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1、課程設計實訓報告課程名稱： 機械基礎 設計題目： 齒輪傳動的設計 系 別： 機電工程系 專業(yè)班級： 機電一體化3班 學生姓名： 邢志遠 學 號： 02043093106 指導老師： 魏波 設計時間： 2011年12月 河南質(zhì)量工程職業(yè)學院河南質(zhì)量工程職業(yè)學院機械基礎課程設計任務書班級09機電3班學生姓名 邢志遠指導教師魏波課程設計題目齒輪傳動的設計主要設計內(nèi)容1、設計計算主動輪、從動輪結(jié)構(gòu)及尺寸。2、繪制主動輪圖并標注主要尺寸及參數(shù)。3、設計計算主動輪軸鍵聯(lián)接。主要技術指標和設計要求1設計指標 齒輪的傳遞功率為20kw，低速軸轉(zhuǎn)速為200r/min，傳動比為i=3.5； 單向傳動，一天工作20

2、小時，一年工作300天，工作二十五年，齒輪和軸的材料均為45鋼。 選擇齒輪精度等級。輸送機是一般工作機械，考慮次對齒輪的傳遞的功率不大，速度不高，故大小齒輪都選用8級精度。要求齒輪面粗糙度Ra1.63.2um.2設計要求 畫出齒輪的結(jié)構(gòu)設計圖； 齒輪的主要參數(shù)； 校核齒輪的強度； 軸的結(jié)構(gòu)設計于計算；主要參考資料及文獻1張曉坤.隋曉朋.Autocad中文版實用教程.北京：北京經(jīng)濟日報出版社，2008.92徐錦康.機械設計.北京：高等教育出版社,2008.33唐金松.簡明機械設計手冊（第二版）.上海：上海科學技術出版社，2000.54黃祖德.機械設計.北京：北京理工大學出版社，2007.95 岳

3、優(yōu)蘭，馬文鎖.機械設計基礎.開封：河南大學出版社，2009.5目 錄1 方案的選擇與確定31.1 齒輪參數(shù)的選擇31.2設計和計算及說明32軸的設計82.1選擇軸的材料82.2軸的最小直徑的估算：82.3軸的結(jié)構(gòu)設計82.4軸的結(jié)構(gòu)工藝性92.5提高軸疲勞強度的結(jié)構(gòu)措施113小結(jié)134參考文獻131 方案的選擇與確定根據(jù)任務要求，選擇齒輪傳動設計，設計帶式輸送機的一級直齒圓柱齒輪減速器中的齒輪傳動，該減速器由電動機驅(qū)動，齒輪傳遞的功率為20 KW，低速軸轉(zhuǎn)速n2=200r/min，傳動比i = 3.5，單向傳動，長期使用，齒輪與軸的材料均為45鋼。1.1 齒輪參數(shù)的選擇1.1.1 齒數(shù)z對于軟

4、齒面的閉式傳動，在滿足彎曲疲勞強度的條件下，宜采用較多齒數(shù)，一般取Z1 =2040。因為當中心距確定后，齒數(shù)多，則重合度大，可提高傳動的平穩(wěn)性。對于硬齒面的閉式傳動，首先應具有足夠大的模數(shù)以保持齒根彎曲強度，為減小傳動尺寸，宜取較少齒數(shù)，但要避免發(fā)生根切，一般取Z1 =1720。1.1.2、模數(shù)m模數(shù)影響齒輪的抗彎強度，一般在滿足齒輪彎曲疲勞強度的條件下，一去較小模數(shù)，以增大齒數(shù)，減小切齒量。1.1.3 齒寬系數(shù)d 齒寬系數(shù)是大齒輪齒寬b和小齒輪分度圓直徑d1 之比，增大齒寬系數(shù)，可減小齒輪傳動裝置的徑向尺寸，降低齒輪的圓周速度。但是齒輪越大，載荷分布越不均勻。為便于裝配和調(diào)整，常將小齒輪寬加

5、大510 mm ，但設計計算時按大齒輪齒寬計算。1.2設計和計算及說明1.2.1.選擇齒輪精度等級。表1.1齒輪傳動常用精度等級及其應用精度 等級圓周速度v/ms-1應 用 舉 例直齒圓柱斜齒圓柱直齒錐齒輪615309要求運轉(zhuǎn)精確或在高速重載下工作的齒輪傳動；精密儀器和飛機、汽車、機床中重要齒輪710206一般機械中的重要齒輪；標準系列減速器齒輪；飛機、汽車和機床中的齒輪8593一般機械中的重要齒輪；飛機、汽車和機床中的不重要齒輪；紡織機械中的齒輪；農(nóng)業(yè)機械中的重要齒輪9362.5工作要求不高的齒輪；農(nóng)業(yè)機械中的齒輪由表1.1可知精度等級可選八級。1.2.2.選材與熱處理該齒輪傳動無特殊要求，

6、為制造方便采用軟齒面，大小齒輪均用45號鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度：229286HBS,大齒輪正火處理，齒面硬度:169217HBS.1.2.3按齒面接觸疲勞強度設計該傳動為閉式軟齒面，主要失效形式為疲勞點蝕，故按齒面解除疲勞強度設計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。設計公式： 查表1.2 表1.2載荷系數(shù)k原動機工作機的載荷特性均勻、輕微沖擊中等沖擊大沖擊電動機多缸內(nèi)燃機單缸內(nèi)燃機11.21.21.61.61.81.21.61.61.81.82.01.61.81.92.12.22.41載荷系數(shù)K,取K=1.22由n2=n1/i得n1=n2 x i=200x3.5=700 r/min轉(zhuǎn)矩T1=9.

7、55x106x p1/n1=9.55x106x20/700=272857.1N.mm 3接觸疲勞許用應力 H= HlimZN/SH按齒面硬度中間值查 圖1.2 得Hlim1=600MPa, Hlim2=550MPa 圖1.2HBS硬度按一年工作300天,一天20小時工作；25年則應力循環(huán)次數(shù)N1=60njln=60x700x1x20x300x25=6.3x109N2=N1/i=1.8x 109接觸疲勞強度壽命系數(shù)表1.3得接觸疲勞壽命系數(shù)ZN1=1 ZN2=1 (N1 N1 N0 , N0=109)按一般可靠性要求，取SH=1 則H1=600x1/1=600MPa H2=550x1/1=550

8、MPa取H=550MPa圖1.3接觸疲勞強度壽命系數(shù)4計算小齒輪分度圓直徑d1查表1.4按齒輪相對軸承對稱布置取d=1.04 ZH=2.5表1.4齒寬系數(shù)d=bd齒相對軸承位置齒 面 硬 度350HBS350HBS對稱布置0.81.40.40.9非對稱布置0.61.20.30.6懸 臂 布 置0.30.40.20.25表1.5齒輪材料彈性系數(shù)Z()大齒輪材料小齒輪材料鋼鑄鋼鑄鐵球墨鑄鐵鋼189.8188.9165.4181.4鑄鋼188.9188.0161.4180.5因為材料為45號鋼，故取ZE=189.8 。 將以上參數(shù)代入下式得： = =84.46 mm取 d1=90 mm5計算圓周速度

9、 V=n1d1/(60x1000)=700x3.14x90/(60x1000)=3.297m/s1.2.4.確定主要參數(shù)表1.6漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸公式表注：式中上面的符號用于外齒輪或外嚙合傳動，下面的符號用于內(nèi)齒輪或內(nèi)嚙合傳動。（1）齒數(shù) 取Z1=20 則Z2=Z1i=20x3.5=70(2) 模數(shù) m=d1/Z1=90/20=4.5 mm (正好是標準模數(shù)第二系列上的數(shù)值)（3）分度圓直徑 d1=Z1m=20x4.5=90 mm d2=Z2m=70x4.5=315 mm (4) 中心距 a=(d1+d2)/2=(90+315)/2=202.5 mm(5) 齒寬 b=dxd1=1.

10、04x90=93.6 mm 取b2=100 mm b1=b2+5=105 mm1.2.5.校核彎曲疲勞強度表1.7齒形系數(shù)YFa及應力校正系數(shù)z(zv)17181920212223242526272829YFa2.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.572.552.53YSa1.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.62z(zv)303540455060708090100150200注：1）基準齒形的參數(shù)為=20、=0.38m(m為齒輪模數(shù))；2）對內(nèi)齒輪：當=20、=0.15m時，齒形系

11、數(shù)YFa2.65，YSa2.65。(1)齒形系數(shù)YFS,查得 YFS1=4.25 YFS2=4.1(2)彎曲疲勞許用應力 F= FlimYN/SF 按齒面硬度中間值查圖一得：Flim1=250 MPa Flim2=210 Mpa由圖1.8 得彎曲疲勞壽命系數(shù)；圖1.8彎曲疲勞壽命系數(shù)YN1=1 (N0=3x106,N1N0) 得：Flim1=250 MPa Flim2=210 Mpa F1=250 MPaYN2=1 (N0=3x106,N2N0) F2=210 MPa按一般可靠性要求，取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1,則F1= Flim1Y N1/SF=250 MPaF2= Flim2 YN2/SF

12、=210 Mpa(3)校核計算 F1=2kT1YFS1/bmd1=2x1.2x272857.1x4.25/(100x4.5x90)=68.7MPaF1 F2=F1YFS2/YFS1=68.7x4.1/4.25=66.3 MPa F21.2.6. 結(jié)構(gòu)設計 漸開線齒輪有五個基本參數(shù) 名稱符號意義標準化數(shù)值齒數(shù)(teeth number) Z在齒輪整個圓周上輪齒的總數(shù)稱為齒數(shù)模數(shù)(module)m齒距分度圓齒距p與的比值模數(shù)決定了齒輪的大小及齒輪的承載能力。我國規(guī)定標準化模數(shù)壓力角(特指分度圓壓力角)(pressure angle)決定漸開線齒形和齒輪嚙合性能的重要參數(shù)我國規(guī)定標準化壓力角為20度齒頂高系數(shù)齒頂高計算系數(shù):我國規(guī)定標準化齒頂高系數(shù)為1頂隙系數(shù)頂隙(clearance)計算系數(shù)我國規(guī)定標準化頂隙系數(shù)為0.25da=d+2ha=90+9=99 mmdf=d+2df=d-2x1.25m=90-11.25=78.75 mm2軸的設計2.1選擇軸的材料該軸沒有特殊的要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45號鋼，可以查的其強度極限650MPa。2.2軸的最小直徑的估算： 表2.1軸常用材料的值和C值軸的材料Q235,20354540Cr,35SiMn/MPA1220203030404052C160135135118