齿轮传动的设计(论文).doc

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1、河南质量工程职业学院毕 业 设 计（论 文） 题 目齿轮传动的设计系 别XXX工程系专 业XXX一体化班 级08XXX一班学生姓名XXX学 号0204308XXX指导教师XXX定稿日期2010年12月28日 摘要齿轮传动式机械中最重要的应用最广泛的一种传动形式，对齿轮传动的最基本要求是运转平稳且有足够的承载能力。齿轮传动具有承载能力大，效率高，允许速度高，尺寸紧凑寿命长等特点，因此传动系统中一般首先采用齿轮传动，并且齿轮机构可以用来传递在任意两轴间的运动和动力，是现代机器应用最广泛的一种机械传动机构。关键词：齿轮传动、转速平稳、承载能力、传递、现代机器。 AbstractGear mechan

2、ical application of the most important of the most widely used form of a transmission, the gear transmission is smooth and the most basic requirements of adequate carrying capacity. Gear drive with a load capacity, high efficiency, allowing high-speed, compact size and long lifespan, so generally th

3、e first use of transmission gear and transmission gears can be used in any movement between the two axes and power of modern the most widely used machine a mechanical transmission.Key words: Gear、steady speed、 bearing capacity、transmission、 modern machines。毕业设计（论文）任务书专业班级08级XXX一体化一班姓名XXX学号0204308XXX

4、指导教师XXX设计（论文）题目齿轮传动的设计加工与编程主要研究内容齿轮传动设计的加工工艺与编程主要技术指标或研究目标通过轴的零件图的分析，设计出轴的加工工艺步骤，在由加工工艺过程编制轴的加工程序。基本要求1.使学生主动查阅有关资料，拓展知识2.能够熟练应用机械制造中的基本理论知识3.能够解决零件在加工过程中的加紧、定位及工艺文件编制等问题主要参考资料及文献1 孙江宏，段大高 中文版Pro/Engineer2001入门与实例应用 北京：中国铁道出版社，20032 徐锦康 机械设计 北京：机械工业出版社，20013 葛常清 机械制图（第二版） 北京：中国建材工业出版社，20004 谭浩强 C程序设

5、计（第二版） 北京：清华大学出版社，20005 徐士良 C程序设计 北京：机械工业出版社，2004目录摘要.Abstract.引言.1传动装置总体设计.1.1设计任务书.1.2设计传动方案.1.3电动机的选择.1.3.1电动机的容量选择.1.3.2电动机转速的选择.1.3.3电动机型号的确定.1.3.4传动比的分配.1.3.5传动系统的动力和动力参数的计算.2 传动零件的设计计算.2.1高速级齿轮的参数计算.2.1.1材料选择及热处理.2.1.2齿根弯曲疲劳强度设计.2.2低速级齿轮的计算.3 轴及轴承装置的设计计算.3.1 轴的设计.3.1.1中间轴的设计.3.1.2输入轴的设计 .3.1.

6、2输出轴的设计.4 主要零部件的工艺设计.4.1 中间轴的工艺设计.5 结束语.6 致谢.7 参考文献.引言齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它的主要优点是：瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；适用的功率和速度范围广；传动效率高，=0.92-0.98；工作可靠、使用寿命长；外轮廓尺寸小、结构紧凑。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水

7、平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。在21世纪

8、成套机械装备中,齿轮仍然是机械传动的基本部件。CNC机床和工艺技术的发展,推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动、齿轮、带链的混合传动,将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉,将成为新型传动产品发展的重要趋势。1 传动装置总体设计1.1设计任务书1设计任务设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱直齿齿轮减速器传动。2 设计要求 （1）外形美观，结构合理，性能可靠，工艺性好； （2）多有图纸符合国家标准要求； （3）按毕业设计（论文）要求完成相关资料整理装订工作。3 原始数据 （1）运输带工作拉力 F=4KN （2）运输带工作速度V=2.0m/s(

9、3)输送带滚筒直径 D=450mm（4）传动效率4工作条件两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限10年，年工作300天。1.2 确定传动方案 图1-1(a)展开式两级圆柱齿轮减速器 图1-1(b) 同轴式两级圆柱齿轮减速器 方案（a）为展开式两级圆柱齿轮减速器，其推荐传动比=840。展开式圆柱齿轮减速器的特点是其结构简单，但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。方案（b）为同轴式两级圆柱齿轮减速器，其推荐传动比=840

10、。同轴式圆柱齿轮减速器的特点是减速器横向尺寸较小，两对齿轮浸入油中深度大致相同。但轴向尺寸和重量较大，且中间轴较长、刚度差，使载荷沿齿宽分布不均匀，高速级齿轮的承载能力难于充分利用。 综合比较展开式与同轴式圆柱齿轮减速器的优缺点，在本设计中，我将采用展开式圆柱齿轮减速器为设计模版。1.3电动机的选择1.3.1 电动机的容量选择根据已知条件可以计算出工作机所需有效功率.0 设 输送机滚筒轴至输送带间的传动效率； 联轴器效率， =0.99 闭式圆柱齿轮传动效率， =0.97 一对滚动轴承效率， =0.99 带式输送机滚筒效率。 =0.96估算运动系统总传递效率：式中： 得传动系统总效率工作机所需电

11、动机功率 由表1-1所列Y系列三相异步电动机技术数据中可以确定，满足条件的电动机额定功率应取为11。表1-1Y系列三相异步电动机技术数据电动机型号额定功率/满载转速/（）Y100L-4314202.22.2Y112M-4414402.22.2Y132S-45.514402.22.2Y132M-47.514402.22.2Y160M-41114602.22.2Y160L-41514602.22.2Y160L-6119702.02.01.3.2 电动机转速的选择根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速 由表1-1初选同步转速为1500和1000的电动机，对应用于额定功率的电动机型号应分别为Y16

12、0M-4型和Y160L-6型。把Y160M-4型和Y160L-6型电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表1-2:表1-2 方案的比较方案号电动机型号额定功率（）同步转速（）满载转速（）总传动比Y160M-411.01500146017.19Y160L-611.0100097011.42通过对这两种方案比较可以看出：方案选用的电动机转速高、质量轻、价值低，总传动比为17.19，比较合适，故选用方案。1.3.3 电动机型号的确定 根据工作条件：两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限为10年，年工作300天，工作机所需电动机功率及电动机的同

13、步转速等，选用Y系列三项异步电动机，卧式封闭结构，型号为Y160M-4，其主要性能数据如下：电动机额定功率 电动机满载转速 电动机轴身直径 电动机轴身长度 1.3.4 传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比 由传动系统方案知 所以圆柱齿轮总传动比 为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两对齿轮材料相同、齿面硬度、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比 低速级传动比 传动系统各传动比分别为：反应力 ， 左支点垂直面的支反应力，1.3.5 传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算：0轴（电动机轴）：1轴（减速器高速轴）：2轴（减速器中间轴）： 3轴

14、（减速器低速轴）： 2 传动零件的设计计算2.1 高速级齿轮的参数计算2.1.1 材料选择及热处理减速器要求结构紧凑，故小齿轮选用调质HBS1=240270的45钢，大齿轮选用正火HBS2=200230的45钢；载荷稳定，齿速不高，初选8级精度。2.1.2 齿根弯曲疲劳强度设计（1） 确定公式中的参数值 1） 载荷系数 试选=1.52） 小齿轮传递的转矩 3） 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限， =380（查图6.1 机械设计 徐锦康主编）4） 应力循环次数 5） 弯曲疲劳寿命系数， =0.86 =0.90（查图6.7机械设计 徐锦康主编） 6） 许用弯曲应力计算（取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数

15、） 则/= 7） 查取齿形系数和应力校正系数 根据当量齿数 8） 计算大小齿轮的并加以比较 因为，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 9） 重合系数及螺旋角系数 取=0.7 ，=0.86（2） 设计计算 1） 试计算齿轮模数 2） 计算圆周速度 3） 计算载荷系数 查表6.2（机械设计 徐锦康主编）得 ； 根据、8级精度，查图6.10（机械设计 徐锦康主编）得；斜齿轮传动取；查图6.13（机械设计 徐锦康主编）得。则载荷系数 4） 校正并确定模数 （取=2）（3） 计算齿轮传动几何尺寸 1） 中心距 （圆整为=119mm） 2） 螺旋角 3） 两分度圆直径， mm mm 4) 齿宽， mm 取

16、=35mm =10）mm =40mm(4) 校核齿面接触疲劳强度 1） 大小齿轮的接触疲劳强度极限， =11702） 接触疲劳寿命系数， 查图6.6（机械设计 徐锦康主编）得=0.88，=0.923） 计算许用接触应力取安全系数，则4） 节点区域系数 查图6.19（机械设计 徐锦康主编）得=2.445） 重合度系数 =0.86） 螺旋角系数 =7） 材料系数 查表6.3（机械设计 徐锦康主编）得 =189.88） 校核计算 接触疲劳强度满足要求（5） 齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 大齿轮：齿顶圆直径大于160mm,但小于500mm，故采用腹板式结构2. 2 低速级齿轮的计算 减速器要求结构紧凑

17、，故大齿轮用40Cr调质处理后表面淬火，小齿轮用45钢，载荷稳定，齿速不高，初选8级精度，闭式硬齿面齿轮传动，传动平稳，齿数宜多，选=25，=（取=92）。按硬齿面齿轮非对称安装，查表选齿宽系数。初选螺旋角=1 齿根弯曲疲劳强度设计（1） 确定公式中的参数值 1） 载荷系数 试选=1.52） 小齿轮传递的转矩 3） 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限， =380（查图6.1 机械设计 徐锦康主编）4） 应力循环次数 5） 弯曲疲劳寿命系数， =0.90 =0.92（查图6.7机械设计 徐锦康主编） 6） 许用弯曲应力计算（取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数 ） 则/= 7） 查取齿形系数和应力校正系数

18、根据当量齿数 查表3-1取齿形系数和应力修正系数 8） 计算大小齿轮的并加以比较 因为，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 9） 重合系数及螺旋角系数 取=0.68 ，=0.86（2） 设计计算 1） 试计算齿轮模数 2） 计算圆周速度 3） 计算载荷系数 查表6.2（机械设计 徐锦康主编）得 ； 根据、8级精度，查图6.10（机械设计 徐锦康主编）得；斜齿轮传动取；查图6.13（机械设计 徐锦康主编）得。则载荷系数 4） 校正并确定模数 （取=2.5）（3） 计算齿轮传动几何尺寸 1） 中心距 （圆整为=151mm） 2） 螺旋角 3） 两分度圆直径， mm mm 4) 齿宽， mm 取=5

19、5mm =10）mm =60mm(4) 校核齿面接触疲劳强度 1） 大小齿轮的接触疲劳强度极限， =11702） 接触疲劳寿命系数， 查图6.6（机械设计 徐锦康主编）得=0.92，=0.963） 计算许用接触应力取安全系数，则4） 节点区域系数 查图6.19（机械设计 徐锦康主编）得=2.435） 重合度系数 =0.86） 螺旋角系数 =7） 材料系数 查表6.3（机械设计 徐锦康主编）得 =189.88） 校核计算 接触疲劳强度满足要求（5） 齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 大齿轮：齿顶圆直径大于160mm,但小于500mm，故采用腹板式结构。3 轴及轴承装置的设计计算3. 1 轴的设计 轴

20、是减速器的主要零件之一，轴的结构决定轴上零件的位置和有关尺寸。如图3-1为两级圆柱齿轮减速器轴的布置状况。图3-1 两级圆柱齿轮减速器轴的布置考虑相邻齿轮沿轴向不发生干涉，计入尺寸s，可取s=10mm。考虑齿轮与箱体内壁沿轴向不发生干涉，计入尺寸k，可取k=10mm。为保证滚动轴承放在箱体轴承座孔内，计入尺寸c=5mm。初取轴承宽分别为n1=20mm,n2=22mm,n3=22mm。3.1.1 中间轴的设计图3-2 中间轴 轴的材料选用45钢，调质处理，查表11.3（机械设计 徐锦康主编）确定C值。 （取）即取段上轴的直径。 由可初选轴承，查表11-4（机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编）选

21、7008C型轴承，其内径，外径D=68,宽度B。 处轴肩的高度h=(),但因为该轴肩几乎不受轴向力，故取，则此处轴的直径。又因为此处与齿轮配合，故其长度应略小于齿宽，取。齿轮的定位轴肩高度，但因为它承受轴向力，故取，即。而此处轴的长度： （取）处也与齿轮配合，其直径与处相等，即。该处的长度应略小于齿轮宽度，取。结合图3-1和图3-2可得段和段处轴的长度： 综上，中间轴各段长度和直径已确定： 3.1.2 输入轴的设计图3-3 输入轴轴的材料选用45钢，调质处理。（1） 估算轴的最小直径 查表11.3（机械设计 徐锦康主编）确定C值。 单键槽轴径应增大即增大至 （取）。（2）选择输入轴的联轴器 1

22、）计算联轴器的转矩 查表10.1（机械设计 徐锦康主编）确定工作情况系数 选择弹性柱销联轴器，按，查标准GB/T5014-1985，选用HL2型弹性联轴器，。半联轴器长度 与轴配合毂孔长度 半联轴器孔径 （3）确定轴的最小直径 应满足（取） （4） 确定各轴段的尺寸 段轴的长度及直径 应略小于 取 段轴的尺寸 处轴肩高度（取），则；为便于轴承端盖拆卸，取。段轴的尺寸 该处安装轴承，故轴的直径应与轴承配合，查表11-4 （机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编）选7006C型轴承，其内径，外径D=55,宽度B。 ，。段轴的尺寸 该处轴的直径应略大于处轴的直径，取；参照图3-1，可知。段轴的尺寸 该

23、轴处为齿轮轴，该处为齿轮，故段轴的尺寸 由图3-3可知，段轴的长度 ， 3.1.3 输出轴的设计图3-4 输出轴 轴的材料选用45钢，调质处理。 （1） 估算轴的最小直径 查表11.3（机械设计 徐锦康主编）确定C值。 单键槽轴径应增大即增大至 （取）。（2）选择输入轴的联轴器 1）计算联轴器的转矩 查表10.1（机械设计 徐锦康主编）确定工作情况系数 选择弹性柱销联轴器，按，查标准GB/T5014-1985，选用HL5型弹性联轴器，。半联轴器长度 与轴配合毂孔长度 半联轴器孔径 （3）确定轴的最小直径 应满足（取） （4） 确定各轴段的尺寸 段轴的长度及直径 应略小于 取 。段轴的尺寸 处轴

24、肩高度（取），则；为便于轴承端盖拆卸，取。段轴的尺寸 该处安装轴承，故轴的直径应与轴承配合，查表11-4 （机械设计课程设计 王大康 卢颂峰主编）选7013C型轴承，其内径，外径D=100,宽度B。，。段轴的尺寸 处轴肩高度（取），取。段轴的尺寸 处轴肩高度（取），即；轴肩宽度（取）。段轴的尺寸 此处安装齿轮，故其长度应略小于齿轮宽度，；。段轴的长 ， 4 主要零部件的工艺设计4.1 中间轴的工艺设计工序号工种工序内容(长度单位：mm）加工简图设备车1.车一端面，钻中心孔；2.切断至长170；3.车另一端面至长168，钻中心孔。图4-1普通车床车1.粗车一端外圆分别至5498，4690，422

25、3；2.半精车该端外圆分别至5299，44.491，40.434； 3.倒角1；4.粗车另一端外圆分别至4668，4236；5.半精车该端外圆分别至44.469，40.437；6.倒角1。图4-2图4-3普通车床铣粗-精铣键槽分别至，。.图4-4立式铣床热淬火回火(钳)修研中心孔钻床磨1.粗磨一端外圆分别至44、40； 2.精磨该端外圆分别至44、40； 3. 粗磨另一端外圆分别至44、40；2.精磨该端外圆分别至44、40；图4-5外圆磨床检按图样要求检验 图4-1普通车床中间轴的工艺设计图4-2普通车床中间轴的工艺设计图4-3普通车床中间轴的工艺设计图4-4立式铣床中间轴的工艺设计图4-5

26、外圆磨床中间轴的工艺设计结束语由于减速器是当今世界上最常用的传动装置，所以世界各国都不断的在改进它，寻求新的突破，降低其成本，提高其效率，扩大其应用范围。为了更好的适应现代市场的需求，就必须运用计算机辅助设计技术解决过去计算繁琐，绘图工作量大及工作效率低，速度慢的问题。基于这些方面，我们运用了功能强大的三维造型软件Pro-E对减速器的各个组成零件进行三维实体造型并进行装配，实现所设计的减速器在投产前的装配检验。通过实体造型和装配，检验并修正设计计算中可能出现的一些问题，使其布局更合理，使产品的设计更贴近生产实际，并能直接生成二维图纸，为我们节约了大量的时间。通过这次设计，我学到了很多知识，巩固

27、了一些原来遗忘、疏忽的知识点；原来不理解、没掌握好的问题，也通过翻阅资料、请教老师，把它们都解决了。由于Pro/E是我的一个薄弱环节，因此在造型中遇到了许多难题。通过查阅资料，请教老师、同学，我都一一解决了。通过本次毕业设计，我体会到了团队的精神的重要性。同时，我也发现自己在学校几年的学习过程中存在着很多不足，尤其是专业知识的应用方面，不能在实践中很好的运用。通过这次毕业设计，使自己有了一种新的感受和认识，相信自己在今后的工作和学习中将发挥的更好。由于本人未在生产实际中真正切切的接触过减速器及其零部件的设计生产，因此有些数据只是根据查阅资料获得，离实际应用可能有些出入。致 谢非常感谢XXX老师

28、、冯老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，他给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，他放弃了自己的休息时间，他的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向他表示我诚挚的谢意。在这半学期的毕业设计过程中，我遇到了好多困难。在此，我首先要感谢冯老师，正是由于他的指导和帮助我才能顺利完成本次毕业设计。冯老师治学严谨、知识渊博。在设计的过程中，冯老师经常抽出时间和我们一起讨论设计时需要注意的一些问题和要求。我们遇到解决不了的问题，他也会尽快的帮我们解决。其次要感谢系领导给我们毕业设计提供一个良好的设计环境，便于我们顺利的完成

29、毕业设计.最后要感谢所有关心和帮助过我的老师、同学和朋友们，他们为我提供了很多有价值的资料信息，帮我解决了很多难题，并且给了我很多的鼓励，衷心的感谢你们!参 考 文 献1 吴彦农，康志军 Solidworks2003实践教程 淮阴：淮阴工学院， 20032 孙江宏，段大高 中文版Pro/Engineer2001入门与实例应用 北京：中国铁道出版社，20033 徐锦康 机械设计 北京：机械工业出版社，20014 葛常清 机械制图（第二版） 北京：中国建材工业出版社，20005 谭浩强 C程序设计（第二版） 北京：清华大学出版社，20006 徐士良 C程序设计 北京：机械工业出版社，20047 刘

30、鸿之 C程序设计题解与上机指导（第二版） 北京：高等教育出版社，2001 8 吕广庶，张远明 工程材料及成型技术 北京：高等教育出版社，20019 张彦华 工程材料与成型技术 北京：北京航空航天大学出版社，200510 周昌治，杨忠鉴，赵之渊，陈广凌 机械制造工艺学 重庆：重庆大学出版社，199911 曲宝章，黄广烨 机械加工工艺基础 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，200212 张福润，徐鸿本，刘延林 机械制造技术基础（第二版） 武汉：华中科技大学出版社，200213 宁汝新，赵汝嘉 CAD/CAM技术 北京：机械工业出版社，200314 蔡汉明，陈清奎 CAD/CAM建设 北京：机械工业出版

31、社，200315 司徒忠，李 璨 机械工程专业英语 武汉：武汉理工大学出版社，200116 任金泉 机械设计课程设计 西安交通大学出版社，200517 甘永力 几何量公差与检测 上海科学技术出版社，2004河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表一（指导教师用）班级：XXX一体化一班 姓名：XXX 学号：0204308XXX评价内容具 体 要 求分值评分调查论证能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10实验方案设计与实验技能能正确设计实验方案，独立进行实验工作。20分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处

32、理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。20工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。20质 量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。20创 新工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成 绩100指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表二（评阅人用）班级：XXX一体化一班 姓名：XXX 学号：0204308XXX评价内容具

33、体要求分值评分资料利用查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。15论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。50工作量、难度工作量饱满，难度较大。25创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成 绩100评阅人评语： 评阅人签名： 年 月 日河南质量工程职业学院毕业设计（论文）答辩情况记录（答辩委员会或答辩小组用）班级：XXX一体化一班 姓名：XXX 学号： 0204308XXX 答 辩 题 目对学生回答问题的评语正确基本正确经提示回答不正确未回答