机械基础课程设计实训报告2dguq.docx

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1、课程设计计实训报报告课程名称称：机械基基础设计题目目：齿轮传传动的设设计系 别： 机机电工程程系 专业班级级：机电一一体化33班 学生姓名名：邢志远远学 号号： 022043309331066指导老师师： 魏波波 设计时间间： 20011年122月 河南质量量工程职职业学院院河南质量量工程职职业学院院机械基基础课课程设计计任务书书班级09机电电3班学生姓名名邢志远指导教师师魏波课程设计计题目齿轮传动动的设计计主要设计内容1、设计计计算主主动轮、从从动轮结结构及尺尺寸。2、绘制制主动轮轮图并标标注主要要尺寸及及参数。3、设计计计算主主动轮轴轴键联接接。主要技术指标标和设计要求1设计计指标 齿轮的

2、传传递功率率为200kw，低低速轴转转速为2200rr/miin，传传动比为为i=33.5； 单向传动动，一天天工作220小时时，一年年工作3300天天，工作作二十五五年，齿齿轮和轴轴的材料料均为445钢。 选择齿轮轮精度等等级。输输送机是是一般工工作机械械，考虑虑次对齿齿轮的传传递的功功率不大大，速度度不高，故故大小齿齿轮都选选用8级级精度。要要求齿轮轮面粗糙糙度Raa1.663.22um.2设计计要求 画出齿轮轮的结构构设计图图； 齿轮的主主要参数数； 校核齿轮轮的强度度； 轴的结构构设计于于计算；主要参考资料及文献1张张晓坤.隋晓朋朋.Auutocadd中文版版实用教教程.北北京：北北京

3、经济济日报出出版社，220088.92徐徐锦康.机械设设计.北北京：高高等教育育出版社社,20008.33唐唐金松.简明机机械设计计手册（第第二版）.上海：上海科学技术出版社，2000.54黄黄祖德.机械设设计.北北京：北北京理工工大学出出版社，220077.95岳岳优兰，马马文锁.机械设设计基础础.开封封：河南南大学出出版社，220099.5目录1 方案案的选择择与确定定31.1 齿轮参参数的选选择31.2设设计和计计算及说说明32轴的设设计82.1选选择轴的的材料882.2轴轴的最小小直径的的估算：82.3轴轴的结构构设计882.4轴轴的结构构工艺性性92.5提提高轴疲疲劳强度度的结构构措

4、施1113小结1134参考文文献1331方案的的选择与与确定根据任务务要求，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，低速轴转速n2=200r/min，传动比i = 3.5，单向传动，长期使用，齿轮与轴的材料均为45钢。1.1齿齿轮参数数的选择择1.1.1齿数zz对于软齿齿面的闭闭式传动动，在满满足弯曲曲疲劳强强度的条条件下，宜宜采用较较多齿数数，一般般取Z11 =220440。因因为当中中心距确确定后，齿齿数多，则则重合度度大，可可提高传传动的平平稳性。对对于硬齿齿面的闭闭式传动动，首先先应具有有足够大大的模数数以

5、保持持齿根弯弯曲强度度，为减减小传动动尺寸，宜宜取较少少齿数，但但要避免免发生根根切，一一般取ZZ1 =117220。1.1.2、模数数m模数影响响齿轮的的抗弯强强度，一一般在满满足齿轮轮弯曲疲疲劳强度度的条件件下，一一去较小小模数，以以增大齿齿数，减减小切齿齿量。1.1.3齿宽系系数d 齿宽系数数是大齿齿轮齿宽宽b和小小齿轮分分度圆直直径d11 之比比，增大大齿宽系系数，可可减小齿齿轮传动动装置的的径向尺尺寸，降降低齿轮轮的圆周周速度。但但是齿轮轮越大，载载荷分布布越不均均匀。为为便于装装配和调调整，常常将小齿齿轮宽加加大510 mm ，但设设计计算算时按大大齿轮齿齿宽计算算。1.2设设计和

6、计计算及说说明1.2.1.选择齿齿轮精度度等级。表1.11齿轮传传动常用用精度等等级及其其应用精度 等级圆周速度度v/mms-1应 用用 举举 例例直齿圆柱柱斜齿圆柱柱直齿锥齿齿轮615309要求运转转精确或或在高速速重载下下工作的的齿轮传传动；精精密仪器器和飞机机、汽车车、机床床中重要要齿轮710206一般机械械中的重重要齿轮轮；标准准系列减减速器齿齿轮；飞飞机、汽汽车和机机床中的的齿轮8593一般机械械中的重重要齿轮轮；飞机机、汽车车和机床床中的不不重要齿齿轮；纺纺织机械械中的齿齿轮；农农业机械械中的重重要齿轮轮9362.55工作要求求不高的的齿轮；农业机机械中的的齿轮由表1.1可知知精度

7、等等级可选选八级。1.2.2.选材与与热处理理该齿轮传传动无特特殊要求求，为制制造方便便采用软软齿面，大大小齿轮轮均用445号钢钢，小齿齿轮调质质处理，齿齿面硬度度：22292866HBSS,大齿齿轮正火火处理，齿齿面硬度度:16692177HBSS.1.2.3按齿面面接触疲疲劳强度度设计该传动为为闭式软软齿面，主主要失效效形式为为疲劳点点蚀，故故按齿面面解除疲疲劳强度度设计，再再按齿根根弯曲疲疲劳强度度校核。设计公式式：查表1.2表1.22载荷系系数k原动机工作机的的载荷特特性均匀、轻轻微冲击击中等冲击击大冲击电动机多缸内燃燃机单缸内燃燃机11.21.21.661.61.881.21.661

8、.61.881.82.001.61.881.92.112.22.441载载荷系数数K,取K=11.22由由n2=n1/i得n1=n2 x ii=2000x33.5=7000 r/minn转矩T11=9.55xx106x p1/n1=9.55xx106x200/7000=22728857.1N.mm 3接接触疲劳劳许用应应力 H= HliimZN/SH按齿面硬硬度中间间值查 图1.2 得得Hliim1=6000MPaa, Hliim2=5500MPaa图1.22HBSS硬度按一年工工作3000天,一天200小时工工作；25年则应力力循环次次数N1=600njlln=60xx7000x1xx20x

9、x3000x255=6.33x1009N2=NN1/i=1.88x 1009接触疲劳劳强度寿寿命系数数表1.3得接接触疲劳劳寿命系系数ZN1=1 ZN22=1 (N1 N1 NN0 , N0=1009)按一般可可靠性要要求，取取SH=1 则H11=6600xx1/1=6000MPaa H22=5550xx1/1=5500MPaa取HH=5550MPPa图1.33接触疲疲劳强度度寿命系系数4计计算小齿齿轮分度度圆直径径d1查表1.4按齿齿轮相对对轴承对对称布置置取d=11.04 ZH=2.5表1.44齿宽系系数dd=bd齿相对轴轴承位置置齿面硬度度3500HBSS3500HBSS对称布置置0.8

10、1.440.40.99非对称布布置0.61.220.30.66悬臂布置置0.30.440.20.225表1.55齿轮材材料弹性性系数ZZ()大齿轮材材料小齿轮材材料钢铸钢铸铁球墨铸铁铁钢189.8188.9165.4181.4铸钢188.9188.0161.4180.5因为材料料为455号钢，故取ZE=1889.88。将以上参参数代入入下式得得： =84.46 mmm取d1=90 mmm5计计算圆周周速度 V=nn1d1/(660x110000)=7700xx3.114x990/(660x110000)=3.2297mm/s1.2.4.确定主主要参数数表1.66渐开线线标准直直齿圆柱柱齿轮几几

11、何尺寸寸公式表表注：式中中上面的的符号用用于外齿齿轮或外外啮合传传动，下下面的符符号用于于内齿轮轮或内啮啮合传动动。（1）齿齿数取Z1=200 则Z2=Z1i=220x33.5=70(2) 模数数 mm=d11/Z1=90/220=44.5 mmm(正好是是标准模模数第二二系列上上的数值值)（3）分分度圆直直径 dd1=Z1m=20xx4.55=90mm dd2=Z2m=70xx4.55=3155 mmm (4) 中心心距 a=(d1+d2)/22=(90+3115)/2=2202.5 mm(5) 齿宽 b=dxdd1=1.004x900=933.6 mmm取b2=1000 mmm bb1=b

12、2+5=1055 mmm1.2.5.校核弯弯曲疲劳劳强度表1.77齿形系系数YFFa及应应力校正正系数z(zvv)17181920212223242526272829YFa2.9772.9112.8552.8002.7662.7222.6992.6552.6222.6002.5772.5552.533YSa1.5221.5331.5441.5551.5661.5771.57751.5881.5991.59951.6001.6111.622z(zvv)303540455060708090100150200注：1）基基准齿形形的参数数为=20、=0.38mm(m为为齿轮模模数)；2）对对内齿轮轮：

13、当=200、=0.15mm时，齿齿形系数数YFaa2.65，YYSa2.665。(1)齿齿形系数数YFS,查得 YYFS11=4.25 YFSS2=44.1(2)弯弯曲疲劳劳许用应应力 F= FliimYN/SF按齿面硬硬度中间间值查图图一得：Fliim1=2500 MPPa Fliim2=2100Mpa由图1.8 得弯曲曲疲劳寿寿命系数数；图1.88弯曲疲疲劳寿命命系数YN1=1 (NN0=3xx1066,N1N0) 得：Fliim1=2500 MPPa Fliim2=2100MpaF11=2250MPaaYN2=1 (NN0=3xx1066,N2N0) F2=2100MPaa按一般可可靠性

14、要要求，取取弯曲疲疲劳安全全系数SSF=1,则F11= Fliim1YY N11/SF=250MPaaF22= Fliim2 YN22/SF=2110Mpa(3)校校核计算算F1=2kTT1YFS11/bmmd1=2xx1.22x27728557.11x4.25/(1000x4.55x90)=68.7MPPaF1F2=F1YFS22/YFSS1=68.7x44.1/4.25=66.3 MMPaF21.2.6. 结结构设计计渐开线齿齿轮有五五个基本本参数名称符号意义标准化数数值齿数(tteetth nnumbber) Z在齿轮整整个圆周周上轮齿齿的总数数称为齿齿数模数(mmoduule)m齿距分

15、度度圆齿距距p与的比值值模数决定定了齿轮轮的大小小及齿轮轮的承载载能力。我国规定定标准化化模数压力角(特指分分度圆压压力角)(prresssuree annglee)决定渐开开线齿形形和齿轮轮啮合性性能的重重要参数数我国规定定标准化化压力角角为200度齿顶高系系数齿顶高计计算系数数:我国规定定标准化化齿顶高高系数为为1顶隙系数数顶隙(ccleaarannce)计算系系数我国规定定标准化化顶隙系系数为00.255da=dd+2hha=90+9=99mmmdf=dd+2ddf=d-2x1.25mm=90-11.25=78.75mmm2轴的设设计2.1选选择轴的的材料该轴没有有特殊的的要求，因因而选

16、用用调质处处理的445号钢钢，可以以查的其其强度极极限6650MMPa。2.2轴轴的最小小直径的的估算：表2.11轴常用用材料的的值和C值轴的材料料Q2355,200354540Crr,355SiMMn/MPAA12220203303044040552C16013551351188118106610797查表2.1得CC取1118因此 取d=40mmm由机械制制图手册册查得 公称直径径d公称尺寸寸bh长度L384412882811402.3轴轴的结构构设计根据齿轮轮减速器器的简图图确定轴轴上主要要零件的的布置图图（如图图）和轴轴的初步步估算定定出轴径径进行轴轴的结构构设计。图2.12.3.1轴

17、上零零件的轴轴向定位位齿轮的一一端靠轴轴肩定位位，另一一端靠套套筒定位位，装拆拆、传力力均较为为方便；两段端端承常用用同一尺尺寸，以以便于购购买、加加工、安安装和维维修；为为了便于于拆装轴轴承，轴轴承处轴轴肩不宜宜过高（其其高度最最大值可可从轴承承标准中中查得），故故左端轴轴承与齿齿轮间设设置两个个轴肩。2.3.2轴上零零件得周周向定位位齿轮与轴轴、半联联轴器与与轴得周周向定位位均采用用平键联联接及过过盈配合合。根据据设计手手册，并并考虑便便于加工工，取在在齿轮、半半联轴器器处得键键剖面尺尺寸为bbh=1811，配配合均采采用H77/k66；滚动动轴承内内圈与轴轴的配合合采用基基孔制，轴轴得尺

18、寸寸公差为为k6。2.3.3确定各各段轴径径直径和和长度轴长：取取决于轴轴上零件件得宽度度及他们们得相对对位置。具体工作作时，需需要注意意以下几几个问题题：1）轴上上与零件件向配合合的直径径应取成成标准值值，非配配合轴段段允许为为非标准准值，但但最好取取为整数数。2）与滚滚动轴承承相配合合的直径径，必须须符合滚滚动轴承承的内径径标准。3）安装装联轴器器的轴径径应与联联轴器的的孔径范范围相适适应。4）轴上上的螺纹纹直径应应符合标标准。5）轴上上与零件件相配合合部分的的轴段长长度，应应比轮毂毂长度略略短23mm，以以保证零零件轴向向定位可可靠。6）若在在轴上装装又滑移移的零件件，应该该考虑零零件的

19、滑滑移距离离。7）轴上上各零件件之间应应该留有有适当的的间隙，以以防止运运转时相相碰。2.4轴轴的结构构工艺性性轴的形状状，从满满足强度度和节省省材料考考虑，最最好是等等强度的的抛物线线回转体体。但是是这种形形状的轴轴既不便便于加工工，也不不便于轴轴上零件件的固定定；从加加工考虑虑，最好好是直径径不变的的光轴，但但光轴不不利于零零件的拆拆装和定定位。由由于阶梯梯轴接近近于等强强度，而而且便于于加工和和轴上零零件的定定位和拆拆装，所所以实际际上的轴轴多为阶阶梯形。为为了能选选用合适适的圆钢钢和减少少切削用用量，阶阶梯轴各各轴段的的直径不不宜相差差过大，一一般取为为510MMM。为了便于于切削加加

20、工，一一根轴上上的圆角角应尽可可能取相相同的半半径，退退刀槽取取相同的的宽度，倒倒角尺寸寸相同；一根轴轴上各键键槽应开开在同一一母线上上，若揩揩油键槽槽的轴段段图2.2直径相差差不大时时，应尽尽可能采采用相同同宽度的的键槽（如如图2.2），以以减少换换刀次数数。需要磨削削的轴段段，应该该留有砂砂轮越程程槽，以以便磨削削时砂轮轮可以磨磨削到轴轴肩的端端部；需需要切制制螺纹的的轴段，应应留有退退刀槽，以以保证螺螺纹牙均均能达到到与其期期的高度度（如图图）。图2.3为了便于于加工和和检验，轴轴的直径径应取为为圆整值值；与滚滚动轴承承相配合合的轴颈颈直径应应符合滚滚动轴承承内径标标准；有有螺纹的的轴段

21、直直径应符符合螺纹纹标准直直径。为了便于于装配，轴轴端应加加工出倒倒角（一一般为445），以以免装配配时把轴轴上零件件的孔壁壁擦伤（如如图）；过盈配配合零件件的装入入端应加加工出导导向锥面面（如图图），以以便零件件能顺利利地压入入。图2.4制造工艺艺性往往往是评价价设计优优劣的一一个重要要方面，为为了便于于制造、降降低成本本，一根根轴上的的具体结结构都必必须认真真考虑。如图2.4所示示轴结构构：1）螺螺纹段留留有退刀刀槽（图图a中的的），磨磨削段要要留越程程槽（图图b中的的）;同同一轴上上的圆角角、倒角角应尽可可量相同同；同一一轴上的的几个键键槽应开开在同一一母线上上（图bb中的）；螺螺纹前导

22、导段（图图a中的的）直径径应该小小于螺纹纹小径；轴上零零件（如如齿轮、带带轮、联联轴器）的的轮毂宽宽度大于于与其配配合的轴轴段长度度；轴上上各段的的精度和和表面粗粗糙度不不同。2.5提提高轴疲疲劳强度度的结构构措施轴的基本本形状确确定之后后，换需需要按照照工艺的的要求，对对轴的结结构细节节进行合合理设计计，从而而提高轴轴的加工工和装配配工艺性性，改善善轴的疲疲劳强度度。2.5.1减小应应力集中中轴上的应应力集中中会严重重削弱轴轴的疲劳劳强度，因因此轴的的结构应应尽量避避免和减减小应力力集中。为为了减小小应力集集中，应应该在轴轴剖面发发生突变变的地方方制成适适当的过过渡圆角角；由于于轴肩定定位面

23、要要与零件件接触，加加大圆角角半径经经常受到到限制，这这时可以以采用凹凹切圆角角或肩环环结构等等。常见的减减小应力力集中的的方法如如表2.2所示示。2.5.2改善轴轴的表面面质量表面粗糙糙度对轴轴的疲劳劳强度也也有显著著的影响响。实践践表明，疲疲劳裂纹纹常发生生在表面面粗糙的的部位。设设计时应应十分注注意轴的的表面粗粗糙度的的参数值值，即使使是不与与其它零零件向配配合的自自由表面面也不应应该忽视视。采用用輾压、喷喷丸、渗渗碳淬火火、氮化化、高频频淬火等等表面强强化的方方法可以以显著提提高轴的的疲劳强强度。表2.22减小应应力集中中的方法法2.5.3改善轴轴的受力力情况改进轴上上零件的的结构，减

24、减小轴上上载荷或或改善其其应力特特征，也也可以提提高轴的的强度和和刚度，如如图2.5所示示。如果果把轴毂毂配合面面分成两两段（图图b），可可以显著著减小轴轴的弯矩矩，从而而提高轴轴的强度度和刚度度。把转转动的心心轴（图图a）改改成不转转的心轴轴（图bb），可可使轴不不承受交交变应力力的作用用。图2.53小结通过这次次对直齿齿圆柱齿齿轮的设设计，让我知知道了工工程设计计的重要要性与设设计时应应考虑多多方面因因素，也也让我了了解了关关于设计计直齿圆圆柱齿轮轮的关键键因素，设设计齿轮轮传动时时，各个个齿轮的的硬度要要达到一一定的强强度才可可以满足足使用要要求。但但是最后后的成品品却不一一定与设设计时

25、完完全一样样，因为为，再实实际生产产设计中中存在着各各种各样样的条件件制约。而而且，在在现实设设计中存存在着各各种各样样的误差差。所以以，在设设计时应应考虑全全面，根根据生产产实际，从从中找出出最适合合的设计计方案。通过这次次学习，让让我对齿齿轮的传传动有了了一定的的了解，所所以说，应当进行实际操作与理论的结合，对自己的重要性。4参考文文献1张张晓坤，隋晓朋朋.Autocadd中文版版实用教教程.北京：北京经经济日报报出版社社，20008.92徐徐锦康.机械设设计.北京：高等教教育出版版社,220088.33唐唐金松.简明机机械设计计手册（第第二版）.上海：上海科学技术出版社，2000.54黄

26、黄祖德.机械设设计.北京：北京理理工大学学出版社社，20007.95岳岳优兰，马马文锁.机械设设计基础础.开封：河南大大学出版版社，220099.56隋隋冬杰.机械基基础.上上海：同同济大学学出版社社，20009.97胡胡宴费.机械设设计基础础.北京京：高等等教育出出版社20005.1108吴吴晗.机械设设计教程程.北京:北京理理工大学学出版社社.20007.339黄黄鹤汀.机械制制造技术术.北京京:机械械工业出出版社.19997.1210成大先先.机械设设计手册册(第五五版).北京：化学工工业出版版社，20008.004附cadd图：河南质量量职业学学院机电电工程系系课程设计计综合成成绩评定定表姓名邢志远学号02044309931006班级机电三班班课程名称称机械基础础设计题目目齿轮传动动的设计计指导教师师评语指导教师师签字： 年月 日日设计报告告成绩综综合评定定项 目标准成绩1、计算算和绘图图能力102、综合合运用专专业知识识能力203、运用用计算机机能力和和外语能能力104、查阅阅资料、运运用工具具书的能能力105、独立立完成设设计能力力106、书写写情况（文文字能力力、整洁洁度）107、表述述能力（逻逻辑性、条条理性）10平时考核核成绩（220）设计考核核成绩（880）综合成绩绩 教研室室主任签签名： 年月月 日日23