一级圆柱齿轮减速器传动设计.docx

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一级圆柱齿轮减速器传动设计

毕业设计说明书

题目一级圆柱齿轮减速器传动设计

专业机械制造与自动化专业

班级机自1106

学生姓名向志峰

指导教师胡菡

2013年11月11日

摘要：

齿轮在传动中的应用很早就出现了，公元前三百多年，古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。

中国古代发明的指南车中已应用了整套的轮系。

不过，古代的齿轮是用木料制造或用金属铸成的，只能传递轴间的回转运动，不能保证传动的平稳性，齿轮的承载能力也很小。

据史料记载，远在公元前400~200年的中国古代就已开始使用齿轮，在我国山西出土的青铜齿轮是迄今已发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。

17世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动的轮齿形状。

18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。

关键词：

渐开线齿轮传动机构

Abstract:

Applicationofgear inthetransmission of earlyappeared, morethanthreehundredyears BC, theancientGreekphilosopherAristotle transmitsrotarymotion madeofbronzeor castirongear in "mechanical" problem. Theinventionof ancientChina'sguide hasbeenappliedin thewhole trainHowever, ancient gear is madeofwoodormetal, canonly transfer theinteraxialrotarymotion, thestabilityoftransmission cannotbeguaranteed,thegearbearingcapacity isalsoverysmall. Accordingtohistoricalrecords,in 400~200BC inancientChina year began usinggear, gear in bronzeunearthed inShanxi isthemostancient gear hasbeenfound,Mechanical device asareflectionof ancientscienceandtechnologyachievement isto guide thecar gearmechanism asthecore. AttheendofseventeenthCentury, peoplebegantostudy, tooth shape can transfermotion. IneighteenthCentury, after theindustrialrevolutioninEurope, theapplicationofgear widely; first isthedevelopmentof cycloidalgear, thentheinvolutegear, untilthebeginningofthetwentiethCentury, theinvolutegearhas theadvantage intheapplication.

目录

第一章绪论

第二章课题目的及主要参数说明

2.1课题题目

2.2主要技术参数说明

2.3传动系统的工作条件

2.4传动系统方案的选择

第三章齿轮的设计计算

3.1.齿面接触疲劳强度计算

3.2接触疲劳强度计算

3.3齿向载荷分布系数Khb

3.4工作接触应力σH

3.5齿轮弯曲应力

3.6许用弯曲应力

第四章毕业设计

第一章

绪论

本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械设计基础》、《机械制图》、《工程力学》、《公差与互换性》等多门课程知识，并运用《AUTOCAD》软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、规范的实践训练。

通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。

主要体现在如下几个方面：

（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。

（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。

（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。

（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。

第二章课题题目及主要技术参数说明

2.1课题题目

设计一带式运输机减速器中单级圆柱齿轮传动。

已知：

小齿轮传递功率p=9kw，小齿轮转速n1=500r/min,传动比i=u=4,两班制工作，设计寿命10年，运输机由电机驱动，单项运转，工作有轻微冲击，但无严重过载，对传动尺寸不错严格限制.

2.2主要技术参数说明

小齿轮转速n1=500r/min,传动比i=u=4,小齿轮的功率9kw。

2.3传动系统工作条件

带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较平稳；两班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为10年，大修期为3年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。

2.4传动系统方案的选择

图1带式输送机传动系统简图

第三章齿轮的设计计算

2.1动力运动的参数计算

（一）转速n

已知n1=500r/min，

所以n2=n1/i=500/4=125（r/min）

（二）功率p

P1=9kw查齿轮传动效率为η=0.98

P2=p1*η=9*0.98=8.8kw

（三）转矩T

小齿轮的转矩：

T1=9550p1/n1=9550*9/500

=171.9（N.m）

大齿轮的转矩：

T2=9550p2/n2=9550*0.88/125

=672.3（N.m）

2.2齿轮材料和热处理的选择

根据常用齿轮表可查：

材料牌号

热处理方法

σa

σb

硬度

应用范围

45

正火

580

290

169～217HBW

低速轻载

调质

650

360

217～255HBW

低速中载

表面淬火

750

450

48～55HBW

高速中载或低速中载

小齿轮选用45号钢，调质处理，品质中等，齿面硬度为241HBS—286HBS

大齿轮选用45号钢，调质处理，品质中等，齿面217HBS—255HBS.

3.1.齿面接触疲劳强度计算

4.2.1初步的计算

由《机械零件设计手册》查得

初步的设计算T1=9.55*1＾6*9/500=171900N.M\

由具体的工作情况参考表齿宽系数

取

=1.0,

由《机械零件设计手册》查得

σHllim1=710N/mσHllim2=570N/m

粗略计算接触应力［σHl1］=0.9*σHllim1=0.9*710=639N/mm

［σHl2］=0.9*570=513N/mm

由表可查：

选取Ad值Ad=88

d1≥Ad³√T1*（u+1）/

［σHl］u≥82mm

取Z1=30,则m=d1/z1=80/30=2.667mm模数取标准值（按接近着）：

M=2.5则80/2.5=32，z2=uz1=4.2*80/2.5=134

a=（z1+z2）*m/2=（34+134）*2.5/2=207.5mm

中心距非整数，个参数要重新调整。

为使中心距为整数，通过试凑，将以上个参数调整为：

z1=34,z2=136m=2.5mm

则a=（z1+z2）/*m/2=（34+142）*2.5/2=220mm.

d1=mz1=2.5*34=85mmd2=mz2=2.5*142=355mm

b=

d1=85mm

u=.z2/z1=142/3=4.176

3.2接触疲劳强度计算

其圆周速度为v=πd1n1/（60*1000）=π*85*500/60000

=2.224m/s

根据v的值，由齿轮表可得出：

8级精度（闭式齿轮传动不低于8级）

由机械设计手册可查：

使用系数Ka=1.25动载系数Kv=1.15

由此可得出，齿间载荷分配系数：

Ft=2T1/d1=2*1719000/85=4044.7N

KaFt/b=1.25*4044.7/85=38.17N/mm<100N/mm

由上式可知：

￡a=［1.88-3.2（1/z1+1/z2）cosb］

=［1.88-3.2（1/34+1/142）］=1.76

3.3齿向载荷分布系数Khb

由机械设计手册可知，Khb=1.23+0.18（b/d1）＾2+0.61*10＾-3b

=1,23+0.18*1+0.61*10＾-3*85

］=1.46

载荷系数K

K=Ka*Kv*Kha*Khb=1.25*1.15*1.35*1.46=2.83

查表可知：

弹性系数Ze=189.8√N/mm

节点区域系数Zh=2.5重合度系数Ze=0.863

则有Ea=［1.88-3.2*（1/34+1/142）cos0=1.763

由上式可知:

Ze=√（4-Ea）/3=√（4-1.763）/3=0.863

3.4工作接触应力σH

σH=ZeZhZe√2KT1*（u+1）/bd1u

=189.8*2,5*0.863*√（2*2.83*171900*5/85＾3

=543.3N/mm

齿轮工作总时间Th=10*260*16=41600h

由式可得：

应力循环次数

N1=60*Th*r*n1=60*41600*1*16=1*457664*10＾6

N2=N1/Z1/Z2=（1.457664*10＾9/（142/34）

=0.349*10＾9

由表可知，对N1，取m=14.16（m为疲劳曲线方程指数）

Zn1=√N0/N1=√10＾9/（1.457664/10＾6=0.974

对于N2取m=17.56

Zn2=√N0/N1=√10＾9/（0.349*10＾6）=1.06

3.5齿轮弯曲应力

按表查取

［σHl1］=σHlm*zn1/Smin=710*0.974/1.05=658.6N/mm

［σHl2］=σHlm*zn2/Smin=570*1.06/1.05=575.4N/mm

齿轮的接触疲劳强度校核

σH=543.3N/mm<［σHl2］=575.4N/mm由此可知

满足接触疲劳强度的要求，较合理。

再可查系数Kfa=1Ye=1/0.68

齿宽系数h/b=85/（2,25*2.5）=15.1

Na=（b/h）＾2/（1+b/h+（b/h）＾2）

=15.1＾2/（1+15.1+15.1＾2）

=0.934

Kfb=（Khb）＾na=（1.38）＾0.934=1.35

则K=Ka*Kv*Kfa*Kfb=1.25*1.15*1.47*1.35

=2.86

按图可知：

Yfa1=2.46Yfa2=2.86

Ysa1=1.65Ysa2=2.32

所以其弯曲疲劳强度的计算为：

σf1=2kT1Yfa1*Ysa1*Ye/（bd1m1）

=（2*2.86*171900/（85*85）*2.46*1.65*0.68

=135.8N/mm

弯曲疲劳极限，由表可查值为

σHllim=132.1N/mmσHllim=300N/mm

查表：

No=3*10＾6,m=49.91（m为疲劳强度曲线方程指数）

Yn1=√No/N1=√3*10＾6/（1.45776*10＾9）

=0.88

Yn2=√N0/N2=√3*10＾6/（0.349*10＾6）

=0.91

尺寸系数Yx=1.0Sflim=1.25

3.6许用弯曲应力

查表可知:

［σf1］=σflimYxYn1/Sflim=300*0.88*1/1.25=211.2N/mm

［σf2］=σflimYxYn2/Sflim=230*0.91*1/1.25=167.4N/mm

弯曲疲劳强度的验算

σf1=135.8N/mm<［σf1］

σf2=132.1N/mm<［σf2］

设计结果

取b1=b+（5—10）mm

B2=b=85mmm=2.5mma=220mm

Z1=34z2=142b1=95mmb2=b=85mm

参考文献

[1]李益民，《机械制造工艺设计简明手册》，哈尔冰工业大学，2003.11

[2]王卫兵，《MasterCAM数控编程实用教程》，清华大学出版社，2004.7

[3]李国斌，《机械设计基础》，全国高等职业规划教材，2009.12

[4]李智，《AutoCAD工程绘图实训指导》，高职机电规划教材

[5]王先奎，《机械制造工艺学》，机械工业出版社，2003.7

[6]《高等学校毕业设计（论文）指导手册——机械卷》，高等教育出版社，经济日报出版社，1998.3

[7]王爱玲，《现代数控编程技术及应用》，国防工业出版社，2002.1