第1个回答 2009-01-09
减速器是各类机械设备中广泛应用的传动装置.传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案,虽然也能获得满足给定条件的设计方案,但一般不是最佳的.论文通过设计变量的选取、目标函数和约束条件的确定,建立了单级圆柱齿轮减速器的优化设计的数学模型,最后借助MATLAB 的优化工具箱进行了优化计算,给出了优化设计程序,得到了优化参数.通过对结果进行比较,该方案的设计减速器的体积比原来的设计方案下降了25%.本回答被提问者采纳
第2个回答 2009-01-18
减速器的计算机辅助设计
【摘要】 本文主要阐述了计算机辅助设计减速器的计算过程和减速器各部件的选择。主要包括拟定、分析传动装置的设计方案；选择动力装置、计算传动装置的运动和动力参数；进行传动件的设计计算；绘制减速器装配工作图等。
【关键词】传动装置 总体设计 减速器 计算机辅助设计（CAD）
引言
减速器常被应用在机械行业的传动系统内，在机械行业中占有不可比拟的作用。常见的减速器有展开式、分流式、和同轴式。按照轴线的布置情况又可分为水平轴式和立轴式。减速器的设计主要是对电动机、传动带、齿轮、传动轴、一些连接件及减速器箱体尺寸的设计。计算机辅助减速器的设计除包括这几方面外，还包括计算机辅助设计软件的应用，对于应用方面可在装配图中体现，本文主要阐述了减速器设计的过程及其他零部件的选择过程。
该减速器应用于物料的传送系统，其设计数据如下：
输送带工作压力：F=1900N
输送带工作速度：V=1.6m/s
滚筒直径：D=400mm
每日工作时数：T=24h
传动工作年限为：5年
分析
第一章 传动装置的总体设计
1.1 选择电动机
（1）确定电动机的类型
电动机有交流电动机和直流电动机，一般工厂都采用三相交流电，一多采用交流电动机，交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型和绕线两种，其中以普通笼型三相异步电动机应用最多。目前应用最广的是Y系列自扇冷式笼型三相电动机，其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等，而在经常需要起动、制动和正、反转的场合，则要求电动机转动惯量小，过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）。根据题目要求及工作条件，应选用全封闭笼型三相异步电动机。
（2） 选择电动机的功率
电动机的的功率选择直接影响到电动机工作性能和经济的好坏。由电动机至工作机的传动装置总效率为：ηxηw=η1×η22×η3×η4×η5×η6式中 η1、η2、η3、η4、η5、η6分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒的轴承及卷筒的效率，取η1= 0.96、η2=0.99、η3=0.97、η4=0.97η5=0.98、η6=0.96，则η×ηw=0.96×0.992×0.97×0.97×0.98×0.96=0.83
所以Pd=FV∕1000ηηw=1900×1.6/1000×0.83=3.66kw
（3） 确定电动机的转速
同一类型、相同额定功率的电动机也有几种不同的转速，卷筒轴的工作转速为nw=60×1000V∕πD =60×1000×1.6∕3.14×400r∕min=76.4r∕min按推荐的合理传动比范围，取V带传动的传动比i1’=2～4单级齿轮传动比i2’=3～5，则合理总传动比的范围为I’=6～20。
故电动机转速可选范围为nd’=i’×nw=（6～20）×76.4r/min=458～1528 r/min
符合这一范围的同步带转速有750r/min、1000r/min、1500r/min，再根据计算出的容量，由《机械设计基础》第二版表5.1查出有三种适用的电动机的型号，其技术参数及传动比的比较情况见表1。
表1 电动机的技术参数及传动比的比较情况表
方案 电动机型号 额定功率 电动机转速
r/min 传动装置的传动比
同步转速 满载转速 总传动比 带 齿轮
1 Y160M-8 4 750 720 9.42 3 3.14
2 Y132M1-6 4 1000 960 12.57 3.14 4
3 Y112M-4 4 1500 1440 18.85 3.5 5.385
综合考虑选方案2比较适合Y132M1-6，Ped=4kw，满载转速nm=960r/min。
1.2 计算传动装置的运动和动力参数
（1） 各轴转速
Ⅰ轴转速：n1=nm/i0=960/3.14=305.73r/min Ⅱ轴转速n2=n1/i1=305.73/4=76.4r/min 卷筒轴效率nw=nⅡ=76.4r/min
（2） 各轴的输入功率
Ⅰ轴功率PⅠ=pd×η1=3.633×0.96=3.51648kw
Ⅱ轴功率PⅡ= PⅠ×η12= PⅠ×η2×η3=3.516×0.99×0.97=3.37kw
卷筒轴功率PⅢ=P×P23=P×η2×η4=3.377×0.99×0.97=3.243kw
（3） 各轴输出转矩
Td=9550×Pd/nm=9550×3.663/960=36.439NM
Ⅰ轴转矩TⅠ=Td×i0×η1=36.439×3.14×0.96=109.842NM
Ⅱ轴转矩TⅡ=TⅠ×i1×η2×η3=109.842×4×0.99×0.97=421.92NM
卷筒轴转矩TⅢ= TⅡ×η2×η4=421.92×0.99×0.97=405.17NM
表2 各轴转速、输入功率、转矩、传动比及效率的比较
电动机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 卷筒轴
转速n/（r/min） 960 305.73 76.4 76.4
输入功率P/kw 3.663 3.516 3.377 3.243
输入转矩T/NM 36.439 109.842 421.92 405.17
传动比i 3.14 4 1
效率η 0.96 0.9603 0.96
第二章 设计带式传输机的带型
根据第一章所述，我们知道 ：电动机转速n=960r/min，P额=4kw，带传动比i1=3.14
i1=n小/n大，所以n大=n小/i1=960/3.14=305.73r/min，要求中心距a≤500mm。
2.1 选择普通V型带
查表5-9知KA=1.3（每天工作24小时） Pc=KA×P=1.3×4=5.2kw
由《机械设计基础》第二版图5-10选用A型V带
2.2 确定带轮基准直径，并验算带速
由《机械设计基础》第二版图5-10知，推荐的小带轮基准直径为112—140mm，
则取dd1=125＞dmin=112mm 故有dd2=n1/n2×dd1=960÷305.73×125=392.5mm
由《机械设计基础》第二版表5-4取dd2=400mm
实际从动轮转速：n2’=n×dd1/dd2=960×125/400r/min=300r/min
转速误差（n2-n2’）/n2=（305.73-300）/305.73=0.01874＜0.05，允许
带速V=π×dd1×n1/（60×1000）=3.14×125×960/（60×1000）m/s
在5～25m/s范围内，带速合适。
2.3 确定带长和中心距
0.7×（dd1+dd2 ）≤a0≤2×（dd1+dd2 ） 0.7×（125+400）≤a0≤2×（125+400）
所以有367.5≤a0≤1050 按题意取a0=500mm 由L0=2a0+1.57×（dd1+dd2 ）+〔(dd2-dd1)2/4a0〕
=2×500+1.57×（125+400）+〔（400-125）2/4×500〕=1862.06
由《机械设计基础》第二版表5-2，取Ld=1800mm a≈a0+（Ld-L0）/2 =500+（1800-1862.06）/2
=468.97mm
2.4 验算小带轮包角
a1=1800-〔（dd2-dd1）/a〕×57.30 =1800-〔（400-125）/468.97〕×57.30 =146.3990＞1200
小带轮包角合适
2.5 确定带的根数
由《机械设计基础》第二版表5-5查得：P1=1.37 由《机械设计基础》第二版表5-6查得 ΔP1=0.11kw,
由《机械设计基础》第二版表5-7查得Kα=0.91，由表5-8查得Kl=1.01
Z=Pc/〔(P1+ΔP1)×Kα×Kl〕=5.2/〔(1.37+0.11)×0.91×1.01〕=3.8 故取Z=4根
2.6 计算轴上压力
由《机械设计基础》第二版表5-1查得q=0.1kg/m，但单根V带的初拉力为
F0=（500Pc/zv）×（2.5/Kα-1）+qv2 =〔（500×5.2）/（4×0.28）〕×（2.5/0.91-1）+0.1×6.282
=184.79
则作用在轴上的初拉力
FQ=2Z×F0×sin（α1/2） =2×4×184.79×sin（146.3990/2） =1415.22N