机械设计专业课程设计二级减速器高速级齿轮设计.docx

计算过程和分析
2.传动装置总体设计
本设计中已知条件为：两班制工作，连续单向运转，载荷叫平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35℃，我们这里选择电动机类型为三相鼠笼式异步电动机(Y系列三相异步电动机)。
2.1电动机选择
2.1.1电动机类型选择
按工作要求和工作条件选择Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。
2.1.2电动机容量选择
此带式运输机，其电动机所需功率为
式中，——工作机实际需要电动机输出功率，；
——工作机需要输入功率，；
——从电动机至工作剂之间传动装置总效率。
工作及所需功率
式中，——工作机阻力，；
——工作机线速度，m/s；
——工作机效率。
设分别为齿轮传动2对、滚动轴承3对及联轴器2个效率，则。
查《机械设计课程设计手册》表1-5取，，，。
则
工作机有效功率
所以电动机所需功率

2.1.3电动机转速确实定
单极圆柱齿轮传动比，采取二级圆柱齿轮传动，
工作机转速为

所以电动机转速可选范围为

选择Y132M2-6电机
综合考虑，决定选择1000电动机。依据电动机类型、结构、容量和转速查《机械设计课程设计手册》表12-1~表12-14选定电动机型号为Y132M2-6，其关键参数以下：
电动机型号
额定功率/kW
满载转速/（r/min）
堵转转矩
最大转矩
质量/kg
额定转矩
额定转矩
Y132M2-6
5.5
960
2.0
2.2
84

关键安装尺寸及外形尺寸：
型号
A
B
C
D
E
F
G
H
K
AB
AC
AD
HD
L
Y132M2-6
216
178
89
38
80
10
33
132
12
280
275
210
315
515
2.2传动装置总传动比和分配传动比
2.2.1总传动比
总传动比为为
式中，为满载转速，r/min；为实施机构转速，r/min。
2.2.2分配传动比
分配传动比
考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近。取

故

2.3各轴运动和动力参数
2.3.1各轴转速

Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
卷筒轴

2.3.2各轴输入功率
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
2.3.3各轴输入转矩

现将计算结果汇总以下：
轴名
功率P/kW
转矩T/（N·m）
转速n/（r/min）
电机轴
5.5
54.22
960
Ⅰ轴
5.45
54.22
960
Ⅱ轴
5.34
240.67
211.9
Ⅲ轴
5.
755.56
65.6

3.齿轮设计计算
3.1高速级齿轮设计计算
小齿轮选择调质；
大齿轮选择钢调质。
3.1.1齿轮类型、精度等级、材料及齿数
①类型：选择支持圆柱齿轮传动，压力角。
②精度等级：由教材表10-6，选择7级精度。
③材料：由教材表10-1，选择小齿轮材料为调质（调质），齿面硬度为；大齿轮。材料为钢（调质），齿面硬度。
④齿数：选小齿轮，大齿轮齿数，取。
3.1.2设计计算
（1）设计准则
齿轮要正常工作必需满足一定强度以免失效，所以要经过强度计算来设计齿轮尺寸，先分别按齿面接触疲惫强度和齿根弯曲疲惫强度计算出最小分度圆直径进而算出模数，比较二者大小，然后按标准模数取值，再依据模数算出最终分度圆直径等齿轮尺寸。考虑到装配时两齿轮可能产生轴向误差，常取大齿轮齿宽,而小齿轮宽，方便于装配。
（2） 按齿面接触疲惫强度设计
㈠由教材式（10-11）试算小齿轮分度圆直径，即

1）确定公式中各参数值
①按教材P203试取
②计算小齿轮传输转矩。

③由教材表10-7选择齿宽系数（非对称部署）。
④由教材图10-20差得区域系数。
⑤由教材表10-5查得材料弹性影响系数
⑥由教材式（10-9）计算接触接触疲惫强度用重合系数：

⑦计算接触疲惫许用应力。
由教材图10-25d查得小齿轮和大齿轮接触疲惫极限分别为、。
由教材式（10-15）计算应力循环次数：

由教材图10-23查取接触疲惫寿命系数,
取失效概率为,安全系数,由式10-14）得：

取和中较小者作为该齿轮副接触疲惫许用应力，即

2）试算小齿轮分度圆直径

㈡ 调整小齿轮分度圆直径
1）计算实际载荷系数前数据准备。
①圆周速度。

②齿宽。

2）计算实际载荷系数。
①由教材表10-2查得使用系数。
②依据、7级精度，由教材图10-8查动载系数。
③齿轮圆周力。

查教材表10-3得齿间载荷分配系数。
④由教材表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称部署时，得齿向载荷分布系数。
由此，得到实际载荷系数

3）由教材式（10-12），可求得按实际载荷系数算分度圆直径

及对应齿轮模数

（3）按齿根弯曲疲惫强度设计
㈠ 由教材式（10-5）计算弯曲疲惫强度用重合系数。

1）确定公式中各参数值
①试选
②由教材式（10-5）计算弯曲疲惫强度用重合度系数。

③计算。
由教材图10-17查得齿形系数、。
由教材图10-18查得应力修正系数、。
由教材图10-24c查得小齿轮和大齿轮吃根弯曲疲惫极限分别为、。
由教材图10-22查得弯曲疲惫寿命系数、。
取弯曲疲惫安全系数，由教材式（10-14）得

因为大齿轮大于小齿轮，所以取

2）试算模数

㈡ 调整齿轮模数
1） 计算实际载荷系数前数据准备。
①圆周速度。

②齿宽。

③宽高比。

2）计算实际载荷系数。
①依据，7级精度，由教材图10-8查得动荷系数。
②由，，查教材表10-3得齿间载荷分配系数。
③由教材表10-4用插值法查,结合，查教材图10-13，得。
则载荷系数为

3）由教材式（10-13），可得按实际载荷系数算得齿轮模数

对比计算结果，由齿面接触疲惫强度计算模数m大于由齿根弯曲疲惫强度计算模数，因为齿轮模数大小关键取决于弯曲疲惫强度所决定承载能力，而齿面接触疲惫强度所决定承载能力仅和齿轮直径相关，可取由弯曲疲惫强度算得模数并就近圆整为标准值，按接触疲惫强度算得分度圆直径，算出小齿轮齿数。
取，则大齿轮齿数，取，和互为质数。
这么设计出齿轮传动，既满足了齿面接触疲惫强度，又满足了齿根弯曲疲惫强度，并做到结构紧凑，避免浪费。

（4）计算几何尺寸
㈠ 计算分度圆直径

㈡ 中心距

㈢ 计算齿轮宽度

考虑不可避免安装误差，为了确保设计齿宽和节省材料，通常将小齿轮略为加宽（5~10）mm，即

取，而使大齿轮齿宽等于设计宽度，即。
（5）圆整中心距后强度校核
上述齿轮副中心距并没有不便于相关零件设计和制造。为此，可不进行圆整。
㈠ 齿面接触疲惫强度校核
按前述类似做法，先计算教材式（10-10）中各参数。,；，，，，，。将上述数据代入教材式（10-22）得到

齿面接触疲惫强度满足要求。
㈡ 齿根弯曲疲惫强度校核

按前述类似做法，先计算教材式（10-6）中各参数。，，，，，，，，，。将上述结果代入教材式（10-6），得到

齿根弯曲疲惫强度满足要求，而且小齿轮抵御弯曲疲惫破坏能力大于大齿轮。
（6）关键设计结论
齿数、，模数，压力角，变位系数，中心距，齿宽，。小齿轮选择（调质），大齿轮选择45钢（调质）。齿轮按7级精度设计。
计算结果