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
河南质量工程职业学院
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河南质量工程职业学院
《机械基础》课程设计任务书
班级 09机电3班 学生姓名 张波 指导教师 张传亮 课程设计题目 主要 设计 内容 齿轮传动的设计 1、设计计算主动轮、从动轮结构及尺寸。 2、绘制主动轮图并标注主要尺寸及参数。 3、设计计算主动轮轴键联接。 1．设计指标 ① 齿轮的传递功率为20kw，低速轴转速为200r/min，传动比为i=3.5； ② 单向传动，一天工作20小时，一年工作300天，工作二十五年，齿轮和轴的材料均为45钢。 ③ 选择齿轮精度等级。输送机是一般工作机械，考虑次对齿轮的传递的功率不大，速度不高，故大小齿轮都选用8级精度。要求齿轮面粗糙度Ra?1.6～3.2um.. 2．设计要求 ① 画出齿轮的结构设计图； ② 齿轮的主要参数； ③ 校核齿轮的强度； ④ 轴的结构设计于计算； [1]张晓坤.隋晓朋.Autocad中文版实用教程.北京：北京经济日报出版社，2008.9 主要 技术指标 和设 计要 求 主要 参考 资料 及文 献 [2]徐锦康.机械设计.北京：高等教育出版社,2008.3 [3]唐金松.简明机械设计手册（第二版）.上海：上海科学技术出版社，2000.5 [4]黄祖德.机械设计.北京：北京理工大学出版社，2007.9 [5] 岳优兰，马文锁.机械设计基础.开封：河南大学出版社，2009.5
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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..................................................................................................................... 8
2.1选择轴的材料.................................................................................................. 8 2.2轴的最小直径的估算：.................................................................................. 8 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........................................................................ 11 3小结........................................................................................................................... 13 4参考文献................................................................................................................... 13
1 方案的选择与确定
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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，一般取Z1 =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，为减小传动尺寸，宜取较少齿数，但要避免发生根切，一般取Z1 =17～20。 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
齿宽系数是大齿轮齿宽b和小齿轮分度圆直径d1 之比，增大齿宽系数，可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
精度 等级 6 圆周速度v/m·s直齿圆柱 ≤15 -1 应 用 举 例 斜齿圆柱 直齿锥齿轮 ≤30 ≤9 要求运转精确或在高速重载下工作的齿轮传动；精密仪器和飞机、汽车、机床中重要齿轮 一般机械中的重要齿轮；标准系列减速器齿轮；飞机、汽车和机床中的齿轮 一般机械中的重要齿轮；飞机、汽车和机床中的不重要齿轮；纺织机械中的齿轮；农业机械中的重要齿轮 工作要求不高的齿轮；农业机械中的齿轮 7 ≤10 ≤20 ≤6 8 9 ≤5 ≤3 ≤9 ≤6 ≤3 ≤2.5 由表1.1可知精度等级可选八级。
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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： d1?32KT1?d?ZHZE2u?1?()??H?u
查表1.2
表1.2载荷系数k 原动机 电动机 多缸内燃机 单缸内燃机 工作机的载荷特性 均匀、轻微冲击 1～1.2 1.2～1.6 1.6～1.8 中等冲击 1.2～1.6 1.6～1.8 1.8～2.0 大冲击 1.6～1.8 1.9～2.1 2.2～2.4
[1]载荷系数K,取K=1.2
[2]由n2=n1/i得n1=n2 x i=200x3.5=700 r/min
转矩T1=9.55x106x p1/n1=9.55x106x20/700=272857.1N.mm
[3]接触疲劳许用应力 [σH]= σHlimZN/SH
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N1=60njln =60x700x1x20x300x25=6.3x109 N2=N1/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ZN1=1 ZN2=1 (N1 ＞N1 ＞N0 , N0=109)
按一般可靠性要求，取SH=1 则 [σH1]=600x1/1=600MPa [σH2]=550x1/1=550MPa 取[σH]=550MPa
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