河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)報(bào)告課程名稱：機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)計(jì)題目：齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)系另U：機(jī)電工程系專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)電一體化X班學(xué)生姓名：XXX一學(xué)號(hào)：XXXXXXXXXXXX指導(dǎo)老師：隋冬杰設(shè)計(jì)時(shí)間：2011-12河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)班級(jí)10機(jī)電三班學(xué)生姓名XX指導(dǎo)教師隋冬杰課程設(shè)計(jì)題目直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算主動(dòng)輪、從動(dòng)輪結(jié)構(gòu)及尺寸，繪制主動(dòng)輪、從動(dòng)輪并標(biāo)注主要尺寸，計(jì) 算主、從動(dòng)輪軸的最小直徑，設(shè)計(jì)計(jì)算主動(dòng)輪軸鍵聯(lián)結(jié)。主要技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)指標(biāo)用于減速器上的一級(jí)直齒圓柱齒輪的齒輪傳動(dòng)；傳遞功率P=10KW,主動(dòng)小齒輪的轉(zhuǎn)速n1=1200r/min，傳動(dòng)

2、比i=5；工作時(shí)有中等沖擊，單向傳動(dòng)，兩班制（16小時(shí)），使用10年；設(shè)計(jì)要求計(jì)算主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的主要尺寸；校核齒輪的強(qiáng)度；繪制大、小齒輪的零件圖并標(biāo)注主要尺寸。主要參考資料及文獻(xiàn)羅玉福，王少巖.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第三版）.大連:大連理工大學(xué)出版社,2009.石品德，潘周光,曹小榮.機(jī)械制圖.北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社,2007.目錄 TOC o 1-5 h z 第1章設(shè)計(jì)任務(wù)和要求31.1設(shè)計(jì)指標(biāo)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。1.2設(shè)計(jì)要求錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。第2章選題的意義3第3章齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算33.1原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求3 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 3

3、.2設(shè)計(jì)內(nèi)容43.3齒輪傳動(dòng)參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)步驟4第4章設(shè)計(jì)小結(jié)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn)17齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)第1章設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.1設(shè)計(jì)指標(biāo)用于減速器上的一級(jí)直齒圓柱齒輪的齒輪傳動(dòng)；傳遞功率P=10KW，主動(dòng)小齒輪的轉(zhuǎn)速氣=1200r/min，傳動(dòng)比i=5；工作時(shí)有中等沖擊，單向傳動(dòng)，兩班制，使用10年1.2設(shè)計(jì)要求計(jì)算主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的主要尺寸；校核齒輪的強(qiáng)度；繪制大、小齒輪的零件圖并標(biāo)注主要尺寸。第2章選題的意義齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用極為廣泛和特別重要的一種機(jī)械傳動(dòng)形式，它可以用來(lái)在空間的 任意軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，目前齒輪傳動(dòng)裝置正逐步向小型化，高速化，低噪聲， 高可靠性和硬齒面技術(shù)方向發(fā)展，齒

4、輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，傳動(dòng)效率高（一般可 以達(dá)到94%以上，精度較高的圓柱齒輪副可以達(dá)到99%），傳遞功率范圍廣（可以從儀 表中齒輪微小功率的傳動(dòng)到大型動(dòng)力機(jī)械幾萬(wàn)千瓦功率的傳動(dòng)），速度范圍廣（齒輪 的圓周速度可以從0.1m/s到200m/s或更高，轉(zhuǎn)速可以從1r/min到20000r/min或更 高），結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，它在各種機(jī)械設(shè)備和儀器儀表中被廣泛使 用，本課題就是齒輪傳動(dòng)的一個(gè)典型應(yīng)用。第3章齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)用于減速器上的一級(jí)直齒圓柱齒輪的齒輪傳動(dòng)，傳遞功率P=10KW，主動(dòng)小 齒輪的轉(zhuǎn)速n1=1200r/min，傳動(dòng)比i=5，工作時(shí)有中等沖

5、擊，單向傳動(dòng)，兩班制，使 用10年。3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算主動(dòng)輪、從動(dòng)輪結(jié)構(gòu)及尺寸，繪制主動(dòng)輪、從動(dòng)輪并標(biāo)注主要尺寸，計(jì) 算主、從動(dòng)輪軸的最小直徑。3.3齒輪傳動(dòng)參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)步驟選擇精度等級(jí)該機(jī)械時(shí)一般工程機(jī)械，速度不是太高，故用6級(jí)精度。選擇材料與熱處理及確定齒輪硬度制造齒輪的材料主要時(shí)各種鋼材，其次是鑄鐵，還有其它非金屬材料。鋼鋼材可分為鍛鋼和鑄鋼兩類(lèi)，只有尺寸較大(d400600)，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的齒 輪宜用鑄鋼外，一般都用鍛鋼制造齒輪。軟齒面齒輪多經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火處理后切齒，常用45、45Cr等。因齒面硬度不高， 易制造，成本低，故應(yīng)用廣，常用于對(duì)尺寸和重量無(wú)嚴(yán)格限制的場(chǎng)合。鑄鐵由于鑄鐵

6、的抗彎和耐沖擊性能都比較差，因此主要用于制造低速、不重要的形式 傳動(dòng)、功率不大的齒輪。常用材料有HT250、HT300等。非金屬材料對(duì)于高速、重載而又要求低噪音的齒輪傳動(dòng)，也可采用非金屬材料，加夾布膠木、 尼龍等。常用的齒輪材料，熱處理方法、硬度、應(yīng)用舉例見(jiàn)表21。常用的熱處理方法與化學(xué)方法包括表面淬火、滲碳淬火、調(diào)制、正火、滲碳。 表面淬火一般用于中碳鋼和中碳合金鋼如45、40Cr等，表面淬火后輪齒變形小，可 不磨齒硬度可達(dá)5256HRC面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。滲碳淬火因滲碳鋼量0.150.25%的低碳鋼和地毯合金鋼如20、20等。吃面硬 度達(dá)5662HRC，齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，

7、齒芯韌性高。常用于受沖擊載荷的重 要傳動(dòng)。調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35MnTi等調(diào)質(zhì)處理后吃面硬 度為220260HBS.，因?yàn)橛捕炔桓摺９士梢栽跓崽幚砗蠼?jīng)切齒型，且在使用中易于 飽和。表21常用的齒輪材料、熱處理硬度和應(yīng)用舉例材料牌號(hào)熱處理方法硬度齒芯HBS或齒面HRC應(yīng)用舉例優(yōu)質(zhì)碳素鋼35正火150180低速輕載的齒輪或中速中載的大齒輪451622175018022045調(diào)制217255合金鋼35SiMn21726940Cr241286優(yōu)質(zhì)碳素鋼35表面淬火18021040 45高速中 載、無(wú)劇烈沖 擊的齒輪。4521725540 50合金鋼40Cr2412864

8、2 5520Cr滲碳淬火56 62高速中 載、承受沖擊 載荷的齒輪20CrMnTi56 6238CrMoAIA氮化850HV載荷平 穩(wěn)、潤(rùn)滑良好 的齒輪鑄鋼ZG45正火163197重型機(jī)械中的低速齒輪ZG55179207球墨鑄鐵QT700-2225305可用來(lái)代替鑄鋼QT600-2229302灰鑄鐵HT250170241低速中 載、不受沖擊 的齒輪。HT300187255正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化品粒、改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的 齒輪可用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。由于該齒輪工作在高速中等沖擊載荷下，為了能達(dá)到要求并根據(jù)上述知識(shí)，采用 硬齒面，大、小齒輪均用45鋼

9、、表面淬火處理，齒芯硬度：220260HBS,齒面硬度:4050HRC。確定設(shè)計(jì)公式及校核公式對(duì)一般工作情況下的齒輪傳動(dòng)，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：保證足夠的齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度， 以免發(fā)生齒根折斷；保證足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕。對(duì)于高速重 載的齒輪傳動(dòng)，除以上兩種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，還應(yīng)按齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。由 實(shí)踐得知：閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主；閉式硬齒面或開(kāi)式 齒輪傳動(dòng)，以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。設(shè)計(jì)公式為：m嚴(yán)乂 .Y*式中：W育”F d=b/d1稱為齒寬系數(shù)(b為大齒輪寬度)，由表67查取;Yfs稱為齒形系數(shù)，。為彎曲許用應(yīng)力。F齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算說(shuō)明：彎曲

10、強(qiáng)度計(jì)算中，因大、小齒輪的。F、YFa、YSa值不同，故按此強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè) 。計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代y，Y*和Y Y 中的較小者。校核公式為：,2 KT u +1 I h -，e，h bd：，u H計(jì)算過(guò)程齒數(shù)z對(duì)于軟齒面的閉式傳動(dòng)，在滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的條件下，宜采用較多齒數(shù)，一般 取z =2040.因?yàn)楫?dāng)中心距確定后，齒數(shù)多，則重合度大，可提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性。對(duì) 1于硬齒面的齒輪傳動(dòng)，首先應(yīng)具有足夠大的模數(shù)以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，為減小傳 動(dòng)尺寸，宜取較小齒數(shù)，但要避免發(fā)生根切，一般取z1=1720。根據(jù)設(shè)計(jì)要求取zi=18, z =iz =5 X 18=90。載荷系數(shù)K，按表2-2取K=1.5

11、表2-2載荷系數(shù)K載荷狀態(tài)工作機(jī)器原動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)、 內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)多缸單缸均勻輕微沖 擊運(yùn)輸機(jī)、輕、中型的卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重 機(jī)、發(fā)電機(jī)鼓風(fēng)機(jī)11.251.5中、小沖擊重型運(yùn)輸機(jī)、卷相機(jī)、起重機(jī)、混 泥土攪拌機(jī)、機(jī)床主傳動(dòng)1.251.51.75較大沖擊碎礦機(jī)、特重型起重機(jī)、軋鋼機(jī)、鍛壓機(jī)1.75322.25轉(zhuǎn)矩 Ti=9.55X10eXPi/ni=9.55X 106X 10/1200 =79583.3N - mm彎曲疲勞許用應(yīng)力按齒面硬度中間值查圖2-1得，。Fl.310MPa,。fi.300MPa按一年工作300天計(jì)算，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，N1=60njLh=60X1200X1X10X30

12、0X16=3.456X109N2= N/i=3 . 45 6X 109/5=6 . 9 1 2X 108由圖2-2得彎曲疲勞壽命系數(shù)Y/86, Yn0.9-ME_MEMOML 一MQ 一 ML-100200 HB珠墨鑄鐵-黑色可鍛怖鐵灰鑄鐵a）鑄鐵材料的crpE正火處理的靖構(gòu)銅正火處理的怖銅&）正火處理鋼的.合金保調(diào)質(zhì)一-碳匍調(diào)質(zhì)、合金停倒調(diào)質(zhì)，碳素待鋸調(diào)質(zhì)藥調(diào)質(zhì)處理櫥的g圖59壽命系數(shù)-nt按一般可靠性要求，取sf=i,則310 x 0.86La J= F lim1 =MP =266.6 MPFl S 1 a a300 x 0.9La = F llm2 = MP =270 MPF2 S1aa

13、F表23齒形系數(shù)z(z )17181920212223242526272829ya2.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.572.552.53ySa1.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.62z(z )3035404550607080901001502008yFa2.522.452.402.352.322.282.242.222.202.182.142.122.06y Sa1.6251.651.671.681.701.731.751.771.781.791.831.8651.97查表23

14、得Yf2.91,Ys 1=1.53Yf 2=2.20,Ys 2=1.78 4以1和Ya L 2得 yy-Fa1 Sa1266.62.91x 1.53二59.88 YY-Fa2 Sa 22702.20 x1.78二68.95取其中的較小者。（5）計(jì)算齒輪的模數(shù)查表24按齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布置?。?.6齒輪相對(duì)軸承的位 置齒面破度大輪甄兩輪齒面玻度遂3對(duì)HE5兩輪齒面硬度330hbS對(duì)稱布置0. 81, 40. 45 9非對(duì)禰布置0. 61. 90. 35, 6懸臂布置0. 35 40. E, 3注：I,直齒輪宜取較小值，斜齒輪可取較大值，人字齒輪可達(dá)甕上，金屬切削機(jī)床的齒輪傳動(dòng)，可取小值，若傳遞功

15、率不太時(shí)，可小到。，富 3,非金屬齒輪可聰2表24齒寬系數(shù)？ d.2 x1.5 x 79583.3I將以上數(shù)據(jù)代入下式，得t0.6 x182 x59.88=2.7372表25第列0. 10. 120. 150.20.251.251.522.531620253240第系列0. 35 . 70. 91.752. 25(6 5)79(11 )140.30.40.50.60.8145681012502.75(3.25)3. 5(3. 75 )4.55. 5182228(30)3645注：憂先選用第一系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。對(duì)斜齒輪是指法面模數(shù)。由上表選取m=3mm確定主要參數(shù)齒數(shù) z1=18,z

16、2=90。分度圓直徑 djmzjax 18=54mmd2=mz2=3 X 90=270mm齒頂圓直徑 ddi+2m=54+6=60mmd 2=d2+2m=270+6=276mm齒根圓直徑 dfi=d2.5m=54-7.5=46.5mmdfd2-2.5m=270-7.5=262.5mm(5 )中心距 a=(di+d2)/2=(54+270)/2=162mm(6)齒寬 b=q dd1=0.6X54=32.4mm取 b =45mm,b =b +5=45+5=50mm 212校核接觸疲勞強(qiáng)度對(duì)于漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為:b =一巴.也兀H E H bd 2 u Hl

17、1式中：“土”分別用于外嚙合、內(nèi)嚙合齒輪；ZE為齒輪材料彈性系數(shù)，見(jiàn)表26；Zh為節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝時(shí)Z2.5；。-為兩齒輪中較小的許用接 觸應(yīng)力。U為齒數(shù)比，即大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比。（1）接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力SH按一般可靠性要求，取接觸疲勞安全系數(shù)為SH=1,則H HmZ1 =1160 乂 0.9 MP =1044 MPSH1 aa。=H2H 阮 L2 =1150 x1.05 mp =1207.5 MPaa得 Z 189.8 (N / mm2大齒輪小肉掄材料鋼鑄鋼球墨鑄鐵灰鑄鐵E (MPa)206000202000173000126000鋼206000189. S188.

18、 91SI. 41砧，4鑄鋼其瀏。188. 0ISO. 5161. 4球墨鑄批173000173. 9136, 6灰鑄姓1260001,)泊松比舟=舟1=0, 3注:表26齒輪材料彈性系數(shù)ZE叭 bd2,2 KT u +1.u=189.8 x 2.5:2x1.5x79583.3 5 +1:45 x 542.二二701.311Va JHl故強(qiáng)度合適。計(jì)算圓周速度y = d 160 x 1000= 1200 x 3.14 x 5460 x 1000=3.3912因?yàn)?V=3.39126m/s,故取6級(jí)精度合適。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪零件圖齒輪的結(jié)構(gòu)形式主要與齒輪的尺寸大小、毛坯材料、加工工藝、使用要求及經(jīng)

19、濟(jì) 性等因素有關(guān)。進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常是先按齒輪動(dòng)的直徑大小選定合適的結(jié)構(gòu) 形式，再由經(jīng)驗(yàn)公式確定有關(guān)尺寸，繪制零件工作圖。常用的齒輪結(jié)構(gòu)形式有一下幾種：齒輪軸如果圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底面的徑向距離e 2mt(錐齒輪e500mm時(shí)，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的齒輪常采用 鑄鋼或鑄鐵制造，其各部分尺寸由經(jīng)驗(yàn)公式確定。如圖28圖28鑲套式齒輪大直徑的齒輪，為節(jié)省材料，可采用鑲套式齒圈。如圖29扇廣18 m; ZtSsO, 15 c/*:因?yàn)樾↓X輪的齒頂圓直徑da=60mm200mm,大齒輪齒頂圓直徑da=276mm,在200ItStMtnS為 4T; X = (l3)nu*500mm之間，所以小齒輪采用實(shí)體式結(jié)構(gòu)，大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)。大、小齒輪的零件圖如下圖所示：第4章設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)都需要刻苦耐勞，努力專(zhuān)研的精神。對(duì)于每一個(gè)事物都會(huì)有第一次的 吧，而沒(méi)有一個(gè)第一次似乎都必須經(jīng)歷由感覺(jué)困難重重，挫折不斷到一步一步克服， 可能需要連續(xù)幾個(gè)小時(shí)、十幾個(gè)小時(shí)不停的工作進(jìn)行攻關(guān)；最后出成果的瞬間是喜 悅、是輕松、是松了口氣！課程設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題幾乎都是過(guò)去所學(xué)