【正文】 ，廣泛用在各種傳動中，如機床的傳動裝置，汽車的變速箱和后橋，減速器和玩具等。齒輪傳動機構(gòu)中很重要的應(yīng)用就是減速器。減速器是原動機和工作機之間獨立的閉式機械傳動裝置用來降低原動機轉(zhuǎn)速或增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作機需要。而齒輪減速器作為一種重要的動力傳遞裝置，在機械化生產(chǎn)中起著不可替代的作用。圓柱圓錐齒輪減速器是最常用的機械傳動機構(gòu)之一?？v觀國內(nèi)減速器行業(yè)的現(xiàn)狀，為保持行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展在充分肯定行業(yè)不斷發(fā)展、進步的同時，更應(yīng)看到存在的問題，并積極研究對策，采取措施，力爭在較短時間內(nèi)能有所進展。目前，同外減速器行業(yè)存在的比較突出的問題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當比例的產(chǎn)品仍為中低檔次、缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌、行業(yè)整體散、亂情況依然較為嚴重當今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總的趨勢是向六高、二低、三化方向發(fā)展。六高即指高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動率；二低，即低噪聲、低成本；三化，即標準化、多樣化、通用化。減速器及齒輪的設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標志著一個國家的工業(yè)水平，因為其應(yīng)用非常廣泛，大到礦山機械中的傳動裝置，小到汽車變速箱等領(lǐng)域無不滲透著齒輪以及減速器的應(yīng)用。當今是要求人與自然和諧發(fā)展的社會，我們的齒輪加工也逐步往綠色環(huán)保的干式、半干式加工轉(zhuǎn)變，其中有高速和低溫冷風(fēng)干式加工兩個方向，從這一點上講，傳統(tǒng)的機加工都將邁向一個新的臺階。國際上，動力傳動齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標準化方向發(fā)展．特殊齒輪的應(yīng)用、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪減速器設(shè)計方面的一些特點．為達到齒輪減速器裝置小型化目的，可以提高現(xiàn)有漸開線齒輪的承載推力。各國普遍采用硬齒面技術(shù)，提高硬度以縮小裝置的尺寸；也可應(yīng)用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形。英法合作研制的艦載直升飛機主傳動系統(tǒng)采用圓弧齒輪后，使減速器高度大為降低。隨著船舶動力由中速柴油機代替的趨勢，在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效；現(xiàn)在冶金、礦山、水泥一軋機等大型傳動裝置中，行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高的優(yōu)點而應(yīng)用愈來愈多。研究手段的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和日益增長的社會需求，機械產(chǎn)品的類型、規(guī)格及性能迅速地發(fā)生變化，因計算煩瑣、復(fù)雜，致使手工設(shè)計的效率、可靠性、準確性大大降低，而且對于系列化產(chǎn)品設(shè)計需要進行反復(fù)的計算、查詢和繪圖，造成大量重復(fù)勞動。另外，傳統(tǒng)的類比設(shè)計中還存在一個極大的毛病，即在設(shè)計時，大部分設(shè)計人員都是在己有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上將尺寸增大，這樣的相似設(shè)計使得產(chǎn)品的尺寸與重量越來越大，造成財力、人力的浪費。在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，雖然CAD技術(shù)已被企業(yè)重視，但通用CAD支撐軟件對大多數(shù)用戶來說，只是繪圖工具，只是使所繪圖便于保存，便于修改，不是真正的實現(xiàn)了通過計算機設(shè)計的目的，不能解決設(shè)計問題，其實質(zhì)仍是手工設(shè)計，它不僅設(shè)計效率低，同時對使用者的要求也較高，因使用者要直接使用圖形支撐軟件的命令去構(gòu)造圖形，這就要求其對各種命令的功能及其使用方法十分了解，從而限制了對這些命令不熟悉但精通產(chǎn)品設(shè)計的人員有效地使用計算機進行輔助設(shè)計，而使硬件和軟件得不到充分利用。而且，在傳統(tǒng)繪圖設(shè)計過程中，工程師們感到最別扭的、最影響設(shè)計質(zhì)量的、最需要有人輔助的幾個常見的問題可能有下列幾項：復(fù)雜的投影線生成問題、漏標尺寸，漏畫圖線的問題、機構(gòu)的幾何關(guān)系和運動關(guān)系的分析討論問題、設(shè)計的更新與修改問題、設(shè)計工程管理問題、二維參數(shù)化的局限性等等，這些在我們的二維軟件繪圖中都不能得到很好的解決。在二維參數(shù)化軟件前景不甚明確的條件，在此背景下，基于計算機的虛擬技術(shù)，虛擬產(chǎn)品開發(fā)就越來越顯出其獨特的優(yōu)勢?；谔卣鞯娜S參數(shù)化/變量化軟件開始進入設(shè)計領(lǐng)域。人在設(shè)計零件時的原始沖動是三維的，是有顏色、材料、硬度、形狀、尺寸、位置、相關(guān)零件、制造工藝等等關(guān)聯(lián)概念的三維實體，甚至是帶有相當復(fù)雜的運動關(guān)系的三維實體。如果能直接以三維概念開始設(shè)計，在現(xiàn)有的軟件支持下，這個模型至少有可能表達出設(shè)計構(gòu)思的全部幾何參數(shù)，整個設(shè)計過程可以完全在三維模型上討論，對設(shè)計的輔助就很容易迅速擴大的全過程，設(shè)計的全部流程都能使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。這樣就有可能比較容易地建立充分而完整的設(shè)計數(shù)據(jù)庫，并以此為基礎(chǔ)，進一步進行應(yīng)力應(yīng)變分析、制件質(zhì)量屬性分析、空間運動分析、裝配干涉分析、NC控制可加工性分析、高正確率的二維工程圖生成、外觀色彩和造型效果評價、商業(yè)廣告造型與動畫生成等一系列的需求都能充分滿足，是對設(shè)計全過程的有效的輔助，是有明確效益的CAD。三維設(shè)計的好處已經(jīng)確實了，Inventor或其他同類軟件的實施過程中，都能體會得到。由三維實體造型自動生成二維工程圖紙的方法，這在實際設(shè)計工作中有很大的優(yōu)勢，尤其是對于復(fù)雜的零部件的造型及其黑維工程圖紙的設(shè)計，會得到事半功倍的效果，如剖面圖自動生成，空間相貫線求交、投影等。對于創(chuàng)成設(shè)計，三維設(shè)計模式幾乎是最為合理的了2 電機的選擇計算 選擇電動機的類型按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V. 選擇電動機的容量工作機的有效功率為Pw=FV/1000=(2200N)/1000=.從電動機到工作機輸送帶間的總效率：聯(lián)軸器的傳動效率 η1=.帶傳動效率η2=.一對圓錐滾子軸承的效率 η3= 0. 98.一對球軸承的效率 η4= .閉式直齒圓錐齒傳動效率η5= .閉式直齒圓柱齒傳動效率η6= .總效率=η21η2η33η4η5η6=0. 983=.所以電動機所需工作功率為：Pd=Pw/η∑=查表得二級圓錐圓柱齒輪減速器傳動比i=840，而工作機卷筒軸的轉(zhuǎn)速為：d=250mmnw=601000V/πd=所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：nd=inw =(840) =(6123060)r/m符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/m,1000 r/m,1500 r/m,3000 r/m四種。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，質(zhì)量及價格因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000 r/m的電動機如表21：表21電動機的型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/（r/m）啟動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132S63960電動機的主要安裝 尺寸和外形尺寸如表22：表22尺寸/mm型號HABCDEFGDGY132S13221614089388010833 計算傳動裝置的總傳動比i∑ 并分配傳動比 分配原則，各級大齒輪的浸油深度大致相等，以利于實現(xiàn)油池潤滑 總傳動比i∑ 為：i∑ =nm/ nw=960/=：i∑ =i1i2圓錐齒輪傳動比一般不大于3，所以：直齒輪圓錐齒輪傳動比：i1=3直齒輪圓柱齒輪傳動比: i2=實際傳動比：i’∑ = 3=因為△i=,故傳動比滿足要求 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù) 各軸的轉(zhuǎn)速Ⅰ軸 nI=nm=960r/mⅡ軸 nⅡ=nI/ i1=960/3=320 r/mⅢ軸 nⅢ=nⅡ/ i2=320/= r/mⅣ軸 nⅣ=nⅢ= 各軸的輸入功率Ⅰ軸 PI= Pdη1==Ⅱ軸 PⅡ= PIη5η4==Ⅲ軸 PⅢ= PⅡη6η3==Ⅳ軸 PⅣ= PⅡη1η3== 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩Td =106104 所以：Ⅰ軸 TI=Tdη1=104=104 Ⅱ軸 TⅡ=TIη5η4i1=1043=104 Ⅲ軸 TⅢ=TⅡη6η3i2=104=105 Ⅳ軸 TⅣ=TⅢη1η3=105=105 運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理如表23：表23軸名功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/()轉(zhuǎn)速n/（r/m）傳動比i效率η電機軸1049601Ⅰ軸10496013Ⅱ軸104320Ⅲ軸105Ⅳ軸1053 傳動零件的設(shè)計計算 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算a．選材七級精度小齒輪材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~286，大齒輪材料選用45號鋼，正火處理，HB=162~217，按齒面接觸疲勞強度設(shè)計：σHmin1=+380由公式得出：小齒輪的齒面接觸疲勞強度σHmin1=600 Mpa ；大齒輪的齒面接觸疲勞強度σHmin2 =550 Mpab.(1) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N:N1=60njL=609601810300=109N2=N1/ i1=109/3=108 (2)查表得疲勞壽命系數(shù)：KHN1=,KHN2=,取安全系數(shù)SHmin =1∴[σ]H=σHmin KHN / SHmin ∴[σ]H1=600[σ]H2=550∵[σ]H1[σ]H2 ∴ Mpa(3) 按齒面接觸強度設(shè)計小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計）:取齒數(shù) Z1=24，則Z2=Z1i1=243=72，取Z2=72∵實際傳動比u=Z2/Z1=72/24=3，且u=tanδ2=cotδ1=3∴δ1=176。δ2=176。則小圓錐齒輪的當量齒數(shù)zm1=z1/cosδ1=24/176。=zm2=z2/cosδ2=72/176。=(4)查表有材料彈性影響系數(shù)ZE=，取載荷系數(shù)Kt=有∵T1=104 T/()，u=3，ФR1=1/3.∴試計算小齒輪的分度圓直徑為：d1t≥=(1)計算圓周速度v=π*d1t*nI /60000=**960/60000=(2)計算齒輪的動載系數(shù)K根據(jù)v=，查表得：Kv=,又查表得出使用系數(shù)KA=取動載系數(shù)K=取軸承系數(shù)K=*=齒輪的載荷系數(shù)K= Kv*KA* K *K=(3)按齒輪的實際載荷系數(shù)所得的分度圓直徑由公式:d1= d1t==m=d．按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計：σFmin1=+275由公式查得：(1)小齒輪的彎曲疲勞強度σFE1=500 Mpa ；大齒輪的彎曲疲勞強度σFE2 =380 Mpam≥(2)查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù)KFN1=,KFN2=.計算彎曲疲勞強度的許用應(yīng)力，安全系數(shù)取S=由[σF]=σFmin KFN / SFmin 得[σF]1=σFE1* KFN1/S=500*[σF]2=σFE2* KFN2/S=380*計算載荷系數(shù)K= Kv*KA* K *K=：YFa1=, YFa2=Ysa1=, Ysa2= * Ysa /[σF]并加以比較∵YFa1 * Ysa1 /[σF]1 =* YFa2 * Ysa2/[σF] 2 =*∴YFa1 * Ysa1 /[σF]1 YFa2 * Ysa2/[σF] 2所以選擇YFa2 * Ysa2/[σF] 2=m≥ ==對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由因為齒輪模數(shù)m的大小主要由彎曲強度決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪的直徑有關(guān)，所以將取標準模數(shù)的值，即m=。按接觸疲勞強度計算的分度園直徑d1=，Z1=d1/m=≈28,則Z2=Z1*m=28*3=84模數(shù)：m=分度圓直徑：d1=m*Z1=*28=70mm； d2=m*Z2=*82=210mm齒頂圓直徑：da1=d1+2m* cosδ1=70+2** 176。=da2=d2+2m* cosδ2= 210+2**176。=齒根圓直徑：df1= * cosδ1=702** 176。=df2= * cosδ2=2102**176。=齒輪錐距：R===110mm將其圓整取R=112mm大端圓周速度：v=π*d1t*nI /60000=**960/60000=齒寬：b=R*=112/3=38mm所以去b1=b2=38mm分度園平均直徑：dm1=d1*() =70*5/6=58mmdm2=d2*() =210*5/6=175mm 閉式直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算a．選材七級精度小齒輪材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217~286，大齒輪材料選用45號鋼，正火處理，HB=162~217，按齒面接觸疲勞強度設(shè)計：σHmin1=+380由公式得出：小齒輪的齒面接觸疲勞強度σHmin1=600 Mpa ；大齒輪的齒面接觸疲勞強度σHmin2 =550 Mpab.(1) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N:N1=60njL=603201810300=108N2=N1/ i1=91216108/=108 (2)查表得疲勞壽命系數(shù)：KHN1=,KHN2=,取安全系數(shù)SHmin =1∴[σ]H=σHmin KHN / SHmin ∴[σ]H1=600[σ]H2=550∵[σ]H1[σ]H2 ∴取539 Mpa(3) 按齒面接觸強度設(shè)計小齒輪大端模數(shù)（由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計）:取齒數(shù) Z1=24，則Z2=Z1i1=24=100，取Z2=100∵實際傳動比