齿轮传动的设计与制作.docx
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1、河南工业大学机械设计课程设计河南工业大学机电学院机械基础课程设计任务书班级学生姓名指导教师课程设计题目齿轮传动的设计与制作主要1.装配图、零件图的绘制2.设计计算说明书的编写设计3.齿轮的选择与校核内容4.齿轮传动设计计算5.齿轮运动参数计算1设计指标 时间以 12 小时为一个周期; 工作时有中等冲击,单向传动 使用期限为 10 年主要 传递功率 P=4KW技术 主动小齿轮的转速n1=1200r/min,传动比 i=6指标2设计要求和设 画出机械图计要 零件及参数选择;求 校正结果主要参考资料及文献3制作要求自行装配,并能发现问题和解决问题。4编写设计报告 写出设计与制作的全过程,附上有关资料
2、和图纸,有心得体会。1. 机械基础齿轮传动章节2. 机械制图手册齿轮传动章节3. 齿轮装配章节- 1 -河南工业大学机械设计课程设计目 录一、设计任务书 1二、概述 22.1齿轮传动的特点和应用 42.2齿轮传动的类型72.3 齿廓啮合基本定律 10 三、原始数据及设计要求 11 四、设计过程 12 4.1 选择精度等级134.2 选择材料与热处理及确定齿轮硬度 134.3 确定设计公式及校核公式 134.4 计算过程144.5 确定主要参数154.6 校核接触疲劳强度154.7 计算圆周速度164.8 结构设计及齿轮零件图 17五、设计小结 17- 2 -河南工业大学机械设计课程设计二、概述
3、2.1齿轮传动的特点和应用齿轮传动是应用极为广泛的传动形式之一。特点:能够传递任意两轴间的运动和动力,传动平稳、可靠,效率高,寿命长,结构紧凑,传动速度和功率范围广。但需要专门设备制造,加工精度和安装精度较高,且不适宜远距离传动。2.2齿轮传动的类型齿轮传动的类型很多,按照两齿轮传动时的相对运动为平面运动或空间运动,可将其分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两大类齿轮传动的类型直齿圆柱齿轮外啮合传动内啮合(轮齿与轴平齿轮齿条平面齿轮运动行)齿 (传递平行轴间的运动)斜齿圆柱齿轮外啮合传动内啮合轮(轮齿与轴不平行)齿轮齿条传人字齿轮传动(轮齿成人字形)动传递相交轴运直齿动空间齿轮运动斜齿(锥齿轮传动)
4、(传递不平行轴间的运交错轴斜齿动)传递交错轴运轮传动动蜗轮蜗杆传- 3 -河南工业大学机械设计课程设计动准双曲面齿轮传动2.3齿廓啮合基本定律齿轮传动要求准确平稳,即要求在传动过程中,瞬时传动比保持不变,以免产生冲击、振动和噪音。不论齿廓在任何点接触,过接触点所作两齿廓的公法线必须与连心线交于一固定点,这就是齿廓啮合基本定律。三、原始数据及设计要求设计用于某减速器的一级直齿圆柱齿轮的齿轮传动,传递功率 P=4KW,主动小齿轮的转速 n1=1200r/min,传动比 i=6,工作时有中等冲击,单向传动,两班制,使用 10 年。设计过程四、设计过程和结果如下所示:4.1 选择精度等级该机械时一般工
5、程机械,速度不是太高,故用6 级精度。4.2 选择材料与热处理及确定齿轮硬度制造齿轮的材料主要时各种钢材,其次是铸铁,还有其它非金属材料。(1)钢钢材可分为锻钢和铸钢两类,只有尺寸较大(d 400600),结构形状复杂的齿轮宜用铸钢外,一般都用锻钢制造齿轮。软齿面齿轮多经调质或正火处理后切齿,常用 45、45Cr 等。因齿面硬度不高,易制造,成本低,故应用广,常用于对尺寸和重量无严格限制的场合。由于在啮合过程中,小齿轮的轮齿接触次数比大齿轮多。因此,若两齿轮的材料和齿面硬度都相同时,则一般小齿轮的寿命较短。为了使大小齿轮的寿命接近,应使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高出3050HBS。对于高速、重载
6、或重要的齿轮传动可采用硬齿面齿轮组合,齿面硬度可大致相同。- 4 -河南工业大学机械设计课程设计(2) 铸铁由于铸铁的抗弯和耐冲击性能都比较差,因此主要用于制造低速、不重要的形式传动、功率不大的齿轮。常用材料有HT250、HT300等。(3) 非金属材料对于高速、重载而又要求低噪音的齿轮传动,也可采用非金属材料,加夹布胶木、尼龙等。常用的齿轮材料,热处理方法、硬度、应用举例见表64。表 64常用的齿轮材料,热处理硬度和应用举例材料牌号热处理硬度方法齿芯 HBS 或应用举例优质碳35正火素钢455045调制合金钢35SiMn40Cr优质碳35表面淬素钢火45合金钢40Cr20Cr渗碳淬火20Cr
7、MnTi38CrMo氮化AIA齿面 HRC 150180 162217 180220 217255 217269 2412861804021045217 4025550241 422865556625662850HV低速轻载的齿轮或中速中载的大齿轮高速中载、无剧烈冲击的齿轮。高速中载、承受冲击载荷的齿轮载荷平稳、润滑良好的齿轮- 5 -河南工业大学机械设计课程设计铸钢ZG45正火163197重型机ZG55179207械中的低速齿轮球墨铸QT700-2225305可用来铁QT600-2229302代替铸钢灰铸铁HT250170241低速中HT300187255载、不受冲击的齿轮。常用的热处理方法
8、与化学方法包括表面淬火、渗碳淬火、调制、正火、渗碳。表面淬火一般用于中碳钢和中碳合金钢如45、40Cr 等,表面淬火后轮齿变形小,可不磨齿硬度可达5256HRC 面硬芯软,能承受一定冲击载荷。调质一般用于中碳钢和中碳合金钢,如45、 40Cr、 35MnTi 等调质处理后吃面硬度为 220260HBS.,因为硬度不高。故可以在热处理后经切齿型,且在使用中易于饱和。正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理,大直径的齿轮可用铸钢正火处理。由于该齿轮工作在高速中等冲击载荷下,为了能达到要求并根据上述知识,采用硬齿面,大、小齿轮均用45 钢、表面淬火
9、处理,齿芯硬度:220260HBS,齿面硬度: 4050HRC。4.3 确定设计公式及校核公式该齿轮传动为闭式硬齿面,具有一定的齿面抗点蚀能力,主要失效形式是齿根折断,故按齿根弯曲疲劳强度设计,再按齿面接触疲劳强度校核。设计公式为:2K FT1YFa YSam 3 Fd z12渗碳淬火因渗碳钢量0.150.25%的低碳钢和地毯合金钢如20、20 等。吃面硬度达 5662HRC,齿面接触强度高,耐磨性好,齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传动。校核公式为:- 6 -河南工业大学机械设计课程设计HzE zH2KT21 .u1Hbd1u4.4 计算过程( 1)齿数 z对于软吃面的闭式传动,在满足弯曲
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