高速级齿轮传动设计

Hefei University

课程设计

COURSE PROJECT

题目： 高速级齿轮传动设计 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及自动化 学制： 四年 姓名： 孙涛 学号： 0806011023 导师： 王学军

2010 年 11 月 27 日

目录

第 1 章 1.1. 1.3. 1.4. 第 2 章 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.

高速级齿轮传动的设计任务书 ...................................................................... 1 设计题目 ....................................................................................................... 1 设计要求 ....................................................................................................... 2 作业目的 ....................................................................................................... 2 高速级斜齿圆柱齿轮的设计 .......................................................................... 3 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 ........................................................ 3 初步计算传动主要尺寸 ................................................................................. 4 确定传动尺寸 ................................................................................................ 5 校核齿根弯曲疲劳强度 ................................................................................. 6 计算齿轮传动的其它几何尺寸 ...................................................................... 7 齿轮传动的润滑方式 ..................................................................................... 8

设计小结 ......................................................................................................................... 9 参考文献 ....................................................................................................................... 10

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第 1 章 高速级齿轮传动的设计任务书

1.1. 设计题目

设计用于二级斜齿圆柱齿轮减速器。减速器一般由箱体，箱盖、斜齿圆柱齿轮、轴承，螺栓等零件所组成（见图1）。斜齿圆柱齿轮在固定在轴承上旋转，通过不同的传动比改变速度。

图 1减速器

图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器的结构简图，已知小齿轮的传递功率为P（KW），

转速为n1，（r/min）,高速级传动比为i，两班制工作，载荷平稳，设计寿命为8年。

1.2. 设计数据

表 1设计数据 方案 3 传递功率为P（KW） 7.00 转速n1（r/min） 600 高速级传动比为i 2.2 机械设计课程设计

1.3. 设计要求

1、设计说明书一份，主要包括：二级斜齿圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动设计计算等。

2、绘大齿轮结构图。

1.4. 作业目的

1. 熟悉二级斜齿圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动设计的工作原理，设计与计算的方法；

2. 运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识，解决材料的选择，强度计算和刚度计算，制造工艺与装配工艺等方面的问题。

3. 熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。

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第 2 章 高速级斜齿圆柱齿轮的设计

项目 计算及说明 考虑到此装置为一般机械，故大、小齿轮均选用45钢，采用软 故选8级精度。 结果 2.1. 选择齿轮材料、热处理方式和精度齿面，由表8.2得：小齿轮调制处等级 理，齿面硬度为217~255HBW，平均硬度为236HBW；大齿轮正火处理，齿面硬度为162~217HBW，平 均硬度为190HBW。大、小齿轮齿面平均硬度差为46HBW，在30~50HBW范围内。

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2.2. 初步计算传动主要尺寸

项目代号公式数据单位备注一、接触疲劳强度设计(软齿面闭式传动)齿轮精度等级小齿轮传递的功率小齿轮传递的转速小齿轮传递的转矩8.000p1n1T1KtΦdZEβZHuz1z2εεαβ9.55106p1n1级Kwr/minNmm1.1~1.80.6~1.2Mpa7.000600.000111416.6671.400由表8.6查得，P144由表8.5查得，P136初选为12°由图8.14查得，P136iI1.100189.80012.0002.4602.20024.000载荷系数齿宽系数弹性系数螺旋角节点区域系数齿数比小齿轮齿数大齿轮齿数端面重合度轴面重合度重合度系数螺旋角系数齿轮接触疲劳极限应σ齿轮接触疲劳极限应σ钢-钢标准齿轮18~30°uz1111.883.2ZZ12cos53.0001.6491.7840.7750.990570.000390.0001152000000.000523636363.6360.318dZ1tan由图8.15查得，P136由图8.24查得，P142由图8.28查得，P146由图8.28查得，P146ZεZβHlim1Hlim2MpaMpa小齿轮应力循环次数N1大齿轮应力循环次数N2小齿轮寿命系数大齿轮寿命系数安全系数ZN1ZN2SH60n1aLhN1/iI由图8.29查得，P147由图8.29查得，P147ZN11.0001.0601.000570.000413.400413.4002齿轮接触疲劳许用应[σ]H1齿轮接触疲劳许用应[σ]H2接触疲劳许用应力[σ]H小齿轮分度圆直径d1t SHlim1SHMPaMPaMPammZN2HHlim2min{H1,H2}3ZEZHZZ2KtT1u1duH67.662机械设计课程设计

2.3. 确定传动尺寸

二、确定传动尺寸使用系数圆周速度动载荷系数齿向载荷分布系数齿间载荷分配系数KAvKVK由表8.3查得，P130d1tn16010001.0002.1251.1401.1201.2001.53269.7282.8423.000118.080120.000mmmmmmmmmm°设轴刚性较大设未经表面硬化m/s由图8.7查得，P131由图8.11查得，P132由表8.4查得，P133K载荷系数d1t修正模数模数中心距圆整后的中心距Kd1mmnaaKAKVKKd1t3KKtd1cosz1由表8.1查得，P124mnz1z22cos螺旋角修正后端面重合度εαβarccosmnz1z22acos15.7421.6232.3660.8000.9702111.883.2ZZ21修正后轴面重合度ε0.318dZ1tan由图8.15查得，P136由图8.24查得，P1423修正后重合度系数Zε修正后螺旋角系数Zβ正后小齿轮分度圆直d1t修正后d1t修正最终小齿轮直径最终大齿轮直径ZEZHZZ2KtT1u1duHd1t368.17670.25775.000170.00083.00090.000mmmmmmmmmmmm74.80562149165.195747582.5d1d1d2b2b1KKtmnz1cosmz2ncos大齿轮齿宽小齿轮齿宽

dd1b2+(5~10)mm5

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2.4. 校核齿根弯曲疲劳强度

三、校核齿根弯曲疲劳强度齿宽小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数小齿轮齿形系数大齿轮齿形系数小齿轮应力修正系数大齿轮应力修正系数bzv1zv2YF1YF2YS1YS2Yb=b2z1cos383.00026.91659.4402.6602.3201.5801.7400.7500.840220.000170.0001.0001.0001.250176.000136.00048.40646.494MpaMpaMpaMpa<176MPa<136MPaMpaMpaz2cos3由图8.19查得，P139由图8.19查得，P139由图8.20查得，P139由图8.20查得，P139由图8.21查得，P140由图8.26查得，P143由图8.28查得，P146由图8.28查得，P146由图8.30查得，P147由图8.30查得，P147由表8.7查得，P147YN1重合度系数螺旋角系数小齿轮弯曲疲劳极限应力大齿轮弯曲疲劳极限应力YFlim1Flim2YN1YN2SF小齿轮使命系数大齿轮使命系数安全系数小齿轮许用弯曲应力大齿轮许用弯曲应力小齿轮齿根弯曲疲劳强度大齿轮齿根弯曲疲劳强度设失效概率为1%F1F1SFFlim1F2F2YN2SFlim2F2KT1YF1Ys1YYbmnd1F1YF2Ys2YF1Ys1

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项目 计算及说明 1、对于大齿轮 结果 2.5. 计算齿轮传动的其它dad22had22hatmtd22hancos17021cos(15.742)dd22hfd22(h*at**mncos； dda176mm162.5mmf3cos(15.742)*and33mme61.45mm176mm*nfct)mtd22(hcosccos)3cos(15.742)mncos D152.8mm;D2146mm;L40mm;c20mm;r10mmD0100mm;d024mm;1702[1cos(15.742)0.25cos(15.742)]9.5510k6162.5mmPnC3Pn21103；d37600/2.2几何尺寸 0.232.45mm, 圆整后取dk33mm； 查GB/T 1096—2003得，键选择A型键10845，键的相关尺寸为b10mm,h8mm,L45mm,t5.0mm,t13.3mm，所以edfdK2t1162.53323.361.45mm2.5mn2.537.5mm010mm; ； 由于da176mm500mm，为减少质量和节约材料，故选用腹板式结构。 D11.6dk1.63352.8mm;D2da10mn176103146mm;L(1.2~1.5)dK1.233~1.53339.6mm~49.5mm，我们取40mm;c(0.2~0.3)b216.6mm~24.9mm，我们取20mm;r0.5c10mmD00.5(D1D2)0.5(52.8146)99.4mm，取100mm;d00.25(D2D1)23.3mm,取24mm; 0(2.5~4)mn7.5~12mm，我们取10mm;2、对于小齿轮 dad12had12hatmtd12hancos7521cos(15.742)***mncos3cos(15.742) 81mm**dfd12hfd12(hatct)mtd22(hancoscncos)752[1cos(15.742)0.25cos(15.742)]9.5510dk36mncos3cos(15.742) 71.25mmPnC3Pn10.21103760024.95mm查GB/T 1096—2003得，键选择A型键8763，键的相关尺寸为b8mm,h7mm,L63mm,t4.0mm,t13.3mm 7

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项目 计算及说明 结果 2.6. 齿轮传动的润滑方式 在闭式传动中，润滑方式取决于齿轮的选用浸油润滑 圆周速度v。当v10m时，可采用浸油；s当v10m时，因离心力较大，宜采用喷s油润滑；当v25ms时，喷嘴位于轮上s啮入处和啮出处均可；当v25m时，喷嘴应位于齿轮的啮出处，以便使润滑油能及时冷却刚啮合过的齿轮，同时也对齿轮进行润滑。 对于本题，因为齿轮的圆周速度v2.125ms，所以应选用浸油润滑。 机械设计课程设计

设计小结

这次课程设计是我们上大学以来做的第三个课程设计，可以说有一定的经验了，此外老师又教我们一种新的的方法——用Excel表，这种方法一开始做有点难度，但在完成后改数据的时候就非常方便了，在做的过程中还是碰到一些问题。我们同学之间相互讨论交流，共同克服各种难题，终于比较完整地完成了此次大作业。这期间我们碰到的问题有如下几点：

（1）、不知道怎么将书本的知识运用到具体的课程设计上。

（2）、对于书本中的公式不知道如何应用，不知道应用范围，应用条件怎么取。 （3）、在Excel中输入数据时碰到一些难题。

(4)、对于word上的工具运用的不是太熟悉，如对工具编辑器的使用。还有对目录对标题的编辑。

当然我们在这次课程设计中收获颇多：

（1）、首先我们通过这次设计初步掌握了课程设计的设计方法一般步骤，为以后的课程设计及最后的毕业设计打下了良好的基础。

（2）、我们在设计的的过程中遇到问题，解决问题，再遇到问题，再解决问题，通过许许多多的这样的否定再肯定我们对课本中的知识有了更深的认识，对公式的理解更透彻。

（3）、在设计过程中我们碰到不懂得问题同学们之间相互讨论，相互学习，这不仅加深了我们对知识的理解，也增进了我们同学之间的友谊及个人思维的创新。

（4）、通过这次课程设计的训练，我们不仅收获到了课本上的知识，我们还对word、Excel等电脑知识也有进一步的熟练，为我们以后的运用打下了坚实的基础。

（5）、通过这次设计我们锻炼了很多课本上学习不到的知识和能力，如刚才说的对电脑的认识，还有就是我们对计算能力的提高。

以上是我对做这次课程设计的总结和感想。

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参考文献

1．侯玉英、孙立鹏主编.机械设计学习指导【M】.北京：高等教育出版社，2004

2．王世刚、张秀亲、苗淑杰主编.机械设计实践【M】.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2003

3．王黎钦、陈铁鸣主编.机械设计【M】（第五版）.北京：哈尔滨工业大学出版社，2010

4．吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册【M】.北京：高等教育出版社，2006