机械基础课程设计.docx

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机械基础课程设计

机械基础课程设计

题目：

齿轮课程设计

系别：

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专业：

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班级：

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学生姓名：

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指导老师：

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完成日期：

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目录

1、《机械基础》课程设计任务书

2、设计内容

3、原始数据及设计要求

4、设计与计算

5、注意事项

6、总结

7、参考文献

1.《机械基础》课程设计任务书

班级

机电一体化《二》班

学生姓名

胡相平

指导教师

刘晓涵

课程设计题目

齿轮传动的设计

主要

设计

内容

设计计算主动轮、从动轮结构及尺寸，绘制主动轮图并标注主要尺寸及参数，设计计算主动轮轴键联接。

主要

技术指标

和设

计要

求

设计齿轮减速器中的齿轮传动，电动机的驱动功率为10KW，小齿轮转速为1000r/min，传动比i=3，单向传动，工作中有中等冲击，每天工作10小时，工作期限为5年。

2.原始数据及设计要求

设计一代式输送以及齿轮减速器中的齿轮传动，电动机的驱动功率为10KW，小齿轮转速为1000r/min，传动比i=3，单向传动，每天工作10小时，工作期限为5年。

3.设计与计算

各类机器所用齿轮传动的精度等级范围

机器名称

精度等级

机器名称

精度等级

汽轮机

3~6

拖拉机

6~8

金属切削机床

3~8

通用减速机

6~8

航空发动机

4~8

锻压机床

6~9

轻型汽车

5~8

起重机

7~10

载重汽车

7~9

农用机器

8~11

3.11减速器是一般工作机械，速度不高精度等级选用8级。

3.12该齿轮除传动比较大外其余无特殊要求，采用闭式软齿面，小齿轮用40Cr经调质处理齿面硬度为217-255HBS，大齿轮用45钢经正火处理齿面硬度为169-217HBS。

3.13该传动机构的主要失效形式是疲劳点蚀，故按齿面解除疲劳强度计算,校核其齿根弯曲疲劳强度。

设计公式为：

d1=2kT1/Ψd（ZEZH/σH）u+1/u

3.14载荷系数K.按表6-5取K=1.4

原动机

工作机的载荷特性

均匀、轻微冲击

中等冲击

大冲击

电动机

多缸内燃机

单缸内燃机

1~1.2

1.2~1.6

1.6~1.8

1.2~1.6

1.6~1.8

1.8~2.0

1.6~1.8

1.9~2.1

2.2~2.4

3.15转矩

T1=9.55×106×p1/n1

=9.55×106×10/1000

=95500N.mm

3.16接触疲劳需用应力

[σH]=σHlimZn/SH

查表6-19取合适值得

σHlim=560MpaσHlim=530Mpa

一年又300个工作日，每天工作10小时应力循环次数

N1=60njLh

=60×1000×1×5×300×10

=9.0×107

N2=N1/i

=9.0×107/3

=3.0×107

由图6-21得接触疲劳强度寿命系数

ZN1=1.29,ZN2=1.3（N1>N0,N0=107）

按一般可靠性要求取SH=1则

[σH1]=560×1/1=560Mpa

[σH2]=530×1/1=530Mpa

取[σH]=530Mpa

图6-21接触疲劳寿命系数KHN

+3.17按齿轮相对轴承对称布置，查表6-7

装置状况

两支承相对小齿轮作对称布置

两支承相对小齿轮作不对称布置

小齿轮作悬臂布置

φd

0.9～1.4（1.2～1.9）

0.7～1.15（1.1～1.65）

0.4～0.6

得：

Ψd=1.2ZH=2.5

由表6-6得

小齿轮材料

大齿轮材料

锻钢

铸钢

球墨铸铁

灰铸铁

锻钢

189.8

188.9

181.4

162.0～165.4

铸钢

－ 

188.0

180.5

161.4

球墨铸铁

 －

 －

173.9

156.6

灰铸铁

－

－

－

143.7~146.7

弹性系数ZE

ZE＝189.8√N/mm2

将以上数据代入下式

d1=3√2kT1/Ψd（ZEZH/σH）u+1/u

=√2×1.4×95500/1.2×（189.8×2.5/530）2×（3+1）/3

=97.8mm

3.18计算圆周速度

V=n1πd1/60×1000

=1000×3.14×98/60×1000

=5.13m/s<6m/s

所以选用8级精度合适。

3.19主要参数的确定。

1齿数取Z1=20

Z2=Z1i

=20×3

=60

2）模数m=d1/z1

=98/20

=4.9mm

正好是标准模数第二系列上的数值。

3）分度圆直径

d1=Z1m

=20×4.9=98mm

d2=Z2m

=60×4.9=294

4）中心距

a=（d1+d2）/2

=（98+294）/2

=196mm

5）齿宽

b=Ψdd1

=1.2×98=117.6mm

取b2=120mmb1=b2+5=125mm

3.20校核弯曲疲劳强度。

1）齿形系数YFS，查的：

YFS1=4.34

YFS2=3.94

2）弯曲疲劳强度许用应力。

[σF]=σFlimYN/SF

按齿面中间值差图6-18得：

σFlim1=190MpaσFlim2=160Mpa

弯曲疲劳寿命系数KFN

由图6-20得弯曲疲劳寿命系数：

YN1=1（N0=3×106N1>N0）

YN2=1（N0=3×106N2>N0）

按一般可靠性要求，弯曲疲劳安全系数SＦ＝１　则：

[σF1]=σFlimYN1/SF

=190Mpa

[σF2]=σFlimYN2/SF

=160Mpa

3）校核计算。

σF1=2KT1YFS1/bmd1

=2×1.4×95500×4.34/117.6×4.9×98

=20.55Mpa<[σF1]

σF2=[σF1]YFS2/YSF1

=20.55×3.94/4.34

=18.66Mpa<[σF2]

经校核应力值符合要求。

5.注意事项

5.1轴的结构工艺性轴的结构形状和尺寸应尽量満足加工、装备和维修的要求。

为此，常采用以下措施：

5.11当某一轴段需车制螺纹或磨削加工时，应留有退刀槽或砂轮越程槽。

5.12轴上所有键槽应沿轴的同一母线布置。

5.13为了方便轴上零件的装配和去除毛刺，轴端及轴肩一般均应制出450的倒角。

过盈配合轴段的装入段常加工出半锥角为300的倒向锥面。

5.14为了便于加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽和越程槽等尺寸一致。

5.15为便于轴上零件的装卸和固定，常将轴设计成阶梯形。

可依次把齿轮、套筒、左端滚动轴承、轴承盖、带轮和轴端挡圈从轴左端装入，由于轴的各段直径不同，当零件往轴上装配时，既不擦伤配合表面，又使装配方便；右端滚动轴承从轴的右端装入。

为使左、右端滚动轴承易于拆卸，套筒厚度和轴肩高度均应小于滚动轴承内圈的厚度。

5.2齿轮的结构

5.21齿轮轴和盘式齿轮较小的钢制圆柱齿轮，其齿根圆至键槽底部的距离或圆锥齿轮小端齿根圆至键槽底部的距离

时，齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴。

齿轮轴的刚度较好，但制造复杂，齿轮损坏时轴将同时报废。

故直径较大的齿轮应把齿轮和轴分开制造。

5.22腹板式和轮辐式齿轮当齿顶圆直经da

500mm时，为了减小质量和节约材料，通常要用腹板式结构。

应用最广泛的是锻造腹板式齿轮，对以铸铁或铸钢为材料的不重要齿轮，则采用铸造腹板式齿轮。

5.23组合式的齿轮结构为了节省贵重金属材料，便于制造、安装，直径很大的齿轮（da

600mm），常采用组装圈式结构的齿轮。

由于此齿顶圆直径da

200mm，又考虑到强度的要求，本齿轮设计采用实心齿轮。

6.总结

通过这次对齿轮传动的设计，让我了解了，也让我了解了齿轮传动的原理与设计理念，从中找出最适合的设计方法。

通过这次学习，让我对各种减速器都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些减速器还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

对设计的建议：

我希望在我们设计之前应先收集一些材料或老师告诉我们一些关于设计内容需要查阅的资料，这样会有助于我们进一步的进入状况，完成设计。

7.参考文献

7.1工程力学/蒙晓影主编，——4版。

——大连：

大连理工大学出版社。

2008.4（2009.1重印）

7.2机械基础/隋冬杰主编——1版——平顶山：

河南质量工程职业学院出版社。

（2009.8首印）

7.3互换性与测量技术/陈于萍、高晓康编著。

——2版。

北京：

高等教育出版社。

2005.7（2008重印）

7.4机械制图/石品德、潘周光、曹小荣主编。

——北京：

北京工业大学出版社（2007.10重印）

7.5中文版实用教程/张晓坤、隋晓朋、张智广主编。

——北京：

经济日报出版社。

2008.9