二级圆锥齿轮减速器设计过程
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计算内容 计算结果
一对圆锥滚子轴承的效率 η3= 0.98
一对球轴承的效率 η4= 0.99
闭式直齿圆锥齿传动效率η5= 0.95
闭式直齿圆柱齿传动效率η6= 0.97
b. 总效率η=η1η2 2η3 3η4η5η6=0.96×0.992 ×0.983 ×0.99×0.95×0.97=0.808
c. 所需电动机的输出功率 Pr=Pw/η=2.4/0.808=3kw
3.选择电动机的型号
查参考文献[1]表4-12.2 得 表1.1
方案号 电机
类型 额定
功率 同步
转速 满载
转速 总传
动比
1 Y100L2-4 3 1500 1420 22.294
2 Y132S-6 3 1000 960 15.072
根据以上两种可行同步转速电机对比可见，方案2传动比小且质量价格也比较合理，所以选择Y132S-6型电动机。
三，动和动力参数的计算
1.分配传动比
（1）总传动比i=15.072
（2）各级传动比：直齿轮圆锥齿轮传动比 i12=3.762，
直齿轮圆柱齿轮传动比 i23=4
（3）实际总传动比i实=i12i34=3.762×4=15.048,
∵Δi=0.021﹤0.05，故传动比满足要求满足要求。
2.各轴的转速（各轴的标号均已在图1.1中标出）
n0=960r/min，n1=n0=960r/min，n2=n1/ i12=303.673r/min，n3= n2/ i34=63.829r/min，n4=n3=63.829r/min
3.各轴的功率
η=0.808
Pr=3 kw
选用三相异步电动机Y132S-6
p=3 kw
n=960r/min
i=15.072
i12=3.762
i23=4
n0=960r/min
n1=960r/min
n2=303.67r/min
n3=63.829r/min
n4=63.829r/min
3.
计算内容 计算结果
p0=pr=3 kw， p1= p0η2=2.970kw, p2= p1η4η3=2.965 kw, p3= p2η5η3=2.628 kw, p4=p3η2η3=2.550 kw
4. 各轴的转矩，由式：T=9.55Pi/ni 可得：
T0=29.844 N·m, T1=29.545 N·m, T2=86.955 N·m,
T3=393.197 N·m, T4=381.527 N·m
四，传动零件的设计计算
1. 闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算
a．选材：
小齿轮材料选用45号钢，调质处理，HB=217~255，
σHP1=580 Mpa，σFmin1 =220 Mpa
大齿轮材料选用45号钢，正火处理，HB=162~217，
σHP2=560 Mpa，σFmin2 =210 Mpa
b. 由参考文献[2]（以下简称[2]）式（5—33），计算应力循环次数N：
N1=60njL=60×960×1×8×11×250=1.267×10
N2=N1/i2 =1.267×10/3=2.522×10
查图5—17得 ZN1=1.0，ZN2=1.12，由式（5—29）得
ZX1=ZX2=1.0，取SHmin=1.0，ZW=1.0，ZLVR=0.92，
∴[σH]1=σHP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=580×0.92=533.6 Mpa，
[σH]2=σHP2ZN2ZX2ZWZLVR/SHmin =560×1.12×0.92=577 Mpa
∵[σH]1> [σH]2，∴计算取[σH]= [σH]2=533.6 Mpa
c．按齿面接触强度设计小齿轮大端模数（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）：
取齿数 Z1=21，则Z2=Z1 i12=3.762×32=79，取Z2=79
∵实际传动比u=Z2/Z1=79/21=3.762，且u=tanδ2=cotδ1，
∴δ2=72.2965=7216 35，δ1=17.7035=1742 12，则小圆锥齿轮的当量齿数zm1=z1/cosδ1 =21/cos17.7035=23，zm2=z2/cosδ2=79/cos72.2965=259.79
p0= 3 kw
p1= 2.970 kw
p2= 2.965 kw
p3=2.628 kw
p4=2.550 kw
T0=29.844 N·m
T1=29.545 N·m
T2=86.955 N·m
T3=393.197N·m
T=381.527N·m
σHP1=580 Mpa，
σFmin1=220 Mpa
σHP2=560 Mpa，
σFmin2=210 Mpa
[σH]=533.6Mpa
圆锥齿轮参数
Z1=21
Z2=79
δ1=1742 12
δ2 =7216 35 4.
计算内容 计算结果
由[2]图5-14，5-15得
YFa=2.8，Ysa=1.55，YFa2=2.23，Ysa2=1.81
ZH=√2/cosα×sinα=√2/cos20×sin20=2.5
由[2]表11-5有 ZE=189.8，取Kt·Z=1.1， 由[2] 取K=1.4
又∵ T1=28.381 N·m ，u= 3.762，фR=0.3
由[2]式5-56计算小齿轮大端模数：
m≥√4KT1YFaYsa/{фRZ[σF]（1-0.5фR）2 √u2 +1}
将各值代得 m≥1.498
由[2]表5-9取 m=3 ㎜
d．齿轮参数计算：
大端分度圆直径 d1=mz1=3×21=63㎜，d2=mz2=3×79=237㎜
齿顶圆直径 da1=d1+2mcosδ1=63+6cos17.7035=68.715㎜，
da2=d2+2mcosδ2=237+6cos72.2965=238.827㎜
齿根圆直径df1=d1-2.4mcosδ1=63-7.2cos17.7035
=56.142㎜
df2=d2-2.4mcosδ2=237-7.2×cos72.2965=231.808㎜
齿轮锥距 R=√d1+ d2/2=122.615㎜，
大端圆周速度 v=∏d1n1/60000=3.14×63×960/60000=3.165m/s，
齿宽b=RфR =0.3×122.615=36.78㎜
由[2]表5-6，选齿轮精度为8级
由[1]表4.10-2得Δ1=（0.1～0.2）R
=（0.1～0.2）305.500=30.05～60.1㎜
取Δ1=10㎜，Δ2=14㎜,c=10㎜
轮宽 L1=（0.1～0.2）d1=（0.1～0.2）93=12.4㎜
L2=（0.1～0.2）d2=（0.1～0.2）×291=39㎜
e．验算齿面接触疲劳强度： 按[2]式5-53
σH= ZHZE√2KT1√u+1/[bd u（1-0.5фR）2 ]，代入各值得
圆锥齿轮参数
m=3 ㎜
d1=63㎜
d2=237㎜
da1= 68.715㎜
da2=238.827㎜
df1=56.142㎜
df2=231.808㎜
R=122.615㎜
v=3.165m/s
b= 36.78㎜
Δ1=10㎜
Δ2=14㎜
c=10㎜
L1=12.4㎜
L2=39㎜
5.
计算内容 计算结果
σH=470.899﹤[σH] =533.6 Mpa
∴ 小齿轮满足接触疲劳强度，且大齿轮比小齿轮接触强度高，故齿轮满足接触强度条件
f．齿轮弯曲疲劳强度校核：按[2]式5-55
由[2]图5-19得YN1=YN2=1.0，
由[2]式 5-32及m=2﹤5㎜，得YX1=YX2=1.0
取YST=2.0，SFmin=1.4，由[2]式5-31计算许用弯曲应力：
[σF1]= σFmin1YFa1Ysa1YST/ SFmin =220×2.0/1.4=314.29 Mpa
[σF2]= σFmin2YFa2Ysa2YST/ SFmin =210×2.0/1.4=300 Mpa
∵[σF1]﹥[σF2]， ∴[σF]=[σF2]=300 Mpa
由[2]式5-24计算齿跟弯曲应力：
σF1=2KT1YFa1Ysa1/[b1md1（1-0.5фR）]=2×1.4×80070×2.8×1.55/0.85×2×28.935×62=181.59 ﹤300 Mpa
σF2=σF1 YFa2Ysa2/（YFa1Ysa1）=181.59×1.81×2.23/（2.8×1.55）=178.28﹤300Mpa
∴两齿轮满足齿跟弯曲疲劳强度
2. 闭式直齿轮圆柱齿轮传动的设计计算
a．选材：
小齿轮材料选用45号钢，调质处理，HB=217~255，
σHP1=580 Mpa，σFmin1=220 Mpa
大齿轮材料选用45号钢，正火处理，HB=162~217，
σHP2=560 Mpa，σFmin2=210 Mpa
b. 由参考文献[2]（以下简称[2]）式（5—33），计算应力循环次数N：
N1=60njL=60×960×1×8×11×250=1.267×10， N2=N1/i23=1.267×10/3=2.522×10
查图5—17得 ZN1=1.05，ZN2=1.16，由式（5—29）得
ZX1=ZX2=1.0，取SHmin=1.0，ZW=1.0，ZLVR=0.92，
[σH]1=σHP1ZLVRZWZX1ZN1/SHmin=580×1.05×0.92=560.28 MPa
[σH]=533.6 Mpa
[σF]=300 Mpa
σHP1=580 Mpa
σFmin1=220 Mpa
σHP2=560 Mpa
σFmin2=210 Mpa
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