高速级齿轮传动设计

一、传动方案的拟定及电动机的选择 (2)

二、V 带选择 (4)

三．高速级齿轮传动设计 (6)

四、轴的设计计算 (9)

五、滚动轴承的选择及计算 (13)

六、键联接的选择及校核计算 (14)

七、联轴器的选择 (14)

八、减速器附件的选择 (14)

九、润滑与密封 (15)

十、设计小结 (16)

十一、参考资料目录 (16)

数据如下:

已知带式输送滚筒直径 320mm，转矩 T=130 N·m，带速 V=1.6m/s，传动装置总效率为 ?=82%。

一、拟定传动方案

由已知条件计算驱动滚筒的转速 n ω,即

5 . 95 320 6

. 1 1000 60 1000 60 ? ′ ′ = ′ =

p u w D n r/min 一般选用同步转速为 1000r/min 或 1500r/min 的电动机作为原动机，因此传动装置传动比约为 10 或 15。根据总传动比数值，初步拟定出以二级传动为主的多种传动方案。

2.选择电动机

1）电动机类型和结构型式

按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。

2）电动机容量（1）滚筒输出功率 P w

kw n T 3 . 1 9550

5 . 95 130 9550 P = ′ = × =

w （2）电动机输出功率 P

kw d 59 . 1 %

82 3

. 1 P P = =

根据传动装置总效率及查表 2-4 得： V 带传动 ?1=0.945；滚动轴承 ?2 =0.98；圆柱齿轮传动 ?3 =0.97；弹性联轴器 ?4 =0.99；滚筒轴滑动轴承 ?5 =0.94。

（3）电动机额定功率 P ed

由表 20-1 选取电动机额定功率 P ed =2.2kw。

3）电动机的转速

为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表 2-1 查得 V 带传动常用传动比范围 i 1 =2~4,单级圆柱齿轮传动比范围 i 2 =3~6，则电动机转速可选范围为 n d = n ω·i 1· i 2 =573~2292r/min

方案电动机型号额定功率（kw）电动机转速（r/min）电动机质量

（kg）传动装置的传动比

同步满载总传动比 V 带传动单级减速器

1 Y100L1-4 2.

2 1500 1420 34 14.87

3 4.96 2 Y112M-6 2.2 1000 940

9.84

2.5

3.94

由表中数据可知两个方案均可行，方案 1 相对价格便宜，但方案 2 的传

动比较小，传动装置结构尺寸较小，整体结构更紧凑，价格也可下调，因此采用方案 2，选定电动机的型号为 Y112M-6。

4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸

由表 20-1，20-2 查出 Y112M-6 型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备用（略）。

3.计算传动装置传动比和分配各级传动比 1）传动装置传动比

84 . 9 5 . 95 940 n = = =

n i m 2）分配各级传动比

取 V 带传动的传动比 i 1 =2.5，则单级圆柱齿轮减速器传动比为

4 5 . 2 84 . 9 1

? = = i i i 所得 i 2 值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范

围。

4.计算传动装置的运动和动力参数 1）各轴转速

电动机轴为 0 轴，减速器高速轴为 I 轴，低速轴为Ⅱ轴，各轴转速为

n 0=n m =940r/min n I =n 0/i 1=940/2.5≈376 n II =n I /i 2=376/3.94≈95.5r/min

2）各轴输入功率

按电动机额定功率 P ed 计算各轴输入功率，即

P 0=P ed =2.2kw

P I =P 0?1=2.2x0.945≈2.079kw

P II =P I ?2

=2.079x0.98x0.97≈1.976kw

3）各轴转矩

T o =9550x P 0/n 0=9550x2.2/940=22.35N·m T I =9550x P I /n I =9550x2.079/376=52.80N·m T II =9550x P II /n II =9550x1.976/95.5=197.6N·m

二、V 带选择 1．选择 V 带的型号

根据任务书说明，每天工作 8 小时，载荷平稳，由《精密机械设计》的表 7-5 查得 K A =1.0。则

kw n T I 3 . 1 9550

5 . 95 130 9550 P = ′ = × =

P d =P I ·K A =1.0×2.2=2.2kW

根据 Pd=2.2 和 n1=940r/min,由《机械设计基础课程设计》图 7-17

确定选取 A 型普通 V 带。

2．确定带轮直径 D 1，D 2。

由图 7-17 可知，A 型 V 带推荐小带轮直径 D 1=125～140mm。考虑到带速不宜过低，否则带的根数将要增多，对传动不利。因此确定小带轮直径 D 1=125mm。大带轮直径，由公式 D 2=iD 1（1-ε）

(其中ε取 0.02)

由查《机械设计基础课程设计》表 9-1，取 D 2=315mm。 3．检验带速 v

v=1.6m/s<25m/s 4．确定带的基准长度

根据公式 7—29：0.7（D 1+D 2）

依据式（7-12）计算带的近似长度 L

D D D D a L 4 ) ( ) ( 2 2 2

2 1 2 1 0 - +

+ + = p

= 1708.9mm 由表 7-3 选取 L d =1800mm，K L =1.01 5．确定实际中心距 a

0 L L a a d - +

? =545.6mm 6．验算小带包角α1

a o

1 2 o

1 57.3 ) D - (D - 180 ′ ? =160

0 7．计算 V 带的根数 z。

由表 7-8 查得 P 0≈1.40，由表 7-9 查得 Ka=0.95，由表 7-10 查得△P 0=0.11，则 V 带的根数

L a d

K K P P P z )

( 0 0 D + =

=1.52 根

取 z=2

8．

计算带宽 B

B=（z-1）e+2f

由表 7-4 得：B=35mm 三．高速级齿轮传动设计 1）选择材料、精度及参数小齿轮：45 钢，调质，HB 1 =240 大齿轮：45 钢，正火，HB 2 =190 模数：m=2 齿数：z 1=24

z 2=96

齿数比： u=z 2/z 1=96/24=4 精度等级：选 8 级（GB10095-88）

齿宽系数Ψd : Ψd =0.83 （推荐取值：0.8~1.4）齿轮直径：d 1=mz 1=48mm

d 2=mz 2=192mm

压力角：a=20

齿顶高：h a =m=2mm 齿根高：h f =1.25m≈2.5mm

全齿高：h=(h a +h f )=4.5mm 中心距：a=m(z 1+z 2)/2=120mm

小齿轮宽：b 1=Ψd ·d 1=0.83×48=39.84mm

大齿轮宽：根据《机械设计基础课程设计》P24,为保证全齿宽接触，通常使小齿轮较大齿轮宽，因此得：b 2=40mm 1．计算齿轮上的作用力设高速轴为 1，低速轴为 2 圆周力：F t1=2T 1/d=2200N

F t2=2T/d=2058.3N

径向力：F r1=F 1t ·tana=800.7N

F r2=F 2t ·tana=749.2N

轴向力为几乎为零

2）齿轮许用应力[σ]H [σ]F 及校验

[ ] H d V E H uc H u u d K K T Z Z Z E F

s y m p r s b e ￡ ± = - =

1 2 ) 1 ( 2 3

1 2 Z H ——节点齿合系数 n

H a Z 2 sin cos 2 2

= 。对于标准直齿轮，a n =20o,β=0,Z H =1.76

Z E ——弹性系数， )

1 (

2 m p - =

Z E 。当两轮皆为钢制齿轮（μ=0.3，

E1=E2=2.10x10N/mm2）时，Z E =271 2 mm N ；

Zε——重合系数， a

K Z e e e 1

。对于直齿轮，Zε=1。 .K β——载荷集中系数， u

u F F K max

b 由《精密机械设计》图 8-38 选取， k β =1.08

计算得 σH =465.00 N·mm

-2

[ ] HL

b H H K S lim s s =b H lim s ——对应于 N HO 的齿面接触极限应力其值决定于齿轮齿轮材料及热处

理条件，《精密机械设计》表 8-10； b H lim s =2HBS+69=240x2+69=549N·mm -2

。

S H ——安全系数。对于正火、调质、整体淬火的齿轮，去 S H =1.1； K HL ——寿命系数。

HO HL N N K = 式中 N HO ：循环基数，查《精密机械设计》图 8-41，N HO =1.5x10 7

； N H ：齿轮的应力循环次数，N H =60nt=60x376x60x8=1.08288x10 7

；

取 K HL =1.06

[

] H s =529.04 N·mm -2

σH =465.00 N·mm -2 ≤[ ] H s =529.04 N·mm

-2 因此接触强度足够

[ ] F d V F V P t

F m

d K K T Y K K bm F Y s y s b ￡ = = 2 1 1 2 B——齿宽， 1 d b d y = =0.83x48=39.84；

[

] F s ——许用弯曲应力； [ ] FC

FL F

b F F K K S lim s

s = 查表 8-11 得 b F lim s =1.8x240=432 N·mm -2 ， F S =1.8， FC K =1 （齿轮双面受载

时的影响系数，单面取 1，双面区 0.7~0.8）， 6

FL N N K = （寿命系数）循环基数 FO N 取 4x10 6 ,循环次数 FV N =60nt=60x376x60x8=1.08288x10 7

K FL =0.847≈1

计算得

[ ] F s =240 N·mm

-2 σF =113.45 N·mm -2

σF ≤[ ]

F s 因此弯曲强度足够四、轴的结构设计 1．轴的材料

选用 45 钢

2．估算轴的直径

根据《精密机械设计》P257 式(10-2)，查表 10-2

轴的最小直径 3 3 6 ] [ 2 . 0 / P 10 55 . 9 n

P C n d T · = ′ 3 t 取 C=110 或 ] [ T t =30

计算得

d 1min ≈20mm d 2min ≈30mm

取

d 1=20mm，d 2=30mm

3．轴的各段轴径

根据《机械设计基础课程设计》P26，当轴肩用于轴上零件定位和承受内力时，应具有一定高度，轴肩差一般可取 6～10mm。用作滚动轴承内圈定位时，轴肩的直径应按轴承的安装尺寸取。如果两相邻轴段直径的变化仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时两直径略有差值即可，例如取 1～5mm 也可以采用相同公称直径而不同的公差数值。

按照这些原则高速轴的轴径由小到大分别为： 20mm,22mm,25mm,48mm,25mm；低速轴的轴径由小到大分别为：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。

4．轴的各段长度设计

1) 根据《机械设计基础课程设计》表 3-1，表 4-1 以及图 4-1，得

δ取 8mm, δ1 取 8mm,

齿轮顶圆至箱体内壁的距离：△1=10mm

齿轮端面至箱体内壁的距离：△2=10mm

轴承端面至箱体内壁的距离（轴承用油润滑时）：△3=5mm

箱体外壁至轴承座孔端面的距离：L1=δ+C1+C2+(5～10)=45mm

轴承端盖凸缘厚度：e=10mm

2) 带轮宽：35mm

联轴器端：60mm

1) 轴承的厚度

B01=15mm,B02=17mm

根据上面数据，可以确定各段轴长，由小端到大端依次为：

高速轴：35mm,42mm，16mm,12mm,40mm,12mm,16mm

低速轴：60mm,40mm,30mm，40mm，10mm,17mm

5．轴的校核计算（《精密机械设计》P257—P262，《机械设计手册》）对于高速轴校核：

垂直面内支点反力：L a :28.5 带轮中径到轴承距离，L b ：67.5mm 两轴承间距离。

· N L L L F F b

a r rA 5 . 1065 5 . 67 ) 5 . 67 5 . 28 ( 2 . 749 = + ′ = + ′

= N L L F F b

a r rB 3 . 316 5 . 67 5 . 28 2 . 749 ? ′ = ′

= 校核 F rA = F r + F rB

1065.5N=（749.2+316.3）N 类似方法求水平面内支点反力： V 带在轴上的载荷可近似地由下式确定：

sin 2zF F 1

z a = ；

F 0——单根 V 带的张紧力（N ）

0 ) 1 5 . 2( 500 F qv zv P

K d + - = a

P d ——计算功率 P d =2.079Kw ?

Z ——V 带的根数；ν=6.2 m·s -1

（为带速）

K a ——包角修正系数 K a =0.95

q ——V 带单位长度质量 q=0.10（k g·m -1 ）《精密机械设计》表 7-11

计算得 F 0=144.7 F z =570N

Lc La Lb

N L L F l L F l F F a

t c b Z c Z tB

1148 5

. 134 5 . 28 3 . 2058 ) 67 5 . 67 ( 570 5 . 33 570 ) ( 2 ? ′ + + ′ + ′ = + + + × = （l c =Lc =67 中轴到轴承距离）

3 . 2066 3 . 2058 1148 570 2

2 F tA = - - ′ = - - = t tB z F F F N, M⊥A=F r ·L a =21352.2N·mm M⊥B=0 同理求得：

M =A =F t ·L a =58662.4 N·mm M =B =F z ·Lc=38190 N·mm

5 . 62427 4 . 58662 2 . 21352

2 2 2

2 ? + = + = = ^ A A M M M A

N·mm 38190 38190 0 2 2 2 2 = + = + = = ^ B B M M M B

N·mm

已知 T=52800N·mm，选用轴的材料为 45 钢，并经正火处理。查《精密

机械设计》表 10-1，其强度极限 B s =600N·mm -2

，并查表 10-3 与其对应

的[ ]

b 1 - s =55N· mm -2 ，[ ] b 0 s =95 N·mm -2 故可求出 [ ] [ ] 58

. 0 95

55 0 1 = = =

- b b s s a 3 . 69534 ) 52800 58 . 0 ( 5 . 62427 ) ( 2 2 2 2

= ′ + = + = T M M A vA a N·mm

同理得 M vB =31098.7 N·mm

3 . 23 55 1 . 0 3

. 69534 ]

[ 1 . 0 3 3

1 = ′ = = - b vA M d s mm

在结构设计中定出的该处直径 d A =25mm,故强度足够。同理对高速轴的校核中：

d=33.2mm, 在结构设计中定出的该处直径 d=35mm,故强度足够。五、滚动轴承的选择及校核计算

根据任务书上表明的条件：载荷平稳，以及轴承主要受到轴向力，所以选择圆锥滚子轴承。由轴径的相应段根据《机械设计基础课程设计》表 15-7 选择轻窄（2）系列，其尺寸分别为：

内径：d 1=25mm,d 2=35mm 外径：D 1=52mm. D 2=72mm 宽度：B 1=15mm，B 2=17mm 滚动轴承的当量载荷为：

）（＝ a

r p YF XF f P + ∵ a

F ＝0，∴ e 0 F F r a

< ＝ ∴X=1；Y=0；

则

2640 2200 2200 2 . 1 0 . 1 F f P r p ～＝）～＝（＝ ′ h 20 . 185140 2640 10 2 . 2 3 76 3 60 10 P C n 60 10 L 3

3 6 max

min 6 max 10 h ＝）（＝）（＝）

（ ′ ′ e C——额定动载荷，《机械设计基础课程设计》表 15-7

而题目要求的轴承寿命为 h 30000 L h ＝ < ）（max 10 h L ，故轴承的寿命完全符合要求

六、键联接的选择及校核计算

1．根据轴径的尺寸，由《机械设计基础课程设计》表 14-1

高速轴与 V 带轮联接的键为：键 C8X30 GB1096-79 大齿轮与轴连接的键为：键 12X32 GB1096-79 轴与联轴器的键为：键 C8X50 GB1096-79 2．键的强度校核

齿轮与轴上的键：键 C12×32 GB1096-79

b×h=12×8,L=32,则 Ls=L-b=20mm 圆周力：F r =2T II /d=2×197600/40=9880N 挤压强度： s

r p L h F

× =

2 s =123.5<125~150MPa=[σp] 因此挤压强度足够剪切强度： s

L b Fr

× =

2 t =82.3<120MPa=[t ] 因此剪切强度足够

键 C8×30 GB1096-79 和键 C8×56 GB1096-79 根据上面的步骤校核，并且符合要求。

七、联轴器的选择

根据轴径的和《机械设计基础课程设计》表 17-1 选择联轴器的型号： GB3852-83 J 1 一对组合轴孔直径：d=30mm, 长度：L=60mm

八、减速器附件的选择通气器

由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用 M16×1.5 油面指示器选用游标尺 M16 起吊装置

采用箱盖吊耳、箱座吊耳，双螺钉起吊螺钉

放油螺塞

选用外六角油塞及垫片 M14×1.5

根据《机械设计基础课程设计》表 13-7 选择适当型号：

起盖螺钉型号：GB5783～86 M6×20,材料 Q235

高速轴轴承盖上的螺钉：GB5783～86 M6×20,材料 Q235

低速轴轴承盖上的螺钉：GB5783～86 M6×20,材料 Q235

螺栓：GB5782～86 M10×80，材料 Q235

九、润滑与密封

1.齿轮的润滑

采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度 ν<12m/s，当 m<20 时，浸油深度 h约为 1 个齿高，但不小于 10mm，所以浸油高度约为 36mm。

2.滚动轴承的润滑

由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。

3.润滑油的选择

齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用 GB443-89 全损耗系统用油 L-AN15 润滑油。

4.密封方法的选取

选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为 GB894.1-86-25 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。

十、设计小结

课程设计体会

这次课程设计是继上次电子技术课程设计的一次延续，虽然不同科目，但是他们都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！

课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。

十一、参考资料目录

[1]《机械设计基础课程设计》，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信远主编， 1995 年 12 月第一版；

[2]《精密机械设计》，机械工业出版社庞振基，黄其圣主编 2005 年 1 月第一版

[3]《机械设计手册》，化学工业出版社成大先主编 1994 年 4 月第三版

齿轮传动设计

机械原理课程设计说明书设计题目：齿轮传动设计学院：工程机械学院专业：机械设计制造及其自动化班级：25040808

设计者：刘春（学号：25）指导教师：张老师 2011-01-13 课程设计说明书一、设计题目：齿轮传动设计如图所示，齿轮变速箱中，两轴中心距为80㎜，各轮齿数为Z1=35，Z2=45， Z3=24，Z4=55， Z5=19,Z6=59，模数均为 m=2㎜，试确定各对齿轮的传动传动类型，并设计这三对齿轮传动。二、全部原始数据：

Ｚ１=35，Ｚ2=45,Ｚ3=24,Ｚ4=55,Ｚ5=19,Ｚ6=59, ｍ=2mm,ha*=1,c*=0.25, α=20，a'=80mm 三、设计方法及原理：（一）传动的类型及选择： *按照一对齿轮的变位因数之和（Ｘ1+Ｘ2）的不同，齿轮传动可分为三种类型。 1.零传动（X1+Ｘ2=0） a.标准齿轮传动：X1=Ｘ2=0 传动特点：设计简单，便于互换。 b.高度变为齿轮传动：Ｘ1=-Ｘ2≠0，Ｘ1+Ｘ2=0。一般小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变位。传动特点：互换性差，需成对设计和使用，重合度略有降低。 2.正传动(Ｘ1+Ｘ2>0) 传动特点： ①可以减小齿轮机构的尺寸。 ②可以减轻齿轮的磨损程度。 ③可以配凑中心距。 ④可以提高两轮的承载能力，由于两轮都可以采用正变。

位，可以增加两齿轮的齿根厚度，从而提高两齿轮的抗弯能力。 ⑤互换性差，需成对设计，制造和使用。 ⑥重合度略有降低。 3.负传动(Ｘ1+Ｘ2<0）传动特点： ①重合度略有降低。 ②互换性差，需成对设计，制造和使用。 ③齿厚变薄，强度降低，磨损增大。综上所述，正传动的优点突出，所以在一般情况下，采用正传动；负传动是最不理想的传动，除配凑中心距的不得已情况下，尽量不用；在传动中心距等于标准中心距时，为了提高传动质量，可采用高度变位齿轮传动代替标准齿轮传动。（二）变位因数的选择： *根据设计要求，可在封闭图上选择变位因数。封闭图内容解释： 1.封闭图中阴影区是不可行区，无阴影区是可行区。所选择的变位因数的坐标点必须在可行区内。 2.根据不发生根切的最小变位因数算出两个齿轮不发生根切的限制线Ｘ1min，Ｘ2min分别平行于两坐标轴，若变位因数Ｘ1在Ｘ1min线的右边，变位因数Ｘ2在Ｘ2min线的上方，则所设计的齿轮完全不发生根切。

课程设计齿轮传动设计

3.2高速级齿轮传动的设计 3.2.1传动齿轮的设计要求 1)齿轮材料：软齿面齿轮传动小齿轮：45号钢，调质处理，齿面硬度为240HBS；大齿轮：45号钢，正火处理，齿面硬度为200HBS。 2)轴向力指向轴的非伸出端； 3)每年300日，每班8小时，两班制 4)齿宽系数； 5)螺旋角； 6)中心距取整，分度圆直径精确计算(保留小数点后两位)。 3.2.2选择齿轮类型，精度等级及齿数 1)参考表10.6，取通用减速器精度等级为7级精度 2)取小齿轮齿数为，齿数比，即大齿轮齿数 ,取； 3)选择斜齿圆柱齿轮，取压力角°； 4)初选螺旋角. 3.2.3按齿面接触疲劳强度设计 1.计算小齿轮的分度圆直径，即 ≥ 1)确定公式中的各参数值 a)试选载荷系数=1.3 b)计算小齿轮传递的转矩

=9.55*?=9.55**4.496/1450(N?mm)=2.96*N?mm c)取齿宽系数=1.0 d)由图10.20查得区域系数=2.433； e)由表10.5查得材料的弹性影响系数=189.8 f)计算接触疲劳强度用重合度系数 =arctan(tan/tan)=arctan(tan20/tan14)=20.562° =arccos =arccos[24*cos20.562/(24+2*1*cos14)]=29.974 =arccos = 22.963 = =[24*(tan29.974-tan22.963)+115*(tan22.963-tan20.562)]/2 =1.474 ==1*24*tan14/=1.905 = g)螺旋角系数===0.985 h)计算接触疲劳许用应力由图10.25c,d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 =500MPa，=375MPa 应力循环次数分别为 =60=60*1450*1*(2*8*300*8)=3.341*

齿轮设计说明书

设计计算说明书设计题目：齿轮学院：专业：班级：学号：姓名：指导老师：

计算内容计算说明结果 1.计算齿轮传动比i2根据ω=2πn，v=ωr ，求得 n=ω/2π=1.96*60=117.6r/min 由此算出i2=1500/(2.5*117.6)=5.1 传动比i2=5.1 2选择齿轮材料，并确定许用应力大丶小齿轮都采用CrMnTi，渗碳淬火，齿面硬度 HRC60.根据参考文献[1]图10-38和图10-39查出齿轮的疲劳极限强度，确定许用应力。 σHlim 1=σHlim 2=1500MPa σFlim 1=σFlim=460MPa [σH]=0.9σHlim 1=0.9*1500=1350MPa [σF]=1.4σFlim 1=1.4*460=644MPa 材料：大丶小齿轮都采用CrMnTi，渗碳淬火许用应力。 σHlim1=σHlim2=1500MPa σFlim1=σFlim=460MPa [σH]=1350MPa [σF]=644MPa 3.选取设计参数取最小齿轮齿数Z1=17，则 Z2=i2Z1=5.1*17=86.7,取大齿轮齿数Z2=87 Z1=17 Z2=87 4计算齿数比U=Z2/Z1=5.1 U=5.1 5计算相对误差是否合理由于传动比误差为|（u-i）/i|*100%=0.39%<3%~5%，所以齿轮数选择合理合理 6选齿宽系数Φd参考表10—11选齿宽系数Φd =0.5 （齿轮相对于轴承为对称布置） Φd =0.5

7计算系数 A m、A d 初选螺旋角β=10°，根据表10—8，系数A m=12.4，A d=756 A m=12.4 A d=756 8计算小齿轮的功率P1和小齿轮的转速n1取传动带的效率 η=0.95，P1=P c*0.95=28.8*0.95=27.36w n1=V/i=1500/2.5=600(r/min) P1=27.36w n1=600(r/min) 9计算小齿轮的转矩T1T1=9550*（P1/n1） =9550*（27.36/600）=435.48(N·m) T1=435.48(N·m) 10计算当量齿数按式（10-32）计算齿轮当量齿数 Z V1=Z1/cos3β=17/cos310°=17.8 Z V2=Z2/cos3β=87/cos310°=91.1 Z V1=17.8 Z V2=91.1 11计算模数m n根据表10—10查出复合齿形系数 Y SF1=4.49,Y SF2=3.85 取载荷系数K=1.2 m n≥A m31Y KT FS1/Φd Z12[σF] =12.4*) 644 * 2 ^ 17 * 5.0 /( ) 49 .4 * 48 . 435 * 2.1( 3=3.6 按表10—1取标准值m n=4mm M n=4mm 11计算中心距a a=[m n(z1+z2)]/2cosβ =[4*(17+87)]/2*cos10°=211.2mm 取a=212mm a=212mm

单级圆柱齿轮减速器的高速级齿轮传动设计

优秀设计单级圆柱齿轮减速器的高速级齿轮传动设计

目录一、传动方案的拟定及电动机的选择 (2) 二、V带选择 (4) 三．高速级齿轮传动设计 (6) 四、轴的设计计算 (9) 五、滚动轴承的选择及计算 (13) 六、键联接的选择及校核计算 (14) 七、联轴器的选择 (14) 八、减速器附件的选择 (14) 九、润滑与密封 (15) 十、设计小结 (16) 十一、参考资料目录 (16)

数据如下: 已知带式输送滚筒直径320mm ，转矩T=130 N ·m ，带速 V=1.6m/s ，传动装置总效率为?=82%。一、拟定传动方案由已知条件计算驱动滚筒的转速n ω,即 5.953206 .1100060100060≈??=?= π πυωD n r/min 一般选用同步转速为1000r/min 或1500r/min 的电动机作为原动机，因此传动装置传动比约为10或15。根据总传动比数值，初步拟定出以二级传动为主的多种传动方案。 2.选择电动机 1）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y （IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 2）电动机容量（1）滚筒输出功率P w kw n T 3.19550 5.951309550P =?=?= ωω （2）电动机输出功率P kw d 59.1% 823 .1P P == = η ω 根据传动装置总效率及查表2-4得：V 带传动?1=0.945；滚动轴承?2 =0.98；圆柱齿轮传动 ?3 =0.97；弹性联轴器?4 =0.99；滚筒轴滑动轴承?5 =0.94。（3）电动机额定功率P ed 由表20-1选取电动机额定功率P ed =2.2kw 。

基于MATLAB的齿轮传动系统优化设计

基于MATLAB的齿轮传动系统优化设计摘要：某高速重载齿轮进行了优化设计，在分析齿轮在各工况下的弯曲强度后，根据齿轮的优化设计原则，选择齿轮体积最小为优化设计原则，对传动齿轮中的小齿轮进行了优化设计，设计模数、齿数、齿宽系数、螺旋角为变量，根据各参数的设计要求来确定约束条件，同时根据齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行条件约束，最后用MATLAB进行编程计算，最后得出优化后的结果，该结果满足要求。本文的研究对机械系统的优化设计具有指导意义和工程应用价值。关键词：齿轮；优化设计；MATLAB； 0引言优化设计是近年发展起来的一门新的学科，也是一项新技术，在工程设计的各个领域都已经得到了更为广泛的应用。通过实际的应用过程表明：工程设计中采用优化设计这种新的科学设计方法，不仅使得在解决复杂问题时，能够从众多纷繁复杂的设计方案中找到尽可能完善的或者最适合的设计方案，而且，采用这种方法还能够提高设计效率和设计质量，使其的经济和社会效益都非常明显。优化设计的理论基础是数学规划，采用的工具是计算机。优化设计具有一般的设计方法所不具备的一些特点。优化设计能够使各种设计参数自动向更优的方向进行调整，直到找到一个尽可能完善的或最适合的设计方案。一般的设计方法只是依靠设计人员的经验来找到最佳方案，这样不足以保证设计参数一定能够向更优方向调整，也不能够保证一定能找到最适合的设计方案。优化设计的手段是采用计算机，在很短的时间内就可以分析一个设计方案，并判断方案的优劣、是否可行，因此就能够从大量的方案中选出更加适合的设计方案，这是常规设计所不能比的。 1 机械系统优化设计方法概述许多机械工程设计都需要进行优化。优化过程可以分为三个部分：综合与分析、评价、改变参数三部分组成。其中，综合与分析部分的主要功能是建立产品设计参数与设计性能、设计要求之间的关系，这也就是一个建立数学模型的过程。评价部分就是对该产品的性能和设计要求进行分析，这就相当于是评价目标函数是否得到改善或者达到最优，也就是检验数学模型中的约束条件是否全部得到满足。改变参数部分就是选择优化方法，使得目标函数（数学模型）得到解，同时根据这种优化方法来改变设计参数。在许多机械工程设计问题中，优化设计的目标是多种多样的，按照所追求的目标的多少，目标函数可以分为单目标函数和多目标函数。以多级齿轮传动系统设计过程为例，要求在满足规定的传动比和给定最小齿轮、大齿轮直径的条件下，追求系统的转动惯量最小，箱体的体积最小，各级传动中心距和最小，承载能力最高，寿命最长等，这就是一个多目标函数。目标函数作为评价方案中的一个很重要的标准，它不一定有明显的物理意义、量纲，它只是代表设计指标的一个值。所以，目标函数的建立是否正确是优化设计中很重要的一项工作，它既要反映用户的需求，又要敏感地、直接地反映设计变量的变化，对优化设计的质量及计算难易程度都有一定的影响。表2.1给出了常用优化设计中的可供选择的优化目标。优化设计问题的前提是选择优化设计方法，选用哪个方法好，这就主要是由优化设计方法的特性和实际设计问题的具体情况来决定。一般来讲，评价一种优

二级展开式圆柱齿轮传动减速器设计说明书Ⅱ

目录设计任务书 (5) 一.工作条件 (5) 二.原始数据 (5) 三.设计内容 (5) 四.设计任务 (5) 五.设计进度 (6) 传动方案的拟定及说明 (6) 电动机的选择 (6) 一.电动机类型和结构的选择 (7) 二.电动机容量的选择 (7) 三.电动机转速的选择 (7) 四.电动机型号的选择 (7) 传动装置的运动和动力参数 (8) 一.总传动比 (8) 二.合理分配各级传动比 (8) 三.传动装置的运动和动力参数计算 (8) 传动件的设计计算 (9) 一.高速啮合齿轮的设计 (9) 二.低速啮合齿轮的设计 (14) 三.滚筒速度校核 (19)

轴的设计计算 (19) 一.初步确定轴的最小直径 (19) 二.轴的设计与校核 (20) 滚动轴承的计算 (30) 一.高速轴上轴承（6208）校核 (30) 二.中间轴上轴承（6207）校核 (31) 三.输出轴上轴承（6210）校核 (32) 键联接的选择及校核 (34) 一.键的选择 (34) 二.键的校核 (34) 连轴器的选择 (35) 一.高速轴与电动机之间的联轴器 (35) 二.输出轴与电动机之间的联轴器 (35) 减速器附件的选择 (36) 一.通气孔 (36) 二.油面指示器 (36) 三.起吊装置 (36) 四.油塞 (36) 五.窥视孔及窥视盖 (36) 六.轴承盖 (37) 润滑与密封 (37) 一.齿轮润滑 (37)

二.滚动轴承润滑 (37) 三.密封方法的选择 (37) 设计小结 (37) 参考资料目录 (38)

五．设计进度 1、第一阶段：传动方案的选择、传动件参数计算及校核、绘制装配草图 2、第二阶段：制装配图； 3、第三阶段：绘制零件图。传动方案的拟定及说明一个好的传动方案，除了首先满足机器的功能要求外，还应当工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、成本低廉以及维护方便。要完全满足这些要求是很困难的。在拟订传动方案和对多种传动方案进行比较时，应根据机器的具体情况综合考虑，选择能保证主要要求的较合理的传动方案。根据工作条件和原始数据可选方案二，即展开式二级圆柱齿轮传动。因为此方案工作可靠、传动效率高、维护方便、环境适应行好，但也有一缺点，就是宽度较大。其中选用斜齿圆柱齿轮，因为斜齿圆柱齿轮兼有传动平稳和成本低的特点，同时选用展开式可以有效地减小横向尺寸。示意图如下： 1—电动机；2—联轴器；3—齿轮减速器；4—联轴器；5—鼓轮；6—带式运输机实际设计中对此方案略微做改动，即：把齿轮放在靠近电动机端和滚筒端。（其他们的优缺点见小结所述）

(整理)3 高速级齿轮设计.

3 高速级齿轮设计 3.1 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 3.1.1 压力角选定直齿圆柱齿轮，属于一般用途的齿轮传动，压力角取20°。 3.1.2 精度选择带式输送机为一般工作机器（通用减速器），参考表10-6[2]，选用7级精度。 3.1.3 材料选择由表10-1[2]，选择小齿轮材料为40Cr （调质），齿面硬度280HBS ，大齿轮材料为45号钢（调质），齿面硬度为240HBS 。硬度差为40HBS 。 3.1.4 齿数选择闭式齿轮传动，试选小齿轮齿数z 1=20，大齿轮齿数z 2为： 21=z u z ? （3-1）式中：z 1 ——小齿轮齿数； u ——Ⅰ轴与Ⅱ轴之间的传动比。故由式3-1，得大齿轮齿数z 2： 2=4.8320=96.6z ? 取z 2=97。 3.2按齿面接触疲劳强度设计 3.2.1 试算小齿轮分度圆直径小齿轮分度圆直径d 1t 可由下式近似计算： [] 2 131 21 Ht H E d H K T Z Z Z u d m u m ε φσ?? +=?? ? ??? （3-2）（1）确定公式中的各参数值 ①试选K Ht =1.3。

②小齿轮传递的转矩T 1为： 6 19.5510 I I P T N mm n =?? （3-3）式中：P Ⅰ ——Ⅰ轴的输入功率，单位：kW ； n Ⅰ ——Ⅰ轴的转速，单位：r/min 。故由式3-3，得小齿轮传递的转矩T 1： 6 411 9.5510 2.38110T P N mm N mm n =??=?? ③因为小齿轮相对支承非对称布置，所以由表10-7[2]，可查得齿宽系数Φd =1。 ④由图10-20[2]，可查得区域系数Z H =2.5。 ⑤由表10-5[2]，可查得材料的弹性影响系数Z E =189.8MPa 1/2。 ⑥接触疲劳强度用重合度系数Z ?为： 3 4α εε-= Z （3-4）式中：?α——端面重合度，按下式计算： 11* 122* 21122cos arccos[]2cos arccos[]2(tan tan )(tan tan ) 2a a a a a a z z h z z h z z αα αα αααααεπ =+=+-+-= （3-5）式中：z 1 ——小齿轮齿数； z 2 ——大齿轮齿数； h a * ——齿顶高系数； α ——压力角，单位：°。故由式3-4、3-5，得接触疲劳强度用重合度系数Z ?：

机械设计齿轮传动设计答案解析

题10-6 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器, 第一级斜齿轮的螺旋角 1 β的旋向已给出。（1）为使Ⅱ轴轴承所受轴向力较小,试确定第二级斜齿轮螺旋角β的旋向, 并画出各轮轴向力、径向力及圆周力的方向。（2）若已知第一级齿轮的参数为:Z 1 =19,Z 2 =85,m n =5mm,0 20 = n α,a=265mm, 轮1的传动功率P=,n 1 =275 r/min。试求轮1上所受各力的大小。解答: 1．各力方向：见题解10-6图。 2．各力的大小：m N 045 . 217 m N 275 25 .6 9550 9550 1 1 1 ? = ? ? = ? =n P T 148 . 11 , 9811 .0 265 2 ) 85 19 ( 5 2 ) ( cos2 1 1= = ? + ? = + =β β a z z n m ； mm 83 . 96 cos 1 1 = =β z n m d； N 883 tan , N 1663 cos tan , N 4483 2000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 = = = = = =β β α t a t r t F F n F F d T F ；题10-7图示为直齿圆锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器,为使Ⅱ轴上的轴向力抵消一部分,试确定一对斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向;并画出各齿轮轴向力、径向力及圆周力的方向。解答：齿轮3为右旋，齿轮4为左旋; 力的方向见题解10-7图。题解题

↓ 题10-9 设计一冶金机械上用的电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动, 已知:P = 15 kW,n 1 =730 r/min,n 2 =130 r/min,齿轮按8级精度加工,载荷有严重冲击,工作时间t =10000h,齿轮相对于轴承为非对称布置,但轴的刚度较大,设备可靠度要求较高,体积要求较小。（建议两轮材料都选用硬齿面）解题分析：选材料→确定许用应力→硬齿面，按轮齿的弯曲疲劳强度确定齿轮的模数→确定齿轮的参数和几何尺寸→校核齿轮的接触疲劳强度→校核齿轮的圆周速度解答:根据题意,该对齿轮应该选用硬齿面,其失效形式以轮齿弯曲疲劳折断为主。 1. 选材料大、小齿轮均选用20CrMnTi 钢渗碳淬火（[1]表11-2），硬度为56～62HRC ，由[1]图 11-12 和[1]图11-13查得：MPa 1500,MPa 430lim lim ==H F σσ 2.按轮齿弯曲疲劳强度进行设计（1）确定FP σ 按[1]式（11-7 P227）计算，取6.1,2min ==F ST S Y ；齿轮的循环次数： 8111038.41000017306060?=???==at n N ,取11=N Y ,则: 538MPa MPa 16 .124301m in lim 1=??== N F ST F FP Y S Y σσ （2）计算小齿轮的名义转矩T 1

机械专业齿轮设计课程设计说明书范本

机械设计课程设计说明书设计题目：带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器机械系机械设计与制造专业设计者：指导教师： 2010 年07月02日

目录一、前言 (3) 1．作用意义 (3) 2．传动方案规划 (3) 二、电机的选择及主要性能的计算 (4) 1．电机的选择 (4) 2．传动比的确定 (5) 3．传动功率的计算 (6) 三、结构设计 (8) 1．齿轮的计算 (8) 2．轴与轴承的选择计算 (12) 3．轴的校核计算 (14) 4．键的计算 (17) 5．箱体结构设计 (17) 四、加工使用说明 (20) 1．技术要求 (20) 2．使用说明 (21) 五、结束语 (21) 参考文献 (22)

一、前言 1．作用及意义机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为二级直齿圆柱齿轮减速器，第二级传动为链传动。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之—。本设计采用的是二级直齿轮传动(说明直齿轮传动的优缺点)。说明减速器的结构特点、材料选择和应用场合。综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分析，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力， 2．传动方案规划原始条件：胶带运输机由电动机通过减速器减速后通过链条传动，连续单向远传输送谷物类散粒物料，工作载荷较平稳，设计寿命10年，运输带速允许误差为% 。 5 原始数据:

带传动和齿轮传动设计说明书

机械设计大作业（二）题目：带传动与齿轮传动设计院系：过程装备与控制工程09（1）班姓名：沈益飞学号：B09360114

目录一、任务书 (3) （一）原始数据 (3) （二）工作量 (3) 二、电机的选择 (3) （一）各级效率 (3) （二）工作机所需功率 (3) （三）电机所需功率 (3) （四）电机所需转速范围 (3) （五）电机选择 (3) 三、传动参数的计算 (4) （一）各级传动比分配 (4) （二）各轴转速 (4) （三）各轴功率 (4) （四）各轴转矩 (4) （五）汇总数据 (4) 四、V带传动的设计计算 (5) （一）计算功率 (5) （二）选择V带带型 (5) （三）确定带轮基准直径并验算带速 (5) （四）确定中心距，并选择V带的基准长度 (5) （五）验算小带轮包角 (5) （六）确定带的初拉力与压轴力 (6) （七）带轮的材料与结构形式 (6) 五、齿轮传动的设计计算 (6) （一）选定齿轮类型、精度等级、材料与齿数 (6) （二）按齿面接触强度设计 (6) （三）按齿根弯曲强度设计 (7) （四）几何尺寸计算 (7)

一、任务书（一）原始数据选择题号4：减速器输出轴转矩T=249 N.m 减速器输出轴转速n=96 r/min V 带传动与齿轮传动简图见《机械设计作业集1》p41 （二）工作量 1.小带轮零件图一张 2.大齿轮零件图一张 3.设计说明书一份二、电机的选择（一）各级效率由《机械设计课程设计》表2-4（p7）机械传动的效率概略值 0.940.9850.955=?=带η 0.9550.9850.97=?=柱η （二）工作机所需功率 kw n T p w 503.2962499550/=?=?= （三）电机所需功率 kw p p w o 788.28977.0/503.2/===η （四）电机所需转速范围由《机械设计课程设计》表2-1（p4）常用机械传动的单机传动比推荐值 min /2304min /57696)246(r r n i n o --=?-=?' ='? （五）电机选择由《机械设计课程设计》表20-1（p196）Y 系列三相异步电机技术数据得Y132S-6型号电机的额定功率Pm=3 kw ,满载转速：Nm=960 r/min

偏心齿轮传动的快速优化设计要点

机械设计课程设计设计题目：偏心齿轮传动的快速优化设计学校：专业：机械设计与制造2012级秋姓名：指导老师：完成设计时间：

目录摘要 (2) 绪论 (3) 1 偏心齿轮简介化原理 (4) 2 偏心齿轮快速优化设计 (5) 2.1 偏心齿轮传动设计计算公式推导 (5) 2.2 偏心齿轮优化设计模型的建立 (6) 2.3偏心齿轮优化设计的程序实现 (8) 2.4偏心齿轮优化设计示例 (9) 结论 (10) 参考文献 (11)

摘要偏心齿轮虽然在制造上与普通渐开线齿轮无异,却属于变传动比的非圆齿轮传动,设计计算十分复杂。本文将优化设计概念引入非圆齿轮设计,使非圆齿轮设计方法从传统的基于分析的设计发展为基于综合的设计,避免了带有较大盲目性的参数试凑和反复校验过程, 提高了非圆齿轮传动设计的科学性和一次成功率。关键词：偏心齿轮非圆齿轮优化目标规划

绪论齿轮机构是应用最为广泛的机械传动机构, 具有传递功率大、效率高、传动准确可靠、寿命长、结构紧凑等优点。通常所说的齿轮传动是指传动比为常数的齿轮传动, 其主要功能是传递匀速运动和恒定的动力(功率), 而非圆齿轮则更多地作为运动控制元件使用, 广泛应用于轻工、纺织、烟草、食品等机械中[1~ 5 ], 在机构创新设计中具有重要作用。非圆齿轮传动20世纪30年代就已出现, 20世纪50年代原苏联学者李特文在文献[1]中首次建立了非圆齿轮传动的系统理论, 20世纪70年代起这项技术被介绍到国内, 并开始进行系统研究, 但至今应用有限, 甚至在我国机械专业的本科生教材中都未包含这部分内容。其重要原因在于, 非圆齿轮设计计算复杂, 制造也很困难。进入20世纪70年代以后, 由于计算机技术和数控技术的发展和广泛应用, 使制约非圆齿轮应用的两大难点都有了得以克服的可能, 因而掀起了新的一轮非圆齿轮研究及应用热潮, 国外甚至有人将其称为非圆齿轮的“再发明( Rediscovering)”, 不仅开展非圆齿轮传动的研究, 而且开展了非圆带、链传动的研究, 形成一个内容丰富的非匀速比传动研究领域[ 4 ]。由于齿轮数控技术的发展, 非圆齿轮的制造已不再困难, 但是, 非圆齿轮设计计算复杂这一难点尚未得到根本克服, 具体表现在以下两点。 1)现有文献中给出的某些计算公式作为分析计算工具无疑是正确的, 但是如果将其用于设计计算, 则缺乏可操作性, 例如, 文献[ 4 ]中给出的偏心齿轮计算公式以瞬时啮合角作为基本变量, 要求计算时首先设定α值, 其“缺点是α角的设定范围不易掌握, 而且几何中心距的变化情况、特别是它的最小值l min不能直接求出”。[ 4 ] 2）现有文献中给出的设计方法( 包括计算机辅助设计方法) 均属于基于分析的设计方法, 即, 给定一组参数, 得到分析计算(校核计算)结果, 如发现不妥, 则修改给定参数, 再作分析与校核, 具有较大的盲目性。本文将优化设计概念引入非圆齿轮设计, 使非圆齿轮设计方法从传统的基于分析的设计发展为基于综合的设计, 避免了带有较大盲目性的参数试凑和反复校验过程, 提高了非圆齿轮传动设计的科学性和一次成功率, 力求从根本上扭转由于非圆齿轮设计计算复杂困难而限制其广泛应用的局面。

443 高速级齿轮传动设计

目录一、传动方案的拟定及电动机的选择 (2) 二、V 带选择 (4) 三．高速级齿轮传动设计 (6) 四、轴的设计计算 (9) 五、滚动轴承的选择及计算 (13) 六、键联接的选择及校核计算 (14) 七、联轴器的选择 (14) 八、减速器附件的选择 (14) 九、润滑与密封 (15) 十、设计小结 (16) 十一、参考资料目录 (16)

数据如下: 已知带式输送滚筒直径 320mm，转矩 T=130 N·m，带速 V=1.6m/s，传动装置总效率为 ?=82%。一、拟定传动方案由已知条件计算驱动滚筒的转速 n ω,即 5 . 95 320 6 . 1 1000 60 1000 60 ? ′ ′ = ′ = p p u w D n r/min 一般选用同步转速为 1000r/min 或 1500r/min 的电动机作为原动机，因此传动装置传动比约为 10 或 15。根据总传动比数值，初步拟定出以二级传动为主的多种传动方案。 2.选择电动机 1）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 2）电动机容量（1）滚筒输出功率 P w kw n T 3 . 1 9550 5 . 95 130 9550 P = ′ = × = w w （2）电动机输出功率 P kw d 59 . 1 % 82 3 . 1 P P = = = h w 根据传动装置总效率及查表 2-4 得： V 带传动 ?1=0.945；滚动轴承 ?2 =0.98；圆柱齿轮传动 ?3 =0.97；弹性联轴器 ?4 =0.99；滚筒轴滑动轴承 ?5 =0.94。（3）电动机额定功率 P ed 由表 20-1 选取电动机额定功率 P ed =2.2kw。

齿轮传动的可靠性优化设计

齿轮传动的可靠性优化设计摘要：主要目的是把可靠性优化设计和常规设计方法结合起来，说明优化设计在实际生产中的先进性和实用性。根据数学和可靠性设计理论建立齿轮传动的可靠性优化设计的数学模型，探讨其计算方法。结果可靠性优化设计优于常规设计方法，说明可靠性优化设计方法是一种更具有科学，更符合客观实际的设计方法。关键词：可靠性齿轮传动优化设计齿轮 0 引言齿轮传动广泛应用于各种机械设备中，它是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动的随机性是指其设计参数的随机性，先量变后质变，人们常常只注重“唯一性”、“正确性”，追求质变的同时却忽略了量变。采用可靠性优化设计可以使齿轮的随机参量取值更加合理，并使其结构更加规范。直齿圆柱齿轮是机械传动常用零件，工作中它要承受交变载荷。齿轮设计、制造都很重要的。它是机械中重要的传动部件，它的质量，体积和成本在整个设备中占有很大比重。如果发生故障，会严重影响设备的正常运转，因此，齿轮传动质量的好坏直接影响整个机器性能，设计一个质量轻，结构可靠的齿轮传动必大受人们的欢迎。通常齿轮传动的设计是将齿轮所受载荷，应力和强度都视为定值，按一定的强度条件进行设计或校核，这种常规设计安全系数一般比较保守，不仅造成材料的浪费，增加成本，往往由于一个参数的改变，而影响其他参数的确定，并且考虑齿轮传动的应力，强度及各几何参数的不确定性，引起的误差与实际不符，也不能保证绝对的安全。设

计的齿轮传动质量差，可靠性低，承载能力小。因此，为了使齿轮传动设计既贴近实际工况，又有最优方案，提出将优化设计和可靠性设计理论有机结合起来的设计方法，该方法无论对缩小尺寸，减轻质量，提高承载能力和保证设计可靠性均有现实意义。可靠性设计方法认为作用在齿轮上的载荷和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述，由于齿轮的载荷和材料性能等都是随机变量，所以必须用概率统计的方法求解。齿轮可靠性设计认为齿轮存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答齿轮在工作中的可靠程度，从而弥补常规设计的不足，它已成为质量保证，安全性保证，产品责任预防等不可缺少的依据和手段。 1 齿轮传动可靠性优化设计的数学模型设计一对齿轮传动(目标函数为体积或质量最小),已知条件：传递功率N=20 KW,小齿轮转速n=1000rpm,传动比u=3,小齿轮材料为40Cr,齿面淬火，大齿轮材料为45钢,调质处理, 齿轮制造精度为8级,中等冲击,单向传动, 每年工作300天,工作十年,要求齿轮强度的可靠度为0.98以上。 1.1 可靠性优化设计模型的建立方法根据已知条件和设计要求，齿轮传动的可靠性优化设计数学模型的建立可选用均值模型。求 X=|1,2 |T x x xn min E{f(X,ω)} s.t. p{g n(X,ω)30}3a n (n=1,2,3 n p) (1)

杨可桢《机械设计基础》(第6版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-齿轮传动【圣才出品】

第11章齿轮传动 11.1复习笔记【通关提要】本章主要介绍了标准直齿圆柱齿轮传动、标准斜齿圆柱齿轮传动及标准直齿锥齿轮传动的作用力和强度计算。学习时需要掌握齿轮传动的作用力分析及计算、失效形式及设计准则、计算载荷及参数选择，多以选择题、填空题和简答题的形式出现。针对三种齿轮传动的强度计算，由于计算难度较大，通常以选择题和简答题的方式考查其中的重难点，比如设计计算中，许用应力的计算和选取，齿轮的受力分析等。复习本章时不应以计算为重点，需理解记忆其中要点。【重点难点归纳】一、轮齿的失效形式和设计计算准则 1．轮齿的失效形式（见表11-1-1）表11-1-1轮齿的失效形式

2．齿轮设计计算准则（1）对于闭式齿轮传动，必须计算轮齿弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度。对于高速重载齿轮传动，还必须计算其抗胶合能力。对于一般的传动，选择恰当的润滑方式和润滑油的牌号和粘度。（2）对于开式传动，只需计算轮齿的弯曲疲劳强度，以免轮齿疲劳折断。二、齿轮材料及热处理（见表11-1-2）表11-1-2齿轮材料及热处理

三、齿轮传动的精度 1．误差对传动的影响（1）影响传递运动的准确性；（2）影响传动的平稳性；（3）影响载荷分布的均匀性。 2．齿轮传动精度等级的选用齿轮的精度按国家标准规定，可分为13个精度等级：0级最高，12级最低。常用的是6～9级精度。四、直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷（见表11-1-3）表11-1-3直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷

五、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算（见表11-1-4）表11-1-4直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算

单级斜齿圆柱齿轮减速器设计讲解

机械设计基础课程设计说明书课程设计题目: 单级斜齿圆柱齿轮减速器设计专业：班级：学号：设计者：指导老师：

目录一课程设计书3二设计步骤3 1. 传动装置总体设计方案 4 2. 电动机的选择 4 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5 5. 齿轮的设计 6 6. 滚动轴承和传动轴的设计 11 7. 键联接设计 15 8. 箱体结构的设计 17 9.润滑密封设计 18 10.联轴器设计 20 11. 联轴器设计21 三设计小结21 四参考资料22

一、课程设计书设计题目:带式输送机传动用的单级斜齿圆柱齿轮减速器工作条件：工作情况：两班制，每年300个工作日，连续单向运转，有轻度振动；工作年限：10年；工作环境：室内，清洁；动力来源：电力，三相交流，电压380V；输送带速度允许误差率为±5%；输送机效率ηw=0.96；制造条件及批量生产：一般机械厂制造，中批量生产。 -表一: 题号 1 参数运输带工作拉力（kN） 1.5 运输带工作速度（m/s） 1.7 卷筒直径（mm）260 设计任务量：减速器装配图1张(A1)；零件图3张(A3)；设计说明书1份。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. 齿轮的设计 6. 滚动轴承和传动轴的设计 7、校核轴的疲劳强度 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 1.传动装置总体设计方案: 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，要求轴有较大的刚度。 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。其传动方案如下：初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 η 传动装置的总效率 a η=η1η2η32η4＝0.876； η（为V带的效率）=0.95,η28（级闭式齿轮传动）=0.97 1 η（弹性联轴器）=0.99 η3（滚动轴承）=0.98， 4 2.电动机的选择

设计带式输送机传动装置机械设计说明书

机械设计基础课程设计计算说明书设计题目带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器系机电工程系专业数控技术班级设计者指导教师 2011年07 月12 日

目录一、设计任务书 0 二、带式运输送机传动装置设计 (1) 三、普通V带传动的设计 (5) 四、直齿圆柱齿轮传动设计 (6) 五、低速轴系的结构设计和校核 (9) 六、高速轴结构设计 (16) 七、低速轴轴承的选择计算 (18) 八、低速轴键的设计 (19) 九、联轴器的设计 (20) 十、润滑和密封 (20) 十一﹑设计小结 (21) 参考资料 (22)

一.设计任务书一.设计题目设计带式输送机传动装置。二.工作条件及设计要求 1.设计用于带式运输机的传动装置。 2.该机室内工作，连续单向运转，载荷较平稳，空载启动。运输带速允许误差为 5%。 3.在中小型机械厂小批量生产，两班制工作。要求试用期为十年，大修期为3年。三.原始数据第三组选用原始数据：运输带工作拉力F=1250N 运输带工作速度V=1.5m/s 卷筒直径D=240mm 四.设计任务 1.完成传动装置的结构设计。 2.完成减速器装备草图一张（A1）。 3.完成设计说明书一份。

二.带式运输送机传动装置设计电动机的选择 1.电动机类型的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y 型全封闭笼型三相异步电动机 2.电动机功率的选择： E P =Fv/1000=1250*1.5/1000=1.875kw 3.确定电动机的转速：卷筒工作的转速 W n =60*1000/(π*D)=60*1000*1.5/(3.14*240)=119.43r/min 4.初步估算传动比：总 i = 电动机 n / 卷筒n = d n / w n =43.1191000或 43 .1191500=8.37~12.55 因为根据带式运输机的工作要求可知，电动机选1000r/min 或1500r/min 的比较合适。 5.分析传动比，并确定传动方案（1）机器一般是由原动机，传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力，变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作的性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要结构简单，制造方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机、工作机为皮带输送机。传动方案采用两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减

-传动零件的设计计算

传动零件的设计计算 1设计高速级齿轮 1)选精度等级、材料及齿数 (1)确定齿轮类型：两齿轮均取为渐开线标准直齿圆柱齿轮(或斜齿，如果选择斜齿，计算步骤参考书上例题10-2) o (2)材料选择：小齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS大齿轮材料为45钢(正火)，硬度为200HBS二者材料硬度差为40HBS (3)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。 ⑷ 选小齿轮齿数(一般初选 20-25)乙二？，大齿轮齿数乙=i高X乙=? X? =?，圆整取Z2=? o 2)按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式10— 9a进行试算，即确定公式各计算数值(公式中u=i高) (1)试选载荷系数K t =1.3 (2)小齿轮传递的转矩T1 「=「出=? (N ? mm)(注：见“四、传动装置的运动和动力参数的计算”) (3)由表10— 7选取齿宽系数'd =1 ⑷ 由表10— 6查得材料的弹性影响系数：Z E=189.8 (5)由图10— 21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限由图10— 21c查得大齿轮的接触疲劳强度极 (6)由式10-13计算应力循环次数 (7)由图10— 19曲线1查得接触疲劳强度寿命系数 (8)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1%安全系数为S=1，由式10— 12得 (9)试算小齿轮分度圆直径d1t，代入［二H］中的较小值 (10)计算圆周速度V

(11)计算齿宽b (12)计算齿宽与齿高之比b/h 模数齿高 (13)计算载荷系数K 根据v=m/s, 7级精度，由图10-8查得动载荷系数Kv= 假设 K A F t /b ::: 100N / mm，由表 10-3 查得由表10-2查得使用系数K= 由表10-4查得由图10- 13查得故载荷系数 (14)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10- 10a得 (15)计算模数m 2)按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度的设计公式为确定公式内的计算数值 (1)由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限 ⑵ 由图10- 18查得弯曲疲劳寿命系数 (3)计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%安全系数为S=1.4,由式10- 12得 (4)计算载荷系数 (5)查取齿形系数由表10-5查得 Y Fa1 = ? , Y F： 2 二? (6)取应力校正系数由表10-5查得 (7)计算大小齿轮的YFaYSa，并比较

圆柱齿轮传动的可靠性优化设计

、摘要机械零部件的可靠性优化设计既能定量回答产品在运行中的可靠度，又能使产品的功能参数获得优化解，是一种更具工程实用价值的综合设计方法。本文结合圆柱齿轮减速机的可靠性优化设计，确立了相应的数学模型，得出其优化解，并通过实例计算，说明其优越性。、设计题目一、设计题目圆柱齿轮传动的可靠性优化设计内容：按可靠性优化设计方法设计一纺织机械用减速器，要求传递功率P=11KW/高速轴转速n i=200r/min，传动比i=u=5，载荷平稳，三班制工作，使用5年，设备利用率为90%要求可靠度 R=0.999。二、设计目的传统齿轮减速器的设计是让齿轮所承受的表面接触应力和弯曲应力乘以安全系数小于齿轮材料的许用应力，这样虽然可以保证减速器的工作要求，但是由于要满足减速器的可靠性要求安全系数一般都选的比较大，因此使物耗和成本增加。如果采用可靠性优化设计，既能定量回答产品在运行中的可靠度，又能使产品的功能参数获得优化解，是一种更具工程实用价值的综合设计方法。三、设计任务 1、用可靠性设计方法完成圆柱齿轮的可靠性设计； 2、利用matlab编程求解在满足一定可靠度要求下的最优解； 3、绘制优化后的齿轮零件图。三、设计说明一、齿轮传动的失效分析及设计准则 1、齿轮传动是依靠主动轮轮齿的齿廓，推动从动轮轮齿的齿廓来实现的。当一对轮齿从进入啮合到脱离啮合的传动过程中，具有以下几个特点： (1)齿轮传动是靠齿面的推压，因此作用在轮齿上的力总是指向齿面。 (2)传动过程中，轮齿上的应力是变化的，齿面上任一点的接触应力都是从无到有，从小到大，再由大变小，最后变零的。从齿体来说，主要受到弯曲应力。