单级圆锥齿轮减速器设计图纸（装配图）：
1.齿轮的大端模数m、压力角α、齿顶高系数ha*、齿顶间隙系数c*应是标准值。我国标准与ISO标准规定：标准压力角α=20°、标准齿顶高系数ha*=1、齿顶间隙系数c*=0.2。对径节制齿轮、国外的其他标准或特殊设计中可以有其它值。
2.一般，齿数Z1=13～30，常取≥16。对大传动比传动，Z1≥6～8，但需采用大螺旋角、大齿形角或正传动的变位方式。
3.当齿数Z2给定时自动计算传动比i=Z2/Z1。如果输入传动比i则自动计算齿数Z2=iZ1。
4.一般，齿宽系数ψR1。
6.“计算”钮，将计算结果显示于右侧框内，用于检查参数的合理性。“计算清单”钮在另页上显示计算的全部过程，可以下载或打印。按“强度计算”则进入齿轮强度计算网页。
给你一份我以前做的：摘 要
齿轮箱作为一种基础设备，被广泛应用，其性能优劣直接影响着机械设备的运行状况。而目前许多工厂尚不具备制造高精度齿轮箱的加工设备。另一方面，再好的设备加工出的零件也存在误差，其累积误差仍会影响齿轮箱装配后的传动性能。本文提出的无侧隙传动技术，从新的角度提出了在设备条件不足的情况下，利用主副齿轮来实现飞剪机的无侧隙传动。
“零侧间隙啮合”是：在尽量周到地考虑飞剪机工作条件下，将齿轮加工成在某一特定状态（例如温度，轴承游隙等）为“零侧间隙啮合”，事实上并非没有侧隙,只能说齿轮啮合的齿侧间隙是很小的。
常消除齿隙有很多方法，如提高加工精度，利用圆锥齿轮，四个齿轮串联布置机构，利用主副齿轮。本设计就是采用主副齿轮。在某些飞剪机上，为了改善上下滚筒同步齿轮的工作性能，被动轴上的齿轮往往采用主副齿轮结构，以便齿轮在无侧隙情况下工作，减少和消除冲击负荷。利用主副齿轮则能有效消除齿侧间隙，并且在减速器突然制动时，仍然能实现无间隙传动。
关键词: 飞剪机；减速器；间隙；主副齿轮
Abstract
Reducer is widely used as a basic facility. It’s performance which is excellent or inferior has an impact on the running state of the mechanical equipment. But many factories don’t have machining equipment for manufacturing high-precision reducer at present . On the other hand, even though the part is manufactured by the best equipment, it also has error. And their accumulative errors still affect on the transmission performance of reducer after assembled.No lateral gap technology in this article put forward using main-second gear to achieve no lateral gap transmission of the flying shears at the state of having no adequate equipment by a new way.
“No lateral gap ingear” is processing gear to a particular state(such as temperature, bearing clearance, etc.),considering the working conditions as much as possible. But in fact,it’s impossible that the gears have no lateral gap.The laterl gap of the gear is very small.
Usually there are many ways to eliminate lateral gap,such as improving the processing accuracy,using bevel gear, using four tandem gears and using main-second gear.This design has used the main-second gear. In some flying shears the running performance of the top and bottom selsyn roller usually can be improved by using main-second gear on the gear of the driven shaft.It can make the gear working at no lateral gap and eliminate shock load. The use of the main-second gear can eliminate lateral gap,and it still can achieve no lateral gap transmission when the reducer is suddenly braked.
Key words：Flying shears； Reducer Lateral gap Main-second gear
目 录
1 前言 1
2 研究内容 2
3 传动方案的分析与拟定 2
4 电动机的选择 2
5 传动装置的运动及动力参数的选择和计算 2
5.1 传动装备的总效率为 2
5.2 传动比的分配 2
5.3 传动装置的运动和动力参数计算 2
5.3.1 各轴的转速计算： 2
5.3.2 各轴的输入功率计算： 3
5.3.3 各轴输入转矩的计算： 3
6 齿轮的计算 3
6.1 第一对斜齿轮的计算 3
6.1.1 材料选择 3
6.1.2 初选齿轮齿数 3
6.1.3 按齿面接触强度设计 3
6.1.4 按齿根弯曲疲劳强度设计 5
6.1.5 几何尺寸计算 7
6.1.6 齿轮的尺寸计算 7
6.1.7 传动验算 8
6.2 第二对斜齿轮的计算 8
6.2.1 材料选择 8
6.2.2 初选齿数 8
6.2.3 按齿面接触强度设计 9
6.2.4 按齿根弯曲疲劳强度设计 10
6.2.5 几何尺寸计算 12
6.3 按标准修正齿轮 12
6.3.1 修正中心距 12
6.3.2 对第二对齿轮修正螺旋角： 13
6.3.3 第二对齿轮的分度圆和中心距： 13
6.3.4 计算齿宽： 13
6.3.5 齿轮的尺寸计算 13
6.3.6 传动验算 14
7 轴的设计 15
7.1 高速轴的设计 15
7.1.1 初步确定轴的最小直径: 15
7.1.2 根据轴向定位要求确定轴各段的直径和长度 15
7.2 中速轴的设计 16
7.2.1 初步确定轴的最小直径: 17
7.2.2 初步选择滚动轴承 17
7.2.4 轴承端盖 18
7.2.5 键的选择 18
7.3 低速轴的计算 18
7.3.1 初步确定轴的最小直径 18
7.3.2 根据轴向定位要求确定轴各段的直径和长度 19
8 轴的校核 19
8.1 高速轴的校核 20
8.1.1 各支点间的距离 20
8.1.2 求轴上的载荷： 20
8.2 中速轴的校核 21
8.2.1 各支点间的距离 22
8.2.2 求轴上的载荷： 22
8.3 低速轴的校核 24
8.3.1 各轴段的距离 24
8.3.2 求轴上的载荷： 24
9 轴承的寿命计算 26
9.1 高速轴上轴承的寿命计算 26
9.1.1 求两轴承受到的径向载荷 和 26
9.1.2 求两轴承的轴向力 和 27
9.1.3 求轴承当量重载荷P1和P2 27
9.2 中速轴上轴承的寿命计算 27
9.2.1 求两轴承的轴向力 和 28
9.2.2 求轴承当量重载荷P1和P2 28
9.3 低速轴上轴承的寿命计算 28
9.3.1 求两轴承受到的径向载荷 和 28
9.3.2 求两轴承的轴向力 和 29
9.3.3 求轴承当量重载荷P1和P2 29
10 键的校核 30
10.1 高速轴上和联轴器相配处的键： 30
10.2 中速轴上和齿轮相配处的键： 30
10.3 低速轴上和齿轮相配处的键： 30
11 主副齿轮的设计 31
11.1 第一对主副齿轮的设计 31
11.2 第二对主副齿轮的设计 32
12 减速器箱体的设计 33
12.1 箱盖各钢板的尺寸: 34
12.1.1 箱盖左侧钢板的尺寸如图： 34
12.1.2 箱盖轴承座的尺寸如图： 34
12.1.3 箱盖吊耳环下钢板尺寸 34
12.1.4 吊耳环的尺寸 35
12.1.5 高速上肋板的尺寸 35
12.1.6 中速轴上的肋板的尺寸 35
12.1.7 视孔盖的尺寸 36
12.1.9 箱盖顶钢板的尺寸 37
12.1.10 箱盖凸缘钢板尺寸 37
12.1.11 箱盖前后侧面的尺寸 38
12.2 箱座上各钢板的尺寸 38
12.2.1 箱座底座的尺寸 38
12.2.2 箱座左侧面的尺寸 39
12.2.3 轴承座的尺寸 39
12.2.4 吊钩的尺寸 39
12.2.5 箱座凸缘的尺寸 39
12.2.6 低速端肋板钢板尺寸 40
12.2.7 高速轴端肋板的尺寸 40
12.2.8 中速端肋板的尺寸 41
12.2.9 箱座右侧面钢板的尺寸 41
12.2.10 箱座前后端面的尺寸 42
12.2.11 箱座底板 42
13 结束语 42
参考文献: 43
致谢: 43
1 前言
齿轮箱作为一种基础设备，被广泛应用，其性能优劣直接影响着机械设备的运行状况。而目前许多工厂尚不具备制造高精度齿轮箱的加工设备。另一方面，再好的设备加工出的零件也存在误差，其累积误差仍会影响齿轮箱装配后的传动性能。本文提出的无侧隙传动技术，从新的角度提出了在设备条件不足的情况下，利用主副齿轮来实现飞剪机的无侧隙传动。
“零侧间隙啮合”是：在尽量周到地考虑飞剪机工作条件下，将齿轮加工成在某一特定状态（例如温度，轴承游隙等）为“零侧间隙啮合”，事实上并非没有侧隙,只能说齿轮啮合的齿侧间隙是很小的。
常消除齿隙有很多方法，如提高加工精度，利用圆锥齿轮，四个齿轮串联布置机构，利用主副齿轮。本设计就是采用主副齿轮（图1）。在某些飞剪机上，为了改善上下滚筒同步齿轮的工作性能，被动轴上的齿轮往往采用主副齿轮结构，以便齿轮在无侧隙情况下工作，减少和消除冲击负荷。利用主副齿轮则能有效消除齿侧间隙，并且在减速器突然制动时，仍然能实现无间隙传动。
图1.1 飞剪机同步齿轮传动的主副齿轮结构 a）结构简图 b）啮合关系
1—从动轴的主齿轮 2—从动轴的副齿轮 3—主动轴上的齿轮 4—弹簧 5,6—销钉
从动轴上的主齿轮1与轴用键固定，而副齿轮2则与主齿轮1的轮毂滑动配合（亦可直接空套在从动轴上）。主副齿轮通过压装在主齿轮轮毂上的销钉5及装在副齿轮上的销钉6与弹簧4相联，主副齿轮1和2同时与装在主动轴上的齿轮3啮合。在弹簧4的作用下，副齿轮始终越前主齿轮一个角度，这就保证了上下滚筒的同步齿轮在无侧隙下工作。弹簧4的设计应能克服飞剪机制动时所产生的惯性力。这种齿轮侧隙消除装通常用在低速大载荷飞剪机上，例如在设计FL—60型曲柄连杆飞剪机的同步齿轮时就采用了这种结构。
2 研究内容
本设计对象为飞剪齿轮减速器，总传动比i=16,实际输入功率N=120KW；输入转速n1=1500rpm,输出转速n2≈85rpm,技术要求为满足上述功率及速比要求，减速器启动频繁，工作时一般不逆转，设计一台能消除传动时的齿轮侧间隙的减速器，要求减速器箱体为焊接结构件。合理公配速比，设计计算齿轮，轴及各零部件的强度，刚度。分析无侧间隙传动的基本理论及保证措施。
3 传动方案的分析与拟定
减速器采用双级圆柱展开式齿轮减速器。
4 电动机的选择
5 传动装置的运动及动力参数的选择和计算
5.1 传动装备的总效率为
η=η12η22η33η4=0.992 0.972 0.993 0.96=0.872 （5.1）
η1为联轴器的效率，取0.99，
η2为齿轮传动的效率，取0.97，
η3为滚动轴承的效率，取0.99，
η4为滚筒的效率，取0.96。
5.2 传动比的分配
i1=(5.2)
取系数1.35 i=16 则，
i1=4.6476
i2=i/i1=16/4.6476=3.4426 (5.3)
5.3 传动装置的运动和动力参数计算
5.3.1 各轴的转速计算：
n1=1500r/min
n2=n1/i1=1500/4.6476r/min=322.747r/min (5.4)
n3=n2/i2=322.747/3.4426r/min=93.751r/min(5.5)
n4=n3=93.751r/min (5.6)
5.3.2 各轴的输入功率计算：
P1=N η1=120 0.99kW=118.8kW (5.7)
P2=P1 η2 η3=118.8 0.97 0.99kW=114.0836kW (5.8)
P3=P2 η2 η3=114.0836 0.97 0.99kW=109.5545kW (5.9)
P4=P3 η3 η1=109.5545 0.99 0.99kW=106.3744kW (5.10)
5.3.3 各轴输入转矩的计算：
T1=9550P1/n1=9550 118.8 1500N m=756.36 N m (5.11)
T2=9550P2/n2=9550 114.0836 322.7472 N m =3375.702N m (5.12)
T3=9550P3/n3=9550 109.5545 93.751 N m =11159.8327N m (5.13)
T4=9550P4/n4=9550 106.3744 93.751 N m=10937.7555 N m(5.14)
各轴的运动及动力参数：
轴号转速n r/min功率P kw转矩T N m 传动比
1 1500118.8756.36 4.6476
2 322.75 114.08 3375.7 3.4426
3 93.75109.55 11159.83 1
4 93.75106.37 10937.76
6 齿轮的计算
6.1 第一对斜齿轮的计算
6.1.1 材料选择
选大小齿轮材料均为40Cr，并经调质及表面淬火，齿面硬度为48~55HRC，齿轮精度等级选择6级，初选螺选角β=14°。由参考文献《机械设计》（表10-6）查得材料的弹性影响系数 。
6.1.2 初选齿轮齿数
选小齿轮齿数Z1=24，Z2=Z1 =24 4.6476=111.54 取Z2=112
6.1.3 按齿面接触强度设计
d1t (6.1)
6.1.3.1 确定载荷系数
因大小齿轮均为硬齿面，故宜选取稍小的齿宽系数，取 d=0.8，试选Kt=1.6。
由参考文献《机械设计》查得
Hlim1= Hlim2=1100Mp
6.1.3.2 计算应力循环系数。
N1=60n1jLh=60 1500 1 (2 8 300 15)=6.48 109 (6.2)
N2=N1/i1=6.48 109/4.6476=1.39 109 (6.3)
由参考文献《机械设计》（图10-19）查得接触疲劳强度
KHN1=0.88KHN2=0.95
6.1.3.3 计算接触疲劳许用应力
失效率取1%，安全系数S=1。
1= = Mp=968Mp(6.4)
2= = Mp=1045Mp (6.5)
=( 1+ 2)/2=(968+1045)/2Mp=1006.5Mp (6.6)
6.1.3.4 小齿分度圆的直径
d1t =77.54mm (6.7)
6.1.3.5 计算圆周速度
= = m/s=6.09m/s(6.8)
6.1.3.6 计算齿宽b及模数mnt
b= =0.8 77.54mm=62.032mm (6.9)
mnt= = mm=3.135mm (6.10)
h=2.25mnt=7.053mm
b/h=62.032/7.053=8.795 (6.11)
6.1.3.7 计算纵向重合度
=0.318 =0.318 0.8 24 =1.522(6.12)
6.1.3.8 计算载荷系数K
根据 =6.09m/s,6级精度，由参考资料《机械设计》（图10-8）查得动载系数K =1.08,由参考资料《机械设计》（表10-3）查得
K =1.1,由由参考资料《机械设计》（表10-4）硬齿面齿轮一栏查得小齿轮相对支承非对称布置，6级精度，K 时
K =1.05+0.31 (1+0.6 ) +0.19(6.13)
故K =1.05+0.31 (6.14)
考虑到齿轮为6级精度，所以取K =1.43
故 =1 (6.15)
由参考资料《机械设计》（图10-13）查得 =1.29
6.1.3.9 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
(6.16)
6.1.3.10 计算模数mn
(6.17)
6.1.4 按齿根弯曲疲劳强度设计
(6.18)
6.1.4.1 计算载荷系数
=1 (6.18)
6.1.4.2 计算弯曲疲劳强度极限
由参考资料《机械设计》（图10-20d）查得齿轮的弯曲疲劳强度极限
6.1.4.3 弯曲疲劳寿命系数
由参考资料《机械设计》（图10-18）查得弯曲疲劳寿命系数 0,
6.1.4.4 计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4
(6.19)
(6.20)
6.1.4.5 计算大小齿轮的 并加以比较
由参考文献《机械设计》（表10-5）查取齿形系数
，
查取应力校正系数
，
则 (6.21)
(6.22)
比较可得，小齿轮的数值较大，取小齿轮的值。
6.1.4.6 计算螺旋角影响系数
根据 =1.522，由参考资料《机械设计》（图10-28）查得 =0.88
6.1.4.7 计算重合度
由参考资料《机械设计》（图10-26）查得 ， 。
则 (6.23)
则有， (6.24)
对比计算结果，齿面接触强度得出的模数为mn=3.198mm，由齿根弯曲疲劳强度得出的模数为mn=3.082mm。由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，所以取标准值mn=3.5mm,取分度圆直径d1=79.11mm。
(6.25)
取Z1=22
则Z2=uZ1=4.6476 22=102.24,取Z2=102(6.26)
6.1.5 几何尺寸计算
6.1.5.1 计算中心距
(6.27)
圆整后，取a=224mm
6.1.5.2 按圆整后的中心距修正螺旋角
(6.28)
因 值改变不多，故参数 ， ，ZH 等不必修正。
6.1.5.3 计算分度圆直径
(6.29)
(6.30)
6.1.5.4 计算齿轮宽度
(6.31)
圆整后取B1=75mm，B2=64mm
6.1.6 齿轮的尺寸计算
6.1.6.1 基圆直径
(6.32)
(6.33)
6.1.6.2 分度圆齿厚
(6.34)
6.1.6.3 齿高
齿顶高 (6.35)
齿根高 (6.36)
齿全高 (6.37)
6.1.6.4 齿顶圆直径
(6.38)
(6.39)
6.1.6.5 齿根圆直径
(6.40)
(6.41)
6.1.6.6 分度圆齿槽宽和齿距
(6.42)
(6.43)
6.1.7 传动验算
6.1.6.1 按齿面接触强度验算：
其中
6.1.6.2 按齿根弯曲强度验算
取YFa中较大者YFa1进行计算。
(6.44)
其中
6.2 第二对斜齿轮的计算
6.2.1 材料选择
选大小齿轮材料均为40Cr，并经调质及表面淬火，齿面硬度为48~55HRC，齿轮精度等级选择6级，初选螺选角β=14°。
6.2.2 初选齿数
选小齿轮齿数Z1=30，Z2=Z1 =30 3.4426=103.28 取Z2=104
6.2.3 按齿面接触强度设计
d1t (6.45)
6.2.3.1 各项系数
因大小齿轮均为硬齿面，故宜选取稍小的齿宽系数，取 d=0.8，试选Kt=1.6。由参考文献《机械设计》（表10-6）查得材料的弹性影响系数 。
6.2.3.2 Hlim值
由参考文献《机械设计》查得
Hlim1= Hlim2=1100Mp
6.2.3.3 计算应力循环系数。
N1=60n1jLh=60 322.75 1 (2 8 300 15)=1.394 109 (6.46)
N2=N1/i1=1.394 109/3.4426=4.05 108 (6.47)
由参考文献《机械设计》（图10-19）查得接触疲劳强度
KHN1=0.89KHN2=0.94
6.2.3.4 计算接触疲劳许用应力
失效率取1%，安全系数S=1。
1= = Mp=979Mp (6.48)
2= = Mp=1034Mp (6.49)
=( 1+ 2)/2=(979+1034)/2Mp=1006.5Mp (6.50)
6.2.3.5 小齿分度圆的直径
d1t =130.25mm (6.51)
6.2.3.6 计算圆周速度
= = m/s=2.201m/s(6.52)
6.2.3.7 计算齿宽b及模数
b= =0.8 130.25mm=104.2mm
= = mm=4.213mm(6.53)
h=2.25mnt=9.479mm
b/h=104.2/9.479=8.795
6.2.3.8 计算纵向重合度
=0.318 =0.318 0.8 30 =1.903(6.54)
6.2.3.9 计算载荷系数K
根据 =2.201m/s,6级精度，由参考资料《机械设计》（图10-8）查得动载系数K =1.04,由参考资料《机械设计》（表10-3）查得
K =1.1,由由参考资料《机械设计》（表10-4）硬齿面齿轮一栏查得小齿轮相对支承非对称布置，6级精度，K 时
K =1.0+0.31 (1+0.6 ) +0.19
故K =1.0+0.31 (6.55)
考虑到齿轮为6级精度，所以取K =1.35
故 =1(6.66)
由参考资料《机械设计》（图10-13）查得 =1.29
6.2.3.10 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
(6.67)
6.2.3.11 计算模数mn
(6.68)
6.2.4 按齿根弯曲疲劳强度设计
(6.69)
6.2.4.1 计算载荷系数
=1 (6.70)
6.2.4.2 值
由参考资料《机械设计》（图10-20d）查得齿轮的弯曲疲劳强度极限
6.2.4.3 弯曲疲劳寿命系数
由参考资料《机械设计》（图10-18）查得弯曲疲劳寿命系数 0,
6.2.4.4 计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4
(6.71)
(6.72)
6.2.4.5 计算大小齿轮的 并加以比较
由参考文献《机械设计》（表10-5）查取齿形系数:
，
查取应力校正系数:
，
则 (6.73)
(6.74)
比较可得，大齿轮的数值较大，取大齿轮的值。
6.2.4.6 计算螺旋角影响系数
根据 =1.903，由参考资料《机械设计》（图10-28）查得 =0.88
6.2.4.7 计算重合度
由参考资料《机械设计》（图10-26）查得 ， 。
则
则有， (6.75)
对比计算结果，齿面接触强度得出的模数为mn=4.21mm，由齿根弯曲疲劳强度得出的模数为mn=4.31mm。由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，所以取标准值mn=4.5mm,取分度圆直径d1=130.25mm。
，取Z1=28
则Z2=uZ1=3.4426 28=96.39,取Z2=96
6.2.5 几何尺寸计算
6.2.5.1 计算中心距
(6.76)
圆整后，取a=288mm
6.2.5.2 按圆整后的中心距修正螺旋角
（6.77）
因 值改变不多，故参数 ， ，ZH 等不必修正。
6.2.5.3 计算分度圆直径
6.2.5.4 计算齿轮宽度
圆整后取B1=120mm，B2=103mm
6.3 按标准修正齿轮
6.3.1 修正中心距
中心距之和为 ，查得标准中心距为a=539mm， ， 。由于第一个中心距和标准相同，所以只需将第二个中心距修改为 即可。由于模数取的标准值所以不作变化，只更改第二对齿轮的齿数。
由于所以
而 ，则有 ， 。
中心距 ，改变不大，所以仍取 。
6.3.2 对第二对齿轮修正螺旋角：
(6.78)
因为改变不多，故 ， ， 等不必修正。
6.3.3 第二对齿轮的分度圆和中心距：
6.3.4 计算齿宽：
圆整后取 ，
6.3.5 齿轮的尺寸计算
6.3.5.1 基圆直径
6.3.5.2 分度圆齿厚
6.3.5.3 齿高
齿顶高
齿根高
齿全高
6.3.5.4 齿顶圆直径
7.3.5.5 齿根圆直径
6.3.5.6 分度圆齿槽宽和齿距
6.3.6 传动验算
6.3.6.1 按齿面接触强度验算：
其中
6.3.6.2 按齿根弯曲强度验算
取 中较大者 进行计算。
其中
所以满足。
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