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1、少齿数齿轮减速器设计e（e）指导教师：e 摘要对齿轮传动装置发展趋势进行了研究,从少齿数齿轮设计的特点出发,导出了符合实际经验的计算公式，在公式中定量计入了综合滚动速度和齿面相对滑动系数对少齿数齿轮的影响，并对少齿数齿轮各项参数进行了系统的计算和校核,对减速器的箱体及附件进行了相应的结构设计。关键词少齿数齿轮 切向变位 强度计算 应力计算点The designing of gear with few teach e(e)Tutor: eAbstract：On the development trend of gear transmission device are studied, from
2、the characteristics of fewer teethed gear design，the calculation formula of practical experince was deduced，the synthesized rolling speed and the influence of relative sliding coefficient of tooth surface were counted quantitatively in the formulae，and the systemic calculation and check is used to t
3、he design of gear with few teach，and the corresponding structure of reducer box body with annex are designed.Keywords：gear with few teach Tangentmo dification Strength calculation Calculation point of stresse目 录1前 言12齿根弯曲强度计算公式33齿轮几何参数验算43.1设计参数43.1.1齿轮副参数43.1.2小齿轮（齿轮轴）43.1.3大齿轮（齿圈）43.2设计结果校核43.2.1计
4、算齿轮副有关的参数验算43.2.2小齿轮的几何尺寸验算53.2.3大齿轮（齿圈）几何尺寸计算83.3修正设计结果103.3.1设计结果103.3.2修正设计结果104少齿数齿轮传动接触强度的验算124.1 接触强度的应力计算点124.1.1应力计算点的确定124.1.2计算点的综合曲率半径134.2 少齿数齿轮副滑动系数和综合滚动速度V 的计算134.2.1 应力计算点滑动系数的计算134.2.2应力计算点综合滚动速度V 的计算134.3少齿数齿轮副齿面接触强度计算144.3.1少齿数齿轮副齿面接触强度条件144.3.2许用接触应力HP 的计算154.4 验算实例165电动机的选择195.1选
5、择电动机的类型195.2 选择电动机的功率195.3 选择电动机的转速196少齿数齿轮减速器设计206.1各轴转速206.2 各轴功率206.3 各轴转矩206.4求作用在齿轮上的力206.4.1齿轮轴上齿轮所受的力206.4.2大齿轮所受的力216.5初步确定轴的最小直径216.6减速器装配草图的设计216.7轴的结构设计226.7.1齿轮轴的结构设计226.7.2低速轴的结构设计246.8轴承的校核256.8.1求两轴承受到的径向载荷256.8.2求两轴承的计算轴向力256.8.3求轴承当量动载荷266.8.4验算轴承寿命266.9 标准件及附件的选择276.9.1键的选择276.9.2箱
6、体的设计276.9.3附件286.10总结306.11 运动仿真分析30致 谢31参考文献32331前 言少齿数齿轮指齿数介于210 之间的齿轮,含有少齿数齿轮的轮传动称为少齿数齿轮传动。随着科学技术的不断进步,机械传动装置向小型、轻量化方向发展,少齿数齿轮传动已经得到了越来越多的研究和应用。在少齿数齿轮传动中,由于大幅度减少了小齿轮的齿数,故其单级传动比大；在传动比一定的情况下可显著减小传动装置的体积或在体积一定的条件下可增大齿轮模数,提高轮齿的弯曲强度；在保持较大单级传动比的同时,降低传动装置的成本,提高传动效率。与普通圆柱齿轮相比较，少齿数齿轮传动在设计时有如下特点:a、采用较大的径向变
7、位系数，以避免根切的发生。b、小齿轮的直径尺寸小。由于少齿数齿轮齿数少、直径小，常常设计成齿轮轴整体结构,齿根圆直径非常小，抗扭转强度很低;齿轮轴刚度小，滚切时毛坯的变形量较大，导致工艺系统整体刚度不高，影响齿轮的加工精度。c、为了满足连续传动要求，少齿数齿轮常采用较大的螺旋升角p和较宽的齿宽B，以提高传动的重合度。d、齿轮传动的啮合角和相对滑动系数比较大。由于选用较大的变位系数，采用了远离基圆的一段渐开线作为齿轮的齿廓曲线，在某些情况下属于节点外啮合，导致传动的啮合角和相对滑动系数均较大。e、齿轮的齿顶可能会变尖。通常情况下，变位系数取的越大，齿顶厚度就会越小，变位系数过大时甚至会出现齿顶厚
8、小于或等于零的情况。研究表明，即使在没有出现根切现象，当小齿轮齿数在110的范围内时，都会出现齿顶变尖或齿顶厚为负值的情况。f、可能出现节点外啮合。少齿数渐开线齿轮传动在满足一定条件时，节点不在实际啮合线上，属于节点外啮合，即在偏于大齿轮一侧的节点外啮合。啮合过程中无纯滚动啮合点，所以齿廓间相对滑动速度(相对滑动系数大)大、磨损较严重。随着科学技术的发展，新理论、新技术不断出现。少齿数齿轮的研究主要是通过对普通齿轮增大变位系数进行理论分析，得出理论公式。然后通过试验，修正各个设计系数，得到用于生产的基础理论，然后进行实验生产，修正基础理论。现代科学技术的成就为少齿数齿轮设计提供了大量的测试数据
9、和理论依据，尤其是电子计算机的应用，使少齿数齿轮设计开始进入计算机辅助设计和优化的阶段。将来有可能利用计算机对设计所需的大量技术资料进行检索，自动地对设计方案进行分析比较，从而选出最佳方案。由于少齿数齿轮减速器的研发还处在起步阶段，各方面的技术研究和理论支撑并不完善，因此本次毕业设计通过参照普通圆柱齿轮的设计方法过程并且通过查阅资料所得到的参数来设计满足要求的少齿数齿轮减速器,并参考资料对少齿数齿轮的运动仿真有了初步的了解。2.电机选择2.1电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为：；工作机所需功率为：；传动装置的总效率为：；传动滚筒
10、 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得：所需电动机功率为：略大于 即可。选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级
11、精度（GB 10095-88）。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数，大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即3.2.1确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1。（2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机
12、械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数; 。（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力3.2.2计算（1）试算小齿轮分度圆直径=49.56mm（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）计算纵向重合度0.318124tan=20.73（5）计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计
13、第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得（7）计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）3.3.1确定计算参数（1）计算载荷系数。 =2.09（2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得（6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强
14、度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ，；（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由 取
