机械设计流程及注意问题

第一步 总体设计

1) 比较各方案，选择最合适的。

★ 高速级易采用斜齿轮，低速级可采用直齿轮； 2） 电动机的选择

【类型】一般为Y 系列三相交流异步电动机 【容量（功率）】额定功率（P w =其他传动副效率P86页表12-8。

3） 电动机转速的选择

一般为1500r/min或1000r/min（若传动比过大，可选更低转速的电动机）。

以上三条确定后即可选择电动机，一般按照转速分类选择传动比i 低的，目的在于合理分配传动比，使传动装置结构紧凑。查P193页表，并将电动机数据列表。

【两级展开式圆柱齿轮减速器】i 1=i 2=i /i 1 ★ 各级传动比的值要在2-5之间，最大不超过10。

★ 尽量保证两个大齿轮的直径接近，低速级大齿轮直径略大。 ★ 总传动比允许有±3% ±5%的误差。

★ 带传动传动比2-4，要求小于减速器齿轮传动的传动比。

列表计算各轴的转速、功率、转矩。

Fv 1000ηw

）>输出功率（P d =

P d

ηa

），不需校核。工作机效率P11页，

第二步 传动件的设计计算、联轴器的选择

【选材】课本P188。一般要求时，选用软齿面齿轮，小齿轮40Cr 调质，大齿轮45钢调质；若传递功率较大，结构要求紧凑，选用硬齿面齿轮，热处理方式为淬火。40Cr 调制后硬度查表P96表13-5。

★ 小齿轮齿面硬度要高于大齿轮齿面硬度，热处理方法也高。 ★ 高速级软齿面齿轮采用调质，低速级软齿面齿轮采用正火即可。

★ 同一减速器中的各级小齿轮的材料尽可能相同，以减少材料牌号和简化工艺。 【齿轮生产方式】齿顶圆d a

★ 软齿面齿轮（调质）：小齿轮齿数初选27-29，大齿轮齿数是小齿轮齿数*传动比（转速比）。 ★ 硬齿面齿轮（淬火）：小齿轮齿数初选22。 【计算小齿轮分度圆直径、齿宽、模数】

★ 软齿面齿轮传动，应按齿面接触疲劳强度计算齿轮直径或中心距，验算齿根弯曲疲劳强度（即

按弯曲疲劳强度计算模数）；硬齿面齿轮传动，应按齿根弯曲疲劳强度计算模数，验算齿面接触疲劳强度（即按接触疲劳强度计算齿轮直径或中心距）。 ★ 公式中，下标为t 的表示端面系数或者试算值。 ★ 在校核通过前，模数均不圆整。

①按课本P216页公式10-21或P200

页公式10-9a 计算分度圆直径

d 1t ≥

d 1t ≥（直齿轮） 其中：

，直齿轮可选1.3，斜齿轮选1.6。

φd

P201页表10-7。

εα

P214页图10-26。 u

u =Z 1/Z 2=n 1/n 2，转速n 前面已计算出来。

Z H P215页图10-30。

Z P198页表10-6。

[σH P209页例题；斜齿轮计算方法见P217

页例题。

②计算圆周速度v =

πd 1t n 1

60⨯1000

③计算齿宽：b =φd ⋅d 1t

★ 计算出的是大齿轮的齿宽，小齿轮的齿宽=大齿轮齿宽+5-10mm。

★ 齿宽要圆整。

④计算模数及齿宽和齿高比：m t =d t 1/Z 1或m t =d t 1cos β/Z 1，h =2.25m t ⑤计算重合度：εβ=0.318φd Z 1tan β ⑥计算载荷系数K ： K =K A K V K αK β，

K A K V K αK β

-使用系数，查课本P190页表10-2； -动载荷系数，查课本P192页图10-8； -齿间载荷分配系数，查课本P193页表10-3； -齿向载荷分布系数，查课本P194页表10-4的公式。

⑦按实际K 值计算分度圆直径 ⑧计算模数m ： m =d 1/z 1。

①按课本P198页公式10-5或P213页公式10-17计算模数。 ②按该模数和初选齿数计算分度圆直径d 。 【强度校核】

①按课本P198页公式10-5计算弯曲强度下的最小模数。

★ 模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度的承载能力仅与齿

轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，只要满足最小直径的要求，校核就可以通过。 ②若校核通过，将弯曲强度校核得到的模数向标准值进行圆整。

★ 一般情况下，模数不小于2。

③依据该模数，以及用接触疲劳强度校核出的齿轮最小分度圆直径，重新计算齿数。 ★ 保证软齿面齿轮齿数>23，硬齿面齿轮>17就算通过校核。

①按d 1=m z 1计算分度圆直径。

②按软齿面齿轮采用接触疲劳强度的方法计算分度圆直径，比较两值，如果合理，则说明按照弯曲强度校核得到的模数合理。否则，重新选择齿数。

【齿轮几何尺寸计算】

注：角标n 为法面，t 为端面；1为小齿轮，2为大齿轮。

★ 大批量生产的减速器，中心距要参考标准减速器中心距；小批量生产，中心距圆整为0或5

结尾的整数。

★ 齿数取整数，齿宽要圆整。

★ 与直径有关的数都保留小数点后三位小数。

★ 齿轮直径与轴径相差不大时，对于圆柱齿轮，若齿轮的齿根至键槽的距离x

齿轮x

【齿轮外形结构设计】

见课程设计P41页图5-28附带公式。

【选材】课本P188。一般要求时，轴可选用45钢。如果做成齿轮轴，需与齿轮材料相同。 【轴颈初算】d =C

C 值查课程设计P18页表3-1）

★ 上述计算出的轴颈，一般为输入、输出轴外伸端最小直径；对于中间轴，可作为最小直径，

即轴承处的轴颈。如果有键槽，则要将轴颈加大5%。

★ 高速轴计算时，C 取大值；低速周转矩小，C 取小值；中间轴取中间值。 ★ 将轴颈圆整为课程设计P88页表12-11中的标准值。

★ 方案4中，高速级外伸端用联轴器与电动机相连，则外伸端轴颈应考虑电动机轴及联轴器毂

孔的直径尺寸，外伸端轴颈和电动机轴直径相差不大，它们的直径在所选联轴器毂孔最大、最小直径的允许范围内。若超出，则推荐减速器高速轴外伸端轴颈用电动机轴直径D 估算：

d =(0.8 1.2)D

★ 低速轴轴颈>中间轴轴颈>高速级轴颈。

【联轴器的选择】查课程设计P146页表17-2，高速级根据电动机轴颈和高速轴伸出段轴颈选择；低速级根据低速轴伸出端轴颈选择。

★ 中小减速器，输入轴、输出轴均采用弹性柱销联轴器。

★ 联轴器允许的最大转矩不小于计算转矩、转速，并要与被连接两周直径相匹配。

①箱体

【箱体选材】课程设计P22页，大批量生产时，灰铸铁铸造；小批量时，可用钢板焊接。 【箱体尺寸】课程设计P22页，表4-1。具体字母含义对照P18页图4-1看。 ②附件

【窥视孔】盖板底部垫有纸质封油垫片，防止污物进入及润滑油渗漏。

【通气孔】窥视盖上。是工作时热膨胀气体及时排除，保证内外气压平衡。

【轴承端盖】用于固定轴承外圈及调整轴承间隙。凸缘式用螺钉固定在箱体上，调整方便，密封性好，用的多；内嵌型结构简单，无需螺钉，质量轻，但调整麻烦，需打开箱盖。透盖中央有空，用于轴有外伸端的位置；闷盖中央无孔，用在轴的非外伸端。 【定位销】保证合箱精度。

【油面指示装置】保证箱内正常的油量。

【油塞】箱体底部油池的最低处设置的排油孔除。为了更换减速器箱体内的污油。需加封油圈以加强密封。

【启盖螺钉】能够顶起箱盖。 【起吊装置】用于吊装。