課程設(shè)計(jì)---齒輪傳動的設(shè)計(jì)與制作

1、<p>　　《機(jī)械基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)書····················&

2、#183;·························1</p><p>　　二、概述······&

3、#183;····································

4、;·········2</p><p>　　2.1 齒輪傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用·····················&

5、#183;··············4</p><p>　　2.2 齒輪傳動的類型················

6、··························7</p><p>　　2.3 齒廓嚙合基本定律····

7、83;··································10</p>

8、<p>　　三、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求·································

9、;·····11</p><p>　　四、設(shè)計(jì)過程··························&#

10、183;·····················12</p><p>　　4.1選擇精度等級·········&#

11、183;···································13<

12、/p><p>　　4.2選擇材料與熱處理及確定齒輪硬度···························13</p><p&g

13、t;　　4.3確定設(shè)計(jì)公式及校核公式·································

14、3;·13</p><p>　　4.4計(jì)算過程······························

15、···················14</p><p>　　4.5確定主要參數(shù)············

16、·································15</p><p>

17、;　　4.6校核接觸疲勞強(qiáng)度··································&#

18、183;······15</p><p>　　4.7計(jì)算圓周速度························&#

19、183;··················16</p><p>　　4.8結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪零件圖···········

20、3;·························17</p><p>　　五、設(shè)計(jì)小結(jié)······&

21、#183;····································

22、;······17</p><p><b>　　二、概述 </b></p><p>　　2.1 齒輪傳動的特點(diǎn)和應(yīng)用</p><p>　　齒輪傳動是應(yīng)用極為廣泛的傳動形式之一。</p><p>　　特點(diǎn)：能夠傳遞任意兩軸間的運(yùn)動和動力，傳動平穩(wěn)、可靠，效率高，壽

23、命長，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動速度和功率范圍廣。但需要專門設(shè)備制造，加工精度和安裝精度較高，且不適宜遠(yuǎn)距離傳動。</p><p>　　2.2 齒輪傳動的類型</p><p>　　齒輪傳動的類型很多，按照兩齒輪傳動時的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動或空間運(yùn)動，可將其分為平面齒輪傳動和空間齒輪傳動兩大類</p><p><b>　　齒輪傳動的類型</b></p&g

24、t;<p>　　2.3 齒廓嚙合基本定律</p><p>　　齒輪傳動要求準(zhǔn)確平穩(wěn)，即要求在傳動過程中，瞬時傳動比保持不變，以免產(chǎn)生沖擊、振動和噪音。</p><p>　　不論齒廓在任何點(diǎn)接觸，過接觸點(diǎn)所作兩齒廓的公法線必須與連心線交于一固定點(diǎn)，這就是齒廓嚙合基本定律。</p><p>　　三、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求</p><p>

25、;　　設(shè)計(jì)用于某減速器的一級直齒圓柱齒輪的齒輪傳動，傳遞功率P=4KW，主動小齒輪的轉(zhuǎn)速n1=1200r/min,傳動比i=6，工作時有中等沖擊，單向傳動，兩班制，使用10年。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)過程</b></p><p>　　四、設(shè)計(jì)過程和結(jié)果如下所示：</p><p><b>　　4.1選擇精度等級</b&g

26、t;</p><p>　　該機(jī)械時一般工程機(jī)械，速度不是太高，故用6級精度。</p><p>　　4.2選擇材料與熱處理及確定齒輪硬度</p><p>　　制造齒輪的材料主要時各種鋼材，其次是鑄鐵，還有其它非金屬材料。</p><p><b>　　(1)鋼</b></p><p>　　鋼材可分為鍛

27、鋼和鑄鋼兩類，只有尺寸較大（d＞400～600），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。</p><p>　　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，常用于對尺寸和重量無嚴(yán)格限制的場合。</p><p>　　由于在嚙合過程中，小齒輪的輪齒接觸次數(shù)比大齒輪多。因此，若兩齒輪的材料和齒面硬度都相同時，則一般小齒輪的壽命較

28、短。為了使大小齒輪的壽命接近，應(yīng)使小齒輪的齒面硬度比大齒輪高出30～50HBS。對于高速、重載或重要的齒輪傳動可采用硬齒面齒輪組合，齒面硬度可大致相同。</p><p><b>　　(2)鑄鐵 </b></p><p>　　由于鑄鐵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、功率不大的齒輪。常用材料有HT250、HT300等。</p>

29、;<p><b>　　(3)非金屬材料 </b></p><p>　　對于高速、重載而又要求低噪音的齒輪傳動，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)用舉例見表6—4。</p><p>　　表6—4 常用的齒輪材料，熱處理硬度和應(yīng)用舉例</p><p>　　常用的熱處理方法與化學(xué)方

30、法包括表面淬火、滲碳淬火、調(diào)制、正火、滲碳。</p><p>　　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)52~56HRC面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。</p><p>　　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220~260HBS.，因?yàn)橛捕炔桓?。故可以在熱處理后?jīng)切齒型，且在使用中易于飽和

31、。</p><p>　　正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、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。</p><p>　　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，采用硬齒面，大、小齒輪均用45鋼、表面淬火處理，齒芯硬度：220~260HBS，齒面硬度：40~50HRC。</p><p>　　

32、4.3確定設(shè)計(jì)公式及校核公式</p><p>　　該齒輪傳動為閉式硬齒面，具有一定的齒面抗點(diǎn)蝕能力，主要失效形式是齒根折斷，故按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)公式為：</b></p><p>　　滲碳淬火因滲碳鋼量0.15~0.25%的低碳鋼和地毯合金鋼如20、20等。吃面硬度達(dá)56~62HR

33、C，齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，齒芯韌性高。常用于受沖擊載荷的重要傳動。</p><p><b>　　校核公式為：</b></p><p><b>　　4.4計(jì)算過程</b></p><p><b>　?。?）齒數(shù)z</b></p><p>　　對于軟吃面的閉式傳動，在滿足彎曲疲

34、勞強(qiáng)度的條件下，宜采用較多齒數(shù)，一般取z1=20~40.因?yàn)楫?dāng)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。對于硬齒面的齒輪傳動，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，為減小傳動尺寸，宜取較小齒數(shù)，但要避免發(fā)生根切，一般取z1=17~20。根據(jù)設(shè)計(jì)要求取z1=18，z2=iz1=6×18=108。</p><p>　　（2）載荷系數(shù)K，按表6－5取K=1.5</p><

35、;p>　　表6－5 載荷系數(shù)K</p><p>　　（3）轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106×P1/n1</p><p>　　=9.55×106×10/1200</p><p>　　=79583.3N·mm</p><p>　?。?）彎曲疲勞許用應(yīng)力</p>

36、<p>　　按齒面硬度中間值查圖6-18得，</p><p>　　σFlim1=310MPa, σFlim2=300MPa</p><p>　　圖6-18 齒輪材料的σFlim</p><p>　　按一年工作300天計(jì)算，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，</p><p><b>　　N1=60njLh</b&g

37、t;</p><p>　　=60×1200×1×10×300×16</p><p>　　=3.456×109</p><p>　　N2= N1/i=3.456×109/6=5.76×108</p><p>　　由圖6-20得彎曲疲勞壽命系數(shù)</p>

38、<p>　　YN1=0.86，YN2=0.9</p><p>　　圖6-20 彎曲疲勞壽命系數(shù)YN</p><p>　　按一般可靠性要求，取SF=1,則</p><p>　　[σFl]= ==266.6</p><p>　　[σF2]= ==270</p><p>　　表 6—24

39、 齒形系數(shù)</p><p><b>　　查表 6—24得</b></p><p>　　YFa1=2.91,YSa1=1.53</p><p>　　YFa2=2.20,YSa2=1.78</p><p><b>　　由公式和得</b></p><p&g

40、t;<b>　　==59.88</b></p><p><b>　　==68.95</b></p><p><b>　　取其中的較小者。</b></p><p>　?。?）計(jì)算齒輪的模數(shù)</p><p>　　查表6—7按齒輪相對軸承對稱布置取φd=0.6</p>

41、<p>　　表6—7 齒寬系數(shù)φd</p><p>　　將以上數(shù)據(jù)代入下式，得</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=2.7372</b></p><p><b>　　表6—23</b></p>

42、<p>　　由上表選取m=3mm</p><p><b>　　4.5確定主要參數(shù)</b></p><p>　　（1）齒數(shù)z1=18,z2=108。</p><p>　?。?）分度圓直徑d1=mz1=3×18=54mm</p><p>　　d2=mz2=3×108=324mm</p&

43、gt;<p>　?。?）齒頂圓直徑da1=d1+2m=54+6=60mm</p><p>　　da2=d2+2m=324+6=330mm</p><p>　?。?）齒根圓直徑df1=d1-2.5m=54-7.5=46.5mm</p><p>　　df2=d2-2.5m=324-7.5=316.5mm</p><p>　　（5）中

44、心距a=(d1+d2)/2=(54+324)/2=189mm</p><p>　　4.6校核接觸疲勞強(qiáng)度</p><p>　　對于漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，其齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為：</p><p>　　式中：“±”分別用于外嚙合、內(nèi)嚙合齒輪；ZE為齒輪材料彈性系數(shù)，見表6—6；ZH為節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝時ZH=2.5；[σH]為兩齒輪

45、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。</p><p>　?。?）接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力</p><p><b>　　[]=</b></p><p>　　圖6—19 齒輪材料的σHlim</p><p>　　按齒面硬度中間值查圖6—19得</p><p&

46、gt;　　σHlim1=1160MPa, σHlim2=1150MPa</p><p>　　由圖6—21得接觸疲勞壽命系數(shù)為</p><p>　　ZN1=0.9, Zn2=1.05</p><p>　　按一般可靠性要求，取接觸疲勞安全系數(shù)為SH=1,則</p><p>　　[σHl]= ==1044</p><p>

47、　　[σH2]= ==1207.5</p><p>　　圖6—21 接觸疲勞壽命系數(shù)ZN</p><p><b>　　（2）校核計(jì)算</b></p><p>　　查表6—6，得= 189.8</p><p>　　表6—6 齒輪材料彈性系數(shù)</p><p

48、><b>　　=</b></p><p>　　=701.311＜[σHl]</p><p><b>　　故強(qiáng)度合適。</b></p><p><b>　　4.7計(jì)算圓周速度</b></p><p><b>　　=</b></p><

49、;p><b>　　=3.3912</b></p><p>　　因?yàn)閂=3.3912<6m/s,</p><p><b>　　故取6級精度合適。</b></p><p>　　4.8結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪零件圖</p><p>　　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)

50、濟(jì)性等因素有關(guān)。進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，通常是先按齒輪動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。</p><p>　　常用的齒輪結(jié)構(gòu)形式有一下幾種：</p><p><b>　?。?）齒輪軸</b></p><p>　　如果圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底面的徑向距離e 2mt(錐齒輪e1.6m時），則可將齒輪與軸做成一體稱為

51、齒輪軸.如圖2—5</p><p><b>　　圖2—5</b></p><p><b>　　(2)實(shí)體式齒輪</b></p><p>　　當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da≤200mm時，可采用實(shí)體式結(jié)構(gòu)，這種齒輪常用鍛鋼制造。如圖2—6</p><p><b>　　圖2—6</b>&l

52、t;/p><p><b>　　(3)腹板式齒輪</b></p><p>　　當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da=200～500mm時，可采用腹板式結(jié)構(gòu)這種齒輪通常用鍛鋼制造，其各部分尺寸由經(jīng)驗(yàn)公式確定。如圖2—7</p><p><b>　　圖2—7</b></p><p><b>　　(4)輪輻式齒輪&

53、lt;/b></p><p>　　當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da>500mm時，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2—8</p><p><b>　　圖2—8</b></p><p><b>　　(5) 鑲套式齒輪</b></p><p>　　

54、大直徑的齒輪,為節(jié)省材料,可采用鑲套式齒圈。如圖2—9</p><p><b>　　圖2—9</b></p><p>　　因?yàn)樾↓X輪的齒頂圓直徑da=60mm<200mm，大齒輪齒頂圓直徑da=276mm,在200～500mm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)。</p><p>　　大、小齒輪的零件圖如下圖所示：<

55、/p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)體會</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)都需要刻苦耐勞，努力鉆研的精神。對于每一個事物都會有第一次的吧，而沒一個第一次似乎都必須經(jīng)歷由感覺困難重重，挫折不斷到一步一步克服，可能需要連續(xù)幾個小時、十幾個小時不停的工作進(jìn)行攻關(guān)；最后出成果的瞬間是