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(xiàn)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(xiàn)代機器。 Key words:畢業(yè)設計（論文）任

2、務書專業(yè)班級08級XXX一體化一班姓名XXX學號0204308XXX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

3、圖（第二版） 北京：中國建材工業(yè)出版社，20004 譚浩強 C程序設計（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(shù)的計算.2 傳動零件的設計計算.2.1高速級齒輪的參數(shù)計算.2.1.1材料選擇及熱處理.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.

4、3.1.1中間軸的設計.輸入軸的設計 .3.1.2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.引言由于近代計算機技術與數(shù)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。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(shù)據(jù) （1）運輸帶工作拉力 F=4KN （2

5、）運輸帶工作速度V=2.0m/s(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(xiàn)象。方案（b）為同軸式兩級圓

6、柱齒輪減速器，其推薦傳動比=840。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 電動機的容量選擇根據(jù)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(lián)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

7、動系統(tǒng)總效率工作機所需電動機功率 由表1-1所列Y系列三相異步電動機技術數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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-6119702.02.0 電動機轉速的選擇根據(jù)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

8、應分別為Y160M-4型和Y160L-6型。把Y160M-4型和Y160L-6型電動機有關技術數(shù)據(jù)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。 電動機型號的確定 根據(jù)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

9、的同步轉速等，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(shù)據(jù)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 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(shù)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， 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)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（減速器低速軸）：

10、 2 傳動零件的設計計算2.1 高速級齒輪的參數(shù)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。 齒根彎曲疲勞強度設計（1） 確定公式中的參數(shù)值 1） 載荷系數(shù) 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(shù) 5） 彎曲疲勞壽命系數(shù)， =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(shù)，應力修正系數(shù) ） 則/= 7） 查取齒形系

11、數(shù)和應力校正系數(shù) 根據(jù)當量齒數(shù) 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(shù)及螺旋角系數(shù) 取=0.7 ，=0.86（2） 設計計算 1） 試計算齒輪模數(shù) 2） 計算圓周速度 3） 計算載荷系數(shù) 查表6.2（機械設計 徐錦康主編）得 ； 根據(jù)、8級精度，查圖6.10（機械設計 徐錦康主編）得；斜齒輪傳動?。徊閳D6.13（機械設計 徐錦康主編）得。則載荷系數(shù) 4） 校正并確定模數(shù) （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=35mm =10）mm =

12、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(shù)， 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(shù)，則4） 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查圖6.19（機械設計 徐錦康主編）得=2.445） 重合度系數(shù) =0.86） 螺旋角系數(shù) =7） 材料系數(shù) 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，故大齒輪用40Cr調質處理

13、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(shù)宜多，選=25，=（取=92）。按硬齒面齒輪非對稱安裝，查表選齒寬系數(shù)。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(shù)值 1） 載荷系數(shù) 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(shù) 5） 彎曲疲勞壽命系數(shù)， =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(shù)，應力修正系數(shù) ） 則/= 7） 查取齒形系數(shù)和應力校正系數(shù) 根據(jù)當量齒數(shù) 查表3-1取齒

14、形系數(shù)和應力修正系數(shù) 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(shù)及螺旋角系數(shù) 取=0.68 ，=0.86（2） 設計計算 1） 試計算齒輪模數(shù) 2） 計算圓周速度 3） 計算載荷系數(shù) 查表6.2（機械設計 徐錦康主編）得 ； 根據(jù)、8級精度，查圖6.10（機械設計 徐錦康主編）得；斜齒輪傳動?。徊閳D6.13（機械設計 徐錦康主編）得。則載荷系數(shù) 4） 校正并確定模數(shù) （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=55mm =10）mm =60

15、mm(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(shù)， 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(shù)，則4） 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查圖6.19（機械設計 徐錦康主編）得=2.435） 重合度系數(shù) =0.86） 螺旋角系數(shù) =7） 材料系數(shù) 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 軸是減速器的主要零件之一，軸的

16、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。 （?。┘慈《紊陷S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7008C型軸承，其內徑，外

17、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： （取）處也與齒輪配合，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(lián)軸器 1）計算聯(lián)軸器的轉矩 查表10

18、.1（機械設計 徐錦康主編）確定工作情況系數(shù) 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，按，查標準GB/T5014-1985，選用HL2型彈性聯(lián)軸器，。半聯(lián)軸器長度 與軸配合轂孔長度 半聯(lián)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 處軸肩高度（?。?，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 該軸處為齒輪軸，該處為齒輪，故

19、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 （取）。（2）選擇輸入軸的聯(lián)軸器 1）計算聯(lián)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(shù) 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，按，查標準GB/T5014-1985，選用HL5型彈性聯(lián)軸器，。半聯(lián)軸器長度 與軸配合轂孔長度 半聯(lián)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 處軸肩高度（?。?，則；為便于軸承

20、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（?。６屋S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。普通車床普通車床 圖4-3圖4-4圖4-5外圓磨床中間軸的工藝設計為了更好的適應現(xiàn)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

21、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通過這次設計，我學到了很多知識，鞏固了一些原來遺忘、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(xiàn)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。非常感謝XXX老師

22、、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。馮老師治學嚴謹、知識淵博。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，2000

23、5 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：武漢理工大學出版社，2001河南質量工程職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）評審表一（指導教師用）班級：XXX一體化一班 姓名：XXX 學號：0204308XXX評價內容具 體 要 求分值評分調查論證能獨立查閱文獻和調研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。10實驗方案設計與實驗技能