目录
一、传动方案的分析和拟定............................................................................................................. - 2 -
二、电动机的选择............................................................................................................................. - 3 -
2.1、电动机的类型和结构形式的选择 (3)
2.2、电动机容量的选择 (3)
2.3、确定电动机的转速： (4)
三、传动装置的运动和动力参数的计算 ......................................................................................... - 5 -
3.1、传动装置所要求的总传动比为： (5)
3.2、传动装置的运动和动力参数 (5)
四、传动件的设计............................................................................................................................. - 8 -
4.1、高速级大小齿轮传动设计(斜齿轮) (8)
4.2、低速级大小齿轮传动设计（直齿轮） (12)
五、轴的设计................................................................................................................................... - 16 -
5.1．高速轴的设计： (16)
5.2、中间轴的设计： (17)
5.3、低速轴的设计： (18)
六、轴及轴承的校核....................................................................................................................... - 21 -
6.1、从动轮受力计算。.................................................................................................................. - 21 -
6.2、高速轴的校核 (21)
七、键的选择与校核....................................................................................................................... - 24 -
7.1、高速轴键： (24)
7.2、中间轴键： (24)
7.3、低速轴键： (24)
八、联轴器的选择........................................................................................................................... - 26 -
8.1、高速轴（输入轴） (26)
8.2、低速轴（输出轴） (26)
九、减速器的各部位附属零件的设计 ................................................................ 错误！未定义书签。
十、减速器的润滑与密封............................................................................................................... - 31 -十一、设计心得.................................................................................................... 错误！未定义书签。十二、参考文献............................................................................................................................... - 33 -
一、传动方案的分析和拟定
带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入两级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。
图1-1 带式输送机传动系统简图
1—电动机；2—联轴器；3—两级圆柱齿轮减速器；
4—联轴器；5—滚筒；6—输送带
二、电动机的选择
2.1、电动机的类型和结构形式的选择
经综合分析，选用Y 系列三相交流异步电动机，此系列电动机具有高效节能、
噪声小、振动小、运行安全可靠的特点。
Y 系列电动机，额定电压为380V ，额定频率为50HZ.。
本设计中电动机采用封闭式结构。 2.2、电动机容量的选择
电动机所需工作效率为：
a
w
d P P η=
而工作机所需功率w P 由工作机的带圆周力F 和带速v 确定，即：
w P =1000Fv
所以
a d Fv P η1000=
查《课程设计》表3-3，设：
1
η—联轴器效率：0.99 2
η—卷筒的传动效率：0.96 3
η—一对轴承的传动效率：0.99 4
η—闭式圆柱齿轮的传动效率：0.97
由电动机到运输带的传动总效率为2
44
322
1ηηηηη???=a 则：
242244322197.0*99.0*96.0*99.0=???=ηηηηηa =0.8504
w
P =1000
8
.040001000?=Fv Kw 2.3= 所以：
d P =
8504
.010008
.040001000??=
a Fv η=3.76Kw 由表12-1可知，满足≤e P d P 条件下的三相异步电动机额定功率Pe 应为
4.0KW
2.3、确定电动机的转速： 卷筒轴工作转速为：
min /315
0.8
100060100060r D v n ???=??=
ππ
=48.53r/min
查表可知，两级圆柱齿轮减速器一般传动比范围为8～60，故电动机转速的可选范围为：
n i n a d ?='
'=（8～60）×48.53 min /r =388.24～2911.8min /r
符合这一范围的同步转速有1500min /r 、1000r/min 、750r/min 三种。由表8-53查得电动机数据及计算出的总传动比列于表1中。
表1 电动机数据及总传动比
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比，可见第三方案比较适合。因此选定电动机型号为Y132S-4。
查表12-2，对于Y132S-4电动机，额定功率为 4.0Kw ，满载转速nm=1440r/min ，电动机中心高H=112mm ，轴伸出部分用于装联轴器，轴段的直径和长度分别为D=28mm ，E=60mm 。
三、传动装置的运动和动力参数的计算
3.1、传动装置所要求的总传动比为： 67.2953
.481440===
w m a n n i 由传动方案可知，传动装置的总传动比等于各级传动比n n i i i i )1(231201......,,-的乘积，所以：=i 34
231201i i i i ，
由传动系统方案，见传动系统简图，101=i ，.134=i 。
由计算可得两级圆柱齿轮减速器的总传动比==)*/(34
01
i i i i 26.75，为了便于两
级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度HBS ≤350，齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速及传动比为
211.667.293.112=?=i
612=i 取，
所以低速级传动比为12i =
945.4667
.29=
101=i 动比分别为所以传动系统中各级传 612=i 945.423=i 134=i 3.2、传动装置的运动和动力参数
将传动装置各轴由高速到低速依次定为0轴（电动机轴）、1轴（减速器高速轴）、2轴（减速器中间轴）、3轴（减速器低速轴）、4轴（开式圆柱齿轮传动高速轴）；
01η，12η，23η，34
η—依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。 1.各轴的转速：
min /14400r n n m == 14401
1440
01===
i n n m r/min 2n =
2406
1440121==i n r/min
3n =
53.48945
.4240232==i n r/min 53.481
3
4==
n n r/min 2. 各轴的输入功率（kw ）
Kw p p d 76.30==
=?=011ηd p p Kw 72.399.0*76.3= 101ηη= =?=1212ηp p Kw 57.39603.0*72.3= 2112ηηη= =?=2323ηp p Kw 43.39603.0*57.3= 3223ηηη= =?=3434ηp p Kw 36.39801.0*43.3= 4334ηηη= 3．各轴输入扭矩的计算 电动机轴的输出转矩d T 为： d T =m N n p m d ?=?=94.241440
76.395509550
m N i T T d ?=??=69.2401011η
m N i T T ?=??=05.14712112η m N i T T ?=??=97.674343424η m N i T T ?=??=54.661343424η
1-3轴的输出功率、输出转矩分别为各轴的输入功率、输入转矩乘轴承传动
效率0.99。
将各轴的运动和动力参数列于表2。
表2 各轴的运动和动力参数
四、传动件的设计
4.1、高速级大小齿轮传动设计(斜齿轮)
1
有：
两齿轮齿面硬度差为40HBS ，符合软齿面传动的设计要求，查表12-6有，两试验齿轮材料接触疲劳极限应力分别为
1lim H σ=480+0.93（HBS1-135）=480+0.93（230-135）=568.4MPa lim 2H σ=480+0.93（HBS2-135）=480+0.93（190-135）=531.2MPa 由表12-7，按照一般重要性考虑，取接触疲劳强度的最小安全系数1lim =H S 两材料的许用接触应力分别为
[][]MPa
S MPa S H H H H 2.5314.568lim
2
lim 2lim 1
lim 1====σσσσ
2.根据设计准则，按齿面接触疲劳强度设计公式，初步确定小齿轮的分度圆直径
小齿轮的转矩为T1=24690N ·mm
原动机为电动机，设在核有中等冲击，查表12-3有K=1.3 斜齿轮减速器属闭式软齿面传动，且对称布置，故4.0=d ?
MPa
Z E 8.1894-12=，材料的弹性系数由表
由于采用闭式软齿面传动，更具推荐值10~15度之间，初选
13=β，由图27
Z 40~2045.211-121==，初选小齿轮齿数，根据推荐值区域系数H Z
大齿轮齿数：
276112?=?=Z i Z =162
根据Z1.Z2和 13=β ，由图12-12查取端面重合度9.0,78.0==ααεε
68.19.078.021=+=+=αααεεε
因为
MPa
H H 8.54922
.5314.5682
[][]
21=+=
+σσ
MPa
H 4.6532.53123.1][23.12=?=?σ
取最小值，所以][H σMPa
H 8.549][=σ
所以小齿轮的分度圆直径
[]mm Z Z u u KT d H H
E d t 08.43)8.5498.189*45.2(6*68.1*4.0)16(*24690*3.1*2122
332
11=+=???
? ??±?
≥σεφα 3.确定两齿轮的模数
74
.12713cos *08.43cos 11===
z d m β
2=n m 取
4.确定实际螺旋角的大小
mm
z z m a n 99.19313cos *2)
16227(*2cos 2)(`21=?+=+=
β中心距为
取a=194mm
9742.0)16227(*194*22)(2cos 21=+=+=
Z Z a m n β
的范围内）（符合在所以实际
20~8036.13=β 5.确定两齿轮的几何尺寸 1、两齿轮的分度圆直径
mm m z d 43.55cos /11==β mm m z d 58.332cos /22==β
2、两齿轮（正常齿制25.0,1*
*==n an C h ）的齿顶圆直径分别为
mm m h d d n an a 43.632*
11=+= mm m h d d n an a 58.3402*22=+=
3、全齿高
mm m C h h n n an 5.4)2(**=+=
4、齿宽
mm d b d 172.2243.55*4.01==?Φ=
取大齿轮宽度b2=b=23mm ，小齿轮宽度b1=b2+（5~10）mm ，取b1=30mm 6、验算两齿轮的齿根弯曲疲劳强度 查表12-6得
1lim F σ=190+0.2（HBS1-135）=209MPa 2lim F σ=190+0.2（HBS2-135）=201MPa
由表12-7查得弯曲强度的最小安全系数1lim =F S 两齿轮材料的许用弯曲应力分别为
[][]MPa
S MPa
S F H F H 201209lim
2
lim 2lim 1
lim 1====σσσσ
两齿轮的当量齿数分别为
28
.175cos 21
.29cos 32
231
1====
ββZ Zv Z Zv 查表12-5，由线性插值法得两齿轮的齿形系数分别为
528
.2)2921.29(*29
3052
.253.253.21=----=F Y 13
.2)15028.175(*150
20012
.214.214.22
≈----=F Y 由线性插值法得两齿轮的应力校正系数分别为
621
.1)2921.29(*29
3062
.1625.162.11=---+=S Y 85
.1)15028.175(*150
20083
.187.183.12=---+=S Y 斜齿轮的轴面重合度
795
.0tan 318.01==β?εβZ d
查表12-13可得
91
.0=βY
因为
0196.0209621
.1526.2][111=?=F S F Y Y σ 0196.020185
.1*13.2][222==F S F Y Y σ
取作为标准][1F σ 所以
MPa
Y Y Y m bd F S F n F 201][999.5491
.0*85.1*18.2*68.1*2*43.55*2324690*3.1*2KT 21111====
σεσβα 所以两斜齿轮的齿根弯曲疲劳强度足够。 7、结构设计
小齿轮1由于直径比较小，采用齿轮轴结构；大齿轮2采用实心结构。高速级齿轮传动的尺寸如表3所示。
表3 高速级齿轮传动的尺寸
4.2、低速级大小齿轮传动设计（直齿轮）
1
12-1有：
两齿轮齿面硬度差为40HBS ，符合软齿面传动的设计要求。 2.确定材料许用应力
查表12-6有，两试验齿轮材料接触疲劳极限应力分别为
1lim H σ=480+0.93（HBS1-135）=480+0.93（230-135）=568.4MPa lim 2H σ=480+0.93（HBS2-135）=480+0.93（190-135）=531.2MPa 由表12-7，按照一般重要性考虑，取接触疲劳强度的最小安全系数1lim =H S
两材料的许用接触应力分别为
[][]MPa
S MPa S H H H H 2.5314.568lim
2
lim 2lim 1
lim 1====σσσσ
3.根据设计准则，按齿面接触疲劳强度进行设计
[]32
4154.31????
??±?≥H E d t Z u u KT d σφ
小齿轮的转矩
mm N T ?=5410*7497.6
查表12-3，取载荷系数K=1.4
查表12-4，取弹性系数MPa Z E 8.189= 取齿宽系数1=d ?
代入以较小值MPa 2.531][H σ
所以有
mm d 04.1221≥
4.几何尺寸计算
齿数：小齿轮的推荐值Z1=20~40，取Z1=27， 则
Z2=Z1*4.945=133.515mm
取Z2=134mm 模数
m=d1/z1=122.04/27=4.52
由表5-1，取m=5 中心距
a=m （Z1+Z2）/2=5（27+134）/2=402.5mm
齿宽
mm mm d b d 04.12204.122112=?=?Φ=
取整，取b2=122mm
b1=b2+（5~10）mm
取b2=130mm
5.校核齿根弯曲疲劳强度
S
F F Y Y m
bd KT 11
2=
σ 查表12-5
时
271=Z ，
57
.21=F Y ，60.11=S Y
时，由线性插值法1212=Z
16
.2100121100
15014.218.218.2F2=----
=）（Y 81.1100121100
15079
.183.179.1S2=---+=）（Y
查表12-6得
1lim F σ=190+0.2（HBS1-135）=209MPa 2lim F σ=190+0.2（HBS2-135）=201MPa
由表12-7查得弯曲强度的最小安全系数1lim =F S 两齿轮材料的许用弯曲应力分别为
[][]MPa
S MPa
S F H F H 201209lim
2
lim 2lim 1
lim 1====σσσσ
两齿轮的齿根弯曲疲劳应力分别为
MPa
MPa Y Y m bd F S F n F 209][39.10460.1*57.2*5*04.122*122674970
*4.1*2KT 2111141====
σσ MPa MPa Y Y m bd F S F n
F 201][47.99KT 222214
2===
σσ 所以两斜齿轮的齿根弯曲疲劳强度足够。 6、齿轮其他计算 分度圆直径
mm mm m z d 13552711=?== mm mm m z d 670513422=?==
齿顶圆直径
mm h d d a a 1413*2135211=+=+=*
mm h d d a a 6763*2670222=+=+=*
齿根园直径
mm
h d d f f 5.12775.3*2135211=-=-=
mm h d d f f 5.66875.3*2676222=-=-=
中心距
a=402.5mm
齿宽
b1=130mm ，b2=122mm
7、选择齿轮精度等级
齿轮圆周速度
s m d n v /310.01000
*6004
.122*53.48*14.31000
*601
11==
=
π
查表12-2，选择齿轮精度为10级 小齿轮精度为10GB/T10095.1-2008
大齿轮精度为10GB/T10095.1-2008
8、结构设计
小齿轮1由于直径比较小，采用齿轮轴结构；大齿轮2采用腹板式结构。结构尺寸按经验公式和后续设计的中间配合段直径计算，见表4。低速级齿轮传动的尺寸如表5所示。
表4 低速级齿轮传动的尺寸
五、轴的设计
5.1．高速轴的设计：
1.选取轴的材料和热处理方法，并确定轴材料的许用应力：
普通用途，中小功率，选用45号钢正火处理，查表16-1取MPa b 600=σ，查表16-5得MPa b 55][1=-σ。 2.估算轴的最小直径
由表16-2查取A=110，根据公式
mm n P A d 15.15144076.3*11033
==≥
考虑轴端有一键槽，将上述轴径增大5%，即15.15*1.05=15.90mm ，由图可知，该轴外端安装联轴器，为了补偿轴的偏差，选用弹性柱销联轴器。
m
N KT T c ?===4.371440
76
.3*10*55.9*5.16 查表16-4，选用弹性柱销联轴器，其型号为HL1，内孔直径为16mm ，与上述增大5%后的轴径比较，最后选取的最小直径为16mm 。 3、轴的结构设计
1、确定轴上零件的布置方案和固定方式。参考一般减速器结构，将齿轮布置
在轴的中部，对称于两端的轴承；齿轮用轴环和轴套作轴向固定，用平键和过盈配合（H7/r6）做周向固定。右端轴承用轴间和过渡配合（H7/k6）固定内套圈；左端轴承用轴套和过渡配合（H7/k6）固定内套圈。轴的定位则由两端的轴承端盖单面轴向固定轴承的外套圈来实现。输出端的联轴器用轴间和挡板作轴向固定，用平键做周向固定。
2、斜齿轮在工作中会产生轴向力，故两端采用角接触球轴承，轴承采用脂润
滑，齿轮采用油俗润滑 3、各轴段直径的确定：
图二：高速轴示意图
根据以上计算，外伸端直径d1=16mm （一般应符合所选联轴器轴孔标准，此处选用HL1弹性柱销联轴器）；按工艺和强度要求把轴制成阶梯型，取通过轴承盖轴端直径为d2=d1+2h=d1+2*0.07*d1=18.24.由于该段处安
装毡圈，故取标准直径为d2=19mm ；考虑轴承的内孔标准，取d3=d7=25mm （两轴承同型号）；直径为d4的轴段为轴头，取d4=26.5mm 【d4应符合轴径标准系列（参见表16-3）】；轴环直径d5=d4+2h=30.21mm ，根据轴承安装直径，查手册得d6=28mm 。
4、轴的各段长度的确定
因为装小带轮的电动机轴径mm d 161=，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，查手册，取mm d 161=,mm L 201=, 因为大带轮靠轴肩定位，所以取mm d 192=,
2
L =35mm ，
3d 段装配轴承，取253=d mm ，选用7205AC 轴承，mm L 363=， 4
d 段是定位轴承，取mm d 5.264=，mm L 214=（取转毂宽度为B2=23mm ，
L4比B2短1~3mm ）
5d 段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴d5=30.21mm ，L5=4.23mm 6
d 装配轴承所以
6
d =28mm ，
6
L =15.77mm
mm d 257=，mm L 167=
5.2、中间轴的设计：
1、材料：选用45号钢调质处理，查表16-1取MPa b 600=σ，0A =110 2轴的结构设计
1. 确定轴上零件的布置方案和固定方式。参考一般减速器结构，将齿轮布置轴
的中部，对称于两端的轴承；齿轮用轴环和轴套作轴向固定，用平键和过盈配合（H7/r6）做周向固定。右端轴承用轴间和过渡配合（H7/k6）固定内套圈；左端轴承用轴套和过渡配合（H7/k6）固定内套圈。轴的定位则由两端的轴承端盖单面轴向固定轴承的外套圈来实现。输出端的联轴器用轴间和挡板作轴向固定，用平键做周向固定。
2. 斜齿轮在工作中会产生轴向力，故两端采用角接触球轴承，轴承采用脂滑，
齿轮采用油俗润滑
3. 各轴段直径的确定
由3
0n
P
A d =，p=3.57w K ,则 mm d 05.27240
57
.31103
1=≥, 1d 段要装配轴承，查课本取mm d 281=，选用7206AC 轴承，mm L 171=，
2d 装配低速级小齿轮，且2
1
d d >取2d =30mm ，2L =21mm ，
3d 段主要是定位高速级大齿轮，取3d =47.5mm ，3L =10mm ， 4d 装配高速级大齿轮，取4d =31.5mm ，4L =128mm
5
d 段要装配轴承，取
5
d =26.5mm ，
5
L =20mm
5.3、低速轴的设计：
1、材料：选用45号钢调质处理，查表16-1取MPa b 600=σ，0A =110
2、轴的结构设计
1、确定轴上零件的布置方案和固定方式。参考一般减速器结构，将齿轮
布置在轴的中部，对称于两端的轴承；齿轮用轴环和轴套作轴向固定，用平键和过盈配合（H7/r6）做周向固定。右端轴承用轴间和过渡配合（H7/k6）固定内套圈；左端轴承用轴套和过渡配合（H7/k6）固定内套圈。轴的定位则由两端的轴承端盖单面轴向固定轴承的外套圈来实现。输出端的联轴器用轴间和挡板作轴向固定，用平键做周向固定。
2、斜齿轮在工作中会产生轴向力，故两端采用角接触球轴承，轴承采用
脂润滑，齿轮采用油俗润滑 3、确定各轴段直径
1.估算轴的最小直径
由表16-2查取A=110，根据公式
mm n P A d 48.4553.4843.3*11033
==≥
考虑轴端有一键槽，将上述轴径增大5%，即45.48*1.05=47.754mm ，由图知该轴外端安装联轴器，为了补偿轴的偏差，选用弹性柱销联轴器。
m
N KT T c ?===74053
.6854
.3*10*55.9*5.16 查表16-4，选用弹性柱销联轴器，其型号为HL4，内孔直径为50mm ，与上述 增大5%后的轴径比较，最后选取的最小直径为50mm 。
根据以上计算，外伸端直径d1=50mm （一般应符合所选联轴器轴孔标准，此处选用HL1弹性柱销联轴器）；按工艺和强度要求把轴制成阶梯型，取通过轴承盖轴端直径为d2=d1+2h=d1+2*0.07*d1=57mm.由于该段处安装毡圈，故取标准直径为d2=60mm ；考虑轴承的内孔标准，取d3=d7=63mm （两轴承同型号）；直径为d4的轴段为轴头，取d4=67mm 【d4应符合轴径标准系列（参见表16-3）】；轴环直径d5=d4+2h=76.38mm ，根据轴承安装直径，查手册得d6=68mm 。 2、轴的各段长度的确定
因为装小带轮的电动机轴径mm d 501=，=1L 84 因为大带轮靠轴肩定位，所以取mm d 572=,
2
L =65mm ，
3d 段装配轴承，取633=d mm ，选用7213AC 轴承，mm L 443=，
4
d 段是定位轴承，取mm d 674=，mm L 214=（取转毂宽度为B2=23mm ，L4比B2
短1~3mm ）
5d 段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴d5=76mm ，L5=10.69mm 6
d 装配轴承所以
6
d =68mm ，
6
L =9.31mm
mm d 637=，mm L 247=
齿轮传动 1、齿轮传动常见的失效形式有哪些？简要说明闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计 准则。 【答】 齿轮传动常见的失效形式有以下几种：（1）轮齿折断；（2）齿面点蚀；（3）齿面磨损；（4）齿面胶合；（5）塑性变形。 闭式硬齿面的设计以保证齿根弯曲疲劳强度为主；闭式软齿面的设计通常以保证齿面接触疲劳强度为主；开式齿轮传动的设计目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。 2、简要分析说明齿轮轮齿修缘和做成鼓形齿的目的。 【答】 齿轮轮齿修缘是为了减小齿轮传动过程中由于各种原因引起的动载荷。做成鼓形是为了改善载荷沿接触线分布不均的程度。 3、软齿面齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度大30～50 HBS？ 【答】 金属制的软齿面齿轮配对的两轮齿中，小齿轮齿根强度较弱，且小齿轮的应力循环次数较多，当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。所以要求小齿轮齿面硬度比大齿轮大30~50HBS。 4、齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽应比大齿轮的齿宽大5～10 mm？ 【答】 将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽5~10mm，以防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的工作载荷。
5、试分析图示斜齿圆柱齿轮所受的力（用受力图表示出各力的作用位置和方向）。 【解】 题 5 图 6、设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，问： 1） 低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反； 2） 低速级螺旋角β应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。 【解】 （1）由于中间轴上两齿轮分别为主动和从动轮，且旋转方向相同，因此为使轴向力方向相反，必须使齿轮3的螺旋方向与齿轮2的相同。齿轮2为左旋，故齿轮3必须左旋，齿轮4右旋。 （2）使中间轴上轮2和轮3的轴向力互相完全抵消，需要满足32a a F F =。 333222tan , tan ββt a t a F F F F == 因齿轮2和齿轮3传递的转矩相同 2 2 33 22 d F d F T t t ==，且 33332222cos /, cos /ββn n m z d m z d == 整理后可得 3 222332 33 22 3cos cos tan tan ββββn n t t m z m z d d F F = == 因此 1438.015sin 51 3175sin sin 22 2333=??= = ββn n m z m z "2'16827.83 ==β F t2 F r1 F r2 F r3 F r4 F t1 F t3 F t4 F a2 F a1 F a3 F a4
一、选择题 1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是＿C＿。 A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀 C、齿面磨损或轮齿疲劳折断 D、轮齿塑性变形 2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是＿A＿。 A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀 C、齿面磨损 D、轮齿疲劳折断 3、45号钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为＿B＿。 A、HRC＝45~50 B、HBS=220~270 C、HBS=160~180 D、HBS=320~350 4、齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为＿C＿。 A、齿坏加工、淬火、磨齿、滚齿 B、齿坏加工、淬火、滚齿、磨齿 C、齿坏加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿 D、齿坏加工、滚齿、磨齿、淬火 5、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是＿D＿。 A、45号钢 B、ZG340~640 C、20Cr D、20CrMnTi 6、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在＿A＿。 A、跑合阶段 B、稳定性磨损阶段 C、剧烈磨损阶段 D、齿面磨料磨损阶段 7、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般＿D＿。 A、按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B、按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C、只需按接触强度设计 D、只需按弯曲强度设计 8、一对标准直齿圆柱齿轮，已知z1=18，a2=72，则这对齿轮的弯曲应力＿A＿。 A、sF1>sF2 B、sF1 机械设计齿轮传动[机械大作业齿轮传动] 哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目齿轮传动设计 系别机械设计制造及其自动化 班号 姓名 日期2014年月日 哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书 题目齿轮传动设计 设计原始数据： 图1带式运输机 带式运输机的传动方案如图1所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。 目录 1.计算传动装置的总传动比i并分配传动比 (4) 1.1总传动比 (4) 1.2分配传动比.....................................................................42.计算传动装置各轴的运动和动力参数 (4) 2.1各轴的转速 (4) 2.2各轴的输入功率 (4) 2.3各轴的输入转矩 (5) 3.齿轮传动设计 (5) 3.1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 (5) 3.2初步计算传动主要尺寸 (5) 3.3计算传动尺寸 (7) 3.4校核齿面接触疲劳强度 (8) 3.5计算齿轮传动其他尺寸 (8) 3.6齿轮的结构设计 (9) 3.7大齿轮精度设计 (10) 4.参考文献 (13) 一、计算传动装置的总传动比i∑并分配传动比 1.总传动比为 i∑=nm960==10.67nw90 2.分配传动比 由于i1为1.8，所以 i2=i∑10.67==5.926i11.8 二、计算传动装置各轴的运动和动力参数 1.各轴的转速 1轴n1=nm=960r/min 2轴n2=n1960r/min==533.33r/mini11.8 n2533.33r/min=≈90r/mini25.9263轴n3= 卷筒轴nw=n3=90r/min 2.各轴的输入功率 1轴P1=Pd=3kW 2轴P2=Pη1=3?0.96=2.88kW1 3轴P3=P2η2η3=2.88?0.98?0.97=2.74kW 卷筒轴PkW3η2η4=2.74?0.98?0.99=2.656卷=P 上式中：η1————普通带传动传动效率； η2————一对滚子轴承的传动效率； η3————8级精度的一般传动齿轮的传动效率； η4————齿轮联轴器的传动效率。 均由参考文献[1]表9.1查得这些值。 3.各轴的输入转矩 电动机轴的输出转矩Td为 Td=9.55?106Pd3kW=9.55?106?=2.98?104N?mmnm960r/min 第十二章齿轮传动 1、图示为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图所示。试问： （1）画出轴II和轴III的转向。 （2）低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反？ （3）低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使轴Ⅱ上轴向力相互抵消？ （4）画出各个齿轮所受轴向力。 1 2 3 4 2、今有两对斜齿圆柱齿轮传动，主动轴传递的功率P1=13kW，n1=200r/min，齿轮的法面模数m n=4mm，齿数z1=60均相同，仅螺旋角分别为9°与18°。试求各对齿轮传动轴向力的大小？ 3、图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：齿轮1的螺旋线方向和轴III的转向，齿轮2的参数m n=3mm，z2=57， β2 =14°；齿轮3的参数m n=5mm，z3=21。试求： （1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，选择各齿轮的螺旋线方向，并在图上标出； （2）在图b上标出齿轮2、3所受各分力的方向； （3）如果使轴Ⅱ的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值（忽略摩擦损失）？ 10、分析图中斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮受力，忽略摩擦损失。己知：小齿轮齿数221=z ，大齿轮齿数902=z ，法向模数 mm m 2n =，中心距mm a 120=，传递功率KW P 2=，小齿轮转速m in /3201r n =，小齿轮螺旋线方向右旋。求： （1) 大齿轮螺旋角β大小和方向； （2) 小齿轮转矩1T ； （3) 小齿轮和大齿轮受力的大小和方向，并在图上画出。 11、有一齿轮传动如图所示，已知：281=z ，702=z ,1263=z ,模数mm m 4n =，压力角ο20=α，中心距mm a 2001=， mm a 4002=，输入轴功率kW P 101=，转速m in /10001r n =，不计摩擦。 （1) 计算各轴所受的转矩； （2)分析中间齿轮的受力，在图中画出，并计算所受各力的大小。 13、图示二级直齿圆柱齿轮减速器，高速级和低速级的传动比相等，u 1=u 2=3，低速级的齿宽系数为高速级的1.3倍，齿轮材料为45钢，小齿轮均调质处理，大齿轮均正火处理，其许用应力为： 齿轮1：[ H ]1=590MPa ；齿轮 2：[H ] 2=490MPa ；齿轮1：[H ] 3=580MPa ；齿轮1：[H ] 4=480MPa 两级齿轮的载荷系数K 、Z E 、Z H 、Z 均相同，其中高速级已根据接触强度算得d 1=75mm ，若使两对齿轮等接触强度，试问低速级小齿轮的直径d 3应为多少？ 第4章齿轮机构 习题与参考答案 一、复习思考题 1．要使一对齿轮的瞬时传动比保持不变，其齿廓应符合什么条件？ 2．渐开线是怎样形成的？它有哪些重要性质？试根据渐开线性质来解释以下结论：（1）渐开线齿轮传动的啮合线是一条直线； （2）渐开线齿廓传动时，其瞬时传动比保持不变； （3）渐开线齿条的齿廓是直线； （4）齿条刀具超过N1点的直线刀刃不能范成渐开线齿廓； （5）一对互相啮合的标准齿轮，小齿轮齿根齿厚比大齿轮齿根厚度小。 3．节圆和分度圆有何区别？压力角和啮合角有何区别，在什么条件下节圆与分度圆重合以及啮合角与分度圆压力角相等。 4．什么是渐开线齿轮传动的可分性？如令一对标准齿轮的中心距略大于标准中心距，能不能传动？有什么不良影响？ 5．渐开线齿轮正确啮合的条件是什么？满足正确啮合条件的一对齿轮是否一定能连续传动？ 6．何谓理论啮合线段和实际啮合线段？何谓重合度？重合度等于1和小于1各会出现什么情况？重合度等于2表示什么意义？ 7．何谓根切想象？什么条件下会发生根切现象？根切的齿轮有什么缺点？根切与齿数有什么关系？正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮不根切的最少齿数是多少？ 8．何谓变位齿轮？为什么要使用变位齿轮？移距系数的正负是怎样规定的？正移距的变位齿轮其分度圆齿厚是增大还是减小？ 9．试述一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件？与直齿轮比较，斜齿轮传动有哪些优缺点？ 10．斜齿轮和圆锥齿轮的当量齿数各有何用处？当量齿数是否一定是整数？ 11．什么叫标准齿轮？什么叫标准安装？什么叫标准中心距？ 12．渐开线齿轮的齿廓形状与什么因素有关？一对互相啮合的渐开线齿轮，若其齿数不同，齿轮渐开线形状有什么不同？若模数不同，但分度圆及压力角相同，齿廓的渐开线形状是否相同？若模数、齿数不变，而改变压力角，则齿廓渐开线的形状是否相同？ 例1 设计用于带式输送机传动装置的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。传递功率P=2.7kW ，小齿轮转速n 1=350r/min ，传动比i=3.57。输送机工作平稳，单向运转，两班工作制，齿轮对称布置，预期寿命10年，每年工作300天。 解：1. 选择齿轮精度等级、材料、齿数 1）带式输送机属于一般机械，且转速不高，故初选择8级精度。 2）因载荷平稳，传递功率较小，可采用软齿面齿轮。参考表5-6，小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度220~250HBS ，σHLim1=595MPa ， σFE1=230MPa ；大齿轮选用 45钢正火处理，齿面硬度170~200HBS ， σ HLim2=520MPa ，σFE2=200MPa 。 3）初选小齿轮齿数z 1=24，则z 2=iz 1=3.57×24=85.68，取z 2=87。故实际传动比i=z 2/z 1=87/24=3.62，与要求的传动比3.57的误差小于3%。 对于齿面硬度小于350 HBS 的闭式软齿面齿轮传动，应按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。 2. 按齿面接触强度设计 设计公式5-48 1d ≥1）查表5-8，原动机为电动机，工作机械是输送机，且工作平稳，取载荷系数K=1.2。 2）小齿轮传递的转矩 11 2.7 9550955073.671 350 P N m n T =?= ?= ? 3）查表5-13，齿轮为软齿面，对称布置，取齿宽系数φd =1。 4）查表5-10，两齿轮材料都是锻钢，故取弹性系数Z E =189.8 MPa 1/2。 5）两齿轮为标准齿轮，且正确安装，故节点区域系数Z H =2.5，取重合度系数Z ε=0.9。 6）计算许用接触应力 N W X HLim H H Z Z Z S σσ??=?? ①应力循环次数 小齿轮N 1=60n 1jL h =60×350×1×(2×8×300×10)=10.08×108 大齿轮N 2= N 1/i=10.08×108/3.62=2.78×108 ②据齿轮材料、热处理以及N 1、N 2，查接触疲劳寿命系数图表，不允许出现点蚀，得接触疲劳寿命系数Z N1=1，Z N2=1，两齿轮均为软齿面故ZW=1，ZX=1。 ③一般传动，取安全系数S H =1.1。 ④计算许用接触应力 11115951540.91.1N W X HLim H H MPa Z Z Z S σσ???===??2222 5201427.71.1N W X HLim H H MPa Z Z Z S σσ???===?? 取小值[σ H2]代入计算。 7）计算 1 81.56mm d 8）计算主要尺寸 ①模数m=d 1/z 1=81.56/24=3.4mm 查表5-2，取标准值m=4mm 。 ②分度圆直径d 1=mz 1=4×24=96mm 十八齿轮传动习题与参考答案 一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是 C 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断 D. 轮齿塑性变形 2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 A 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断 3 45钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为 B 。 A. 45～50 HRC B. 220～270 HBS C. 160～180 HBS D. 320～350 HBS 4 齿面硬度为56～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为 C 。 A. 齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿 B. 齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿 C. 齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿 D. 齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火 5 齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是 D 。 A. 45钢 B. ZG340-640 C. 20Cr D. 20CrMnTi 6 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。 A. 跑合阶段 B. 稳定性磨损阶段 C. 剧烈磨损阶段 D. 齿面磨料磨损阶段 7 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般。 A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C. 只需按接触强度设计 D. 只需按弯曲强度设计 8 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力。 A. σF1＞σF2 B. σF1＜σF2 C. σF1=σF2 D. σF1≤σF2 9 对于齿面硬度≤350HBS的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为。 A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面磨损 C. 齿面疲劳点蚀 D. 齿面胶合 10 一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质；大齿轮选用45钢正火，它们的齿面接触应力。 A. σH1＞σH2 B. σH1＜σH2 C. σH1=σH2 D. σH1≤σH2 11 对于硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般。 A. 先按接触强度计算 B. 先按弯曲强度计算 第十二章 齿轮传动 1、图示为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图所示。试问： （1）画出轴II 和轴III 的转向。 （2）低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力相反？ （3）低速级小齿轮的螺旋角β2应取多大值，才能使轴Ⅱ上轴向力相互抵消？ （4）画出各个齿轮所受轴向力。 2、今有两对斜齿圆柱齿轮传动，主动轴传递的功率P 1=13kW ，n 1=200r/min ，齿轮的法面模数m n =4mm ，齿数z 1=60均相同，仅螺旋角分别为9°与18°。试求各对齿轮传动轴向力的大小？ 3、图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：齿轮1的螺旋线方向和轴III 的转向，齿轮2的参数m n =3mm ，z 2=57， β 2 =14°；齿轮3的参数m n =5mm ，z 3=21。试求： （1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，选择各齿轮的螺旋线方向，并在图上标出； （2）在图b 上标出齿轮2、3所受各分力的方向； （3）如果使轴Ⅱ的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值（忽略摩擦损失）？ 10、分析图中斜齿圆柱齿轮传动的小齿轮受力，忽略摩擦损失。己知：小齿轮齿数221=z ，大齿轮齿数902=z ，法向模数 mm m 2n =，中心距mm a 120=，传递功率KW P 2=，小齿轮转速m in /3201r n =，小齿轮螺旋线方向右旋。求： （1) 大齿轮螺旋角β大小和方向； （2) 小齿轮转矩1T ； 1 2 3 4 （3) 小齿轮和大齿轮受力的大小和方向，并在图上画出。 11、有一齿轮传动如图所示，已知：281=z ，702=z ,1263=z ,模数mm m 4n =，压力角 20=α，中心距mm a 2001=， mm a 4002=，输入轴功率kW P 101=，转速m in /10001r n =，不计摩擦。 （1) 计算各轴所受的转矩； （2)分析中间齿轮的受力，在图中画出，并计算所受各力的大小。 13、图示二级直齿圆柱齿轮减速器，高速级和低速级的传动比相等，u 1=u 2=3，低速级的齿宽系数为高速级的1.3倍，齿轮材料为45钢，小齿轮均调质处理，大齿轮均正火处理，其许用应力为： 齿轮1：[σH ]1=590MPa ；齿轮2：[σH ] 2=490MPa ；齿轮1：[σH ] 3=580MPa ；齿轮1：[σH ] 4=480MPa 两级齿轮的载荷系数K 、Z E 、Z H 、Z ε均相同，其中高速级已根据接触强度算得d 1=75mm ，若使两对齿轮等接触强度，试问低速级小齿轮的直径d 3应为多少？ 附：[]H u u bd KT Z Z Z σσε ≤+?=122 11E H H 14、一对闭式直齿圆柱齿轮，已知：z 1=20，z 2=60，m =3mm ，φd =1，小齿轮转速n 1=950r/min ，主从动轮的许用应力[σH 1]=700MPa ，[σH 2]=650MPa ，载荷系数K=1.6，节点区域系数Z H =2.5，弹性系数Z E =189.9MPa ，重合度系数Z ε=0.9。按接触疲劳强度，求该对齿轮所能传递的功率。 附：[]H u u bd KT Z Z Z σσε≤+?=122 11E H H 15、—对标准直齿圆柱齿轮传动，已知：201=z ，402=z ，小轮材料为40镉，大轮材料为45钢，齿形系数4.2,8.221==Fa Fa Y Y ， 此文档下载后即可编辑 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1β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=6.25kW,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 045.217m N 275 25.6 955095501 11?=??=?=n P T 0 148.11,9811.0265 2) 8519(52)(cos 211==?+?=+= ββa z z n m ； mm 83.96cos 1 1==β z n m d ； N 883tan ,N 1663cos tan ,N 448320********* 1 1======ββαt a t r t F F n F F d T F ； 题解10-6图 题10-6图 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） 题解10-7图 题10-7图 齿轮传动 一 选择题 (1) 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 B 。 A. 齿面点蚀 B. 轮齿折断 C. 齿面磨损 D. 齿面胶合 (2) 在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式是 C 。 A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面胶合 D. 齿面磨粒磨损 E. 齿面塑性变形 (3) 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是 A 。 A. 齿面要硬，齿心要韧 B. 齿面要硬，齿心要脆 C. 齿面要软，齿心要脆 D. 齿面要软，齿心要韧 (4) 已知一齿轮的制造工艺过程是：加工齿坯、滚齿、表面淬火和磨齿，则该齿轮的材料是 B 。 A. 20CrMnTi B. 40Cr C. Q235 D. ZCuSn5Pb5Zn5 (5) 对于一对材料相同的软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是 D 。 A. 小齿轮淬火，大齿轮调质 B. 小齿轮淬火，大齿轮正火 C. 小齿轮正火，大齿轮调质 D. 小齿轮调质，大齿轮正火 (6) 对于齿面硬度大于350HBS 的钢制齿轮，其加工的工艺过程一般为 C 。 A. 加工齿坯——淬火——切齿——磨齿 B. 加工齿坯——切齿——磨齿——淬火 C. 加工齿坯——切齿——淬火——磨齿 D. 加工齿坯——淬火——磨齿——切齿 (7) 斜齿轮和锥齿轮强度计算中的齿形系数Fa Y 和应力校正系数Sa Y 应按 B 查图表。 A. 实际齿数 B. 当量齿数 C. 不发生根切的最少齿数 (8) 一减速齿轮传动，主动轮1用45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们齿面接触应力的关系是 B 。 A. 2H 1H σσ< B. 2H 1H σσ= C. 2H 1H σσ> D. 可能相等，也可能不等 (9) 一对标准圆柱齿轮传动，已知50,2021==z z ，它们的齿形系数是 C 。 A. 21Fa Fa Y Y < B. 21Fa Fa Y Y = C. 21Fa Fa Y Y > ****职业技术学院教案 （2）渐开线上任意一点的法线必切于基圆。 （3）渐开线上各点压力角不等，离圆心越远处的压力角越大。基圆上压力角为零。渐开线上任意点K处的压力角是力的作用方向（法线方向）与运动速度方向（垂直向径方向）的夹角αK（图10-1），由几何关系可推出 K b 1 K cos r r - = α（10-1）式中r b—基圆半径，r K—K点向径 （4）.渐开线的形状取决于基圆半径的大小。基圆半径越大，渐开线越趋平直（图10-2）。 （5）.基圆以内无渐开线。 图10-1 渐开线的形成及压力角10-2 渐开线形状与基圆大小的关系 10.2.3 渐开线齿廓的啮合特性 两相互啮合的齿廓E1和E2在K点接触（如图10-3），过K点作两齿廓的公法线nn，它与连心线O1O2的交点C称为节点。以O1、O2为圆心，以O1C（r1'）、O2C（r2'）为半径所作的圆称为节圆，因两齿轮的节圆在C点处作相对纯滚动，由此可推得 ' 1 ' 2 1 2 2 1 r r C O C O i= = = ω ω （10-2）一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心线被齿廓接触点的公法线所分割的两线段长度成反比，这个定律称为齿廓啮合基本定律。由此推论，欲使两齿轮瞬时传动比恒定不变，过接触点所作的公法线都必须与连心线交于一定点。 10.2.3 渐开线齿廓的啮合特性 1. 渐开线齿廓能保证定传动比传动 一对齿轮传动，其渐开线齿廓在任意点K接触（图10-3），可证明其瞬时传动比恒定。过K点作两齿廓的公法线nn，它与连心线O1O2交于C点。由渐开线特性推知齿廓上各点法 线切于基圆，齿廓公法线必为两基圆的内公切线N1N2，N1N2与连心线O1O2交于定点C。 2. 中心距的可分性 由△N1O1C∽△N2O2C，可推得 1b 2 b 1 2 2 1 r r C O C O i= = = ω ω （10-3）渐开线齿轮制成后，基圆半径是定值。渐开线齿轮啮合时，即使两轮中心距稍有改变，过接触点 齿廓公法线仍与两轮连心线交于一定点，瞬时传动比保持恒定，这种性质称为渐开线齿轮传动的可分离性，这为其加工和安装带来方便。 图10-3 齿廓啮合基本定律图10-4 渐开线齿廓啮合 3. 齿廓间的正压力方向不变 齿轮无论在哪点接触，过接触点做公法线，公法线总是两圆的内公切线n1n2。 1．分度圆、模数和压力角（图10-5） 齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆，分度圆以d表示。相邻两齿同侧齿廓间的分度圆弧长称为齿距，以p表示，p=πd/z，z为齿数。齿距p与π的比值p/π称为模数，以m表示。模数是齿轮的基本参数，有国家标准，见表4-1。由此可知： 齿距p= mπ （4-4）分度圆直径d= m z （4-5）渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角α称为分度圆压力角，简称压力角，国家规定标准压力角 齿轮机构 一、单项选择题 1、渐开线直齿圆柱齿轮传动的可分性是指（）不受中心距变化的影响。 A. 节圆半径 B. 传动比 C. 啮合角 D. 压力角 2、渐开线标准齿轮的模数（）。 A. 一定是标准值 B. 不一定是标准值 C. 一定不是标准值 D. 可以是无理数 3、过一对标准渐开线齿轮的啮合点所作的齿廓公法线（）的内公切线。 A. 一定是两基圆 B. 不一定是两基圆 C. 一定不是两基圆 D. 一定是两根圆 4、分度圆上的齿厚等于齿槽宽的渐开线齿轮（）是标准齿轮。 A. 一定是标准齿轮 B. 不一定是标准齿轮 C. 一定不是标准齿轮 D. 一定是非标准齿轮 5、一对标准渐开线齿轮按标准中心距安装时，节圆半径（）分度圆半径。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 小于等于 6、一对模数和压力角相等、齿数不等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆上齿厚（）。 A. 一定相等 B. 不一定相等 C. 一定不相等 D. 与齿数有关 7、一对齿轮的节圆大小（）。 A. 一定与安装中心距有关 B. 不一定与安装中心距有关 C. 一定不与安装中心距有关 D. 一定等于分度圆的大小 8、齿轮机构连续传动条件是重合度（）。 A. 小于1 B. 小于等于1 C. 大于等于1 D. 大于1.2 9、一对渐开线直齿圆柱齿轮，两轮在节点啮合时的压力角（）。 A. 一定相等 B. 不一定相等 C. 一定不相等 D. 与中心距无关 10、一对渐开线齿轮机构在中心距不变的情况下，啮合角是（）。 A. 不变的 B. 变化的 C. 零 D. 30? 11、有一对标准渐开线齿轮传动，如其实际中心距'a大于标准中心距a，这时（）。 A. 分度圆改变 B. 压力角改变 C. 分度圆和压力角均不变 D. 分度圆和压力角均改变 12、齿轮的渐开线形状取决于它的（）直径。 A. 齿顶圆 B. 分度圆 C. 基圆 D. 齿根圆 1．图1所示蜗杆传动——斜齿圆柱齿轮传动组成的传动装置，蜗杆为主动件，若蜗杆1的转动方向如图中n1所示，蜗杆齿的螺旋线方向为右旋。 试分析： （1）为使中间轴I所受的轴向力能抵消一部分，确定蜗轮2、斜齿轮3和斜齿轮4的轮齿旋向；（2）在图1的主视图上，画出蜗轮2的圆周力F t2、径向力F r2和斜齿轮3的圆周力F t3、径向力F r3 2．在图6上直接改正轴系结构的错语。（轴端安装联轴器） 1.（1）蜗轮2、齿轮3、齿轮4的旋向………………（6分） （2）F a2、F a3的方向………………（4分） （3）F r2、F t2、F r3、F t3的方向………………（4分） 2．答案图。 ①应画出垫片；②应画出定位轴套，并将装齿轮的轴段长度缩短； ③应画出键；④应降低轴肩高度，便于拆卸轴承； ⑤画出轴径变化，减小轴承装配长度； ⑥画出密封件；⑦画出联轴器定位轴肩；⑧键长应改为短于轮毂长度； 每改正1处错误………………（2分）（改正6处错误得满分） 3.图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。已知：Ⅰ轴为输入轴，转向如图所示。 (1)在下图中标出各轮转向。（2分） (2)为使2、3两轮的轴向力方向相反，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋线方向。（2分） (3)在图中分别标出2、3两轮在啮合点处所受圆周力t F 、轴向力a F 和径向力r F 的方（4分） (1)各轴转向如图所示。 (2) 3轮左旋，4轮右旋。 (3) 2、3两轮的各分力方向下图所示。 F t2 F r2 F a3 F r3 F t3 F a2 4. 图3中为一对圆锥滚子轴承支承的轴系，齿轮油润滑，轴承脂润滑，轴端装有联轴器。试指出图中的结构错误（在图中错误处写出序号并在下半部改正，按序号简要说明错误的内容）（每指出一处,并正确说明错误内容和改正的,得1分,总分为10分） ①键的位置应与齿轮处在同一直线上，而且结构不正确； ②轴承盖孔径应大于轴径，避免接触； ③此处不应有键联接； ④轴长应短于轮毂长度，保证轴套压紧齿轮； ⑤轴应有轴环，使齿轮定位； ⑥轴承应正装； ⑦轴不应与轴承盖相碰，且不需这么长； ⑧左右两轴承盖与箱体间应有调整垫片； ⑨两轴承内侧应加封油环； ⑩箱体加工面与非加工面未分开。 5. (1) 指出下面轴系结构图中的错误并改正。 ①键的布置无法安装连轴器；②端盖处应有轴肩；③⑩端盖与箱体间应有垫圈；④端盖与轴连接处应有密封圈；⑤安装轴承处应有轴肩；⑥套筒高度不能高于轴承内圈高度；⑦与齿轮配合的轴的长度应略小于齿轮宽度；⑧轴承内圈应有定位轴肩；⑨端盖卡紧端高度应小于轴承内圈高度。 目录 一．设计任务书 (2) 二. 传动装置总体设计 (3) 三．电动机的选择 (4) 四． V带设计 (6) 五．带轮的设计 (8) 六．齿轮的设计及校核 (9) 七．高速轴的设计校核 (14) 八．低速轴的设计和校核 (21) 九.轴承强度的校核 (29) 十．键的选择和校核 (31) 十一.减速箱的润滑方式和密封种类的选择 (32) 十二. 箱体的设置 (33) 十三. 减速器附件的选择 (35) 十四.设计总结 (37) 十五。参考文献 (38) 一．任务设计书 二、传动装置的总体设计。 采用单级皮带传动设计， 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=0.95； η2η2为两对滚动轴承的效率，取η2=0.98； η3为一对圆柱齿轮的效率，取η3=0.98; 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=0.95*0.98*0.98*0.98*0.99*0.96=0.85 电动机所需要的功率 P=FV/η=3500*2.5/（0.85×1000）=10.29KW 2．卷筒的转速计算 nw=60*1000V/πD=60*1000*2.5/3.14*400=119.37r/min 一级圆柱齿轮减速器的传动比为i2∈[3，5 ]；机械设计课程设计（第三版）第4页 V带传动的传动比范围为[2，4 ];机械设计课程设计（第三版）第7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Y160L-6型电动机。额定功率11KW，满载转速970（r/min）,额定转矩2.0（N/m）,最大转矩2.0（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i=nm/nw=970/119.37=8.13 式中：n为电动机满载转速； n为工作机轴转速。 w 取V带的传动比为i1=3，则减速器的传动比i2=ib/3=2.71; 5．计算传动装置的运动和动力参数 高速轴为Ⅰ轴，低速轴为Ⅱ轴 Ⅰ轴：n1=n/i1=970/3=323.33 ; r/min Ⅱ轴：n2=ni/i2=970/2.71=119.31 ; r/min 卷筒轴：n3=n2=119.31r/min 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1β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,020=n α,a=265mm, 轮1的传动功率P=6.25kW,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 045.217m N 27525.69550 95501 11?=??=?=n P T 148.11,9811.0265 2) 8519(52)(cos 211==?+?=+=ββa z z n m ； mm 83.96cos 1 1== β z n m d ； N 883tan ,N 1663cos tan ,N 448320********* 1 1======ββαt 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10-6图 题10-6图 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 题解10-7图 题10-7图 《机械设计基础》试题库-齿轮机构 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 第4章齿轮机构 习题与参考答案 一、复习思考题 1．要使一对齿轮的瞬时传动比保持不变，其齿廓应符合什么条件？ 2．渐开线是怎样形成的？它有哪些重要性质？试根据渐开线性质来解释以下结论：（1）渐开线齿轮传动的啮合线是一条直线； （2）渐开线齿廓传动时，其瞬时传动比保持不变； （3）渐开线齿条的齿廓是直线； （4）齿条刀具超过N1点的直线刀刃不能范成渐开线齿廓； （5）一对互相啮合的标准齿轮，小齿轮齿根齿厚比大齿轮齿根厚度小。 3．节圆和分度圆有何区别？压力角和啮合角有何区别，在什么条件下节圆与分度圆重合以及啮合角与分度圆压力角相等。 4．什么是渐开线齿轮传动的可分性？如令一对标准齿轮的中心距略大于标准中心距，能不能传动？有什么不良影响？ 5．渐开线齿轮正确啮合的条件是什么？满足正确啮合条件的一对齿轮是否一定能连续传动？ 6．何谓理论啮合线段和实际啮合线段？何谓重合度？重合度等于1和小于1各会出现什么情况？重合度等于2表示什么意义？ 7．何谓根切想象？什么条件下会发生根切现象？根切的齿轮有什么缺点？根切与齿数有什么关系？正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮不根切的最少齿数是多少？ 8．何谓变位齿轮？为什么要使用变位齿轮？移距系数的正负是怎样规定的？正移距的变位齿轮其分度圆齿厚是增大还是减小？ 9．试述一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件？与直齿轮比较，斜齿轮传动有哪些优缺点？ 10．斜齿轮和圆锥齿轮的当量齿数各有何用处？当量齿数是否一定是整数？ 11．什么叫标准齿轮？什么叫标准安装？什么叫标准中心距？ 12．渐开线齿轮的齿廓形状与什么因素有关？一对互相啮合的渐开线齿轮，若其齿数不同，齿轮渐开线形状有什么不同？若模数不同，但分度圆及压力角相同，齿廓的渐开线形状是否相同？若模数、齿数不变，而改变压力角，则齿廓渐开线的形状是否相同？ 目录 一、传动方案的分析和拟定............................................................................................................. - 2 - 二、电动机的选择............................................................................................................................. - 3 - 2.1、电动机的类型和结构形式的选择 (3) 2.2、电动机容量的选择 (3) 2.3、确定电动机的转速： (4) 三、传动装置的运动和动力参数的计算 ......................................................................................... - 5 - 3.1、传动装置所要求的总传动比为： (5) 3.2、传动装置的运动和动力参数 (5) 四、传动件的设计............................................................................................................................. - 8 - 4.1、高速级大小齿轮传动设计(斜齿轮) (8) 4.2、低速级大小齿轮传动设计（直齿轮） (12) 五、轴的设计................................................................................................................................... - 16 - 5.1．高速轴的设计： (16) 5.2、中间轴的设计： (17) 5.3、低速轴的设计： (18) 六、轴及轴承的校核....................................................................................................................... - 21 - 6.1、从动轮受力计算。.................................................................................................................. - 21 - 6.2、高速轴的校核 (21) 七、键的选择与校核....................................................................................................................... - 24 - 7.1、高速轴键： (24) 7.2、中间轴键： (24) 7.3、低速轴键： (24) 八、联轴器的选择........................................................................................................................... - 26 - 8.1、高速轴（输入轴） (26) 8.2、低速轴（输出轴） (26) 九、减速器的各部位附属零件的设计 ................................................................ 错误！未定义书签。 十、减速器的润滑与密封............................................................................................................... - 31 -十一、设计心得.................................................................................................... 错误！未定义书签。十二、参考文献............................................................................................................................... - 33 -机械设计齿轮传动[机械大作业齿轮传动]
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