机械设计，一级齿轮减速器？
仅供参考
一、传动方案拟定
第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。
（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1.7KN；带速V=1.4m/s；
滚筒直径D=220mm。
运动简图二、电动机的选择
1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。
2、确定电动机的功率：
（1）传动装置的总效率：
η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒
=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
=0.86
(2)电机所需的工作功率：
Pd=FV/1000η总
=1700×1.4/1000×0.86
=2.76KW
3、确定电动机转速：
滚筒轴的工作转速：
Nw=60×1000V/πD
=60×1000×1.4/π×220
=121.5r/min
根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=2~4，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3~5，则合理总传动比i的范围为i=6~20，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（6~20）×121.5=729~2430r/min
符合这一范围的同步转速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三种适用的电动机型号、如下表
方案 电动机型号 额定功率 电动机转速（r/min） 传动装置的传动比
KW 同转 满转 总传动比 带 齿轮
1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.63
2 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为
Y100l2-4。
其主要性能：额定功率：3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。
三、计算总传动比及分配各级的传动比
1、总传动比：i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.68
2、分配各级传动比
（1） 取i带=3
（2） ∵i总=i齿×i 带π
∴i齿=i总/i带=11.68/3=3.89
四、运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)
nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)
滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)
2、 计算各轴的功率（KW）
PI=Pd×η带=2.76×0.96=2.64KW
PII=PI×η轴承×η齿轮=2.64×0.99×0.97=2.53KW
3、 计算各轴转矩
Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N?m
TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N?m
TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N?m
五、传动零件的设计计算
1、 皮带轮传动的设计计算
（1） 选择普通V带截型
由课本[1]P189表10-8得：kA=1.2 P=2.76KW
PC=KAP=1.2×2.76=3.3KW
据PC=3.3KW和n1=473.33r/min
由课本[1]P189图10-12得：选用A型V带
（2） 确定带轮基准直径，并验算带速
由[1]课本P190表10-9，取dd1=95mm>dmin=75
dd2=i带dd1(1-ε)=3×95×(1-0.02)=279.30 mm
由课本[1]P190表10-9，取dd2=280
带速V：V=πdd1n1/60×1000
=π×95×1420/60×1000
=7.06m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
（3） 确定带长和中心距
初定中心距a0=500mm
Ld=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0
=2×500+3.14(95+280)+(280-95)2/4×450
=1605.8mm
根据课本[1]表（10-6）选取相近的Ld=1600mm
确定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2
=497mm
(4) 验算小带轮包角α1=1800-57.30 ×(dd2-dd1)/a
=1800-57.30×(280-95)/497
=158.670>1200（适用）
（5） 确定带的根数
单根V带传递的额定功率.据dd1和n1，查课本图10-9得 P1=1.4KW
i≠1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查[1]表10-2得 △P1=0.17KW
查[1]表10-3，得Kα=0.94；查[1]表10-4得 KL=0.99
Z= PC/[(P1+△P1)KαKL]
=3.3/[(1.4+0.17) ×0.94×0.99]
=2.26 (取3根)
(6) 计算轴上压力
由课本[1]表10-5查得q=0.1kg/m，由课本式（10-20）单根V带的初拉力：
F0=500PC/ZV[（2.5/Kα）-1]+qV2=500x3.3/[3x7.06(2.5/0.94-1)]+0.10x7.062 =134.3kN
则作用在轴承的压力FQ
FQ=2ZF0sin(α1/2)=2×3×134.3sin(158.67o/2)
=791.9N
2、齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常
齿轮采用软齿面。查阅表[1] 表6-8，选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS；精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。
(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1≥ (6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3
确定有关参数如下：传动比i齿=3.89
取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1= ×20=77.8取z2=78
由课本表6-12取φd=1.1
(3)转矩T1
T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=52660N?mm
(4)载荷系数k : 取k=1.2
(5)许用接触应力[σH]
[σH]= σHlim ZN/SHmin 由课本[1]图6-37查得：
σHlim1=610Mpa σHlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N=60njtn 计算
N1=60×473.33×10×300×18=1.36x109
N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4×108
查[1]课本图6-38中曲线1，得 ZN1=1 ZN2=1.05
按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0
[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa
故得：
d1≥ (6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3
=49.04mm
模数：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm
取课本[1]P79标准模数第一数列上的值，m=2.5
(6)校核齿根弯曲疲劳强度
σ bb=2KT1YFS/bmd1
确定有关参数和系数
分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×78mm=195mm
齿宽：b=φdd1=1.1×50mm=55mm
取b2=55mm b1=60mm
(7)复合齿形因数YFs 由课本[1]图6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95
(8)许用弯曲应力[σbb]
根据课本[1]P116：
[σbb]= σbblim YN/SFmin
由课本[1]图6-41得弯曲疲劳极限σbblim应为： σbblim1=490Mpa σbblim2 =410Mpa
由课本[1]图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1 YN2=1
弯曲疲劳的最小安全系数SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =1
计算得弯曲疲劳许用应力为
[σbb1]=σbblim1 YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa
[σbb2]= σbblim2 YN2/SFmin =410×1/1=410Mpa
校核计算
σbb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< [σbb1]
σbb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< [σbb2]
故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够
(9)计算齿轮传动的中心矩a
a=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm
(10)计算齿轮的圆周速度V
计算圆周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s
因为V＜6m/s，故取8级精度合适．
六、轴的设计计算
从动轴设计
1、选择轴的材料 确定许用应力
选轴的材料为45号钢，调质处理。查[2]表13-1可知：
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa
2、按扭转强度估算轴的最小直径
单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，
从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：
d≥C
查[2]表13-5可得，45钢取C=118
则d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm
考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=35mm
3、齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N
齿轮作用力：
圆周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N
径向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N
4、轴的结构设计
轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。
（1）、联轴器的选择
可采用弹性柱销联轴器，查[2]表9.4可得联轴器的型号为HL3联轴器：35×82 GB5014-85
（2）、确定轴上零件的位置与固定方式
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置
在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现
轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴
承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通
过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合
分别实现轴向定位和周向定位
（3）、确定各段轴的直径
将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如图），
考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=40mm
齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=4 5mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=50mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5
满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=45mm.
(4)选择轴承型号.由[1]P270初选深沟球轴承,代号为6209,查手册可得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm.
(5）确定轴各段直径和长度
Ⅰ段：d1=35mm 长度取L1=50mm
II段:d2=40mm
初选用6209深沟球轴承，其内径为45mm,
宽度为19mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L2=（2+20+19+55）=96mm
III段直径d3=45mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直径d4=50mm
长度与右面的套筒相同，即L4=20mm
Ⅴ段直径d5=52mm. 长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=96mm
(6)按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：已知d1=195mm
②求转矩：已知T2=198.58N?m
③求圆周力：Ft
根据课本P127（6-34）式得
Ft=2T2/d2=2×198.58/195=2.03N
④求径向力Fr
根据课本P127（6-35）式得
Fr=Ft?tanα=2.03×tan200=0.741N
⑤因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=48mm
(1)绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）
轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37N
FAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76N?m
截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.48N?m
(4)绘制合弯矩图（如图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63N?m
(5)绘制扭矩图（如图e）
转矩：T=9.55×（P2/n2）×106=198.58N?m
(6)绘制当量弯矩图（如图f）
转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=0.2，截面C处的当量弯矩：
Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[51.632+(0.2×198.58)2]1/2=65.13N?m
(7)校核危险截面C的强度
由式（6-3）
如何区分一级、二级齿轮减速器？
1.什么是一级、二级齿轮减速器？
画了个简图来回答这个问题，请参考！用文字叙述内容太多，三级传动只需在二级传动中再加一
齿轮轴
。
2.为什么要将齿轮减速器分等级？
是为了合理的分配
传动比
，若传动比分配的不合理可导致：结构过大，比例失调，高速轮磨损加剧等，一般的传动比分配为(直齿）：
单级：i<=5；二级：i=8-30;三级：i=35-300
(参考）
3.有没有三级或以上的齿轮减速器？
常用的很少，特殊的单独设计，若传动比大的话，可考虑“蜗轮减速机”但其特点是，效率低，也可采用“行星减速机”
性能特点编辑
齿轮减速器是
减速电机
和大型减速机的结合。无须
联轴器
和
适配器
，结构紧凑。负载分布在
行星齿轮
上，因而承载能力比一般
斜齿轮减速机
高。满足
小空间
高
扭矩
输出的需要。
齿轮减速器齿轮减速器
广泛应用于大型
矿山
，
钢铁
，
化工
，港口，环保等领域。与K、R系列组合能得到更大
速比
。
1、可靠的
工业
用齿轮传递元件；
2、可靠结构与多种输入相结合适应特殊的使用要求；
3、有高的传递
功率
的能力而结构紧凑，齿轮结构根据模块设计原理确定；
4、易于使用和维护，根据技术和
工程
情况配置和选择材料；
5、
转矩
范围
从36,0000Nm到1,200,000Nm.
2分类编辑
选用
减速器
时应根据
工作机
的选用
条件
，技术参数，
动力机
的性能，经济性等因素，比较不同
类型
、
品种
减速器的
外廓尺寸
，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。
与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类：①—均匀载荷，②—中等冲击载荷，③—强冲击载荷。
3注意事项编辑
渗漏原因
1、
油箱
内压力升高
在封闭的减速机里，每一对齿轮相啮合发生摩擦便要发出热量，根据波义耳马略特定律，随着
运转时间
的加长，使减速机箱内温度逐渐升高，而减速机箱内
体积
不变，故箱内压力随之增加，
箱体
内
润滑油
经飞溅，洒在减速机箱
内壁
。由于油的渗透性比较强，在箱内压力下，哪一处密封不严，油便从
哪里
渗出。
2、减速机结构设计不合理引起漏油
如设计的减速机没有通风罩，减速机无法实现均压，造成箱内压力越来越高，出现漏油现象。
3、加油量过多
减速机在运转
过程
中，油池被搅动得很厉害，润滑油在机内到处飞溅，如果加油量过多，使大量润滑油积聚在
轴封
、
结合面
等处，导致泄漏。
4、检修
工艺
不当
在设备检修时，由于结合面上
污物
清除不彻底，或
密封胶
选用不当、
密封件
方向
装反、不及时更换密封件等也会引起漏油。[1]
4处理方案编辑
减速机漏油
采用
高分子复合材料
修复治理减速机渗漏油，高分子复合材料是以
高分子聚合物
、
金属
或
陶瓷
超细粉末
、
纤维
等为基料，在固化剂、固化促进剂的作用下复合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使
复合材料
的综合性能优于原组成材料。具备极强的粘接力、
机械性能
、和耐
化学腐蚀
等性能，因而广泛应用于金属设备的
机械
磨损、划伤、
凹坑
、
裂缝
、渗漏、铸造砂眼等的修复以及各种化学
储罐
、
反应罐
、
管道
的化学防腐保护及修复。
一级圆柱齿轮减速器各部分结构用途
1、窥视孔和窥视孔盖；在减速器上部开窥视孔，可以看到传动零件啮合处的情况，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。
2、放油螺塞；减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞堵住。
3、油标；油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。
4、通气器；减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙（如剖面、轴外伸处间隙）向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气体自由逸出，达到机体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。
5、启盖螺钉；机盖与机座接合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后接合较紧，不易分开。为便于取下机盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺订，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。
6、定位销；为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联接后，镗孔之前装上两个定位销，销孔位置尽量远些以保证定位精度。如机体结构是对称的(如蜗杆传动机体)，销孔位置不应对称布置。
一级圆锥齿轮减速器特点
一、锥齿轮减速机；
减速机传动比是固定的，但在工程实际中，有些工作机往往需要在几种不同的转速下工作，这就需要根据使用要求在工作中随时调整原动机与工作机之间的传动比；
二、锥齿轮减速机的结构；
它主要由齿轮(或蜗杆)、轴、轴承、箱体等组成。箱体必须有足够的刚度，为保证箱体的刚度及散热，常在箱体外壁上制有加强肋。为方便锥齿轮减速机的制造、装配及使用，还在锥齿轮减速机上设置一系列附件，如检查孔、透气孔、油标尺或油面指示器、吊钩及起盖螺钉等；
三、分配传动比：
使传动具有最小的转动惯量；使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等；使各级传动的承载能力接近于相等；使锥齿轮减速机的外廓尺寸和质量最小；
一级直齿圆柱齿轮减速器，传动效率怎么算？
效率=（输入功率-损耗功率）/输入功率 减速机损耗功率主要包括两方面：轴承损耗和齿轮损耗也就是齿轮啮合效率X轴承效率 一般一对齿轮啮合效率为0。98，一对滚动轴承运转效率为0。99则一级齿轮传动减速机效率为=0。98X0。99=0。97【摘要】一级直齿圆柱齿轮减速器，传动效率怎么算？【提问】亲亲您好！一级直齿圆柱齿轮减速器，传动效率这样算总效率η＝运输机传送带效率η1×运输机轴承效率η2×运输机与减速器间联轴器效率η3×减速器内3对滚动轴承效率η4×2对圆柱齿轮啮合传动效率η5×电动机与减速器间联轴器效率η6；.【回答】【提问】这个应该怎么列公式？【提问】P = T × n ÷ 9550 功率 P （kw）；扭矩 T（Nm）；转速 n（r/min）。 因为，在齿轮传动中，没有速度损失，所以， 效率就是：[ 输出扭矩 / （输入扭矩×传动比）] × 100% 。 从上面的计算公式，也可以推导出来。【回答】【提问】可以帮我列一下公式吗？【提问】亲亲您好！这个图片看不清【回答】能不能按照这种方式列一下公式？是我发的第一张图片那种简图总效率η＝运输机传送带效率η1×运输机轴承效率η2×运输机与减速器间联轴器效率η3×减速器内3对滚动轴承效率η4×2对圆柱齿轮啮合传动效率η5×电动机与减速器间联轴器效率η6；.【提问】好的【回答】总效率η＝运输机传送带效率η1×运输机轴承效率η2×运输机与减速器间联轴器效率η3×减速器内3对滚动轴承效率η4×2对圆柱齿轮啮合传动效率η5×电动机与减速器间联轴器效率η6【回答】效率=（输入功率-损耗功率）/输入功率 减速机损耗功率主要包括两方面：轴承损耗和齿轮损耗也就是齿轮啮合效率X轴承效率 一般一对齿轮啮合效率为0。98，一对滚动轴承运转效率为0。99则一级齿轮传动减速机效率为=0。98X0。99=0。97【回答】
单级圆锥齿轮减速器使用性能
单机圆锥齿轮减速器的输入速度高，输出速度低，变速比也相对较高。单级圆柱齿轮减速机，单级圆柱齿轮减速机适用于减速比3~5。轮齿可为直齿、斜齿或人字齿，箱体通常采用铸铁铸造，也可以用钢板焊接而成。轴承常用滚动轴承，只有重载或特高速时才用华东轴承。双级圆柱齿轮减速机，双级圆柱齿轮减速机分有展开式、分流式、同轴式三种，适用减速比8~40。各种减速机特点分析：单级锥齿轮减速机，单级锥齿轮减速机适用与减速比2~4。传动比不宜过大，以减小锥齿轮的尺寸，利于加工。仅用于两轴线垂直相交的传动中。圆锥、圆柱齿轮减速机，圆锥、圆柱齿轮减速机适用于减速比为8~15。锥齿轮应布置在高速级，以减小锥齿轮的尺寸。锥齿轮可为直齿或曲线齿。圆柱齿轮多为斜齿，使其能与锥齿轮的轴向力抵消一部分。蜗杆减速机，蜗杆减速机适用于减速比为10~80。结构紧凑，传动比大，但传动效率低，适用于小功率、间隙工作的场合。当蜗杆圆周速度V4~5m/ s 时，蜗杆为下置式，润滑冷却条件较好；当 V ≥4~5m/ s 时，油的搅动损失较大，一般蜗杆为上置式。