齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 姓名： 學(xué)號(hào)： 二級(jí)院系部： 機(jī)電工程系 班級(jí): 機(jī)電092 專業(yè)： 機(jī)電一體化 指導(dǎo)教師： 職稱： 二 一二 年 六 月 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)【摘要】齒輪是機(jī)器、儀器中使用最多的傳動(dòng)零件，尤其是漸開線圓柱齒輪的應(yīng)用更為廣泛。齒輪是一個(gè)較復(fù)雜的幾何體，對(duì)單個(gè)齒輪的齒廓加工誤差國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了17種控制參數(shù)，根據(jù)齒輪使用要求的不同，對(duì)以上17個(gè)參數(shù)控制的要求也不同。如何確定齒輪的精度等級(jí)以及依據(jù)其精度等級(jí)確定相關(guān)控制參數(shù)的公差值，是齒輪設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)用類比法，結(jié)合查表及大量繁雜的公式計(jì)算，這樣的方法一是工作量大，二是不可能對(duì)各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化

2、及篩選，很難保證齒輪精度設(shè)計(jì)的合理性。因此，借用了輔助軟件對(duì)齒輪的幾何參數(shù)進(jìn)行計(jì)算后，對(duì)齒輪精度的設(shè)計(jì)及其相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，使齒輪的精度設(shè)計(jì)達(dá)到快速、準(zhǔn)確、合理，齒輪設(shè)計(jì)起來(lái)就沒(méi)那么費(fèi)時(shí)和吃力了?！娟P(guān)鍵詞】材料選擇；熱處理；尺寸；強(qiáng)度計(jì)abstractgear is the machine, the instrument use most of the transmission parts,especially the application of involute gear more widely. gear is a more complicated geometry, to a

3、single gear tooth profile processing error national standard for 17 kinds of control parameters, according to the requirements of the use of different gear, these 17 parameter control requirements are different. how to determine the accuracy of gear on the basis of the precision grade level and ensu

4、re that the relevant control parameters of the tolerance values, is the key to gear design. the traditional design method is based on experience with analogy method, combining look-up table and a large number of multifarious formula calculation, this method is a big workload, 2 it is not possible to

5、 optimize the parameters and screening, it was difficult to ensure that the rationality of the design of the accuracy. therefore, the assistant software to borrow gear geometry parameters are calculated, on the accuracy of the design and its related data computer processing, make the precision of th

6、e gear designed to achieve rapid, accurate and reasonable, gear design up not as wasteful and exhausting.key wordsmaterial selection; heat treatment; size; strength calculation 目 錄摘 要i關(guān)鍵詞iabstractiikey wordsii目 錄iii緒 論11齒輪的組成結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)計(jì)算21.1齒輪的組成結(jié)構(gòu)21.1.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)步驟21.2內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算42. 齒輪傳動(dòng)62.1齒輪傳動(dòng)的失效形式62

7、.1.1齒輪傳動(dòng)的失效形式62.1.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則82.2齒輪常用材料及熱處理82.2.1 材料鋼82.2.2鑄鐵92.2.3非金屬材料93. 齒輪傳動(dòng)精度及強(qiáng)度計(jì)算113.1精度等級(jí)113.1.1齒側(cè)間隙113.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算123.2.1輪齒的受力分析123.2.2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算133.2.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算144. 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇及許用應(yīng)力164.1主要參數(shù)的選擇164.2許用應(yīng)力165.齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑與維護(hù)205.1齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑205.2齒輪傳動(dòng)的維護(hù)20結(jié) 論.21致謝.22參考文獻(xiàn).23緒 論齒輪是機(jī)器、儀器中使用最多的傳動(dòng)零件，尤其是漸開線圓柱齒輪的應(yīng)用

8、更為廣泛。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)是漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的計(jì)算。研究外嚙合齒輪和內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)的主要幾何參數(shù)計(jì)算、齒輪齒厚計(jì)算、精度計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算，幫助實(shí)現(xiàn)齒輪的合理設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程，掌握材料選擇，熱處理分析，齒輪尺寸及強(qiáng)度計(jì)算方法。齒輪是一個(gè)較復(fù)雜的幾何體，對(duì)單個(gè)齒輪的齒廓加工誤差國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了17種控制參數(shù)，根據(jù)齒輪使用要求的不同，對(duì)以上17個(gè)參數(shù)控制的要求也不同。如何確定齒輪的精度等級(jí)以及依據(jù)其精度等級(jí)確定相關(guān)控制參數(shù)的公差值，是齒輪設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)用類比法，結(jié)合查表及大量繁雜的公式計(jì)算，這樣的方法一是工作量大，二是不可能對(duì)各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化及篩選，很難保證齒輪精度設(shè)計(jì)的合理性

9、。因此，借用了輔助軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算后，對(duì)齒輪精度的設(shè)計(jì)及其相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，使齒輪的精度設(shè)計(jì)達(dá)到快速、準(zhǔn)確、合理，齒輪設(shè)計(jì)起來(lái)就沒(méi)那么費(fèi)時(shí)和吃力了。1.齒輪的組成機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)計(jì)算 1.1 齒輪的組成結(jié)構(gòu)齒輪的組成結(jié)構(gòu)一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓和分度圓。輪齒簡(jiǎn)稱齒，是齒輪上每一個(gè)用于嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對(duì)齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)；基圓是形成漸開線的發(fā)生線作純滾動(dòng)的圓；分度圓，是在端面內(nèi)計(jì)算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。漸開線齒輪比較容易制造，且傳動(dòng)平穩(wěn)，傳遞速度穩(wěn)定，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，漸開線圓柱齒輪是機(jī)械傳動(dòng)量大而廣的基礎(chǔ)零部件，廣泛

10、在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、電力、冶金、礦山、工程、起重運(yùn)輸、船舶、機(jī)車、農(nóng)機(jī)、輕工、建工、建材和軍工等領(lǐng)域中應(yīng)用。因此現(xiàn)代使用的齒輪中，漸開線齒輪占絕多數(shù)，而擺線齒輪和圓弧齒輪應(yīng)用較小。 1.1.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)步驟：1、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)：根據(jù)齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)、嚙合角和模數(shù)等，確定中心距等主要參數(shù)。2、幾何設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)和計(jì)算齒輪的基本參數(shù)，并進(jìn)行幾何尺寸計(jì)算。如：計(jì)算分度圓直徑、齒高、齒頂高、齒根高、基圓直徑等。3、齒厚測(cè)量尺寸計(jì)算：根據(jù)上步的計(jì)算結(jié)果和已知參數(shù)，計(jì)算齒輪的齒厚參數(shù)。如：固定弦齒厚、固定弦齒高等參數(shù)。4、精度計(jì)算：計(jì)算出齒輪的精度測(cè)量參數(shù)，如：各級(jí)精度等級(jí)、齒厚上/下偏差、側(cè)隙公差、最小/大

11、極限側(cè)隙等。5、強(qiáng)度校核：在基本參數(shù)確定后，進(jìn)行精確的齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度校核。分別將計(jì)算出的接觸/彎曲強(qiáng)度允許傳遞功率與已知功率相比較，如果都大于實(shí)際功率，則所設(shè)計(jì)的齒輪強(qiáng)度過(guò)關(guān)。6、如果校核不滿足強(qiáng)度要求，可以返回2)，修改參數(shù)，重新計(jì)算。課題研究的主要內(nèi)容就是設(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)的計(jì)算軟件，現(xiàn)在課題是幾何尺寸計(jì)算，主要應(yīng)集中在此，精度只是其中一部分。在設(shè)計(jì)漸開線圓柱齒輪時(shí)會(huì)計(jì)算出其齒數(shù)、齒形和齒高等。 漸開線圓柱齒輪幾何參數(shù)和外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算如表1.1。表1,1 外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)參數(shù)名稱符號(hào)直齒輪螺旋齒輪原始參數(shù)基準(zhǔn)齒形齒形角=

12、20tgt=tg/cos齒頂高系數(shù)ha*=1hat*= ha*cos=cos徑向間隙系數(shù)c*=0.25ct*=c *cos=0.25cos齒根圓角半徑系數(shù)*=0.38t*=*cos=0.38 cos模數(shù)m由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，一般傳遞動(dòng)力的齒輪m=1mt=m/cos齒數(shù)z設(shè)計(jì)時(shí)選定設(shè)計(jì)時(shí)選定分度圓螺旋角=0按推薦值或按中心距條件確定主要幾何參數(shù)的計(jì)算（mm）中心距aa=m/2(z1+z2)=1/2(d1+d2)a=m/2cos(z1+z2)=1/2(d1+d2)一般希望a為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值或圓整的數(shù)值分度圓直徑dd=mzd=mz/cos名稱符號(hào)直齒輪螺旋齒輪主要幾何參數(shù)的計(jì)算（mm）齒頂高h(yuǎn)aha

13、= ha*m齒頂圓直徑dada=d+2ha=(z+2)mda=d+2ha=(z/ cos+2)m齒根高h(yuǎn)fhf=( ha*+c*)m=1.25m齒根圓直徑dfdf=d-2ht=(z-2.5)mdf=d-2ht=(z/ cos-2.5)m齒高h(yuǎn)h= ha+ hf基圓直徑dbdb=dcosdb=dcost1.2內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的參數(shù)計(jì)算如表1.2。表1.2 內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的參數(shù)項(xiàng)目名稱符號(hào)原 始 參 數(shù)齒 數(shù)小輪z1內(nèi)齒輪z2模數(shù)m基準(zhǔn)齒形齒形角齒頂高系數(shù)ha*徑向間隙系數(shù)c*齒根圓半徑系數(shù)r*插齒刀齒數(shù)z02齒頂圓直徑da02齒頂高系數(shù)ha02*切 齒 方

14、法小輪及大輪均用滾刀切制齒寬小輪b1大輪b2工作齒寬bw主要幾何參數(shù)的計(jì)算（mm）項(xiàng)目名稱符號(hào)計(jì)算公式中心距aa=(z2-z1)m/2 分度圓直徑小輪d1=mz1大輪d2=mz2插齒刀變位系數(shù)x02x02=da02/2m-(z02+2ha02*)/2內(nèi)齒輪與插齒刀嚙合角invw02invw02=2(x2-x02)tg/(z2-z02)+inv內(nèi)齒輪與插齒刀中心距aw02aw02=(z2-z02)mcos/2cosaw02中心距分離系數(shù)y02y02= aw02/m-(z2-z02)/2主要幾何參數(shù)的計(jì)算（mm）項(xiàng)目名稱符號(hào)計(jì)算公式齒高h(yuǎn)1h1=0.5(da1-df1)h2h2=0.5(df2-d

15、a2)齒根高h(yuǎn)fhf=h-ha=m(ha*+c*-x)齒頂圓直徑da1da1=d1+2(ha*-y02)mda2da2=d2-2(ha*-k2)m齒根圓直徑df1df1=d1-2(ha*+c*)mdf2df2= 2aw02 + da02齒厚測(cè)量尺寸的計(jì)算(mm)固定弦齒厚s(_)cs(_)c =0.5mcos2或s(_)c =s(_)c*m(s(_)c*可查表)固定弦齒高h(yuǎn)(_)ch(_)c =0.5(da-d-s(_)ctg)或h(_)c =0.5(da-d)-h(_)*m(h(_)*可查表)分度圓弦齒厚s(_)s(_)=zsin/cos*m ,式中=(/2z+2xtg/z)*cos3分度圓

16、弦齒高h(yuǎn)(_)ah(_)a =0.5da-(cos-sin2)/cos2*d2. 齒輪傳動(dòng)通過(guò)對(duì)減速器的設(shè)計(jì)，導(dǎo)入齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算的重要性，提出齒輪傳動(dòng)的類型和基本要求、嚙合特點(diǎn)、選型、材料及熱處理方法，從齒輪傳動(dòng)的失效形式引出強(qiáng)度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和計(jì)算方法。2.1齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2.1.1齒輪傳動(dòng)的失效形式齒輪傳動(dòng)是靠齒與齒的嚙合進(jìn)行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以齒輪的失效主要發(fā)生在輪齒上。主要的失效形式有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等。1. 輪齒折斷輪齒折斷通常有兩種情況：一種是由于多次重復(fù)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中造成的疲勞折斷；另一種是由于突然產(chǎn)生嚴(yán)重

17、過(guò)載或沖擊載荷作用引起的過(guò)載折斷。尤其是脆性材料（鑄鐵、淬火鋼等）制成的齒輪更容易發(fā)生輪齒折斷。兩種折斷均起始于輪齒受拉應(yīng)力的一側(cè)，如圖2-1所示。增大齒根過(guò)渡圓角半徑、改善材料的力學(xué)性能、降低表面粗糙度以減小應(yīng)力集中，以及對(duì)齒根處進(jìn)行強(qiáng)化處理（如噴丸、滾擠壓）等，均可提高輪齒的抗折斷能力。2. 齒面點(diǎn)蝕輪齒工作時(shí)，齒面嚙合處在交變接觸應(yīng)力的多次反復(fù)作用下，在靠近節(jié)線的齒面上會(huì)產(chǎn)生若干小裂紋。隨著裂紋的擴(kuò)展，將導(dǎo)致小塊金屬剝落，這種現(xiàn)象稱為齒面點(diǎn)蝕，如圖2-2所示。齒面點(diǎn)蝕的繼續(xù)擴(kuò)展會(huì)影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，并產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，導(dǎo)致齒輪不能正常工作。點(diǎn)蝕是潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式。開式齒輪

18、傳動(dòng)，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點(diǎn)蝕。提高齒面硬度和降低表面粗糙度值，均可提高齒面的抗點(diǎn)蝕能力。3. 齒面磨損輪齒嚙合時(shí)，由于相對(duì)滑動(dòng)，特別是外界硬質(zhì)微粒進(jìn)入嚙合工作面之間時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輪齒表面磨損。齒面逐漸磨損后，齒面將失去正確的齒形（圖2-3），嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致輪齒過(guò)薄而折斷，齒面磨損是開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。為了減少磨損，重要的齒輪傳動(dòng)應(yīng)采用閉式傳動(dòng)，并注意潤(rùn)滑。圖2-1輪齒折斷 圖2-2齒面點(diǎn)蝕 圖2-3齒面磨損4齒面膠合在高速重載的齒輪傳動(dòng)中，齒面間的壓力大，溫升高，潤(rùn)滑效果差，當(dāng)瞬時(shí)溫度過(guò)高時(shí)，將使兩齒面局部熔融、金屬相互粘連，當(dāng)兩齒面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，粘住的地方被撕破，從而在齒面上沿著滑動(dòng)

19、方向形成帶狀或大面積的傷痕（圖2-4），低速重載的傳動(dòng)不易形成油膜，摩擦發(fā)熱雖不大，但也可能因重載而出現(xiàn)冷膠合。采用粘度較大或抗膠合性能好的潤(rùn)滑油，降低表面粗糙度以形成良好的潤(rùn)滑條件；提高齒面硬度等均可增強(qiáng)齒面的抗膠合能力。圖2-4齒面膠合 圖2-5齒面塑性變形4. 齒面塑性變形硬度較低的軟齒面齒輪，在低速重載時(shí)，由于齒面壓力過(guò)大，在摩擦力作用下，齒面金屬產(chǎn)生塑性流動(dòng)而失去原來(lái)的齒形（圖2-5）提高齒面硬度和采用粘度較高的潤(rùn)滑油，均有助于防止或減輕齒面塑性變形。2.1.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)的失效形式不大可能同時(shí)發(fā)生，但卻是互相影響的。例如齒面的點(diǎn)蝕會(huì)加劇齒面的磨損，而嚴(yán)重的磨損又會(huì)導(dǎo)致輪齒折斷。

20、在一定條件下，由于上述第1、2種失效形式是主要的。因此，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作條件分析其可能發(fā)生的主要失效形式，以確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。對(duì)于軟齒面（硬度350hbs）的閉式齒輪傳動(dòng)，潤(rùn)滑條件良好，齒面點(diǎn)蝕將是主要的失效形式，在設(shè)計(jì)時(shí)，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。對(duì)于硬齒面（硬度350hbs）的閉式齒輪傳動(dòng)，抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)，輪齒折斷的可能性大，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。開式齒輪傳動(dòng)，主要失效形式是齒面磨損。但由于磨損的機(jī)理比較復(fù)雜，目前尚無(wú)成熟的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。故只能按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，用增大模數(shù)10%20%的辦法來(lái)考慮

21、磨損的影響。2.2齒輪常用材料及熱處理由輪齒失效形式可知，選擇齒輪材料時(shí)，應(yīng)考慮以下要求：輪齒的表面應(yīng)有足夠的硬度和耐磨性，在循環(huán)載荷和沖擊載荷作用下，應(yīng)有足夠的彎曲強(qiáng)度。即齒面要硬，齒芯要韌，并具有良好的加工性和熱處理性。制造齒輪的材料主要是各種鋼材，其次是鑄鐵，還有其它非金屬材料2.2.1鋼鋼材可分為鍛鋼和鑄鋼兩類，只有尺寸較大（d 400600mm）, 結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的齒輪宜用鑄鋼外，一般都用鍛鋼制造齒輪。軟齒面齒輪多經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火處理后切齒，常用45、40cr等。因齒面硬度不高，易制造，成本低，故應(yīng)用廣，常用于對(duì)尺寸和重量無(wú)嚴(yán)格限制的場(chǎng)合。由于在嚙合過(guò)程中，小齒輪的輪齒接觸次數(shù)比大齒輪多。

22、因此，若兩齒輪的材料和齒面硬度都相同時(shí)，則一般小齒輪的壽命較短。為了使大、小齒輪的壽命接近，應(yīng)使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的高出3050hbs。對(duì)于高速、重載或重要的齒輪傳動(dòng)，可采用硬齒面齒輪組合，齒面硬度可大致相同。2.2.2鑄鐵由于鑄鐵的抗彎和耐沖擊性能都比較差，因此主要用于制造低速、不重要的開式傳動(dòng)、功率不大的齒輪。常用材料有ht250、ht300等。2.2.3非金屬材料對(duì)高速、輕載而又要求低噪音的齒輪傳動(dòng)，也可采用非金屬材料，加夾布膠木、尼龍等。常用的齒輪材料，熱處理方法、硬度、應(yīng)用舉例見(jiàn)表2.6表2.6常用的齒輪材料、熱處理硬度和應(yīng)用舉例材 料牌號(hào)熱處理方法硬 度應(yīng)用舉例齒 芯 hbs

23、齒面hrc優(yōu)質(zhì)碳素鋼35正火150180低速輕載的齒輪或中速中載的大齒輪451692175018022045調(diào)質(zhì)217255合 金 鋼35simn21726940cr241286優(yōu)質(zhì)碳素鋼35表面淬火1802104045高速中載、無(wú)劇烈沖擊的齒輪。如機(jī)床變速箱中的齒輪452172554050合 金 鋼40cr241286485520cr滲碳淬火5662高速中載、承受沖擊載荷的齒輪。如汽車、拖拉機(jī)中的重要齒輪20crmnti566238crmoala氮化229850hv載荷平穩(wěn)、潤(rùn)滑良好的齒輪鑄 鋼zg45正火163197重型機(jī)械中的低速齒輪zg55179207球墨鑄鐵qt700-2225305

24、可用來(lái)代替鑄鋼qt600-2229302灰 鑄 鐵ht250170241低速中載、不受沖擊的齒輪。如機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)的齒輪ht300187255 注：正火、調(diào)質(zhì)及鑄件的齒面硬度與齒心硬度相近3. 齒輪傳動(dòng)精度及強(qiáng)度計(jì)算3.1精度等級(jí)漸開線圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)（gb/t1009588）中，規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)，第1級(jí)精度最高，第12級(jí)最低。一般機(jī)械中常用78級(jí)。高速、分度等要求高的齒輪傳動(dòng)用6級(jí)，對(duì)精度要求不高的低速齒輪可用9級(jí)。根據(jù)誤差特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的影響，齒輪每個(gè)精度等級(jí)的公差劃分為三個(gè)公差組，即第 i公差組（影響運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性），第ii公差組（影響傳動(dòng)平穩(wěn)性），第iii公差組（影響載荷分布均勻性）。

25、一般情況下，可選三個(gè)公差組為同一精度等級(jí)，也可以根據(jù)使用要求的不同，選擇不同精度等級(jí)的公差組組合。常用的齒輪精度等級(jí)與圓周速度的關(guān)系及使用范圍見(jiàn)表3-1。表3-1齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)（第ii公差組及其應(yīng)用）精度等級(jí)齒面硬度hbs圓周速度v(m.s-1)應(yīng)用舉例直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪直齒圓錐齒輪635018369 高速重載的齒輪傳動(dòng)，如機(jī)床、汽車中的重要齒輪，分度機(jī)構(gòu)的齒輪，高速減速器的齒輪等3501530735012256高速中載或中速重載的齒輪傳動(dòng)，如標(biāo)準(zhǔn)系列減速器的齒輪，機(jī)床和汽車變速箱中的齒輪等350102083506123一般機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，如機(jī)床、汽車和拖拉機(jī)中的一般齒輪，起重機(jī)械中

26、的齒輪，農(nóng)業(yè)機(jī)械中的重要齒輪等350599350482.5低速重載的齒輪，低精度機(jī)械中的齒輪等35036注：第i、iii公差組的精度等級(jí)參閱有關(guān)手冊(cè)，一般第iii公差級(jí)不低于第ii公差組的精度等級(jí)。3.1.1齒側(cè)間隙考慮到齒輪制造以及工作時(shí)輪齒變形和受熱膨脹，同時(shí)為了便于潤(rùn)滑，需要有一定的齒側(cè)間隙。合適的側(cè)隙可通過(guò)適當(dāng)?shù)凝X厚極限偏差和中心距極根偏差來(lái)保證，齒輪副的實(shí)際中心距越大、齒厚越小，則側(cè)隙越大。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定漸開線圓柱齒輪的齒厚偏差有c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n、p、r、s等14種，每種代號(hào)所規(guī)定的齒厚偏差值可查有關(guān)手冊(cè)。在齒輪工作圖上用代號(hào)表示精度等級(jí)和齒厚極限偏差。例：87

27、7gm gb/t1009588代號(hào)，從左至右表示第i、ii、iii公差組精度等級(jí)分別為8級(jí)、7級(jí)、7級(jí)，齒厚上偏差代號(hào)為g、下偏差代號(hào)為m。3.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算3.2.1輪齒的受力分析a) b)圖3-2 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析圖3-2所示為齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)主動(dòng)齒輪的受力情況，不考慮摩擦力時(shí)，輪齒所受總作用力fn將沿著嚙合線方向，fn稱為法向力。fn在分度圓上可分解為切于分度圓的切向力ft和沿半徑方向并指向輪心的徑向力fr 。 圓周力 ft= n徑向力 fr= ft tg n (3-1)法向力 fn= n式中:d1為主動(dòng)輪分度圓直徑,mm；為分度圓壓力角，標(biāo)準(zhǔn)齒輪=20。設(shè)計(jì)時(shí)

28、可根據(jù)主動(dòng)輪傳遞的功率p1（kw）及轉(zhuǎn)速n1(r/min)，由下式求主動(dòng)輪力矩 t1=9.55106 （n mm） （3-2）根據(jù)作用力與反作用力原理，ft1=-ft2，ft1是主動(dòng)輪上的工作阻力，故其方向與主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向相反，ft2是從動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力，其方向與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向相同。同理，fr1=-fr2，其方向指向各自的輪心。二、載荷與載荷系數(shù)由上述求得的法向力fn為理想狀況下的名義載荷。由于各種因素的影響，齒輪工作時(shí)實(shí)際所承受的載荷通常大于名義載荷，因此，在強(qiáng)度計(jì)算中，用載荷系數(shù)k考慮各種影響載荷的因素，以計(jì)算載荷fnc代替名義載荷fn。其計(jì)算公式為 (3-3)式中：k為載荷系數(shù)，見(jiàn)表3-3。表

29、3-3 載荷系數(shù)k原動(dòng)機(jī)工作機(jī)的載荷特性均勻、輕微沖擊中等沖擊大沖擊電動(dòng)機(jī)多缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)1.82.03.2.2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根處的彎曲強(qiáng)度最弱。計(jì)算時(shí)設(shè)全部載荷由一對(duì)齒承擔(dān)，且載荷作用于齒頂，將輪齒看作懸臂梁，其危險(xiǎn)截面可用30o切線法確定，即作與輪齒對(duì)稱中心線成30o夾角并與齒根過(guò)渡曲線相切的兩條直線，連接兩切點(diǎn)的截面即為齒根的危險(xiǎn)截面，如圖3-7所示。運(yùn)用材料力學(xué)的方法，可得輪齒彎曲強(qiáng)度校核的公式為 = 或 f = （3-4）或由上式得計(jì)算模數(shù)m的設(shè)計(jì)公式 m (3-5)式中:=b/d

30、1稱齒寬系數(shù)（b為大齒輪寬度），由表3-4查取；稱為齒形系數(shù)，由圖3-5查取；為彎曲許用應(yīng)力，由式3-5計(jì)算。表3-4齒寬系數(shù)=b/d1齒 輪 相 對(duì) 軸 承 位 置 齒 面 硬 度 350hbs350hbs 對(duì) 稱 布 置 0.8 1.4 0.4 0.9非 對(duì) 稱 布 置 0.6 1. 2 0.3 0.6懸 臂 布 置 0.3 0.4 0.2 0.25 圖3-5外齒輪齒形系數(shù)yfs注：直齒輪取較小值，斜齒輪取較大值；載荷穩(wěn)定，軸剛性大時(shí)取較大值。3.2.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算是為了防止齒間發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕的一種計(jì)算方法，它的實(shí)質(zhì)是使齒面節(jié)線處所產(chǎn)生的最大接觸應(yīng)力小于齒輪的許用

31、接觸應(yīng)力，齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算公式是以彈性力學(xué)中的赫茲公式為依據(jù)的，對(duì)于漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為 或 (3-6)將上式變換得齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 d1 (3-7)式中：“”分別用于外嚙合、內(nèi)嚙合齒輪；ze為齒輪材料彈性系數(shù)，見(jiàn)表3-5；zh為節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝時(shí)zh =2.5；h為兩齒輪中較小的許用接觸應(yīng)力，u為齒數(shù)比，即大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比。 表3-5齒輪材料彈性系數(shù)ze （） 大齒輪材料小齒輪材料鋼鑄 鋼鑄 鐵球 墨 鑄 鐵鋼1898188916541814鑄 鋼1889188016141805。4.設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇及許用應(yīng)力4.1主

32、要參數(shù)的選擇(1)齒數(shù)z。對(duì)于軟齒面的閉式傳動(dòng)，在滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的條件下，宜采用較多齒數(shù)，一般取z1=2040。因?yàn)楫?dāng)中心距確定后，齒數(shù)多，則重合度大，可提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性。對(duì)于硬齒面的閉式傳動(dòng)，首先應(yīng)具有足夠大的模數(shù)以保證齒根彎曲強(qiáng)度，為減小傳動(dòng)尺寸，宜取較少齒數(shù)，但要避免發(fā)生根切，一般取z1=1720。(2)模數(shù)m。模數(shù)影響輪齒的抗彎強(qiáng)度，一般在滿足輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度條件下，宜取較小模數(shù)，以增加齒數(shù)，減少切齒量。(3)齒寬系數(shù)d。齒寬系數(shù)是大齒輪齒寬b和小齒輪分度圓直徑d1之比，增大齒寬系數(shù)，可減小齒輪傳動(dòng)裝置的徑向尺寸，降低齒輪的圓周速度。但是齒寬越大，載荷分布越不均勻。為便于裝配和調(diào)整，

33、常將小齒輪齒寬加大510mm，但設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)按大齒輪齒寬計(jì)算。4.2許用應(yīng)力一般的齒輪傳動(dòng)，其彎曲疲勞許用應(yīng)力為f=yn （4-1）接觸疲勞許用應(yīng)力為h= zn （4-2）式中：flim為齒輪單向受載時(shí)的彎曲疲勞極限，查圖2-9；hlim為接觸疲勞極限，查圖6-10，由于實(shí)驗(yàn)齒輪的材質(zhì)、熱處理等性能的差異，實(shí)驗(yàn)值有一定的離散性，故圖示數(shù)據(jù)為中間值；受對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的齒輪（如惰輪，行星輪），應(yīng)將圖中查得數(shù)值乘以0.7；sf、sh為疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，通常sf=1、sh =1，對(duì)于損壞后會(huì)引起嚴(yán)重后果的，可取sf=1.5、sh=1.251.35；yn、zn為壽命系數(shù)，用以考慮當(dāng)齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n

34、n0) yn2=1 (n0=3106 ,n2n0) 按一般可靠性要求，取彎曲疲勞安全系數(shù)sf=1,則 =yn1=240 mpa =yn2 =220mpa(3)校核計(jì)算=88.6 mpa =/=83.53 mpa 結(jié)果：由公式計(jì)算得出=240mpa。=220mpa彎曲強(qiáng)度足夠。5.齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑與維護(hù)5.1齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑對(duì)于齒輪傳動(dòng)十分重要。齒輪在傳遞能量時(shí)，在某些時(shí)刻輪齒上的應(yīng)力集中在非常小的區(qū)域，該區(qū)域上的作用力很大。如果輪齒直接接觸，摩擦和磨損作用會(huì)很快使齒輪損壞。所以對(duì)于齒輪的潤(rùn)滑可以減輕摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，還可以起到散熱、防銹、降低噪聲、改善工作條件、提高使用壽命等

35、作用。齒輪的潤(rùn)滑方式：閉式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式，根據(jù)齒輪的圓周大小而定。一般有浸油潤(rùn)滑和噴油潤(rùn)滑兩種。對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，由于其傳動(dòng)速度較低，通常采用人工定期加油潤(rùn)滑方式。 潤(rùn)滑劑的選擇：齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑劑采用潤(rùn)滑油。其運(yùn)動(dòng)黏度通常根據(jù)齒輪材料和圓周速度選取 ，并由選定的運(yùn)動(dòng)黏度再確定潤(rùn)滑油的牌號(hào)。5.2齒輪傳動(dòng)的維護(hù)使用齒輪傳動(dòng)時(shí)，在啟動(dòng)、加載、卸載及換擋的過(guò)程中應(yīng)力求平穩(wěn)，避免產(chǎn)生沖擊載荷，以防引起斷齒等故障。經(jīng)常檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)的狀況（如潤(rùn)滑油的油面高度等）。油面過(guò)低則潤(rùn)滑不良，油面過(guò)高會(huì)增加攪油功率的損失。對(duì)于壓力噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)還需檢查油壓狀況，油壓過(guò)低會(huì)造成供油不足，油壓過(guò)高則可能是因?yàn)橛吐凡粫?/p>

36、通所致，需及時(shí)調(diào)整油壓，還應(yīng)按照使用規(guī)定定期更換或補(bǔ)充規(guī)定牌號(hào)的潤(rùn)滑油。注意檢查齒輪傳動(dòng)的工作狀況，如有無(wú)不正常的聲音或箱體過(guò)熱現(xiàn)象等。潤(rùn)滑不良和裝配不符合要求是齒輪失效的重要原因，聲響監(jiān)測(cè)和定期檢查是發(fā)現(xiàn)齒輪損傷的只要方法。結(jié)論正由于在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中齒輪幾何參數(shù)的選擇是影響產(chǎn)品具有良好的嚙合和節(jié)能低耗效果的重要因素，如果齒輪在設(shè)計(jì)時(shí)參數(shù)的選擇不夠精確，只是采用人工憑經(jīng)驗(yàn)的估算（而且有存在計(jì)算錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)），將直接影響所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，有損企業(yè)的發(fā)展。借助計(jì)算機(jī)輔助軟件，就可以很大程度上減低了這方面的成本和風(fēng)險(xiǎn)。在加工齒輪時(shí)，技術(shù)人員經(jīng)常要進(jìn)行各種齒輪幾何及嚙合參數(shù)的計(jì)算。傳統(tǒng)方法用手工、計(jì)算

37、器及查表計(jì)算、速度慢、精度低,即使是價(jià)格較貴的可編程計(jì)算器也遠(yuǎn)不能滿足高精度復(fù)雜計(jì)算的要求。而市場(chǎng)上用于齒輪計(jì)算的軟件都較貴,且不適合部分中小企業(yè)的設(shè)計(jì)需要。為此，設(shè)計(jì)了此漸開線圓柱齒輪的幾何參數(shù)計(jì)算的計(jì)算機(jī)輔助軟件。通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程，掌握材料選擇，熱處理分析，齒輪尺寸及強(qiáng)度計(jì)算方法。 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我刻苦學(xué)習(xí)，努力學(xué)習(xí)職業(yè)技能的成果，也是理論與實(shí)踐結(jié)合的一次應(yīng)用。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我鞏固了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)課程，機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、數(shù)控編程、等課程。還更加深入學(xué)習(xí)編程技巧，操作機(jī)床的實(shí)踐能力，并為今后工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)根據(jù)我院實(shí)際情況設(shè)計(jì)而定。因?qū)W生水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中不足之

38、處和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。值此論文完成之際，我要向指導(dǎo)我論文的劉老師致以深深的敬意和謝意，感謝劉老師對(duì)我悉心指導(dǎo)和多次給予的方向性的建議，并感謝同學(xué)們給予了我支持和鼓勵(lì)。參考文獻(xiàn)1 齒輪精度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)宣貫工作組.齒輪精度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用指南m.北京：兵器工業(yè)出版社，19902 北京業(yè)余機(jī)械學(xué)院工人班集體.齒輪原理與制造m.北京：科學(xué)出版社，19713 馬駿.c#網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程基礎(chǔ)m.北京：人民郵電出版社，2008.4 羅斌.visual c#.net精彩編程實(shí)例集錦m.北京：中國(guó)水利水電出版社，20055 明日科技.c#開發(fā)經(jīng)驗(yàn)技巧寶典m.北京：人民郵電出版社，20086 江耕華，胡來(lái)瑢，陳啟松等.

39、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）m.北京：煤炭工業(yè)出版社,1982.7 龐振基，精密機(jī)械設(shè)計(jì)（1999第一版）m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20088 朱孝錄，齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，20059 孫靖民，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書論文題目齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè)機(jī)電一體化指導(dǎo)教師 職 稱 文化程度本科設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間2011年11月20日2012年6月3日1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的：來(lái)源于校內(nèi)的課題研究，要可以了解齒輪的基本內(nèi)容和常識(shí)，能有設(shè)計(jì)出直齒圓柱齒輪的大致步驟和目的。2畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求：內(nèi)容：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。要求：了解關(guān)于齒輪的具體含義，掌握材料的選擇方法，齒輪的失效形式，齒輪的選材和尺寸的選擇及強(qiáng)度計(jì)算。3進(jìn)度安排：2011.11.202011.12.31 收集資料，閱讀參考文獻(xiàn)2012.01.012012.0