机械基础(齿轮传动的设计)

课程设计实训报告

课程名称: 《机械基础》

设计题目:齿轮传动的设计

系别: 机电工程系

专业班级: 机电一体化技术3班

学生姓名: 张波

学号: 20093121325

指导老师: 张传亮

设计时间: 2010年12月

河南质量工程学院

河南质量工程职业学院《机械基础》课程设计任务书

目录

1 方案的选择与确定 (2)

1.1 齿轮参数的选择 (3)

1.2设计和计算及说明 (3)

2轴的设计 (7)

2.1选择轴的材料 (7)

2.2轴的最小直径的估算： (7)

2.3轴的结构设计 (8)

2.4轴的结构工艺性 (9)

2.5提高轴疲劳强度的结构措施 (10)

3小结 (11)

4参考文献 (12)

1 方案的选择与确定

根据任务要求，选择齿轮传动设计，设计带式输送机的一级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，该减速器由电动机驱动，齿轮传递的功率为20 KW，低速轴=200r/min，传动比i = 3.5，单向传动，长期使用，齿轮与轴的材料均转速n

2

为45钢。

1.1 齿轮参数的选择

1.1.1 齿数z

对于软齿面的闭式传动，在满足弯曲疲劳强度的条件下，宜采用较多齿数，=20～40。因为当中心距确定后，齿数多，则重合度大，可提高传动的一般取Z

1

平稳性。对于硬齿面的闭式传动，首先应具有足够大的模数以保持齿根弯曲强度，

=17～20。

为减小传动尺寸，宜取较少齿数，但要避免发生根切，一般取Z

1

1.1.2、模数m

模数影响齿轮的抗弯强度，一般在满足齿轮弯曲疲劳强度的条件下，一去较小模数，以增大齿数，减小切齿量。

1.1.3 齿宽系数Ψd

之比，增大齿宽系数，可齿宽系数是大齿轮齿宽b和小齿轮分度圆直径d

1

减小齿轮传动装置的径向尺寸，降低齿轮的圆周速度。但是齿轮越大，载荷分布越不均匀。为便于装配和调整，常将小齿轮宽加大5～10 mm ，但设计计算时按大齿轮齿宽计算。

1.2设计和计算及说明

1.2.1.选择齿轮精度等级。

表1.1齿轮传动常用精度等级及其应用

1.2.2.选材与热处理

该齿轮传动无特殊要求，为制造方便采用软齿面，大小齿轮均用45号钢，小齿轮调质处理，齿面硬度：229～286HBS,大齿轮正火处理，齿面硬度:169～217HBS.

1.2.3按齿面接触疲劳强度设计

该传动为闭式软齿面，主要失效形式为疲劳点蚀，故按齿面解除疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 设计公式： []3

21

1)

(1

2H E H d

Z Z u

u KT d σψ⋅±⋅

≥

查表1.2

[1]载荷系数K,取K=1.2

[2]由n 2=n 1/i 得n 1=n 2 x i=200x3.5=700 r/min

转矩T 1=9.55x106x p 1/n 1=9.55x106x20/700=272857.1N.mm

[3]接触疲劳许用应力 [σH ]= σHlim Z N /S H

按齿面硬度中间值查 图1.2 得σHlim1=600MPa, σHlim2=550MPa

图1.2HBS 硬度

按一年工作300天,一天20小时工作；25年则应力循环次数N 1=60njl n =60x700x1x20x300x25=6.3x109 N 2=N 1/i=1.8x 109

接触疲劳强度寿命系数表1.3得接触疲劳寿命系数Z N1=1 Z N2=1 (N 1 ＞N 1 ＞N 0 , N 0=109)

按一般可靠性要求，取S H =1 则 [σH1]=600x1/1=600MPa [σH2]=550x1/1=550MPa 取[σH ]=550MPa

[4]计算小齿轮分度圆直径d 1查表1.4按齿轮相对轴承对称布置取Ψd=1.04 Z H =2.5

表1.4齿宽系数ψd=b ／d ₁

表

1.5齿轮材料弹性系数

因为材料为45号钢，故取Z E 。 将以上参数代入下式得：

[]3

21

1)

(1

2H E H d

Z Z u

u KT d σψ⋅±⋅

≥

= 3

2

)550

5.28.189(5.315.304.11.2728572.12⨯⨯+⨯⨯⨯

=85.00 mm

取 d 1=90 mm

[5]计算圆周速度 V=n 1πd 1/(60x1000)=700x3.14x90/(60x1000)=3.297m/s 1.2.4.确定主要参数

表1.6渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸公式表

注：式中上面的符号用于外齿轮或外啮合传动，下面的符号用于内齿轮或内啮合传动。

（1）齿数 取Z 1=20 则Z 2=Z 1i=20x3.5=70

(2) 模数 m=d 1/Z 1=90/20=4.5 mm (正好是标准模数第二系列上的数值) （3）分度圆直径 d 1=Z 1m=20x4.5=90 mm d 2=Z 2m=70x4.5=315 mm (4) 中心距 a=(d 1+d 2)/2=(90+315)/2=202.6 mm

(5) 齿宽 b=Ψdxd 1=1.04x90=93.5 mm 取b 2=100 mm b 1=b 2+5=105 mm 1.2.5.校核弯曲疲劳强度

注：1）基准齿形的参数为α=20°、、ρ=0.38m(m 为齿轮模数)；

2）对内齿轮：当α=20°、、ρ=0.15m 时，齿形系数YFa ＝

2.65，YSa ＝2.65。

s a Fa FS Y Y Y

(1)齿形系数Y FS ,查得 Y FS1=4.25 Y FS2=4.1

(2)弯曲疲劳许用应力 [σF ]= σFlim Y N /S F