二. 設計要求
已知條件：運輸機工作軸轉矩tw=1400n·m，運輸機轉速nw=115r/min。
工作條件：連續單向運轉，工作時有輕微振動，室內工作：
輸送螺旋工作轉速允許誤差±5%；
兩班制工作，3年大修，工作期限12年。
加工條件：生產批量10臺，中等規模機械廠，可加工7~8級齒輪。
設計工作量：1.減速器裝配圖1張（a0或a1）；
2.零件圖2張；
3.設計說明書1份。
三. 設計步驟
1.電動機的選擇
工作機的有效功率為
pw=tw·nw/9550=1400*115/9550=16.86kw
從電動機到工作機間的總效率為
12*η22η33
式中η1η2η3聯軸器、齒輪傳動、軸承的傳動效率。
由參考資料[1]中表9.1取η1=0.99、η2=0.97、η3=0.99，則
0.992*0.972*0.993=0.895
所以電動機所需工作效率為
pd=pw/ης=16.86/0.895=18.84kw
兩級圓柱齒輪減速器傳動比iς`取12.5，則電動機轉速為
nd=iσ`nw=12.5*115=1437.5 r/min
由參考資料[1]表15.1及相關資料，確定電動機型號為y180l-4,其滿載轉速為nm=1470r/min。
2.確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比
（1） 總傳動比
由選定的電動機滿載轉速nm和工作機主動軸轉速nw，可得傳動裝置總傳動比為iς＝nm/nw＝1470/115＝12.78
（2） 分配傳動裝置傳動比
iς＝i1*i2
式中i1、i2分別為高速級和低速級的傳動比。
考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，取i1=1.4i2，故
i1=4.23，i2=3.02
3.計算傳動裝置的運動和動力引數
（1） 各軸轉速
＝nm＝1470r/min
＝＝1470/4.23＝347.5r/min
＝/＝347.5/3.02=115 r/min
則工作機的轉速為115r/min，在允許誤差範圍內。
（2） 各軸輸入功率
＝×＝18.84×0.99＝18.65kw
＝×η2×＝18.65×0.97×0.99＝17.91kw
＝×η2×＝17.91×0.97×0.99＝17.2kw
（3） 各軸輸入轉矩
電動機軸的輸出轉矩=9550 =9550000×18.86/1470= 122525.9n·mm
所以:＝×=122525.9×0.99=121300.6 n·mm
＝××*η3=121300.6×4.23×0.97×0.99=492731.4n·mm
＝×××=492731.4×3.02×0.97×0.99=1428973.3n·mm
運動和動力引數結果如下表
4.齒輪的設計
（一）高速級齒輪傳動的設計計算
1，選定齒輪精度等級、材料及齒數
1）零件輸運裝置為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度等級即可
2）材料選擇及確定許用應力
小齒輪的材料為40（調質），硬度為280hbs，σhlim1=700mpa，σfe1=600mpa大齒輪的材料為45鋼（調質），硬度為240hbs，σhlim2=600mpa，σfe2=450mpa（參考資料[2]表11-1）
由參考資料[2]表11-5取sf=1.25,sh=1.0
由參考資料[2]表11-4取ze=189.8
對於標準齒輪，取zh=2.5
[σf1]=0.7σfe1/sf=336mpaf2]=0.7σfe2/sf=252mpa
[σh1]=σhlim1/sh=700mpah2]=σhlim2/sh=600mpa
3）取小齒輪=20，則=， =204.23=84.6，取=85，並初步選定β＝15°
2，按齒面接觸強度設計
【公式在課本177頁】
（1）確定公式內的各計算值
1)由參考資料[2]表11-3試選載荷係數k=1.1
2)由參考資料[2]表11-6取φd=1.0
3)實際傳動比i=z2/z1=4.25,即u=4.25；zβ=√(cosβ)=0.983
(2)計算
1)試算小齒輪分度圓直徑
d1≥53.3mm
模數 m=d1cosβ/z1=53.3*0.966/20=2.57
齒寬 b=φdd1=1.0*53.3=53.3mm,取b2=55mm,b1=60mm
由參考資料[2]表4-1取m=3mm，實際d1=m*z1/cosβ=3*20/0.966=62.1mm,
d2=3*85/0.966=263.98mm
圓周速度
v=πd1n1/(60*1000)=3.14*62*1470/(60*1000)=4.77m/s
參照參考資料[2]表11-2，選8級製造精度是合宜的。
3，按齒根彎曲強度設計
【公式在課本178頁】
（1）確定公式內的各計算值
1)由參考資料[2]表11-3試選載荷係數k=1.1
2)由參考資料[2]表11-6取φd=1.0
3)齒形係數zv1=20/cos315=22.2,zv2=85/cos315=94.4
由參考資料[2]圖11-8得yfa1=2.83，yfa2=2.23
由參考資料[2]圖11-9得ysa1=1.58，ysa2=1.79
因 yfa1ysa1/[σf1]=2.83*1.58/336=0.01331＜yfa2ysa2/[σf2]=2.23*1.79/252=0.01584
故應對大齒輪進行彎曲強度計算
（2)計算
法向模數mn≥2.14mm
對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數m大於由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數，按gb/t1357-1987圓整為標準模數,取m=2.5mm但為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d=62來計算應有的齒數.
則小齒輪的齒數z1=62*cos15/2.5=23.96,取z1=24
則z2=24*4.25=102
4，幾何尺寸計算
(1)計算中心距
(2)a=(z1+z2)mn/2cosβ=(24+102)*2/(2cos15)=128.2mm
故中心距圓整為130mm
(2)按圓整後的中心距修正螺旋角
`14^15`
(3)計算大小齒輪的分度圓直徑
d1=z1mn/cosβ=24*2.5/0.966=62.1mm
d2=z2mn/cosβ=102*2.5/0.966=263.98mm
(4)計算齒輪寬度
(5)b=φdd1=1.0*62.1=62.1mm
圓整後取b1=70mm,b2=65mm
（二） 低速級齒輪傳動的設計計算
1，選定齒輪精度等級、材料及齒數
1）一般工作機器，速度不高，故選用8級精度等級即可
2）材料選擇及確定許用應力
小齒輪的材料為40（調質），硬度為280hbs，σhlim1=700mpa，σfe1=600mpa大齒輪的材料為45鋼（調質），硬度為240hbs，σhlim2=600mpa，σfe2=450mpa（參考資料[2]表11-1）
由參考資料[2]表11-5取sf=1.25,sh=1.0
由參考資料[2]表11-4取ze=189.8
對於標準齒輪，取zh=2.5
[σf1]=0.7σfe1/sf=336mpaf2]=0.7σfe2/sf=252mpa
[σh1]=σhlim1/sh=700mpah2]=σhlim2/sh=600mpa
3）取小齒輪=25，則=， =253.02=75.5，取=76，並初步選定β＝15°
2，按齒面接觸強度設計
【公式在課本177頁】
（1）確定公式內的各計算值
1)由參考資料[2]表11-3試選載荷係數k=1.1
2)由參考資料[2]表11-6取φd=1.0
3)實際傳動比i=z2/z1=3.04,即u=3.04；zβ=√(cosβ)=0.983
(2)計算
1)試算小齒輪分度圓直徑
d3≥95.5mm
模數 m=d3cosβ/z3=95.5*0.966/25=3.69
齒寬 b=φdd1=1.0*95.5=95.5mm,取b2=1000mm,b1=105mm
由參考資料[2]表4-1取m=4mm，實際d1=m*z1/cosβ=4*25/0.966=103.5mm,
d2=4*76/0.966=314.7mm
圓周速度
v=πd3n2/(60*1000)=3.14*103.5*347.5/(60*1000)=1.88m/s
參照參考資料[2]表11-2，選8級製造精度是合宜的。
3，按齒根彎曲強度設計
【公式在課本178頁】
（1）確定公式內的各計算值
1)由參考資料[2]表11-3試選載荷係數k=1.1
2)由參考資料[2]表11-6取φd=1.0
3)齒形係數zv1=25/cos315=27.8,zv2=76/cos315=84.4
由參考資料[2]圖11-8得yfa1=2.65，yfa2=2.24
由參考資料[2]圖11-9得ysa1=1.61，ysa2=1.78
因 yfa1ysa1/[σf1]=2.65*1.61/336=0.0127＜yfa2ysa2/[σf2]=2.24*1.78/252=0.0158
故應對大齒輪進行彎曲強度計算
（2)計算
法向模數mn≥2.95mm
對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數m大於由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數，按gb/t1357-1987圓整為標準模數,取m=4mm但為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d=95.5來計算應有的齒數.
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