1 引言
减速器是机械行业中较为常见而且比较重要的机械传动装置。减速器的种类非常多，各种减速器的设计各有各的特点，但总的设计步骤大致相同。其设计都是根据工作机的性能和使用要求，如传递的功率大小、转速和运动方式，工作条件，可靠性，尺寸，维护等等。本文是关于圆锥齿轮减速器的设计，主要用于搅拌机的传送。这种减速器相对于其他种类的减速器来讲，运用不是很广泛。本课题主要通过计算机辅助设计（CAD）完成。计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的研究，将进一步深入地对这一技术进行了解和学习。
2 传动装置的总体设计
2.1 拟订传动方案
本传动装置用于搅拌机，工作参数：传动效率η=0.96，在室内工作（环境最高温度35℃），载荷平稳，连续单向运转，使用寿命24000小时。本设计拟采用二级圆锥直齿轮减速器，锥齿轮应布置在高速级，使其直径不至于过大，便于加工。传动简图如图2-1所示。
图2-1 传动装置简图
电动机 2—传动带轮 3—二级圆锥齿轮减速器 4—输出轴
2.2 电动机的选择
（1）选择电动机的类型
按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列三相异步电动机。
电压380V。
（2）选择电动机的功率
电动机所需工作功率为：P=P／；
查表确定各部分装置的效率：V带传动效率1=0.96，滚动轴承传动效率（一对）2=0.99，圆锥齿轮传动效率3=0.96，圆柱齿轮传动效率4=0.99，联轴器传动效率5=0.99，分析传动装置传动过程可得：
传动装置的总效率为：=1●24 ●3●4●5；
所以=0.96×0.994×0.96×0.97×0.99×=0.894；
所以所需电动机功率为：P= P／=10/0.894=11.1 kW
查表，选取电动机的额定功率P=12.5 kW。
（3）选择电动机的转速
通常，V带的传动比范围为：i1’=2~4,二级圆锥齿轮减速器传动比为：i2’=8~15,则减速器的总传动比=16~60，
符合这范围的电动机同步转速有1000、1500、3000 r/min三种，现以同步转速1000 r/min和1500 r/min两种常用转速的电动机进行分析比较（查表）
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、传动比及市场供应情况，选取比较合适的方案，现选用型号为Y160M—4，其主要安装尺寸如下：
中心高：H=160 mm
外型尺寸：L×（AC×AD）×HD=600×（325+255）×385 mm
轴伸尺寸：D=42 mm，E=110 mm
装键部分尺寸：F×G×D=12×37×42 mm
底脚安装尺寸：A×B=254×210 mm
地脚螺栓孔直径：K=15 mm
2.3 确定传动装置的传动比及其分配
（1）减速器总传动比ia=12.6（n为满载转速）
（2）分配传动装置各级传动比：取V带传动的传动比i0=3，则减速器的传动比为i=ia/i0=12.6/3=4.2
为了避免圆锥齿轮过大，制造困难，并考虑齿轮的浸油深度，取高速级传动比i=2，低速级传动比为i=i/i1=2.1。
2.4 计算传动装置的运动和动力参数
（1）各轴的输入功率
轴0（电动机轴）：P0= P=11.1 kW
轴Ⅰ（高速轴）P= P01=11.1×0.96=10.66kW
轴Ⅱ（中间轴）P= P23=10.66×0.99×0.96=10.13 kW
轴Ⅲ（低速轴）P= P24=10.13×0.99×0.97=9.73 kW
（2）各轴的转速
轴0：n0= n=1460 r/min
轴Ⅰ：n= n0／i01=1460／3=486.67 r/min
轴Ⅱ：n=n1／i12=486.67／2=243.335 r/min
轴Ⅲ：n=n2／i23=243.335／2.1=115.874 r/min
（3）各轴的输入转矩
轴0：T0=T=9550=9550×≈72.6Nm
轴Ⅰ：T=9550=9550×≈209.18 Nm
轴Ⅱ：T=9550=9550×≈397.57Nm
轴Ⅲ：T=9550=9550×≈801.92Nm
表2-1 设计轴的传动特性表
轴名 输入功率（kW） 转速n（r/min） 输入转矩（Nm） 传动比 效率
电动机轴 11.1 1460 72.6 3 0.96
轴Ⅰ 10.66 486.67 209.18
2 0.96
轴Ⅱ 10.13 243.335 397.57
2.1 0.97
轴Ⅲ 9.73 115.874 801.92
3 传动零件的设计计算
3.1 高速级圆锥齿轮传动设计
（1）选择齿轮类型、材料、精度以及参数
① 选用圆锥直齿齿轮传动
② 选用齿轮材料：选取大小齿轮材料均为45钢，小齿轮调质处理齿面硬度取240HBS；大齿轮正火处理齿面硬度取200HBS。
③ 选取齿轮为8级精度（GB10095—88）
④ 选取小齿轮齿数Z=26，Z=Z=2×26≈52
（2）按齿面接触疲劳强度设计
首先确定计算参数
（a）使用系数KA：查表得KA=1.0
（b）使用系数KV：查图得KV=1.3
（c）齿间载荷分配系数KHa：估计KAKt/b<100N/mm,
cos===0.8944
cos===0.4472
当量齿数：ZV1=Z1/cos=26/cos=29
ZV2=Z2/ cos=52/ cos=116
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