《减速机设计指导书》

减速机设计指导书

主要内容：

减速器的类型及应用范围；减速器的组成；减速器的箱体结构；轴和传动零件的结构；滚动轴承部件的结构；减速器的润滑与密封；减速器附件。

一、概述

1．机器的组成

机器是由若干部件组成的系统。机器的组成部件按所实现的功能来分主要有：原动机即动力源、传动装置、执行机构，控制系统。

原动机是将其它形式的能源如化学能、电能、液能等转变为机械能的动力机械如内燃机、电动机、液压马达等，其功能提供机器工作的动力，它输出的运动通常为转动。

传动装置是将动力源输出的动力和运动传递给执行机构的中间装置，其功能是传递动力、进行增速或减速和变速、改变运动形式等。传动装置又分为机械传动装置、液压传动装置等种类。

执行机构是直接与工作对象接触的机构，其功能是利用机械能通过机械运动来改变工作对象的形状、位置等。

控制系统的功能是对整个机器起控制作用，以便使动力源、传动系统和执行机构彼此协调运行而完成机器的工作。

机器各组成部件的关系大致如图1.1所示：

图1.1 机器的组成

2．减速器

减速器是一种机械传动装置，由图1.1可见它位于原动机和执行机构之间。

减速器有外廓尺寸紧凑、润滑条件良好、效率和运转精度较高、使用寿命较长、噪音小及安全可靠等优点，因此应用很广。

减速器已成为一种专门部件，并由专业厂家设计和制造。常用的减速器已经标准化、规格化和系列化，用户可根据各自的工作条件进行选择。

课程设计中所要求设计的减速器是非标准减速器，其设计通常是根据给定的任务参考标准系列产品资料来进行的。

二、减速器的类型和应用范围

减速器的类型很多，可以满足各种机器的不同要求。

减速器一般根据以下几种方法分类：

①按传动条件的不同可分为齿轮减速器、蜗杆减速器、蜗杆—齿轮减速器和行星齿轮减速器。

②按传动的级数，可分为单级减速器、双级减速器和多级减速器。

③按轴在空间的相对位置，可分为卧式减速器和立式减速器。

常见减速器的型式、特点及应用见《机械零件设计手册》P.685表4.1-1。

三、减速器的组成

减速器的结构虽随其类型和要求不同而异，但它一般由箱体、轴和轴上零件、轴承部件、润滑密封装置及减速器附件等组成。

例如：图1.2所示为两级圆柱齿轮减速器；图1.3所示为圆锥—圆柱齿轮减速器。

减速器上各零件的功用，见表1.1。

表1.1 减速器上各零件的功用

四、减速器的箱体结构

减速器箱体设计应选择合理的结构并考虑具有足够的强度、刚度和良好的工艺性。

（一）、箱体的结构型式

减速器箱体可按其毛坯制造方式、剖分与否以及外形等分成各种型式。

1．铸造和焊接箱体

（1）铸造箱体

箱体一般用灰铸铁HT150或HT200铸造。

铸造箱体（见图1.4）的优点是：适于成批生产，刚性较好，可以有复杂的外形以使结构合理等。缺点是重量较大。

铸钢制造。

焊接箱体的壁厚可比铸造箱体减少20-30%，但要求较高的制造技术。

2、剖分式和整体式箱体

整体式箱体的结构尺寸紧凑，重量较轻，易于保证轴承与座孔的配合性质，

但装拆不如剖分式箱体方便，常用于小型圆锥齿轮和蜗杆减速器，如图1.8。

（二）减速器箱体设计中应考虑的几个问题

对于一般减速器，其箱体设计要考虑刚度、密封、润滑以及工艺性等因素。

1、刚度

箱体必须有足够的刚度，不允许在工作过程中产生过大的变形而影响传动精度。这是因为变形会导致两轴承孔不平行，从而引起传动中的偏载，直接影响传动效果。

为了保证箱体刚度，箱体应有足够的壁厚（见第四章表4-5），并在轴承座附近加筋板。

筋板有外筋（图1.9 a ）和内筋（图1.9 b ）两种结构形式。内筋刚度大、外形美观，但它阻碍润滑油的流动，铸造工艺也比较复杂，所以大多采用外筋结构。

图15-8 轻型齿轮减速器箱体

H=(2~2.5)b;

端盖内侧无加强筋时

b1=1.2b;

端盖内侧设加强筋时

b1≈b;

S≥0.5(Dw-da2)

凸台处螺栓联接的最普遍型式见图1.10，凸台的具体结构尺寸见图1.11，凸台高度h应根据安装时有足够的扳手空间来确定。

并且联接表面要有较低的表面粗糙度（箱体内需要存贮足够的润滑油，一来用于润滑传动零件，二来起散热作用。所以，在设计箱座高度时要考虑所需油量。

当滚动轴承采用飞溅润滑或刮板润滑时，须在剖分面联接凸缘上开出输油沟，使飞溅的油经油沟进入轴承。

3、铸造工艺性

铸造箱体必须考虑良好的铸造工艺性，因此需考虑以下几个方面：

（1）为便于造型时取模，铸件表面沿拔模方向应有斜度，如图1.12所示。长度小于25mm 的钢和铸铁件的拔模斜度为1:5，长度为25-50mm 的钢和铸铁件的拔模斜度为1:10 ~ 1:20。

（2）力求形状简单、壁厚均匀、过渡平缓。为了避免出现因冷却不均匀而造成的内应力裂纹或缩孔，箱体各部分的壁厚应尽可能均匀。当铸件由较厚部分过渡到较薄部分时，应采用平缓的过渡结构，铸件过渡部分具体尺寸见《机械零件设计手册》P.752表4.1-14～表4.1-16。

（3）考虑到液态金属流动的畅通性，铸件壁厚不可太薄，其最小值见表1.2（供参考）。

表1.2砂型铸件的最小壁厚

4、机械加工工艺性

箱体设计还需考虑其加工工艺性，主要有以下几点：

（1）在结构设计中，应尽量减少加工面积；对螺栓头部或螺母支承面，可采用局部加工的方法（即凸台或沉头孔）。

（2）严格区分加工面和非加工面，对必须加工的表面（如轴承座面、窥视孔端面等），应使加工部位高出非加工表面一些。另外，各轴承座外端面应位于同一平面上，以利于一次调整加工。

（3）结构设计中还应注意加工时走刀不要互相干扰。

（三）箱体结构尺寸的确定

箱体的结构和受力比较复杂，目前箱体结构尺寸的确定尚无完整的理论设计方法，主要按经验进行设计并考虑上述结构设计的要求。

由于箱体结构与减速器内的传动零件和轴承部件等密切相关，故箱体与这些零、部件的结构设计应互相穿插进行，具体设计过程参见第四章。