摘 要

为改善减速齿轮箱现状存在的传动效率低、传动比小等问题，提高锚绞机减速齿轮箱工作效率和经济性，本文自主设计一型电动锚绞机的减速齿轮箱并对其做相应的性能分析。设计内容主要包括三大点：首先本文为改善现状问题完成一型电动锚绞机减速齿轮箱的整体设计，并对设计数据进行计算与查证，然后利用作图软件（Auto CAD）做出所设计电动锚绞机减速齿轮箱的设计装配图，最后完成所设计减速齿轮箱的性能分析。优化、解决电动锚绞机减速齿轮箱现状存在的低机械效率、高能耗以及传动比小等问题。

论文主要研究了新型高效低耗、经济耐用且传动比大的电动锚绞机减速齿轮箱。

研究结果表明：传统减速齿轮箱存在高能耗低传动效率等诸多问题，而该型齿轮箱通过三级减速结构优化了传统高耗低效的问题，同时提高了传动比和功率与重量比。

本文的特色：本文减速器运用三级减速，内容设计计算与分析校核严谨，国标数据和公式引用量大。

关键词：锚绞机；减速齿轮箱；高传动比；三级减速

Abstract

In order to improve the present situation of the reduction gear box problems such as low transmission efficiency and small transmission ratio, To improve the reduction efficiency and economy of the windlass gear box. Design one electrical reduction gear box by myself and the corresponding performance analysis. The design content mainly includes three big points: First of all, the overall design in this paper to improve the current situation problem of complete electric windlass gear box, And make a calculate and verify for the design data. Then using the mapping software (Auto CAD) to put out design assembly for the electric windlass gear box. Finally, complete the performance analysis of the designed reduction gearbox. Solve and optimization the problems as low mechanical efficiency, high energy consumption and transmission ratio is small with the reduction gear box.

This paper mainly studies the model of high efficiency and low energy consumption, economic and durable drive than the electric windlass large gear box.

The results show: The traditional gear box has many problems, such as high energy consumption, low transmission efficiency and so on, New type gear box optimizes the traditional high consumption and low efficiency through the three stage reduction mechanism, and improves the transmission ratio and the power weight ratio.

The characteristics of this article: the reducer uses three stages of deceleration, content design, calculation and analysis rigorous calibration, GB data and formula reference quantity.

Key Words：Anchor windlasses；reduction gear box；high transmission ratio；three stage deceleration

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3论文研究目的及意义 3

第2章 原始数据及传动系统的设计计算 4

2.1主要技术参数的设计（原始数据的设计） 4

表2.1 原始数据 4

2.2传动系统的方案设计 4

2.3电动机选择 4

2.3.1电机类型的选择 5

2.3.2电机转速的选择 5

2.3.3电机功率和型号的选择 5

2.4传动装置的运动和动力参数的计算 6

2.4.1各轴的转速（r/min） 6

2.4.2各轴的输出功率（kw） 6

2.4.3.各轴的输出转矩(N·m) 7

第3章 传动齿轮的设计 8

3.1齿轮类型、材料、加工精度、热处理设计 8

3.1.1齿轮类型设计 8

3.1.2齿轮材料设计 8

3.1.3齿轮加工精度选择 8

3.1.4热处理方式选择 8

3.2 许用应力计算 9

3.2.1许用接触应力计算 9

3.2.2许用弯曲应力计算 10

3.3软齿面按接触疲劳强度设计 10

3.3.1小齿轮的设计 10

3.3.2大齿轮的设计 11

3.3.3确定齿轮螺旋角β值 12

3.3.4确定大、小齿轮各参数 12

第4章 传动轴的设计 15

4.1高速轴的设计计算 15

4.2中速轴的设计计算 15

4.3低速轴的设计计算 16

4.4超低速轴的设计计算 16

第5章 其它零件的设计 17

5.1螺钉、螺栓的选择 17

5.2平键的设计 17

5.3轴承座孔宽度L设计 17

5.4挡油盘的设计 17

5.5轴承盖设计 18

5.6密封装置设计 18

第6章 齿轮箱的性能分析 19

6.1校核齿根弯曲疲劳强度 19

6.1.1当量齿数计算 19

6.1.2齿根弯曲疲劳强度校核 20

6.1.3齿轮的圆周速度 21

6.2减速齿轮箱模态分析 21

6.2.1固有特性的计算 21

6.2.2 Lanczos法解特征值 22

结 论 23

参考文献 24

致 谢 26

第1章 绪论

1.1研究背景

目前，船舶锚绞机主要分为人力驱动式锚绞机、蒸汽驱动式锚绞机、液压驱动式锚绞机和电力驱动式锚绞机。其中人力驱动的锚机绞主要应用在江河小型船舶上，蒸汽驱动的锚绞机曾经应用在蒸汽船舶上而现在主要应用在大型油化船上，液压驱动的锚绞机主要用于大型、自动化程度高的船舶。相比前几类，电动锚绞机应用最为广泛，它适用于各型船舶。电动锚绞机又可分为直流电动锚绞机和交流电动锚绞机，由于交流电动锚绞机相比直流电动锚绞机使用成本更低，因而得以广泛开发和使用。但在实际应用中它普遍存在经济性和调速性差，重量大、体积大，耐用性差，使用噪声大以及只能有级调速等缺点。为此本论文设计一型结构简单、经济耐用、功率和重量比较大、机械效率高、传动效率好和调速性能好的锚绞机减速齿轮箱，并对其做性能分析。

1.2国内外研究现状

我国从60年代开始自主生产少齿差传动减速器。该型减速器具有传动比较大，质量小以及传动效率高等优点。但由于其传动原理的限制，该型减速器的传动功率不大，其传递的功率通常小于50kW。由于在传动原理、制造工艺以及生产材料方面没有革新突破，因此多年来并没能从根本上完全解决该型齿轮减速器普遍存在的问题进而也没有能够提高其传递功率、传动比和机械效率^[1]。

国内在1990年以后陆续开发了多种齿轮减速器，其中有一种以特殊的外平动齿轮传动形式的减速器，被称作三环齿轮减速器。该型减速器有较大的传动比和较大的传递载荷的能力。另外它的体积和重量相比同功率下的其它类型齿轮减速器都要小。但由于该型减速器设计时将三条传动轴平行布置，使得其在体积小、质量小的情况下功率也不会很大。另外由于其输入、输出轴不在同一条轴线上，使其在某些情况使用时受局限^[2]-[4]。