HG1090商用车主减速器设计参数与零件结构优化
主减速器设计
Abstract: Currently, car have come into every field of human society, especially in the industrial, agricultural, commercial and international trade, national defence construction .
On the main reducer, it is an important component of the car, located in the terminalof vehicle transmission system, also an important part of the drive axle.Its basic function is a universal transmission device transmits the engine torque through the main reducer, reduce speed, increase torque; the conical gear pair changing torque transmission direction . The assembly precision of main reducer assembly pair is high, the manufacturing and assembly quality of the drive axle and the vehicle has a crucial role in drive axle and even the car.
Key words: automobile/ main reducer / conical gear pair
摘要：当前，汽车以进入人类社会的各个领域,尤其是工业、农业、商业与国际贸易、国防建设。
对主减速器而言，它是汽车的一个重要组成部分，位于汽车传动系统的末端，也是驱动桥中的一个重要部分，其基本功用是将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器，实现降低转速、增大转矩；通过圆锥齿轮副改变转矩的传递方向[2]。主减速器的总成对装配精度要求很高，其制造与装配质量对驱动桥乃至整个汽车有至关重要的作用。
关键词：汽车/主减速器/圆锥齿轮副
1 绪论
1.1 研究目的及意义
随着汽车工业的发展和汽车技术的提高，主减速器的设计和制造工艺都在日益完善。主减速器和其他汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在结构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展及生产组织专业化目标前进。应采用能以几种典型的零部件，以不同方案组合的设计方法和生产方式达到主减速器产品的系列化或变形的目的，或力求做到将某一类型的主减速器以更多或增减不多的零件，用到不同的性能、不同吨位、不同用途的许多变形汽车上。
主减速器是汽车最重要的系统之一，是为汽车传输动力所设计的。通过本课题设计，使我们对所学过的基础理论和专业知识进行一次全面的，系统的回顾和总结，提高我们独立思考能力和团结协作的工作作风。
1.2 国内外研究现状及趋势
目前我国汽车产业在技术方面还很落后，离世界先进水平还有一段距离。虽然中国汽车行业处在黄金期，但千万不能以为中国的汽车行业已经走到了世界的最前端，我们在发动机技术、新产品研发、新材料利用等方面还相对落后。
对于中国主减速器产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。中国主减速器产业发展已到了岔口；中国驱动桥生产企业急需选择发展方向。目前国产工业车辆主减速器的品种较单一，规格较少，供货周期较长,尤其是牵引车等批量较少的车辆，大多借用其它流动机械如叉车、装载机的主减速器，由于结构型式和工况要求不完全一致很难使整车的动力及传动系统达到理想的匹配要求，因而应大力提倡工业车辆主减速器的专业化、系列化生产。
从目前世界汽车产业的发展现状和趋势来看，大跨国公司的优势越来越明显，我国已经失去了独立发展民族汽车工业的国际环境，只有充分吸纳各国技术所长的合资合作才是降低研究开发成本、缩短新产品开发/生产周期、增强竞争力的现实有效途径。而主减速器又是汽车传动系统的一个重要部分，它的质量情况也在一定程度上影响着整个汽车的质量，因此，我们应在结构合理的基础上，进一步优化使其结构紧凑、效率高、噪音小，同时还要考虑其经济性。
随着汽车向采用大功率发动机和轻量化方向发展以及路面条件的改善,近年来主减速比有减小的趋势,以满足高速行驶的要求。
为减小驱动轮的外廓尺寸,目前主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮。实践和理论分析证明，螺旋锥齿轮不发生根切的最小齿数比直齿齿轮的最小齿数少。显然采用螺旋锥齿轮在同样传动比下，主减速器的结构就比较紧凑。此外，它还具有运转平
稳、噪声较小等优点。因而在汽车上曾获得广泛的应用。近年来，准双曲面齿轮在广泛应用到轿车的基础上，愈来愈多的在中型、重型货车上得到采用。
在现代汽车发展中，对主减速器的要求除了扭矩传输能力、机械效率和重量指标外，它的噪声性能已成为关键性的指标。噪声源主要来自主、被动齿轮。噪声的强弱基本上取决于齿轮的加工方法。区别于常规的加工方法，采用磨齿工艺，采用适当的磨削方法可以消除在热处理中产生的变形。因此，与常规加工方法相比，磨齿工艺可获得很高的精度和很好的重复性。
汽车在行驶过程中的使用条件是千变万化的。为了扩大汽车对这些不同使用条件的适应范围，在某些中型车辆上有时将主减速器做成双速的，它既可以得到大的主减速比又可得到所谓多档高速，以提高汽车在不同使用条件下的动力性和燃料经济性。
1.3 本课题研究内容
HG1090型商用车的主减速器结构三维建模、主减速器齿轮的计算与校核、主减速器壳体的计算与校核、结构方案分析与优化。主要设计参数：额定装载质量5000 Kg、最大总质量8930 Kg、最高车速110 Km/h、比功率15 Kw/t、比转矩40 Nm/t ，设计时可参考解放CA1091型货车的参数。
（1）分析主减速器的性能要求和参数的选择；（要考虑到设计的可行性、安全性、经济性）
（2）根据前位同学选好的参数和设计好的结构进行绘制三维图形；
（3）对主要零部件结构强度校核、优化；（可以运用Solidworks进行应力\强度等分析）
（4）撰写驱动桥设计说明书；
2 主减速器结构及工作原理简介
主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而
可使其尺寸及质量减小、操纵省力。
主减速设计应满足如下基本要求：
（1）所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。
（2）外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。
（3）在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。
（4）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。
（5）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。
3 主减速器结构方案分析及选择
3.1 结构形式选择
主减速器位适应使用要求发展有多种结构型式：如单级主减速器、双级主减速器、双速主减速器和单级主减速器加轮边减速器。
（1）单级主减速器常由一对圆锥齿轮所组成。这对锥齿轮的传动比是根据整车动力性和燃油经济性的要求来选定的。它结构简单，质量轻，所以在可能条件下尽量采用单级主减速器的型式。然而单级主减速器的传动比一般位3.5—6.7，太大的传动比将会使从动锥齿轮的尺寸过大，影响驱动桥壳下的离地间隙。离地间隙越小，汽车通过性就越差，这也就限制了从动锥齿轮的最大尺寸。
（2）双级主减速器是由第一级圆锥齿轮副和第二级圆柱齿轮副或第一级圆柱齿轮副和第二级圆锥齿轮副所组成。采用双级主减速器可达到两种目的：一是可获得较大的传动比6---10，其二是采用双级减速器后，第二级的传动比可以小一些，由此第二级的从动齿轮尺寸在差速器安装尺寸允许情况下可相应减小，由此减少了桥壳的外形尺寸，增加了离地间隙。而双级主减速器的重量及制造成本都比单级主减速器要高的多。
（3）双速主减速器内由齿轮的不同组合可获得两种传动比。汽车在良好路面上行驶时，使用较小的传动比，在困难的路上行驶或需要较大的牵引力（爬坡）时，则使用较大的传动比。它与五挡变速器配合使用，可使汽车有十个档位，使汽车获
得良好的使用性能，同时，该减速器的成本也相当高的。
（4）单级主减速器加轮边减速器：越野车、重型矿用自卸车和重型货车需要减速比更大的驱动桥，同时也要很大的离地间隙，因此发展了轮边减速器。于是驱动桥分成两次减速具有两个减速比----主减速器传动比和轮边减速器比。相对这时的主减速器传动比要比没有轮边减速器的主减速器传动比要小的多。其结果时驱动桥中央部分的外形尺寸减小很多，相对地增加了离地间隙。同时，在主减速器后和轮边减速器前的零件如差速器、半轴等载荷大大减少，其零件尺寸也相应地减小。它能缩短桥中心到连接传动轴凸缘间地距离，能减少传动轴地夹角。当然，这种减速器结构复杂，制造装配精度要求高，成本自然也是普通主减速器的几倍。
对于本设计中，其传动比为6左右，因此我们采用单级主减速器。
汽车主减速器广泛采用的是螺旋圆锥齿轮，它包括圆弧齿锥齿轮、准双曲面齿轮、延摆线齿锥齿轮等多种形式。
圆弧齿锥齿轮传动，制造简单，广泛应用在汽车主减速器上，以对圆弧齿锥齿轮啮合时，轮齿并不在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端，并有几个齿同时参加啮合，所以它比直齿轮能承受更大地载荷，而且平稳无声。但其对齿合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便使工作条件急剧变坏，伴随磨损、增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确齿合，必须将轴承顶紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。圆弧齿锥齿轮一般采用格里森制。
双曲面齿轮传动与圆弧齿锥齿轮传动不同之处，在于主、从动轴线不相交而有一偏移距E 。由于存在偏移距，从而主动齿轮螺旋角β1与从动轮螺旋角β2不等，且
21ββ>。此时两齿轮切向力2F 与1F 之比，可根据啮合面上法向力彼此相等的条件求出。
1212cos /cos /ββ=F F
设1r 与2r 分别为主、从动轮平均分度圆半径，双曲面的传动比os i 为
11221122cos cos ββr r r F r F i os == 对于圆弧齿锥齿轮传动，其传动比12/r r i d =，令12cos /cos ββ=K ，则
K i r Kr i d os ==12/
系数一般为1.25~1.5。这说明当双曲面齿轮尺寸与螺旋锥齿轮尺寸相当时，双曲面传动有更大的传动比，当传动比一定，从动轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比圆弧齿锥齿轮有较大直径，较高的齿轮强度及较大的主动齿轮轴和轴承刚度，当传动比和主动齿轮尺寸一定时，双曲线从动锥齿轮直径比相应螺旋齿轮为小，因而离地间隙较大。
双曲面齿轮副在工作过程中，除了有沿齿高方向的侧向滑动之外，还有沿齿长方向的纵向滑动。纵向滑动可改善齿轮的摩合过程，并使其工作安静平滑。然而纵向滑动可使摩擦损失增加，降低传动效率，因而偏移距E 不应过大。双曲面齿轮传动齿面间大的压力和大的摩擦功，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死。因此，双曲面齿轮传动必须采用可改善油膜强度和避免齿面烧结的特殊双曲面润滑油。
考虑到生产条件、材料问题、以及经济性问题，我们选择采用格里森螺旋锥齿轮。
3.2 螺旋锥齿轮传动
图1螺旋锥齿轮传动
按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。
在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。
为了减少驱动桥的外轮廓尺寸，主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮而采用螺旋
锥齿轮。因为螺旋锥齿轮不发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象，致使齿轮强度大大降低）的最小齿数比直齿轮的最小齿数少，使得螺旋锥齿轮在同样的传动比下主减速器结构较紧凑。此外，螺旋锥齿轮还具有运转平稳、噪声小等优点，汽车上获得广泛应用。
近年来，有些汽车的主减速器采用准双曲面锥齿轮传动。准双曲面锥齿轮传动与圆锥齿轮相比，准双曲面齿轮传动不仅工作平稳性更好，弯曲强度和接触强度更高，同时还可使主动齿轮的轴线相对于从动齿轮轴线偏移。当主动准双曲面齿轮轴线向下偏移时，可降低主动锥齿轮和传动轴位置，从而有利于降低车身及整车重心高度，提高汽车行使的稳定性。东风EQ1090E型汽车即采用下偏移准双曲面齿轮。但是，准双曲面齿轮传递转矩时，齿面间有较大的相对滑动，且齿面间压力很大，齿面油膜很容易被破坏。为减少摩擦，提高效率，必须采用含防刮伤添加剂的双曲面齿轮油，绝不允许用普通齿轮油代替，否则将时齿面迅速擦伤和磨损，大大降低使用寿命。
主减速器的齿轮选用螺旋锥齿轮传动形式（如图1示）。螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时捏合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。
4 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案
主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相关。
4.1 主动锥齿轮的支承
图2主动锥齿轮跨置式
主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种。查阅资料、文献，经方案论证，采用跨置式支承结构（如图2示）。齿轮前、后两端的轴颈均以轴承支承，故又称两端支承式。跨置式支承使支承刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下的变形大为减小，约减小到悬臂式支承的1/30以下．而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至1/5～1/7。齿轮承载能力较悬臂式可提高10%左右。
装载质量为2t以上的汽车主减速器主动齿轮都是采用跨置式支承。本课题所设计的HG1090货车装载质量为5t，所以选用跨置式。
图3从动锥齿轮支撑形式
4.2 从动锥齿轮的支承
从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承（如图3示）。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性，c+d应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70%。为了使载荷能均匀分配在两轴承上，应是c等于或大于d。
5 主减速器锥齿轮设计
5.1 主减速比i0的确定
主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。i
的选择应在汽车总体设计时
和传动系的总传动比i
0一起由整车动力计算来确定。可利用在不同i
下的功率平衡
田来研究i
对汽车动力性的影响。通过优化设计，对发动机与传动系参数作最佳匹
配的方法来选择i
值，可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。
对于具有很大功率储备的轿车、长途公共汽车尤其是竞赛车来说，在给定发动机最大功率amax P 及其转速p n 的情况下，所选择的i 0值应能保证这些汽车有尽可能高
的最高车速amax v 。这时i 0值应按下式来确定：
r p
0amax gh r n i =0.377v i （1）
式中r r ——车轮的滚动半径， r r =1.018/2=0.509m
i gh ——变速器量高档传动比。i gh =1
对于其他汽车来说，为了得到足够的功率储备而使最高车速稍有下降，i 0一般选择比上式求得的大10％～25％，即按下式选择：
r p
0amax gh Fh LB r n i =(0.377~0.472)v i i i （2）
式中i ——分动器或加力器的高档传动比
i LB ——轮边减速器的传动比。
根据所选定的主减速比i 0值，就可基本上确定主减速器的减速型式（单级、双
级等以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。
把n n =3000r/n , amax v =110km/h , r r =0.509m , i gh =1代入（1）
计算出 i 0=5.24～6.55
根据相关文献可知，单级主减速器广泛应用在主减速比6.70≤i 的各种中小型汽车，因此本设计采用单级主减速器，对于中型货车而言，通常采用螺旋锥齿轮，初步取60=i 。
5.2 主减速器齿轮计算载荷的确定
通常是发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动打滑时这两种情况下作用于主减速器从动齿轮齿轮上的转矩（je T 、je T ）的较小者，最为载货汽车和越野汽车在强度计算时用以验证主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷。即
n K i T T T TL e je /...0max η=
（3） )/(2LB LB r j i r G T ???=η?? （4） 式中：
je T 、?j T ——计算转矩，N.m ；
max e T ——发动机最大转矩；
TL i ——由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比； T η——上述传动部分的效率，取T η=0.9
0K ——超载系数，对于一般载货汽车、矿用汽车和越野汽车以及液力传动的各类汽车取0K =1；
n ——该车驱动桥数目；
2G ——汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，N ；对后桥来说还需考虑到汽车加速时的负荷增大量；
?——轮胎对地面的附着系数，对于一个安装一般轮胎公路用汽车，取?=0.85；对于越野汽车取?=1；对于安装专门的防滑宽轮胎的高级轿车取?=1.25；
r r ——车轮的滚动半径，m ；
LB LB i ,η——分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效率和减速比（例如轮边减速器等）
其中：m a x e T =40?8.93=357.2N.m TL i =6.24 T η=0.9 0K =1 n=1 2G =6860*9.8N ?=0.85 r r =0.509m LB η=0.99 LB i =60=i
代入式（3），有：
je T =2006.0N.m
je T =4896.7N.m
故
0.2006=j T N.m
5.3 主减速器锥齿轮的主要参数选择
5.3.1 主减速器各级齿数的确定
选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素：对于单级主减速器而言，当主减速器比较大时，应尽量使主动齿轮的齿数取小些，以得到满意的驱动桥离地间隙。当主减速比60≥i 时，1z 的最小值可取为5，但为了啮合平稳及提高疲劳强度，1z 最好大于5.当主减速比较小时，1z 可取7～12，但这时常常会因主从动齿轮齿数太多，尺寸太大而不能保证所要求的桥下离地间隙。为了磨合均匀，主、从动齿轮之间的齿数尽量避免公约数；为得到理想的齿面重叠系数，器齿数之和对于载货汽车应不少于40，对于轿车应不少于50。
因此可以初步取60,1121==z z ，此时45.511600=÷=i
5.3.2 主、从动锥齿轮齿形参数计算
按照文献中的设计计算方法进行设计和计算，结果见表1。
①可根据从动锥齿轮的计算转矩按经验公式给出： 322j d T K d ?= （4） 式中 2d ——从动锥齿轮的节圆直径，mm ；
2d K ——直径系数，取152=d K ；
j T ——计算转矩，N.m ，0.2006=j T N.m ；
故
2d =189mm
②齿轮端面模数的选择
2d 选定后，可按
15.3/22==z d m （5）
算出从动锥齿轮大端的端面模数，并用下式校核： 3j m T K m ?= （6） 式中：j T ——计算转矩，N.m ，0.2006=j T N.m ；
m K ——模数系数，取m K =0.4；
故
=m 5.04
根据模数的优先等级，同时更好地满足强度要求初步取8=m ；
此时 mm z m d 48060822=?=?=
mm z m d 8811811=?=?=
③齿面宽选择
汽车主减速器螺旋锥齿轮的从动齿轮轮齿面宽推荐为：
4.7448015
5.0155.02=?==d F （7） 故取 mm F 70=
④螺旋锥齿轮的旋转方向
分为左旋和右旋两种。对着齿面看去，如果轮齿的弯曲方向从其小端到大端为顺时针走向时，则称为右旋齿，反时针时则称为左旋齿。主从动齿轮的螺旋方向是不同的。
螺旋锥齿轮在传动时所产生的轴向力，其方向决定于齿轮的螺旋方向和旋转方向。判断齿轮的旋转方向是顺时针还时针时，要向齿轮的背面看去。而判断轴向力的方向时，可以用手势法则，左旋的轴向力方向用左手定则，右旋用右手定则。当变速器挂前进挡时，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可以使主、从动齿轮有分离趋势，防止轮齿卡死而损坏。
在本设计中，由于是单级主减速器，因此主动锥齿轮采用左旋，从动锥齿轮采用右旋。
⑤螺旋角的选择
弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的。汽车主减速器弧齿锥齿轮螺旋角的平均螺旋角一般为35°～40°。货车选用较小的β值，使运转平稳，噪音低。
取β=35°。
⑥法向压力角α
法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减少齿轮不发生根切的最少齿数，也可以使齿轮运转平稳，噪音低。对于货车弧齿锥齿轮，一般选用α=20°。
⑦铣刀盘名义直径d r 2的选择
由于从动齿轮直径为mm d 4802=，查表9-4可知取mm r d 7.266=。
（表9-6、9-8、9-9可得.803.0,215.0,666.1,500.121====k S K H H α）
表1主、从动锥齿轮参数 参 数
符 号 主动锥齿轮 从动锥齿轮 齿数 z 6 37
模数
m 6 6 节圆直径
d=mz 36 222 齿面宽
F 45 40 齿工作高
m H h g ?=1 9 9 齿全高
m H h ?=2 9.996 法向压力角
α 20° 20° 轴立角
∑ 90° 节锥角 γ=arctan 2
1z z 517510/9541.10''' 54279/0459.79''' 节锥距 γ
sin 210d A = 91.74 113.03 周节
t=3.1416m 18.85 齿顶高 m K h h h h a g =''-='22
1 7.71
1.29
齿根高 '-='''-=''2211h h h h h h 2.286 8.706
径向间隙
g h h c -= 0.996
齿根角 02
2011arctan arctan A h A h "="=δδ 93521/4274.1''' 61424/4044.4'''
面锥角 1
2022101δγγδγγ+=+= 131215/3585.15''' 428280/4733.80''' 根锥角 2
22111δγγδγγ-=-=R R 44139/5267.9''' 928374/5415.74''' 外圆直径
2220211101cos 2cos 2γγ'+='+=h d d h d d 51.14 222.49
理论弧后齿 m S s s t s k =-=22
1
14.03 4.82 齿侧间隙
B 0.18(高精) 螺旋角
β 35 螺旋方向 左旋 右旋
5.3.3 主减速器锥齿轮的强度计算
锥齿轮要安全可靠地工作，必须右足够的强度和寿命。设计时，应根据其所受载荷尺寸大小验算其强度。
齿轮地损坏形式有很多，常见地主要右齿轮折断、齿面点蚀及剥落、齿面胶合、齿面磨损等。齿轮的使用寿命除与设计的正确与否有直接关系外，在实际生产中也往往是由于材料、加工精度、热处理、装配调试以及使用条件不当造成损坏的。正确的设计只是减少或避免上述损坏地产生，强度计算是检验设计可靠性办法之一。目前强度计算多是近似的方法，在汽车工业中确定齿轮强度的主要依据是台架及道路试验，以及齿轮在实际使用中对情况的判断，而计算可作设计参考。随着计算机技术在汽车设计中的应用、试验设备与技术的发展，为有限寿命和有限元计算方法创造了条件，使计算更符合实际使用情况。
①单位齿长圆周力
按发动机最大转矩计算时
F d i T P g e 13max /10..2= （8）
式中：
max e T ——发动机最大转矩，max e T =357.2N.m ；
g i ——变速箱传动比，常取1档进行计算，g i =6.24；
1d ——主动轮节圆直径，取1d =88；
F ——齿宽，F=70mm ；
故将各参数代入式（8），有：
P=723.7N.mm
按照文献,P ≤[P]=1429 N/mm ，锥齿轮的表面耐磨性能满足要求。
②齿轮弯曲强度
锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为：
J
Fzm K K K K T v m s o j w 3102?=σ （9） 式中：
w σ——锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力，MPa ；
j T ——齿轮的计算转矩，Nm ；
o K ——过载系数，一般取1；
S K ——尺寸系数，档m ≥1.5时，7.04.25/4==m K S ，m=8；
m K ——齿面载荷分配系数，骑马式式结构，10.1=m K ；
v K ——质量系数，取1；
F ——计算齿面宽，F=70mm ；
Z ——计算齿轮的齿数;
m ——端面模数，mm;
J ——计算弯曲应力的综合参数；（当 z=11/60时，J=0.28/0.3）
对于主动锥齿轮，j T =2006/5.45=368.1N.m ；从动锥齿轮 0.2006=j T N.m ； 将各参数代入式（9），有：
主动锥齿轮，1w σ =353.6MPa ；
从动锥齿轮，2w σ=328.4MPa ；
按照文献, 主从动锥齿轮的w σ≤[w σ]=700MPa ，轮齿弯曲强度满足要求。
③轮齿接触强度
锥齿轮轮齿的齿面接触应力为： FJ K K K K K T d C v f m s o j P
j 311102?=σ （10）
式中：
j σ——锥齿轮轮齿的齿面接触应力，MPa ；
j T 1——主动齿轮的工作转矩，j T 1=368.1N.m;
1d ——主动锥齿轮大端分度圆直径，mm ；1d =88mm
F ——主、从动锥齿轮齿面宽较小值；F=70mm
f K ——齿面品质系数，取1.0；
P C ——综合弹性系数，取232.6N 1/2/mm ；
s K ——尺寸系数，取1.0；
J ——齿面接触强度的综合系数，取0.16；
o K 、v K 、m K 选择同式（9）
将各参数代入式（10），有：
j σ=1433.18MPa
按照文献，j σ≤[j σ]=2800MPa ，轮齿接触强度满足要求。
④主动齿轮轴的直径计算 []mm n P d T P 94.34502.03000/93.81595500002.09550000331=???=≥τ
5.4 主减速器锥齿轮的优化
5.4.1 主减速器锥齿轮参数的优化
通过上述计算和应力分析可知，齿轮参数选择远远满足使用要求，故进行如下优化。 根据标准模数选取原则，取6=m ；
此时 mm z m d 36060622=?=?=
mm z m d 6611611=?=?=
齿面宽
8.55360155.0155.02=?==d F （11） 故取 mm F 50=
铣刀盘名义直径d r 2的选择
由于从动齿轮直径为mm d 3002=，查表9-4可知取mm r d 400.152=。
5.4.2 优化后主减速器锥齿轮的强度计算
①单位齿长圆周力
按发动机最大转矩计算时
F d i T P g e 13max /10..2=
（12） 式中：
max e T ——发动机最大转矩，max e T =357.2N.m ；
g i ——变速箱传动比，常取1档进行计算，g i =6.24；
1d ——主动轮节圆直径，取1d =66；
F ——齿宽，F=50mm ；
故将各参数代入式（8），有：
P=1350.86N.mm
按照文献,P ≤[P]=1429 N/mm ，锥齿轮的表面耐磨性能满足要求。
②齿轮弯曲强度
锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为：
J
Fzm K K K K T v m
s o j w 3102?=σ
（13） 式中：
w σ——锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力，MPa ；
j T ——齿轮的计算转矩，Nm ；
o K ——过载系数，一般取1；
S K ——尺寸系数，档m ≥1.5时，7.04.25/4==m K S ，m=6；
m K ——齿面载荷分配系数，骑马式式结构，10.1=m K ；
v K ——质量系数，取1；
F ——计算齿面宽，F=50mm ；
Z ——计算齿轮的齿数;
m ——端面模数，m=6mm;
J ——计算弯曲应力的综合参数；（当 z=11/60时，J=0.28/0.3）
对于主动锥齿轮，j T =2006/5.45=368.1N.m ；从动锥齿轮 0.2006=j T N.m ； 将各参数代入式（9），有：
主动锥齿轮，1w σ =572.6 MPa ；
从动锥齿轮，2w σ=571.8MPa ；
按照文献, 主从动锥齿轮的w σ≤[w σ]=700MPa ，轮齿弯曲强度满足要求。
③轮齿接触强度
锥齿轮轮齿的齿面接触应力为： FJ K K K K K T d C v f m s o j P
j 311102?=σ （14）
式中：
j σ——锥齿轮轮齿的齿面接触应力，MPa ；
j T 1——主动齿轮的工作转矩，j T 1=368.1N.m;
1d ——主动锥齿轮大端分度圆直径，mm ；1d =88mm
F ——主、从动锥齿轮齿面宽较小值；F=50mm
f K ——齿面品质系数，取1.0；
P C ——综合弹性系数，取232.6N 1/2/mm ；
s K ——尺寸系数，取1.0；
J ——齿面接触强度的综合系数，取0.16；
o K 、v K 、m K 选择同式（9）
将各参数代入式（10），有：
j σ=2261.02MPa
按照文献，j σ≤[j σ]=2800MPa ，轮齿接触强度满足要求。
5.4.3 优化后主减速器锥齿轮的主要参数
表1主、从动锥齿轮参数 参 数
符 号 主动锥齿轮 从动锥齿轮 齿数
z 11 60 模数
m 6 6 节圆直径
d=mz 66 360 齿面宽
F 55 50 齿工作高
m H h g ?=1 10.17 齿全高
m H h ?=2 11.29 法向压力角 α 20° 20°
轴立角
∑ 90° 节锥角 γ=arctan 2
1z z 3889.10 6111.79 节锥距 γ
sin 210d A = 183.3 182.7 周节
t=3.1416m 18.85 齿顶高 m K h h h h a g =''-='22
1 7.23
2.94
齿根高 '-='''-=''2211h h h h h h 4.06 8.35
径向间隙
g h h c -= 1.12
齿根角 02
2011arctan arctan A h A h "="=δδ 2689.1 6168.2
面锥角 1
2022101δγγδγγ+=+= 0057.13 2279.82 根锥角 2
22111δγγδγγ-=-=R R 07.9 9943.76 外圆直径 2
220211101cos 2cos 2γγ'+='+=h d d h d d 80.22 361.06 理论弧后齿 m S s s t s k =-=22
1 13.18 5.67
齿侧间隙
B 0.18(高精) 螺旋角
β 35 螺旋方向 左旋 右旋
（表9-6、9-8、9-9可得.945.0,490.0,882.1,695.121====k S K H H α）
6 主减速器锥齿轮的材料
主减速器锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。因此，传动系中的主减速器齿轮是个薄弱环节。主减速器锥齿轮的材料应满足如下的要求：
①具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面高的硬度以保证有高的耐磨性。
②齿轮芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下齿根折断。
③锻造性能、切削加工性能以及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制。
④选择合金材料是，尽量少用含镍、铬呀的材料，而选用含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。
汽车主减速器锥齿轮与差速器锥齿轮目前常用渗碳合金钢制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV。渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量较高的硬化层（一般碳的质量分数为0.8%～1.2%），具有相当高的耐磨性和抗压性，而芯部较软，具有良好的韧性。因此，这类材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力均较好。由于钢本身有较低的含碳量，使锻造性能和切削加工性能较好。其主要缺点是热处理费用较高，表面硬化层以下的基底较软，在承受很大压力时可能产生塑性变形，如果渗碳层与芯部的含碳量相差过多，便会引起表面硬化层的剥落。
为改善新齿轮的磨合，防止其在余兴初期出现早期的磨损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理以及精加工后，作厚度为0.005～0.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面进行应力喷丸处理，可提高25%的齿轮寿命。对于滑动速度高的齿轮，可进行渗硫处理以提高耐磨性。
根据以上要求，我们选用CrMnTi
20的渗碳合金钢作为主减速器锥齿轮的材料。它的优点是表面摁扣得到含碳量较高的硬化层（一般碳的质量分数为0.8%-1.2%），具有相当高的耐磨性和抗压性，而芯部较软，具有良好的韧性，故材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力较好。由于较低的含碳量，使锻造性能和切削加工性能较好。其主要缺点是热处理费用高，表面硬化层以下的基层较软，在承受很大压力时可能产生塑性变形，如果渗透层与芯部的含碳量相差过多，便会引起表面硬
化层剥落。
为改善新齿轮的磨合，防止其在运动初期出现早期的磨损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理及精加工后，作厚度为0.005-0.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面进行应力喷丸处理，可提高25%的齿轮寿命。
在齿轮热处理时，考虑到从动齿轮轮齿的使用频率比主动齿轮轮齿要低，为了均衡零件的使用寿命及经济性，我们可以使从动齿轮的硬度弱小于主动齿轮。主动齿轮齿面硬度在60HRC以上，配对的从动齿轮只需在58—60HRC之间。
7 主减速器锥齿轮轴承的设计计算
7.1 锥齿轮齿面上的作用力
7.1.1 锥齿轮上的力
动力装置驱动圆弧螺旋锥齿轮的小齿轮，由小齿轮带动从动大齿轮。在工作齿面上有一法向力。它分解成三个方向的分力：一个沿齿轮的切线方向称为切向力或圆周力，一个沿齿轮轴线方向的称为轴向力，另一个与齿轮轴垂直的称为径向力。齿轮的法向力与作用在齿面宽中点处的圆周力有关。
对于圆锥齿轮副来说，作用在主动、从动齿轮上的圆周力大小是一样的，方向相反；主动齿轮径向力与从动齿轮轴向力大小相等，方向相反；同样，主动齿轮轴向力与从动齿轮径向力大小相等，方向相反。见图4所示：
图4 主动齿轮受力图
①齿面宽中点处的圆周力P ：
为确定齿面宽中点处的圆周力，首先要计算处从动齿轮齿面宽中点处的
分度圆直径
mm F D D m 8.3106111.79sin 50360sin 2222=?-=-= γ N D T P m 421029.18
.3101000200622?=??== 所以 N P 411029.1?= N P 421029.1?-=
②主动齿轮的轴向力1A 和从动齿轮径向力2R ：
主动齿轮左旋顺时针转动时（汽车前进）：
1A =)cos sin sin (tan cos 2γβγαβ+=
P R )3889.10cos 35sin 3889.10sin 20(tan 35cos 12940??+???
= =9847N
主动齿轮左旋逆时针转动时（汽车倒退）：
机械设计减速器设计说明书 系别： 专业： 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称：
目录 第一部分拟定传动方案 (4) 第二部分电机动机的选择传动比的分配 (5) 2.1 电动机的选择 (5) 2.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 (6) 第三部运动和动力分析........................... 第四部分齿轮设计计算.. (13) 4.1 高速级齿轮传动的设计计算 (13) 4.2 低速级齿轮传动的设计计算.............................. 第五部分传动轴和传动轴承及联轴器的设计 (25) 5.1 输入轴的设计 (25) 5.2 中间轴的设计 (30) 5.3 输出轴的设计 (35) 第六部分齿轮的结构设计及键的计算 (41) 6.1输入轴齿轮的结构设计及键选择与校核 (41) 6.2 中间轴齿轮的结构设计及键选择与校核 (41) 6.3 输出轴齿轮的结构设计及键选择与校核 (41) 第七部分轴承的选择及校核计算 (42)
7.3 输出轴的轴承计算与校核 (43) 设计小结 (49) 参考文献 (50) 第一部分拟定传动方案 1.1．初始数据 1.工作要求；设计一带式运输机上的传动装置，工作中有轻微振动，经常满载工作，空载启动，单向运转，单班制工作（每天8小时）运输带运输带容许误差为5%。减速器为小批量生产，使用年限为5年。 2.工况数据：F=2000N D=300mm V=1m/s 1.2. 传动方案特点
1.组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2.特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有一定的刚度。 3.确定传动方案：考虑到电机转速较高采用二级直齿圆柱齿轮减速器，。 备选方案 方案一： 对场地空间有较大要求，操作较为便捷 方案二： 对场地要求较小，操作不便 1.3方案分析
目录 一、设计任务书 (1) 初始数据 (1) 设计步骤 (2) 二、传动装置总体设计方案 (2) # 传动方案特点 (2) 计算传动装置总效率 (3) 三、电动机的选择 (3) 电动机的选择 (3) 确定传动装置的总传动比和分配传动比 (4) 四、计算传动装置的运动和动力参数 (5) 五、V带的设计 (5) 六、齿轮传动的设计 (8) : 高速级齿轮传动的设计计算 (8) 低速级齿轮传动的设计计算 (12) 七、传动轴和传动轴承及联轴器的设计 (15) 高速轴的设计 (15) 中速轴的设计 (20) 低速轴的设计 (26) 八、键联接的选择及校核计算 (31) 高速轴键选择与校核 (31) ~ 低速轴键选择与校核 (31) 九、轴承的选择及校核计算 (31) 高速轴的轴承计算与校核 (31) 中速轴的轴承计算与校核 (32) 低速轴的轴承计算与校核 (33) 十、联轴器的选择 (33)
十一、减速器的润滑和密封 (34) 减速器的润滑 (34) | 减速器的密封 (35) 十二、减速器附件及箱体主要结构尺寸 (35) 附件的设计 (35) 箱体主要结构尺寸 (37) 设计小结 (38) 参考文献 (38) … 一、设计任务书 初始数据 设计带式运输机的传动装置，连续单向运转，工作中有轻微震动，空载启动，运输带允许误差为5%。工作年限：8年，每天工作班制：1班制，每年工作天数：300天，每天工作小时数：8小时。三相交流电源,电压380/220V。 装置总体设计方案 2、电动机的选择 3、计算传动装置的运动和动力参数 4、V带的设计 5、齿轮传动的设计 | 6、传动轴和传动轴承及联轴器的设计 7、键联接的选择及校核计算 8、轴承的选择及校核计算
第一章《机械ＣＡＤ／ＣＡＭ课程设计》任务书 学生姓名学号班级 一、课程设计题目 带式输送机传动装置 已知条件： 1、运输带工作拉力F= 1.7N 2、滚筒的直径D= 300 MM 3、运输带速度V= 1.8M/S 技术与条件说明： 1、工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35摄氏度； 2、使用折旧期：8年，工作制度（两班制） 3、检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 4、动力来源：电力，三相交流，电压380/220V； 5、制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。 6、带速允许偏差（±5％） 二、设计内容 1、减速器三维装配图； 2、各零件的建模； 3、编写课程设计说明书。 三、设计期限 1、设计开始日期：2012 年4 月16日 2、设计完成日期：2012 年4 月27 日
第二章：零件三维CAD建模 三维造型思维框架，根据三维构型图学理论，在未使用计算机前应具有心理造型的一个思维框架。 体素分解，传统的手工二维图或二维CAD图是用各种线条绘制，无论怎样图形总能绘出，因此该顺序的重要性显得不太突出。而计算机实体造型是几何特征的集合，其造型的先后顺序尤为重要，类似于模拟客观世界中对零件的加工顺序，若安排不当零件就无法生成，或生成过程太复杂。反之生成零件既简单又方便。为此可以按模块化的方式来处理，对造型体进行体素分解。分解原则为从反映形体主要特征的明显程度和占总体积的大小及其主要功能等方面进行划分，一般可分为基本特征体素系列、辅助特征体素系列、附加特征体素系列，然后在每个系列内再进行细分。其分解步骤如下： 1划分基本特征体素系列。该部分体素的局部组合体现了实体的主要形体特征和主要功能并且所占体积比例相对较大。在该系列内再根据主次进一步划分出若干单一的体素。划分出来的最主要的第一个体素应为构形的基础特征体素，即生成其它体素的基准体。 2划分辅助特征体素系列。该部分体素是加在基本特征体素上，在功能上不起主要作用，例如肋板、凸台等结构。在该系列内再划分出单独的体素。 3附加特征体素系列。该类体素具有不能独立存在、必须附加于上述二种体素系列之内的特征，如孔、空腔、槽等。属于挖切即差集。而上述系列均为体素的叠加即并集。 依照这种有序的体素分解逐步在大脑内建立起了形象的“搭积木”的顺序。因此该思考过程是规划零件几何特征创建顺序的依据。即在基本特征体素系列内确定出基础特征体素，然后在此基础上通过布尔运算的并集先依次构建基本特征体素系列内的其它体素，再构建辅助特征体素系列内的各体素，然后通过差集运算在以上构建的基础上依此减去附加特征体素系列内的各体素。 体素几何特征形成分析体素的创建是造型重要的—步，只要体素特征创建成功，按上述顺序搭建即可完成造型。点的运动轨迹是线，线的运动轨迹是面，而
机械设计课程设计说明书设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器班级学号： 学生姓名： 指导老师： 完成日期：
设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器 一、传动方案简图 二、已知条件： 1、有关原始数据： 运输带的有效拉力：F= KN 运输带速度：V=S 鼓轮直径：D=310mm 2、工作情况：使用期限8年，2班制（每年按300天计算），单向运转，转速误差不得超过±5%，载荷平稳； 3、工作环境：灰尘； 4、制造条件及生产批量：小批量生产； 5、动力来源：电力，三相交流，电压380／220V。 三、设计任务： 1、传动方案的分析和拟定 2、设计计算内容 1) 运动参数的计算，电动机的选择； 3) 带传动的设计计算； 2) 齿轮传动的设计计算； 4) 轴的设计与强度计算； 5) 滚动轴承的选择与校核； 6) 键的选择与强度校核； 7) 联轴器的选择。 3、设计绘图： 1）减速器装配图一张； 2）减速器零件图二张；
目录 一、传动方案的拟定及说明.......................................... 二、电机的选择 .................................................................... 1、电动机类型和结构型式....................................................... 2、电动机容量................................................................. P.......................................................... 3、电动机额定功率 m 4、电动机的转速 ............................................................... 5、计算传动装置的总传动....................................................... 三、计算传动装置的运动和动力参数.................................. 1．各轴转速................................................................... 2.各轴输入功率为(kW) ........................................................ 3.各轴输入转矩（N m） ........................................................ 四、传动件的设计计算.............................................. 1、设计带传动的主要参数....................................................... 2、齿轮传动设计............................................................... 五、轴的设计计算.................................................. 1、高速轴的设计............................................................... 2、低速轴的设计............................................................... 六、轴的疲劳强度校核.............................................. 1、高速轴的校核............................................................... 2、低速轴的校核............................................................... 七、轴承的选择及计算.............................................. 1、高速轴轴承的选择及计算..................................................... 2、低速轴的轴承选取及计算..................................................... 八、键连接的选择及校核............................................ 1、高速轴的键连接............................................................. 2、低速轴键的选取............................................................. 九、联轴器的选择.................................................. 十、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择...................... 1、铸件减速器机体结构尺寸计算表............................................... 2、减速器附件的选择 (22) 十一、润滑与密封.................................................. 1、润滑....................................................................... 2、密封.......................................................................
机械设计课程设计一年级减速器设计说明书 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
课程设计题目： 系别： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 时间：
设计题目：带式输送机传动装置设计 一、传动方案简图 二、已知条件： 1、带式输送机的有关原始数据： 减速器齿轮类型：斜齿圆柱齿轮； 输送带工作拉力：F= kN； 运输带速度：v= r/min； 滚筒直径：D= 330 mm. 2、滚筒效率：η=（包括滚筒与轴承的效率损失）； 3、工作情况：使用期限8年，两班制（每年按300天计算），单向运转，转速误差不得超过±5%，载荷较平稳； 4、制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产； 5、动力来源：电力，三相交流，电压380／220V。 三、设计任务： 1、传动方案的分析和拟定 2、设计计算内容 1) 运动参数的计算，电动机的选择； 2) V带传动的设计计算； 3) 齿轮传动的设计计算； 4) 链传动的设计计算； 5) 轴的设计与强度计算； 6) 滚动轴承的选择与校核； 7) 键的选择与强度校核； 8) 联轴器的选择。 3、设计绘图： 1）减速器装配图一张（A0或A1图纸）； 2）零件工作图2张（低速级齿轮、低速轴，A2或A3图纸）； 3）设计计算说明书1份（>6000字）； 四、主要参考书目 [1]李育锡.机械设计课程设计[M].北京：高等教育出版社，2008. [2]濮良贵.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006. [3]成大仙.机械设计手册（第5版）[M].北京：化学工业出版社，2007
目录 设计任务书 (1) 传动方案的拟定及说明 (4) 电动机的选择 (4) 计算传动装置的运动和动力参数 (5) 传动件的设计计算 (5) 轴的设计计算 (8) 滚动轴承的选择及计算 (14) 键联接的选择及校核计算 (16) 连轴器的选择 (16) 减速器附件的选择 (17) 润滑与密封 (18) 设计小结 (18) 参考资料目录 (18)
机械设计课程设计任务书 题目：设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器 一．总体布置简图 1—电动机；2—联轴器；3—齿轮减速器；4—带式运输机；5—鼓轮；6—联轴器 二．工作情况： 载荷平稳、单向旋转 三．原始数据 鼓轮的扭矩T（N·m）：850 鼓轮的直径D（mm）：350 运输带速度V（m/s）：0.7 带速允许偏差（％）：5 使用年限（年）：5 工作制度（班/日）：2 四．设计内容
1. 电动机的选择与运动参数计算； 2. 斜齿轮传动设计计算 3. 轴的设计 4. 滚动轴承的选择 5. 键和连轴器的选择与校核； 6. 装配图、零件图的绘制 7. 设计计算说明书的编写 五． 设计任务 1． 减速器总装配图一张 2． 齿轮、轴零件图各一张 3． 设计说明书一份 六． 设计进度 1、 第一阶段：总体计算和传动件参数计算 2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计 3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 传动方案的拟定及说明 由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。 电动机的选择 1．电动机类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y （IP44）系列的电动机。 2．电动机容量的选择 1） 工作机所需功率P w P w ＝3.4kW 2） 电动机的输出功率 Pd ＝Pw/η η＝轴承’ 联齿轴承联ηηηηη2 3 ＝0.904 Pd ＝3.76kW
仅供参考一、传动方案拟定第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器（1）工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。（2）原始数据：滚筒圆周力F=1.7KN；带速V=1.4m/s；滚筒直径D=220mm。运动简图二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机。2、确定电动机的功率：（1）传动装置的总效率：η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95 =0.86 (2)电机所需的工作功率：Pd=FV/1000η总=1700×1.4/1000×0.86 =2.76KW 3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速：Nw=60×1000V/πD =60×1000×1.4/π×220 =121.5r/min 根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~5，则合理总传动比i的范围为i=6~20，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（6~20）×121.5=729~2430r/min 符合这一范围的同步转速有960 r/min 和1420r/min。由【2】表8.1查出有三种适用的电动机型号、如下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KW 同转满转总传动比带齿轮 1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.63 2 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。 4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y100l2-4。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。 三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.68 2、分配各级传动比（1）取i带=3 （2）∵i总=i齿×i 带π∴i 齿=i总/i带=11.68/3=3.89 四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min) nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min) 滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min) 2、计算各轴的功率（KW）PI=Pd×η带=2.76×0.96=2.64KW PII=PI×η轴承×η齿轮=2.64×0.99×0.97=2.53KW 3、计算各轴转矩Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N?m TI=9.55p2入/n1
机械设计课程设 计说明书 设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器班级学号： 学生姓名： 指导老师： 完成日期：
设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器 一、传动方案简图 二、已知条件： 1、有关原始数据： 运输带的有效拉力：F=1.47 KN 运输带速度：V=1.55m/S 鼓轮直径： D=310mm 2、工作情况：使用期限 8 年， 2 班制（每年按 300 天计算），单向运转，转速误差不得超过± 5%，载荷平稳； 3、工作环境：灰尘； 4、制造条件及生产批量：小批量生产； 5、动力来源：电力，三相交流，电压380／ 220V 。 三、设计任务： 1、传动方案的分析和拟定 2、设计计算内容 1)运动参数的计算，电动机的选择；3)带传动的设计计算； 2)齿轮传动的设计计算；4)轴的设计与强度计算； 5)滚动轴承的选择与校核；6)键的选择与强度校核； 7)联轴器的选择。 3、设计绘图： 1）减速器装配图一张； 2）减速器零件图二张；
目录 一、传动方案的拟定及说明...................................................................................................................................................错误！未定义书签。 二、电机的选择.................................................................................................................................................................................错误！未定义书签。 1、电动机类型和结构型式 ........................................................................................................................................错误！未定义书签。 2、电动机容量......................................................................................................................................................................错误！未定义书签。 3、电动机额定功率P m...........................................................................................................................................错误！未定义书签。 4、电动机的转速 ................................................................................................................................................................错误！未定义书签。 5、计算传动装置的总传动 ........................................................................................................................................错误！未定义书签。 三、计算传动装置的运动和动力参数...........................................................................................................................错误！未定义书签。 1．各轴转速............................................................................................................................................................................错误！未定义书签。 2.各轴输入功率为( kW ) ........................................................................................................................................错误！未定义书签。 3.各轴输入转矩（N m）.......................................................................................................................................错误！未定义书签。 四、传动件的设计计算...............................................................................................................................................................错误！未定义书签。 1、设计带传动的主要参数 ........................................................................................................................................错误！未定义书签。 2、齿轮传动设计 ................................................................................................................................................................错误！未定义书签。 五、轴的设计计算...........................................................................................................................................................................错误！未定义书签。 1、高速轴的设计 ................................................................................................................................................................错误！未定义书签。 2、低速轴的设计 (12) 六、轴的疲劳强度校核 (13) 1、高速轴的校核 (13) 2、低速轴的校核 (13) 七、轴承的选择及计算 (17) 1、高速轴轴承的选择及计算 (17) 2、低速轴的轴承选取及计算 (18) 八、键连接的选择及校核 (19) 1、高速轴的键连接 (19) 2、低速轴键的选取 (19) 九、联轴器的选择 (20) 十、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择 (20) 1、铸件减速器机体结构尺寸计算表 (20) 2、减速器附件的选择 (22) 十一、润滑与密封 (21) 1、润滑 (21) 2、密封 (21) 十二、参考文献 (24)
减速器课程设计说明 书(5)
机械设计课程说明书设计题目：减速器 班级：08机电2班 姓名：许鹏 学号： 01 指导教师：朱老师 ＿＿年＿月＿日学院 目录
一、设计任务书……………………………………… 二、传动方案的拟定……………………………… 三、电动机的选择和计算………………………… 四、整个传动系统运动和动力参数的选择和计算………………………… 五、传动零件的设计计算………………………… 六、联轴器的选择和轴的设计计算………………… 七、滚动轴承的计算……………………………… 八、键连接的选择……………………………… 九、润滑方式及密封形式的选择………………… 十、其他，如装配、拆卸、安装、使用与维护……………………………………………… 十一、参考资料…………………………………… 十二、总结……………………………
(-)运输皮带拉力η=2500N ，皮带=1.7m/s 卷筒直径320mm 二、选电动机 1、计算电机需要功率 p d η1 —弹性联轴器传动功率0.99 η2—轴承传动效率0.98（对） η3 —齿轮传动效率0.97（8级） η4 —卷筒传动效率0.96 η z —电动机至工作机之间的总效率 F=2500N V=1.7 m/s D=320mm ηηW =η=η1×η23×η32×η4 Pw =w 1000 ηFV Pd=ηηw FV 1000 η ηW = 85.03226 542 31=ηηηηη η Pd= 83 .01000?FV =5KW n d =() i i i n 21???n W 0.96w η= kw p d 22.4= min 46.101r n w = Y 型全封闭鼠笼型三相异步电动机
一级减速器设计说明书 课题：一级直齿圆柱齿轮减速器设计 学院：机电工程 班级：2015机电一体化（机械制造一班）姓名：陈伟 学号：1558020120104 指导老师：童念慈
目录 一、设计任务书———————————————————— —— 二、电动机的选择———————————————————— — 三、传动装置运动和动力参数计算————————————— — 四、V带的设计————————————————————— — 五、齿轮传动设计与校核————————————————— — 六、轴的设计与校核——————————————————— — 七、滚动轴承选择与校核计算——————————————— — 八、键连接选择与校核计算———————————————— — 九、联轴器选择与校核计算———————————————— — 十、润滑方式与密封件类型选择——————————————
— 十一、设计小结————————————————————— 十二、参考资料————————————————————— 一、设计任务说明书
1、减速器装配图1张； 2、主要零件工作图2张； 3、设计计算说明书 原始数据：（p10表1-4）1-A输送带的工作拉力;F=2000 输送带工作速度：V=1.3m/s 滚筒直径：D=180 工作条件：连续单向运载，载荷平稳，空载起动，使用期限15年，每年300个工作日，每日工作16小时，两班制工作，运输带速度允许误差为5% 传动简图:
二、电动机的选择 工作现场有三相交流电源，因无特殊要求，一般选用三相交流异步电动机。 最常用的电动机为Y 系列鼠笼式三相异步交流电动机，其效率高，工作可靠，结构简单，维护方便，价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。本装置的工作场合属一般情况，无特殊要求。故采用此系列电动机。 1.电动机功率选择 1选择电动机所需的功率: 工作机所需输出功率Pw=1000 FV 故Pw= 1000 8 .12000?= 3.60 kw 工作机实际需要的电动机输入功率Pd=η w p 其中54321ηηηηηη= 查表得：1η为联轴器的效率为0.98 2η 为直齿齿轮的传动效率为0.97 3η 为V 带轮的传动效率为0.96 54.ηη 为滚动轴承的效率为0.99 故输入功率Pd= 98 .099.099.096.097.098.0 3.60 ?????=4.09KW
. . 东海科学技术学院 课程设计成果说明书 题目：机械设计减速器设计说明书院系：机电工程系 学生姓名： 专业：机械制造及其自动化 班级：C15机械一班 指导教师： 起止日期：2017．12.12-2018.1.3 东海科学技术学院教学科研部
浙江海洋大学东海科学技术学院课程设计成绩考核表 2017 —2018 学年第一学期
设计任务书一、初始数据
设计一级直齿圆柱齿轮减速器，初始数据T = 1500Nm，n = 33r/m，设计年限（寿命）：10年，每天工作班制（8小时/班）：3班制，每年工作天数：250天，三相交流电源,电压380/220V。 二. 设计步骤 1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5. 设计V带和带轮 6. 齿轮的设计 7. 滚动轴承和传动轴的设计 8. 键联接设计 9. 箱体结构设计 10. 润滑密封设计 11. 联轴器设计 目录
第一部分设计任务书 (3) 第二部分传动装置总体设计方案 (6) 第三部分电动机的选择 (6) 3.1电动机的选择 (6) 3.2确定传动装置的总传动比和分配传动比 (7) 第四部分计算传动装置的运动和动力参数 (8) 第五部分V带的设计 (9) 5.1V带的设计与计算 (9) 5.2带轮的结构设计 (12) 第六部分齿轮传动的设计 (14) 第七部分传动轴和传动轴承及联轴器的设计 (20) 7.1输入轴的设计 (20) 7.2输出轴的设计 (26) 第八部分键联接的选择及校核计算 (34) 8.1输入轴键选择与校核 (34) 8.2输出轴键选择与校核 (35) 第九部分轴承的选择及校核计算 (35) 9.1输入轴的轴承计算与校核 (35) 9.2输出轴的轴承计算与校核 (36) 第十部分联轴器的选择 (37) 第十一部分减速器的润滑和密封 (38) 11.1减速器的润滑 (38)
减速器机械设计课程设计说明书一．任务设计书 题目A：设计用于带式运输机的传动装置 二. 传动装置总体设计
设计工作量：1.减速器装配图一张（A3） 2.零件图（1～3） 3.设计说明书一份 个人设计数据： 运输带的工作拉力 T(N/m)___850______ 运输机带速V（m/s） ____1.60_____ 卷筒直径D（mm） ___270______ 已给方案
三．选择电动机 1．传动装置的总效率： η=η1η2η2η3η4η5 式中：η1为V带的传动效率，取η1=0.96； η2η2为两对滚动轴承的效率，取η2=0.99； η3为一对圆柱齿轮的效率，取η3=0.97; η为弹性柱销联轴器的效率，取η4=0.99； η5为运输滚筒的效率，取η5=0.96。 所以，传动装置的总效率η=0.96*0.99*0.99*0.97*0.98*0.96=0.859
电动机所需要的功率 P=FV/η=850*1.6/（0.859×1000）=1.58KW 2．卷筒的转速计算 nw=60*1000V/πD=60*1000*1.6/3.14*500=119.37r/min V 带传动的传动比范围为]4,2[' 1 i ;机械设计第八版142页 一级圆柱齿轮减速器的传动比为i2∈[3，5]；机械设计第八版413页 总传动比的范围为[6，20]； 则电动机的转速范围为[716,2387]; 3．选择电动机的型号： 根据工作条件，选择一般用途的Y 系列三相异步电动机，根据电动机所需的功率，并考虑电动机转速越高，总传动比越大，减速器的尺寸也相应的增大，所以选用Y100L1-4型电动机。额定功率2.2KW ，满载转速1430（r/min ）,额定转矩2.2（N/m ）,最大转矩2.3（N/m ） 4、计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 总传动比ia=n/nw=1430/119.37=12.00 式中：n 为电动机满载转速； w n 为工作机轴转速。 取V 带的传动比为i1=3，则减速器的传动比i2=ia/3=4.00; 5．计算传动装置的运动和动力参数 6.计算各轴的转速。 O 轴：n0=1430 r/min; Ⅰ轴：n1=n1/i01=1430/3=476.67 r/min; Ⅱ轴：n2=n2/i12=115.27 r/min
机械设计基础课 程设计说明书设计题目：机械设计基础课程设计 学院： 专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 机械设计课程计算内容 一、传动方案拟定 (3) 二、电动机的选择 (4) 三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比 (5) 四、传动装置的运动和动力设计 (5) 五、普通V带的设计 (6) 六、齿轮传动的设计 (7) 七、轴的设计 (9) 八、滚动轴承的选择 (13) 九、键连接的选择与校核 (14) 十、轴连接器选择 (15) 十一、减速器箱体和附件的选择 (15)
十二、润滑与密封 (16) 十三、设计小结 (16) 十四、参考书目 (17) 设计课题：机械设计基础课程设计设计一个带式输送机传动装置，已知带式输送机驱动卷筒的驱动功率，输送机在常温下连续单向工作，载荷平稳，环境有轻度粉尘，结构无特殊限制，工作现场有三相交流电源。 原始数据： 传送带卷筒转速n (r/min)= 78r/min w (kw)=3.2kw 减速器输出功率p w 使用年限Y（年）=6年 设计任务要求： 1，主要部件的总装配图纸一张 2，A1,典型零件的总做图纸2张 3，设计说明书一份（20页左右）。 计算过程及计算说明： 一，传动方案拟定。 设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动。 1，使用年限6年，工作为双班工作制，载荷平稳，环境有轻度粉尘。 (r/min)=78 r/min ２、原始数据：传送带卷筒转速n w 减速器输出功率p (kw)=3.2kw w 使用年限Y（年）=6年 方案拟定：1
采用Ｖ带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。 1.电动机 2.V 带传动 3.圆柱齿轮减速器 4.连轴器 5.滚筒 二、运动参数和动力参数计算 （1）电动机的选择 1、电动机类型和结构的选择：选择Y 系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2. 、电动机容量选择： 电动机所需工作功率为： 式（1）：Ｐd ＝ＰＷ／ηa () 由电动机至运输带的传动总效率为： η总 =η１×η２2×η３ 式中：η1、η2、η3、η4分别为带传动、轴承、齿轮传动。 η１=0.96 η２=0.99 η３=0.987η η总=0.91 所以：电机所需的工作功率： Ｐd ＝ＰＷ／ηa =3.2/0.91=3.52 kw 3.额定功率p ed =5.5 . 查表 二十章 20-1 4. 根据手册Ｐ７表１推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ｉ’=3～６。
机械设计课程设计 题目题号：展开式二级圆柱齿轮减速器学院： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 2013 年12 月29 日
目录 一课程设计任务书 (3) 二设计要求 (3) 三设计步骤 (4) 1.传动装置总体设计方案 (5) 2.电动机的选择 (5) 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 (7) 4.传动装置的运动和动力参数计算 (7) 5.设计V带和带轮 (9) 6.齿轮的设计 (12) 7.轴的设计计算 (22) 8.滚动轴承的选择及寿命计算 (28) 9.键联接的选择及校核计算 (30) 10.联轴器的选择 (31) 11.减速器箱体及附件 (32) 12.润滑密封设计 (36) .四设计小结 (38) .五参考资料 (39)
机械设计课程设计成绩评阅表 2、每项得分＝分值×等级系数（等级系数：A为1.0，B为0.8，C为0.6，D为0.4） 3、总体评价栏填写“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”
一课程设计任务书 展开式二级圆柱齿轮减速器的设计 1．设计题目 开式 (3)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。 (4)生产批量及加工条件 小批量生产。 2.设计任务 1)选择电动机型号； 2)确定带传动的主要参数及尺寸；
3)设计减速器； 4)选择联轴器。 3.具体作业 1)减速器装配图一张； 2)零件工作图二张（大齿轮，输出轴）； 3)设计说明书一份。 4.数据表 (1)单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。运输带速度允许速度误差为±5%。 (2)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。 (3)生产批量及加工条件
《机械设计》课程设计计算说明书设计题目：二级圆柱齿轮减速器 机电系：机械制造与自动化 班级：机制三班 设计者：汪国四 学号：062040339 指导教师：王忠生 二○○九年四月二十日
目录 第一章减速器概述 (1) 1.1 减速器的主要型式及其特性 (1) 1.2 减速器结构 (2) 1.3 减速器润滑 (3) 第二张减速箱原始数据及传动方案的选择 (5) 2.1原始数据 (5) 2.2传动方案选择 (5) 第三章电动机的选择计算 (8) 3.1 电动机选择步骤 (8) 3.1.1 型号的选择 (8) 3.1.2 功率的选择 (8) 3.1.3 转速的选择 (9) 3.2 电动机型号的确定 (9) 第四章轴的设计 (11) 4.1 轴的分类 (11) 4.2 轴的材料 (11) 4.3 轴的结构设计 (12) 4.4 轴的设计计算 (13) 4.4.1 按扭转强度计算 (13) 4.4.2 按弯扭合成强度计算 (14) 4.4.3 轴的刚度计算概念 (14) 4.4.4 轴的设计步骤 (15) 4.5 各轴的计算 (15) 4.5.1高速轴计算 (15) 4.5.2中间轴设计 (17) 4.5.3低速轴设计 (21) 4.6 轴的设计与校核 (23) 4.6.1高速轴设计 (23) 4.6.2中间轴设计 (24)
4.6.3低速轴设计 (24) 4.6.4高速轴的校核 (24) 第五章联轴器的选择 (26) 5.1 联轴器的功用 (26) 5.2 联轴器的类型特点 (26) 5.3 联轴器的选用 (26) 5.4 联轴器材料 (27) 第六章圆柱齿轮传动设计 (29) 6.1 齿轮传动特点与分类 (29) 6.2 齿轮传动的主要参数与基本要求 (29) 6.2.1 主要参数 (29) 6.2.2 精度等级的选择 (30) 6.2.3 齿轮传动的失效形式 (30) 6.3 齿轮参数计算 (31) 第七章轴承的设计及校核 (40) 7.1 轴承种类的选择 (40) 7.2 深沟球轴承结构 (40) 7.3 轴承计算 (41) 第八章箱体设计 (43) 第九章设计结论 (44) 第使章设计小结 (45) 第十一章. 参考文献 (46) 致谢 (47)