动件相互靠近，轴上的传动件都在两轴承之间，两轴承支点跨距应尽量减小。轴承依靠箱内润滑油飞溅润滑，轴承可能靠近箱体内壁。
⑶ 便于零件的拆装。轴上零件不能靠得很近，不利于零件的拆卸，适当增加有关轴段的轴向尺寸，轴在箱体轴承孔中的轴向尺寸决定于轴承孔的长度。轴承孔的长度取决于轴承
宽度和轴承旁联接螺栓的扳手的空间尺寸。轴伸出箱外的长度和箱体零件的装拆及固定端盖的螺钉装拆有关。
3、 确定轴上力作用点及支点跨距。可以从装配底图上定出，传动件力作用线位置可以取在轮缘宽度的中部。
4、进行轴、轴承和键联接的核验计算。
力作用点及支点跨距确定后，可求出轴所受的弯矩和扭矩，可选定轴的材料。综合考虑受载大小、轴径粗细及应力集中等因素，确定几个危险截面，进行轴的强度校核。滚动轴承进行寿命、静载及极限转速的验算，可以取轴承寿命为减速器的使用寿命，也可以取减速器的检修期为轴承寿命，到时便于更换。如不满足使用要求，可以改用其他宽度系列或直径，还可改变轴承类型。
键联接，应分析受载情况、尺寸大小及所用材料，确定危险件进行验算。
5、综上所有校核计算的结果，可以对装配底图进行修改。
第3章 结构设计
3.1设计和绘制减速器的轴系零件
在初步绘制的装配底图基础上进行轴系的结构设计，包括传动件的结构设计，滚动轴承的组合设计等内容
1、的结构设计
传动件的结构与所选材料、毛坯尺寸及制造方法有关。
齿轮的根圆与轴径相差无几，则高速轴做成齿轮轴。
2、滚动轴承的组合设计
轴承的组合设计应从结构上保证轴系的固定、游动与游隙的调整。此减速器结构中轴承支点跨距
采用深沟球轴承（向心球轴承），因其为固定间隙的轴承，可以在装配时通过调整，使固定件与轴承外侧留有适量的间隙。
为便于加工和装配，同一轴系的轴承孔做成相同。
3、滚动轴承的润滑与密封
此结构采用润滑油润滑，用箱体内的油直接润滑轴承，油润滑有利于轴承的冷却散热，对密封要求高并且油的性能由传动件确定，长期使用含有杂质油，对轴承有不利影响，应定期更换润滑油。 箱内传动件圆周速度较大(ν≥2～3s)，采用飞溅润滑：由传动件传动时飞溅带起的油润滑轴承。在箱体剖面上开设输油沟，使溅起的油沿箱内避流到沟内，并在端盖上开设缺口。为了防止装配时缺口没有对准油沟而将油路堵塞，将端盖与轴承孔配合部分的外径取小些。
密封。轴伸出端密封方式为有接触式，采用橡胶油封，其密封性能较好，用于油润滑的轴承中。采用J型橡胶油封油封有金属骨架，与孔紧配合装配。安装油封时应注意油封的安装方向，因其以防漏油为主，所以油封唇边对着箱内。为了安装方便，轴上做出斜角，还可在与油封接触的轴段上，做出倾斜的滚花，在单向运转时可以使渗漏在轴段上的油被推回油箱内，提高密封的效果。
选择密封方式，还要考虑密封处的轴表面圆周速度、润滑剂种类、密封的要求、工作温度、环境条件等因素。
滚动轴承组合设计后，应检查以前所画装配底图的轴承室宽度是否足够，必要时可加宽。
3.2设计绘制箱体及其附件的结构
进行箱体及其附件的结构设计，并进行必要的验算。
画图次序为先箱体，后附件；先主体，后局部；先轮廓，后细节；以主视图为主，并同时兼顾其它视图。
1、减速器箱体的结构设计
箱体起支持和固定轴系零件，保证轴系运转精度，良好的润滑及可靠密封等重要作用，箱体采用部分式结构，部分面通过轴心线。
⑴ 箱体要具有足够的刚度
箱体在加工及使用过程中，受复杂的变载荷，而引起相应的变形。如刚度不足，会引起轴承孔中心线偏斜，影响传动件运动精度，甚至由于载荷集中而导致运动副加剧磨损。
（A）确定合理的箱体尺寸及形状。首先确定合理的箱座壁厚δ，由公式δ=20.17≥6～8mm校验，其中T为低速轴的转矩。壁厚确定的情况下，增加底面积及箱体轮廓尺寸，可增大抗弯扭的转矩，有利于提高箱体的整体刚性。箱体轴承孔附近及与地基结合处有较大的集中载荷，应加大壁厚，保证局部刚度。箱盖与箱座联接部分应有较厚的联接凸缘。所有受载接合面都要限制表面粗糙度Ra不大于1.6～2.5μm，保证实际接触面积，达到一定的接触刚度，接触面预压强不大于2Mpa。轴承孔座两侧的联接螺栓应尽量靠近，轴承孔座附近应做凸台，要有一定的高度，保证有足够的扳手空间。（B）合理设计肋板。受载集中处设置肋板，提高局部刚度，如轴承座孔与箱底接合面处设置加强肋，减小侧壁弯曲变形。加强肋布置使其受压应力，以起支承作用。(C)合理选择材料及毛坯制造方法。箱体常用灰铸铁制成，铸铁易于切削，抗弯性能好，并具有一定吸振性，其弹性模量E较小，刚性较差。
⑵ 箱体应有可靠的密封及便于传动件润滑和散热
为保证密封，剖分面联接凸缘应有足够宽度，要经过精刨而成。联接螺栓间距要小于
150～200mm，以保证足够的压紧力。为保证轴承孔精度，剖分面不得加垫片，为提高密封性，剖分面上制出回油沟，使渗出的油沿回油沟的斜槽流回箱内，也可在剖分面间涂以密封胶。箱体轮廓应足够大，以容纳一定量的润滑油，保证润滑和散热。
传动件浸油深度最小是一个齿高，为避免搅油损失过大，传动件浸油深度不应超过其分度圆半径的1/3，同时为避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油池底面的距离不小于30～50mm。
⑶ 箱体要有良好的结构工艺性
直接影响箱体的质量、成本，以及加工、装配、使用和维修等。（A）铸造工艺性 考虑制模、造型、浇铸和清理等工艺方便，力求简单，减小沿拔模部分的凸起部分，并应有
放油孔设在箱座底面的最低处，其附近有足够的空间，便于放容器。油孔制出唇边，以利于引油到容器，箱体底面向放油方向倾斜1°～1.5°，并在其附近形成凹坑，便于污油的汇集及排放。
放油螺塞为细牙螺纹，与放油孔的接触面处加油圈密封。
3、油标
用于指示油面高度，放置于便于检查及油面较稳定处，其倾斜角便于油标的装拆。
4、通气器
用于通气，使箱内外气压一致，避免由于运转时，箱体内油温升高、内压加大，引起
润滑油的渗漏，设置于箱顶孔盖处。
5、起吊装置
起吊装置用于拆卸及搬运减速器，由箱盖上的吊孔和箱座凸缘下面的吊耳构成。 6、起盖螺栓
便于开启箱盖，在箱盖凸缘上装设1个起盖螺栓。拆卸箱盖时，先拧动此螺钉，顶起箱盖，起盖螺钉钉头部分为细圆柱形，以免损坏螺钉。 7、定位销
为保证箱体轴承孔的加工精度及装配精度，在箱体联接凸缘相距较远处放置两个圆锥销，并且不对称布置，使箱座与箱盖可正确定位。为便于拆卸，定位销长度大于联接凸缘总厚度。
第4章 加工
4.1完成装配工作图
1、标注装配图尺寸、配合与精度等级
标注尺寸有：⑴ 特性尺寸（传动零件中心距及偏差）
⑵ 最大形体尺寸（减速器总长、宽、高）
⑶ 安装尺寸（箱座底面尺寸，地脚螺栓孔中心线的定位尺寸及其径） ⑷主要零件的配合尺寸（减速器中影响运转性能及传动精度的主要零件的配合
尺寸）
2、减速器的技术特性
列表表示减速器的技术特性
技术特性
3、编写技术要求
用文字说明在视图上无法表达的有关装配、调整、检验、润滑、维护等方面的内容 ⑴ 对润滑剂的要求
润滑剂对减少运动副间的摩擦，降低磨损及散热、冷却起重要的作用。箱座内装入30号机械油，代号HJ-30（50℃时黏度27～33cst（厘斯）3.81～4.59°E50，凝点≤-10℃，闪点≥180℃）换油时间为半年左右。 ⑵ 滚动轴承的轴向间隙及其调整方法
用垫片调整轴向间隙，先用端盖将轴承完全预紧，端盖与箱体轴承座之间留有间隙δ，用厚度为δ+△的一组垫片置于端盖和轴承座之间，即可得到需要的间隙△。 ⑶ 传动侧隙量和接触斑点
根据传动件精度确定。齿轮副侧隙要求，根据工作条件用最大极限侧隙与最小极限侧隙
j
nmax
（或
j
tmax
）
j
nmin
（或
j
tmin
）来规定，通过选用适当中心距偏差、齿厚、极限偏差（或
公法线平均长度偏差）来保证。检查侧隙的方法可以用塞尺进行测量，或将铅丝放进传动件啮合的间隙中，然后测量铅丝变形后的厚度即可。
检查接触斑点，按齿高不得大于40%、按尺长不得大于50%，检查方法是在主动件齿
面上涂色，将其转动，观察从动件齿面的着色情况，由此来分析接触区位置及极为出面积的大小。
如果侧隙及接触斑点不符合要求，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。
⑷ 减速器的密封
箱体剖分面、各接触面及密封处不允许漏油，剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，不允许塞如任何垫片或填料，轴伸处密封应涂上润滑油。 ⑸ 对试验的要求
减速器装配好后，应做空载试验，正反转各1小时，要求运转平稳、噪音小、联接固定处不得松动。作负载试验时，油泄温升不得超过35℃，轴承温升不得超过40℃。 ⑹ 对外观、包装和运输的要求
箱体表面应涂漆，外伸轴及零件需涂油并包装严密，运输及装卸十不得倒置。 4、零件编号
编号要完整、不重复，图中相同零件职能标注一次（上下箱盖联接螺栓）。标准件也应单独进行标注（如：轴承），独立组合件（滚动轴承、通气帽）应作为一个零件进行标注。装配关系清楚的零件组（螺栓、螺母、垫圈）应引用公式线。标号方向按照顺时针进行。
5、制明细表、标题栏
明细表为减速器所有零件的详细目录，每一个零件在明细表中都应列出。其过程是确定材料及标准件的过程。
标题栏总体反映其设计名称，设计者及其材料、数量、图号及比例等。 6、完成装配图
完成装配图后，应对设计进行一次全面检查，并应注意： ⑴ 视图数量是否足够 ⑵ 尺寸标注正确与否
⑶ 技术要求及技术性能是否完善、正确 ⑷ 零件编号是否齐全
⑸ 文字及数字应清晰，并按制图规定写出
4.2设计减速器零件工作图
零件工作图是零件制造、检验及制订工艺规程的基础技术文件。应考虑文件的设计要求，及零件制造的可能性及其合理性。
此设计绘制4个零件工作图（轴、齿轮轴、齿轮、箱座）设计要求如下： 1、选择合适的视图
每一零件单独绘制于一张标准图幅中，按机械制图规定画出，清楚反映零件内外结构形状，使视图数量减小到最少。
视图中表达的零件结构形状与装配工作图一致。 2、尺寸及偏差的确定
标注尺寸要符合机械制图的要求，尺寸足够且不多余。考虑设计要求并便于零件的加工及检验，并注意：
⑴ 保证设计要求及加工制造方便出发，制出正确尺寸基准。 ⑵ 尺寸数量足够，避免加工时作任何计算。
零件工作图设计完成后，对总装配图进行修改、加深，最后完成减速器装配工作图。
4.3润滑与密封
一、齿轮的润滑
采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。
二、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。 三、润滑油的选择
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。
四、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。
小 结
由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。
通过这次的毕业设计，我了解了许多关于齿轮减速器的基本构造和相关知识。也使我体会到了要设计出一样机械产品不是一件容易的事情，要做许多的准备工作，还要有良好的态度以及自己所学到的相关的机械设计的知识和内容。可能在设计的过程中还有许多不足之处，但是在参与设计的过程中已经尽了自己最大的努力了，参与了整个过程才是真正值得自己回味的。
参考文献
1、徐颍主编. 机械设计手册 北京：机械工业出版社 1992 2、东北大学编写组.机械设计手册 北京：冶金工业出版社 1994 3、胡笳修主编.简明机械零件设计实用手册 北京：机械工业出版社1997
4、（美）E.希格利.CR. 机械设计通用手册 河海大学机械学院译 北京：机械工业出版社 1993 5、《齿轮手册》编写组.齿轮手册 北京：机械工业出版社 1990
6、吴瑞琴主编.全国滚动轴承产品样本 洛阳：机械工业部洛阳轴承研究所 1995 7、牛锡传，王闻生编著.轴的设计 北京：国防工业出版社 1993 8、邱宣怀主编.机械设计 北京：高等教育出版社 1997 9、陈秀宁主编.机械设计基础 杭州：浙江大学出版社 1993
10、范顺成，马洛平，马洛刚主编.机械设计基础 北京：机械工业出版社 1998 11、汤慧谨主编.机械设计基础 北京：机械工业出版社 1997
12、张绍匍，徐锦康，魏传儒主编.机械零件学习指南与课程设计 北京：机械工业出版社 1996 13、季杏法主编.小型三相异步电动机技术手册 北京：机械工业出版社 1987 14、庞起淮主编.小功率电动机应用技术手册 北京：机械工业出版社 1990 15、《实用机械设计手册》编写组.实用机械设计手册 北京：机械工业出版社 1994
致 谢
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，所以说这次和同学完成设计收获甚多。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。
最后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！