参数 轴 电动机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴 Ⅳ轴
功率（KW） 9.947 9.848 9.46 8.90 8.46 转速（r/min） 970 970 206.38 57.33 57.33 转矩（N·m） 94.99 96.96 437.75 1482.56 1409.26 三、齿轮设计
为确保传动系统能够平稳运转，并且为小批量生产，传动装置的转速较高，要求传动平稳，故选用传动平稳性高、结构紧凑、承载能力高的斜齿圆柱齿轮。同时，为使结构更加紧凑，采用硬齿面齿轮传动。由于是闭式硬齿面齿轮，其主要失效形式是轮齿弯曲疲劳折断。
1、高速级齿轮传动设计
首先计算高速级齿轮传动
初选材料：小齿轮：17CrNiMo6 ，渗碳淬火，54~62HRC； 大齿轮：37SiMn2MoV ，调质，50~55HRC；
根据小齿轮齿面硬度58HRC和大齿轮齿面硬度52HRC，按轮齿接触疲劳极限应力图MQ线查得齿面接触疲劳极限应力为：
?Hlim1?1500MPa ，?Hlim2?1180MPa
按齿根弯曲疲劳极限应力图MQ线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为：
?FE1?850MPa ，?FE2?720MPa 循环次数N1?60?n1th?60?1?970?8?365?16?2.7?109;
N2?60?n2th?60?1?206.38?8?365?16?5.8?10;8
按寿命系数图查得接触寿命系数ZN1?0.9,ZN2?0.93; 按寿命系数图查得弯曲寿命系数YN1?0.87,YN2?0.89; 查表取最小安全系数：SHlim?1.2,SFlim?1.5; 于是 ??H1?? ??H2???Hlim1SHZN1?15001.21.2?0.9MPa?1125MPa; ?0.93MPa?914.5MPa;
?Hlim2SHZN2?11806
??F1?? ??F2???EF1SFYN1?YN2?8501.51.5?0.87MPa?493MPa; ?0.89MPa?427.2MPa;
?EF2SF2720按齿轮的弯曲疲劳承载能力计算齿轮的主要参数： mn?32KT1cos?YF?dz12??F?
确定计算载荷：
小齿轮转矩 T1?96.96N?m KT1?KAK?K?K?T1
查表，考虑本齿轮传动是斜齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，轴承相对齿轮不对称布置，取载荷系数K=1.3，则
KT1?KAK?K?K?T1?1.3?96.96N?m?126.048N?m 齿宽系数查表，硬齿面取?d?bd1?1，初选
?z1?24,z2?i1z1?4.7?24?112.8,??10
112cos103?取z1?22,z2?i1z1?112,??10? 则： zv1?22cos?3?22cos103??23.03 ，
zv2?112cos?3??117.26
查外齿轮复合齿形系数图可得：两轮复合齿形系数为YF1?4.33,YF2?3.96; 由于
YF1??F1??4.33493?0.00878?YF2??F2?3?3.96427.2?0.0093
将二齿轮参数代入计算，于是 mn?32KT1cos?2YF?dz1mn2??F??2?126.048?1000?cos103.961?2422427.2?1.58mm
取标准模数mn?2.5mm，则
a?2cos?(z1?z2)?2.52?cos10??(24?112)mm?172.62mm
取标准中心距a?175mm, 则：
??arccosmn2a(z1?z2)?arccos2.52?175(24?112)?1343'45''
?选择齿轮精度等级 d1?mnz1cos??2.5?24cos1343'45''??61.76mm
?3.14m/s
齿轮圆周速度 v?
?d1n160?1000???61.76?97060?1000查表选择7级精度。
7
精确计算计算载荷 KT1?KAK?K?K?T1 K?KAK?K?K?
查表，KA?1,K??1.13。
齿轮传动啮合宽度b??dd1?1?61.76?61.76mm?62mm
Ft?2T1d1?2?96.9661.76??3.14KN
?50.6N/mm?100N/mm查表得
KAFtb1?3.14?100062 ，K??1.4
查表?d?1.0，减速器轴刚度较大，K??1.17
K?KAK?K?K??1?1.4?1.17?1.13?1.851 KT1?KAK?K?K?T1?1.851?96.96?179.47N?m
KFt1?1.851?3.14?5.812KN
KFtu?1()???H? bd1u验算轮齿接触疲劳承载能力 ?H?ZHZEZ?区域系数查图，标准齿轮ZH?2.45,弹性系数查表得ZE?189.8MPa，
Z??cos??cos10?0.99；因大齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将
???H2??914.5MPa带入，于是
?H?ZHZEZ?KFtu?1()?2.45?189.8?0.99?bd1u5.812?10004.67?1()?624.95MPa???H2?62?61.764.67齿面接触疲劳强度足够。
验算轮齿弯曲疲劳承载能力
?F?
???bsin?KFtbmYFY????F?
?1.87
?mn?62?sin1343'45''???2.5查图得：Y??0.92
?F1?KFtbmKFtbmYF1Y?1?YF2Y?2?4.33?0.92?80.7MPa???F1??493MPa62?2.5 1?3.14?1000??3.96?0.92?73.8MPa???F2??427.2MPa62?2.51?3.14?1000?F2?
轮齿弯曲疲劳承载能力足够。
8
高速级斜齿轮圆柱齿轮传动几何尺寸： 名称 小齿轮 大齿轮 法向模数mn/mm 法向压力角?/(?) 螺旋角? 2.5 2.5 20 13?43'45'' mz20 13?43'45'' 2.5?112d2?n2??288.235mnz12.5?24分度圆直?d???61.76 cos?cos1343'45''径d/mm 1cos?cos13?43'45'' 齿顶高**ha1?hamn?1?2.5?2.5 ha2?hamn?1?2.5?2.5 ha/mm 齿根高hf/mmhf1?(ha?c)mn?(1?0.25)?2.5** hf2?(ha?c)mn?(1?0.25)?2.5?3.125** ?3.125全齿高h/mm 齿顶圆直径da/mm 齿根圆直径df/mm 顶隙c/mm h1?ha1?hf1?(2ha?c)mn?(2?1?0.25)?2.5?5.625** h2?ha2?hf2?(2ha?c)mn?(2?1?0.25)?2.5?5.625** da1?d1?2ha1?61.76?2?2.5?66.76 da2?d2?2ha2?288.235?2?2.5?293.235 df1?d1?2hf1?61.76?2?3.125?55.51 df2?d2?2hf2?288.235?2?3.125?281.985 c?cmn?0.25?2.5?0.6225 *标准中心距a/mm 节圆直径d'/mm 传动比i a?mn(z1?z2)2cos??2.5?(24?112)2?cos1343'45''??175 d1'?d1?61.76 n1n2?z2z1?11224d2'?d2?288.235 i??4.667 齿宽b b1?b?10?72mm b2?b?62mm 9
2、低速级齿轮传动设计
其次计算低速级齿轮传动。
初选材料：小齿轮：17CrNiMo6 ，渗碳淬火，54~62HRC； 大齿轮：37SiMn2MoV ，调质，50~55HRC；
根据小齿轮齿面硬度58HRC和大齿轮齿面硬度52HRC，按轮齿接触疲劳极限应力图MQ线查得齿面接触疲劳极限应力为：
?Hlim3?1500MPa ，?Hlim4?1180MPa 按齿根弯曲疲劳极限应力图MQ线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为：
?FE3?850MPa ，?FE4?720MPa
循环次数N3?60?n3th?60?1?206.38?8?365?16?5.8?108
N4?60?n4th?60?1?57.33?8?365?16?1.6?108
按寿命系数图查得接触寿命系数ZN3?0.92,ZN4?0.95 按寿命系数图查得弯曲寿命系数YN3?0.88,YN4?0.9 查表取最小安全系数：SHlim?1.2;SFlim?1.5 于是 ??H3?? ??H4?? ??F3?? ??F4???Hlim3SHZN3?ZN4?15001.211801.2?0.92MPa?1150MPa
?Hlim4SH?0.95MPa?934.17MPa?EF3SFYN3?YN4?8501.57201.5?0.88MPa?498.67MPa?0.9MPa?432MPa
?EF4SF
按齿轮的弯曲疲劳承载能力计算齿轮的主要参数： mn?32KT1cos?2YF?dz12??F?
确定计算载荷：
小齿轮转矩 T3?437.75N?m
KT3?KAK?K?K?T3
查表，考虑本齿轮传动是斜齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，轴承相对齿轮不对称布置，取载荷系数K=1.3，则
KT1?KAK?K?K?T1?1.3?437.75N?m?569.075N?m
齿宽系数查表，硬齿面取?d?bd1?1，初选
?z3?30,z4?i2z3?3.6?30?108,??10
?108cos103?则：
30 zv2?3cos??30cos103??31.41 ，
zv4?108cos?3?113.08
查外齿轮复合齿形系数图可得：两轮复合齿形系数为YF3?4.16,YF4?3.96;
10