加上过渡齿轮联接，从而这样就产生了机-3齿轮。我将机-3齿轮设计为双联齿轮，那是因为：为了提高工作效率，初定升降速度为800mm/min，已知原有的丝杆螺距p=6，原有的带动螺母及丝杆运动的圆锥齿轮数z=36，机-6圆锥齿轮齿数Z=20.通过计算得出：要求机-6圆锥齿轮轴的转速N=240r/min。又已知电动机的转速N=1400r/min，与电动机轴相连最近的齿轮的齿数z=18（为了方便下面的计算，又将其写成Z51?18），四联滑移齿轮的小齿数Z70?28，例如机-3过渡齿轮为单联齿轮，那么机-6的齿数Z=54，为了能让传动的模数是一致的m=2，则机-6的齿轮分度圆直径为108mm，而箱体孔内壁限于机-6的齿轮分度圆直径，为72mm，所以必须将机-3过渡齿轮设计为双联齿轮，以减少分度圆直径和齿轮，由于花键轴、机-2过渡轴与机-6圆锥齿轮轴径向位置的各箱体孔之间呈三角形分布，因此机-3双联齿轮分度圆直径在设计上能作适当调整。
5.2 传动比、各轴转速、功率及转矩的计算
已知假定升降系统速度为800mm/min，又已知
z51?18，Z69?55 ,
z70?59、66、48、28，z2?36，z机-6?20，电机转速N=1400r/min，电动机功率为P=1500kw，圆锥齿轮传递效率为?1?95%，圆柱齿轮的传递效率为?2?98%，
r/min，所以：联轴器的传递效率为?3?99.5%，电动机的转速n0?1400==1400r/min, =P=1.50.995=1.4925KW，
= ==1400=458r/min ==1.49250.98=1.46265KW
为了使4轴转速经过过渡轴机-2而传到机-6锥齿轮轴上， ===240r/min,初步确定各齿轮的参数值列表如下：
表5.1齿轮参数
名称 机-3Ⅰ 机-3Ⅱ 机-4 所以：
齿数 64 44 36 分度圆 128 88 72 模数 2 2 2 第 13 页 共 47 页
== ==458=200.375r/min
==1.462650.98=1.433KW ==， ==200.375=244.9r/min ，
==1.4330.98=1.405KW ==244.9=136.11r/min
各参数确定之后，重新计算的升降速度是：136.11
各轴转矩是： 电动机 2轴 4轴 机-2轴 机-6锥齿轮轴 7锥齿轮 各参数值列表如下： 表5.2各轴的参数
轴号 功率KW 电动机 1.50 2轴 4轴 1.49 1.46 10.23 10.18 30.48 68.28 55.75 95.33 1400 1400 458 200.375 244.91 136.11 / / 3.06 2.29 0.82 1.8 / 0.995 0.975 0.956 0.937 0.89 转矩N.m 转速r/min 传动机 效率 机-2轴 1.43 机-6 Z 1.405 1.335 5.3 齿轮材料的选择
齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的动力和运动，并可以改变运动的速度和形式。齿轮传动传动比恒定，使用范围广，使用寿命长，效率较高。在机械零件产品的设计
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和制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件工作条件，使零件经久而耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，减少消耗，降低成本。如果齿轮材料选择得不当，则会出现零件的过早损伤，甚至会失效。因此如何合理选择与使用金属材料是一项十分重要的工作。
5.3.1齿轮材料的机械性能
材料的机械性能包括硬度、强度、韧性及塑性等，反映材料在使用的过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大的弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面塑性变形、齿面胶合和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度与接触疲劳强度，齿面需有足够的硬度和耐磨性，芯部得有一定的强度和韧性。
例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。
另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后，要明确材料的机械性能或者材料硬度，然后我们可以通过不同热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。
5.3.2 满足材料的工艺性能
材料的工艺性能是指材料本身能适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、热处理和切削加工等几种加工，因此选材时必须对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以
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满足一般工作条件的要求。但淬透性较差，强度不够高。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过热处理方法、改变工艺规程等途经来改善材料的工艺性能。
例如汽车变速箱中齿轮选择20CrMnTi钢，该钢具有比较高的机械性能，在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC，芯部硬度为30-45HRC。20CrMnTi的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。此外，20 CrMnTi还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火。且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。适合于制造承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条件选用20CrMnTi钢是比较合适的。
5.3.3 材料的经济性要求
所谓经济性是指以最小的耗费取得最大的经济效益。在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件总成本。我们可以从以下几方面考虑： 从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。从金属资源和供应情况来看，应尽可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量。
从齿轮生产过程的耗费来考虑。首先，采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样，如12CrNi3A钢渗碳表面淬火的费用要比氮化处理的费用少得多，而碳氮共渗又具有生产周期短和成本低的特点。其次，通过改进热处理工艺也可以降低成本。如某齿轮工作时在高速、中载且承受中等冲击条件下，原选用中合金高级渗碳钢18cr2Ni4WA材料，其经过910-940℃渗碳，850℃淬火，180-200℃回火后机械性能的抗拉强度≥1177Mpa、屈服强度≥834Mpa、延伸率≥10％、断面收缩率≥45％，冲击韧性≥980kJ／m2，硬度为58-62HRC。虽能满足齿轮的使用性能和工艺性能，但零件的价格高。现选用价格相对便宜的低碳中合金、中淬透性渗碳钢20CrMnTi。经过910-940℃渗碳，870℃淬火，180-200℃回火后机械性能的抗拉强度≥1100Mpa、屈服强度≥850Mpa、延伸率≥10％、断面收缩率≥45％，冲击韧性≥680，硬度为58-62HRC。仅此一项改进，材料费用不仅大大
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