齒輪傳動的設計(論文)

1、河南質量工程職業(yè)學院畢 業(yè) 設 計（論 文） 題 目齒輪傳動的設計系 別xxx工程系專 業(yè)xxx一體化班 級08xxx一班學生姓名xxx學 號0204308xxx指導教師xxx定稿日期2010年12月28日 摘要齒輪傳動式機械中最重要的應用最廣泛的一種傳動形式，對齒輪傳動的最基本要求是運轉平穩(wěn)且有足夠的承載能力。齒輪傳動具有承載能力大，效率高，允許速度高，尺寸緊湊壽命長等特點，因此傳動系統(tǒng)中一般首先采用齒輪傳動，并且齒輪機構可以用來傳遞在任意兩軸間的運動和動力，是現代機器應用最廣泛的一種機械傳動機構。關鍵詞：齒輪傳動、轉速平穩(wěn)、承載能力、傳遞、現代機器。 abstractgear mechan

2、ical application of the most important of the most widely used form of a transmission, the gear transmission is smooth and the most basic requirements of adequate carrying capacity. gear drive with a load capacity, high efficiency, allowing high-speed, compact size and long lifespan, so generally th

3、e first use of transmission gear and transmission gears can be used in any movement between the two axes and power of modern the most widely used machine a mechanical transmission.key words: gear、steady speed、 bearing capacity、transmission、 modern machines。畢業(yè)設計（論文）任務書專業(yè)班級08級xxx一體化一班姓名xxx學號0204308xxx

4、指導教師xxx設計（論文）題目齒輪傳動的設計加工與編程主要研究內容齒輪傳動設計的加工工藝與編程主要技術指標或研究目標通過軸的零件圖的分析，設計出軸的加工工藝步驟，在由加工工藝過程編制軸的加工程序?；疽?.使學生主動查閱有關資料，拓展知識2.能夠熟練應用機械制造中的基本理論知識3.能夠解決零件在加工過程中的加緊、定位及工藝文件編制等問題主要參考資料及文獻1 孫江宏，段大高 中文版pro/engineer2001入門與實例應用 北京：中國鐵道出版社，20032 徐錦康 機械設計 北京：機械工業(yè)出版社，20013 葛常清 機械制圖（第二版） 北京：中國建材工業(yè)出版社，20004 譚浩強 c程序設

5、計（第二版） 北京：清華大學出版社，20005 徐士良 c程序設計 北京：機械工業(yè)出版社，2004目錄摘要.abstract.引言.1傳動裝置總體設計.1.1設計任務書.1.2設計傳動方案.1.3電動機的選擇.1.3.1電動機的容量選擇.1.3.2電動機轉速的選擇.1.3.3電動機型號的確定.1.3.4傳動比的分配.1.3.5傳動系統(tǒng)的動力和動力參數的計算.2 傳動零件的設計計算.2.1高速級齒輪的參數計算.2.1.1材料選擇及熱處理.2.1.2齒根彎曲疲勞強度設計.2.2低速級齒輪的計算.3 軸及軸承裝置的設計計算.3.1 軸的設計.3.1.1中間軸的設計.3.1.2輸入軸的設計 .3.1.

6、2輸出軸的設計.4 主要零部件的工藝設計.4.1 中間軸的工藝設計.5 結束語.6 致謝.7 參考文獻.引言齒輪傳動是現代機械中應用最廣的一種傳動形式。它的主要優(yōu)點是：瞬時傳動比恒定、工作平穩(wěn)、傳動準確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；適用的功率和速度范圍廣；傳動效率高，=0.92-0.98；工作可靠、使用壽命長；外輪廓尺寸小、結構緊湊。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器,用于原動機和工作機或執(zhí)行機構之間,起匹配轉速和傳遞轉矩的作用,在現代機械中應用極為廣泛。國內的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質和工藝水

7、平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領先地位，特別在材料和制造工藝方面占據優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。當今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。減速器與電動機的連體結構，也是大力開拓的形式，并已生產多種結構形式和多種功率型號的產品。近十幾年來,由于近代計算機技術與數控技術的發(fā)展，使得機械加工精度，加工效率大大提高，從而推動了機械傳動產品的多樣化，整機配套的模塊化，標準化，以及造型設計藝術化，使產品更加精致，美觀化。在21世紀

8、成套機械裝備中,齒輪仍然是機械傳動的基本部件。cnc機床和工藝技術的發(fā)展,推動了機械傳動結構的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設計中的電子控制、液壓傳動、齒輪、帶鏈的混合傳動,將成為變速箱設計中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設計中的學科交叉,將成為新型傳動產品發(fā)展的重要趨勢。1 傳動裝置總體設計1.1設計任務書1設計任務設計帶式輸送機的傳動系統(tǒng)，采用兩級圓柱直齒齒輪減速器傳動。2 設計要求 （1）外形美觀，結構合理，性能可靠，工藝性好； （2）多有圖紙符合國家標準要求； （3）按畢業(yè)設計（論文）要求完成相關資料整理裝訂工作。3 原始數據 （1）運輸帶工作拉力 f=4kn （2）運輸帶工作速度v=2.0m/s(

9、3)輸送帶滾筒直徑 d=450mm（4）傳動效率4工作條件兩班制工作，空載起動，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)（單向）運轉，工作環(huán)境多塵，中小批量生產，使用期限10年，年工作300天。1.2 確定傳動方案 圖1-1(a)展開式兩級圓柱齒輪減速器 圖1-1(b) 同軸式兩級圓柱齒輪減速器 方案（a）為展開式兩級圓柱齒輪減速器，其推薦傳動比=840。展開式圓柱齒輪減速器的特點是其結構簡單，但齒輪的位置不對稱。高速級齒輪布置在遠離轉矩輸入端，可使軸在轉矩作用下產生的扭轉變形和軸在彎矩作用下產生的彎矩變形部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現象。方案（b）為同軸式兩級圓柱齒輪減速器，其推薦傳動比=840

10、。同軸式圓柱齒輪減速器的特點是減速器橫向尺寸較小，兩對齒輪浸入油中深度大致相同。但軸向尺寸和重量較大，且中間軸較長、剛度差，使載荷沿齒寬分布不均勻，高速級齒輪的承載能力難于充分利用。 綜合比較展開式與同軸式圓柱齒輪減速器的優(yōu)缺點，在本設計中，我將采用展開式圓柱齒輪減速器為設計模版。1.3電動機的選擇1.3.1 電動機的容量選擇根據已知條件可以計算出工作機所需有效功率.0 設 輸送機滾筒軸至輸送帶間的傳動效率； 聯軸器效率， =0.99 閉式圓柱齒輪傳動效率， =0.97 一對滾動軸承效率， =0.99 帶式輸送機滾筒效率。 =0.96估算運動系統(tǒng)總傳遞效率：式中： 得傳動系統(tǒng)總效率工作機所需電

11、動機功率 由表1-1所列y系列三相異步電動機技術數據中可以確定，滿足條件的電動機額定功率應取為11。表1-1y系列三相異步電動機技術數據電動機型號額定功率/滿載轉速/（）y100l-4314202.22.2y112m-4414402.22.2y132s-45.514402.22.2y132m-47.514402.22.2y160m-41114602.22.2y160l-41514602.22.2y160l-6119702.02.01.3.2 電動機轉速的選擇根據已知條件由計算得知輸送機滾筒的工作轉速 由表1-1初選同步轉速為1500和1000的電動機，對應用于額定功率的電動機型號應分別為y16

12、0m-4型和y160l-6型。把y160m-4型和y160l-6型電動機有關技術數據及相應算得的總傳動比列于表1-2:表1-2 方案的比較方案號電動機型號額定功率（）同步轉速（）滿載轉速（）總傳動比y160m-411.01500146017.19y160l-611.0100097011.42通過對這兩種方案比較可以看出：方案選用的電動機轉速高、質量輕、價值低，總傳動比為17.19，比較合適，故選用方案。1.3.3 電動機型號的確定 根據工作條件：兩班制工作，空載起動，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)（單向）運轉，工作環(huán)境多塵，中小批量生產，使用期限為10年，年工作300天，工作機所需電動機功率及電動機的同

13、步轉速等，選用y系列三項異步電動機，臥式封閉結構，型號為y160m-4，其主要性能數據如下：電動機額定功率 電動機滿載轉速 電動機軸身直徑 電動機軸身長度 1.3.4 傳動比的分配帶式輸送機傳動系統(tǒng)的總傳動比 由傳動系統(tǒng)方案知 所以圓柱齒輪總傳動比 為便于兩級圓柱齒輪減速器采用浸油潤滑，當兩對齒輪材料相同、齒面硬度、齒寬系數相等時，考慮齒面接觸強度接近相等的條件，取高速級傳動比 低速級傳動比 傳動系統(tǒng)各傳動比分別為：反應力 ， 左支點垂直面的支反應力，1.3.5 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數計算傳動系統(tǒng)各軸的轉速、功率和轉矩計算：0軸（電動機軸）：1軸（減速器高速軸）：2軸（減速器中間軸）： 3軸

14、（減速器低速軸）： 2 傳動零件的設計計算2.1 高速級齒輪的參數計算2.1.1 材料選擇及熱處理減速器要求結構緊湊，故小齒輪選用調質hbs1=240270的45鋼，大齒輪選用正火hbs2=200230的45鋼；載荷穩(wěn)定，齒速不高，初選8級精度。2.1.2 齒根彎曲疲勞強度設計（1） 確定公式中的參數值 1） 載荷系數 試選=1.52） 小齒輪傳遞的轉矩 3） 大小齒輪的彎曲疲勞強度極限， =380（查圖6.1 機械設計 徐錦康主編）4） 應力循環(huán)次數 5） 彎曲疲勞壽命系數， =0.86 =0.90（查圖6.7機械設計 徐錦康主編） 6） 許用彎曲應力計算（取彎曲疲勞安全系數，應力修正系數

15、） 則/= 7） 查取齒形系數和應力校正系數 根據當量齒數 8） 計算大小齒輪的并加以比較 因為，故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計 9） 重合系數及螺旋角系數 取=0.7 ，=0.86（2） 設計計算 1） 試計算齒輪模數 2） 計算圓周速度 3） 計算載荷系數 查表6.2（機械設計 徐錦康主編）得 ； 根據、8級精度，查圖6.10（機械設計 徐錦康主編）得；斜齒輪傳動??；查圖6.13（機械設計 徐錦康主編）得。則載荷系數 4） 校正并確定模數 （取=2）（3） 計算齒輪傳動幾何尺寸 1） 中心距 （圓整為=119mm） 2） 螺旋角 3） 兩分度圓直徑， mm mm 4) 齒寬， mm 取

16、=35mm =10）mm =40mm(4) 校核齒面接觸疲勞強度 1） 大小齒輪的接觸疲勞強度極限， =11702） 接觸疲勞壽命系數， 查圖6.6（機械設計 徐錦康主編）得=0.88，=0.923） 計算許用接觸應力取安全系數，則4） 節(jié)點區(qū)域系數 查圖6.19（機械設計 徐錦康主編）得=2.445） 重合度系數 =0.86） 螺旋角系數 =7） 材料系數 查表6.3（機械設計 徐錦康主編）得 =189.88） 校核計算 接觸疲勞強度滿足要求（5） 齒輪結構設計及繪制齒輪零件圖 大齒輪：齒頂圓直徑大于160mm,但小于500mm，故采用腹板式結構2. 2 低速級齒輪的計算 減速器要求結構緊湊

17、，故大齒輪用40cr調質處理后表面淬火，小齒輪用45鋼，載荷穩(wěn)定，齒速不高，初選8級精度，閉式硬齒面齒輪傳動，傳動平穩(wěn)，齒數宜多，選=25，=（取=92）。按硬齒面齒輪非對稱安裝，查表選齒寬系數。初選螺旋角=1 齒根彎曲疲勞強度設計（1） 確定公式中的參數值 1） 載荷系數 試選=1.52） 小齒輪傳遞的轉矩 3） 大小齒輪的彎曲疲勞強度極限， =380（查圖6.1 機械設計 徐錦康主編）4） 應力循環(huán)次數 5） 彎曲疲勞壽命系數， =0.90 =0.92（查圖6.7機械設計 徐錦康主編） 6） 許用彎曲應力計算（取彎曲疲勞安全系數，應力修正系數 ） 則/= 7） 查取齒形系數和應力校正系數

18、根據當量齒數 查表3-1取齒形系數和應力修正系數 8） 計算大小齒輪的并加以比較 因為，故按小齒輪進行齒根彎曲疲勞強度設計 9） 重合系數及螺旋角系數 取=0.68 ，=0.86（2） 設計計算 1） 試計算齒輪模數 2） 計算圓周速度 3） 計算載荷系數 查表6.2（機械設計 徐錦康主編）得 ； 根據、8級精度，查圖6.10（機械設計 徐錦康主編）得；斜齒輪傳動??；查圖6.13（機械設計 徐錦康主編）得。則載荷系數 4） 校正并確定模數 （取=2.5）（3） 計算齒輪傳動幾何尺寸 1） 中心距 （圓整為=151mm） 2） 螺旋角 3） 兩分度圓直徑， mm mm 4) 齒寬， mm 取=5

19、5mm =10）mm =60mm(4) 校核齒面接觸疲勞強度 1） 大小齒輪的接觸疲勞強度極限， =11702） 接觸疲勞壽命系數， 查圖6.6（機械設計 徐錦康主編）得=0.92，=0.963） 計算許用接觸應力取安全系數，則4） 節(jié)點區(qū)域系數 查圖6.19（機械設計 徐錦康主編）得=2.435） 重合度系數 =0.86） 螺旋角系數 =7） 材料系數 查表6.3（機械設計 徐錦康主編）得 =189.88） 校核計算 接觸疲勞強度滿足要求（5） 齒輪結構設計及繪制齒輪零件圖 大齒輪：齒頂圓直徑大于160mm,但小于500mm，故采用腹板式結構。3 軸及軸承裝置的設計計算3. 1 軸的設計 軸

20、是減速器的主要零件之一，軸的結構決定軸上零件的位置和有關尺寸。如圖3-1為兩級圓柱齒輪減速器軸的布置狀況。圖3-1 兩級圓柱齒輪減速器軸的布置考慮相鄰齒輪沿軸向不發(fā)生干涉，計入尺寸s，可取s=10mm?？紤]齒輪與箱體內壁沿軸向不發(fā)生干涉，計入尺寸k，可取k=10mm。為保證滾動軸承放在箱體軸承座孔內，計入尺寸c=5mm。初取軸承寬分別為n1=20mm,n2=22mm,n3=22mm。3.1.1 中間軸的設計圖3-2 中間軸 軸的材料選用45鋼，調質處理，查表11.3（機械設計 徐錦康主編）確定c值。 （取）即取段上軸的直徑。 由可初選軸承，查表11-4（機械設計課程設計 王大康 盧頌峰主編）選

21、7008c型軸承，其內徑，外徑d=68,寬度b。 處軸肩的高度h=(),但因為該軸肩幾乎不受軸向力，故取，則此處軸的直徑。又因為此處與齒輪配合，故其長度應略小于齒寬，取。齒輪的定位軸肩高度，但因為它承受軸向力，故取，即。而此處軸的長度： （?。┨幰才c齒輪配合，其直徑與處相等，即。該處的長度應略小于齒輪寬度，取。結合圖3-1和圖3-2可得段和段處軸的長度： 綜上，中間軸各段長度和直徑已確定： 3.1.2 輸入軸的設計圖3-3 輸入軸軸的材料選用45鋼，調質處理。（1） 估算軸的最小直徑 查表11.3（機械設計 徐錦康主編）確定c值。 單鍵槽軸徑應增大即增大至 （?。?。（2）選擇輸入軸的聯軸器 1

22、）計算聯軸器的轉矩 查表10.1（機械設計 徐錦康主編）確定工作情況系數 選擇彈性柱銷聯軸器，按，查標準gb/t5014-1985，選用hl2型彈性聯軸器，。半聯軸器長度 與軸配合轂孔長度 半聯軸器孔徑 （3）確定軸的最小直徑 應滿足（取） （4） 確定各軸段的尺寸 段軸的長度及直徑 應略小于 取 段軸的尺寸 處軸肩高度（?。瑒t；為便于軸承端蓋拆卸，取。段軸的尺寸 該處安裝軸承，故軸的直徑應與軸承配合，查表11-4 （機械設計課程設計 王大康 盧頌峰主編）選7006c型軸承，其內徑，外徑d=55,寬度b。 ，。段軸的尺寸 該處軸的直徑應略大于處軸的直徑，??；參照圖3-1，可知。段軸的尺寸 該

23、軸處為齒輪軸，該處為齒輪，故段軸的尺寸 由圖3-3可知，段軸的長度 ， 3.1.3 輸出軸的設計圖3-4 輸出軸 軸的材料選用45鋼，調質處理。 （1） 估算軸的最小直徑 查表11.3（機械設計 徐錦康主編）確定c值。 單鍵槽軸徑應增大即增大至 （?。＃?）選擇輸入軸的聯軸器 1）計算聯軸器的轉矩 查表10.1（機械設計 徐錦康主編）確定工作情況系數 選擇彈性柱銷聯軸器，按，查標準gb/t5014-1985，選用hl5型彈性聯軸器，。半聯軸器長度 與軸配合轂孔長度 半聯軸器孔徑 （3）確定軸的最小直徑 應滿足（?。?（4） 確定各軸段的尺寸 段軸的長度及直徑 應略小于 取 。段軸的尺寸 處軸

24、肩高度（取），則；為便于軸承端蓋拆卸，取。段軸的尺寸 該處安裝軸承，故軸的直徑應與軸承配合，查表11-4 （機械設計課程設計 王大康 盧頌峰主編）選7013c型軸承，其內徑，外徑d=100,寬度b。，。段軸的尺寸 處軸肩高度（?。?。段軸的尺寸 處軸肩高度（?。?，即；軸肩寬度（?。?。段軸的尺寸 此處安裝齒輪，故其長度應略小于齒輪寬度，；。段軸的長 ， 4 主要零部件的工藝設計4.1 中間軸的工藝設計工序號工種工序內容(長度單位：mm）加工簡圖設備車1.車一端面，鉆中心孔；2.切斷至長170；3.車另一端面至長168，鉆中心孔。圖4-1普通車床車1.粗車一端外圓分別至5498，4690，422

25、3；2.半精車該端外圓分別至5299，44.491，40.434； 3.倒角1；4.粗車另一端外圓分別至4668，4236；5.半精車該端外圓分別至44.469，40.437；6.倒角1。圖4-2圖4-3普通車床銑粗-精銑鍵槽分別至，。圖4-4立式銑床熱淬火回火(鉗)修研中心孔鉆床磨1.粗磨一端外圓分別至44、40； 2.精磨該端外圓分別至44、40； 3. 粗磨另一端外圓分別至44、40；2.精磨該端外圓分別至44、40；圖4-5外圓磨床檢按圖樣要求檢驗 圖4-1普通車床中間軸的工藝設計圖4-2普通車床中間軸的工藝設計圖4-3普通車床中間軸的工藝設計圖4-4立式銑床中間軸的工藝設計圖4-5外

26、圓磨床中間軸的工藝設計結束語由于減速器是當今世界上最常用的傳動裝置，所以世界各國都不斷的在改進它，尋求新的突破，降低其成本，提高其效率，擴大其應用范圍。為了更好的適應現代市場的需求，就必須運用計算機輔助設計技術解決過去計算繁瑣，繪圖工作量大及工作效率低，速度慢的問題。基于這些方面，我們運用了功能強大的三維造型軟件pro-e對減速器的各個組成零件進行三維實體造型并進行裝配，實現所設計的減速器在投產前的裝配檢驗。通過實體造型和裝配，檢驗并修正設計計算中可能出現的一些問題，使其布局更合理，使產品的設計更貼近生產實際，并能直接生成二維圖紙，為我們節(jié)約了大量的時間。通過這次設計，我學到了很多知識，鞏固了

27、一些原來遺忘、疏忽的知識點；原來不理解、沒掌握好的問題，也通過翻閱資料、請教老師，把它們都解決了。由于pro/e是我的一個薄弱環(huán)節(jié)，因此在造型中遇到了許多難題。通過查閱資料，請教老師、同學，我都一一解決了。通過本次畢業(yè)設計，我體會到了團隊的精神的重要性。同時，我也發(fā)現自己在學校幾年的學習過程中存在著很多不足，尤其是專業(yè)知識的應用方面，不能在實踐中很好的運用。通過這次畢業(yè)設計，使自己有了一種新的感受和認識，相信自己在今后的工作和學習中將發(fā)揮的更好。由于本人未在生產實際中真正切切的接觸過減速器及其零部件的設計生產，因此有些數據只是根據查閱資料獲得，離實際應用可能有些出入。致 謝非常感謝xxx老師、

28、馮老師在我大學的最后學習階段畢業(yè)設計階段給自己的指導，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導和無私的幫助。為了指導我們的畢業(yè)論文，他放棄了自己的休息時間，他的這種無私奉獻的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他表示我誠摯的謝意。在這半學期的畢業(yè)設計過程中，我遇到了好多困難。在此，我首先要感謝馮老師，正是由于他的指導和幫助我才能順利完成本次畢業(yè)設計。馮老師治學嚴謹、知識淵博。在設計的過程中，馮老師經常抽出時間和我們一起討論設計時需要注意的一些問題和要求。我們遇到解決不了的問題，他也會盡快的幫我們解決。其次要感謝系領導給我們畢業(yè)設計提供一個良好的設計環(huán)境，便于我們順利的完成畢

29、業(yè)設計.最后要感謝所有關心和幫助過我的老師、同學和朋友們，他們?yōu)槲姨峁┝撕芏嘤袃r值的資料信息，幫我解決了很多難題，并且給了我很多的鼓勵，衷心的感謝你們!參 考 文 獻1 吳彥農，康志軍 solidworks2003實踐教程 淮陰：淮陰工學院， 20032 孫江宏，段大高 中文版pro/engineer2001入門與實例應用 北京：中國鐵道出版社，20033 徐錦康 機械設計 北京：機械工業(yè)出版社，20014 葛常清 機械制圖（第二版） 北京：中國建材工業(yè)出版社，20005 譚浩強 c程序設計（第二版） 北京：清華大學出版社，20006 徐士良 c程序設計 北京：機械工業(yè)出版社，20047 劉鴻

30、之 c程序設計題解與上機指導（第二版） 北京：高等教育出版社，2001 8 呂廣庶，張遠明 工程材料及成型技術 北京：高等教育出版社，20019 張彥華 工程材料與成型技術 北京：北京航空航天大學出版社，200510 周昌治，楊忠鑒，趙之淵，陳廣凌 機械制造工藝學 重慶：重慶大學出版社，199911 曲寶章，黃廣燁 機械加工工藝基礎 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，200212 張福潤，徐鴻本，劉延林 機械制造技術基礎（第二版） 武漢：華中科技大學出版社，200213 寧汝新，趙汝嘉 cad/cam技術 北京：機械工業(yè)出版社，200314 蔡漢明，陳清奎 cad/cam建設 北京：機械工業(yè)出版社，200315 司徒忠，李 璨 機械工程專業(yè)英語 武漢：武漢理工大學