機電一體化課程設計

2023-02-08 02:48:01 字數 3431 閱讀 2883

機械基礎課程設計

題目:直齒圓柱齒輪傳動的設計

系別: 機電工程系

專業:機電一體化

班級:08級機電三班

學生姓名:韓鵬宇

指導老師: 張傳亮

完成日期:2023年11月1號

河南質量工程職業學院

河南質量工程職業學院

《機械基礎》課程設計任務書

第1章設計任務和要求3

1.1設計指標3

1.2設計要求3

第2章選題的意義3

第3章齒輪的設計計算3

3.1原始資料及設計要求3

3.2設計內容4

3.3齒輪傳動引數的選擇和設計步驟4

第4章設計小結18

參考文獻19

齒輪傳動的設計

第1章設計任務和要求

1.1設計指標

用於減速器上的一級直齒圓柱齒輪的齒輪傳動;

傳遞功率p=10kw,小齒輪轉速n1=300r/min

大齒輪的轉速n2=72r/min;

由電動機驅動,用於帶式輸送,載荷比較平穩

1.2設計要求

4 計算主動輪、從動輪的主要尺寸;

5 校核齒輪的強度;

6 繪製大、小齒輪的零件圖並標註主要尺寸。

第2章選題的意義

齒輪傳動是應用極為廣泛和特別重要的一種機械傳動形式,它可以用來在空間的任意軸之間傳遞運動和動力,目前齒輪傳動裝置正逐步向小型化,高速化,低雜訊,高可靠性和硬齒面技術方向發展,齒輪傳動具有傳動平穩可靠,傳動效率高(一般可以達到94%以上,精度較高的圓柱齒輪副可以達到99%),傳遞功率範圍廣(可以從儀表中齒輪微小功率的傳動到大型動力機械幾萬千瓦功率的傳動),速度範圍廣(齒輪的圓周速度可以從0.1m/s到200m/s或更高,轉速可以從1r/min到20000r/min或更高),結構緊湊,維護方便等優點。因此,它在各種機械裝置和儀器儀表中被廣泛使用,本課題就是齒輪傳動的乙個典型應用。

我們此次設計的是減速器上的一級直齒圓柱齒輪傳動,通過本次對齒輪傳動的設計,能使我們對齒輪傳動的特點有進一步的了解,從而掌握常用機械零部件、機械傳動裝置或簡單機械的設計方法與步驟。並對減速器的工作原理及其外形有了一定的了解。

第3章齒輪的設計計算

3.1原始資料及設計要求

用於減速器上的一級直齒圓柱齒輪的齒輪傳動,傳遞功率p=10kw,小齒輪轉速n1=300r/min 大齒輪的轉速n2=72r/min由電動機驅動,用於帶式輸送,載荷比較平穩

3.2設計內容

設計計算主動輪、從動輪結構及尺寸,繪製主動輪、從動輪並標註主要尺寸,計算主、從動輪軸的最小直徑。

3.3齒輪傳動引數的選擇和設計步驟

3.3.1選擇精度等級

該機械時一般工程機械,速度不是太高,故用6級精度。

3.3.2選擇材料與熱處理及確定齒輪硬度

製造齒輪的材料主要時各種鋼材,其次是鑄鐵,還有其它非金屬材料。

(1)鋼

鋼材可分為鍛鋼和鑄鋼兩類,只有尺寸較大(d>400~600),結構形狀複雜的齒輪宜用鑄鋼外,一般都用鍛鋼製造齒輪。

軟齒面齒輪多經調質或正火處理後切齒,常用45、45cr等。因齒面硬度不高,易製造,成本低,故應用廣,常用於對尺寸和重量無嚴格限制的場合。

由於在嚙合過程中,小齒輪的輪齒接觸次數比大齒輪多。因此,若兩齒輪的材料和齒面硬度都相同時,則一般小齒輪的壽命較短。為了使大小齒輪的壽命接近,應使小齒輪的齒面硬度比大齒輪高出30~50hbs。

對於高速、過載或重要的齒輪傳動可採用硬齒面齒輪組合,齒面硬度可大致相同。

(2)鑄鐵

由於鑄鐵的抗彎和耐衝擊效能都比較差,因此主要用於製造低速、不重要的形式傳動、功率不大的齒輪。常用材料有ht250、ht300等。

(3)非金屬材料

對於高速、過載而又要求低噪音的齒輪傳動,也可採用非金屬材料,加夾布膠木、尼龍等。常用的齒輪材料,熱處理方法、硬度、應用舉例見表2—1。

常用的熱處理方法與化學方法包括表面淬火、滲碳淬火、調製、正火、滲碳。

表面淬火一般用於中碳鋼和中碳合金鋼如45、40cr等,表面淬火後輪齒變形小,可不磨齒硬度可達52~56hrc面硬芯軟,能承受一定衝擊載荷。

滲碳淬火因滲碳鋼量0.15~0.25%的低碳鋼和地毯合金鋼如20、20等。吃麵硬度達56~62hrc,齒面接觸強度高,耐磨性好,齒芯韌性高。常用於受衝擊載荷的重要傳動。

調質一般用於中碳鋼和中碳合金鋼,如45、40cr、35mnti等調質處理後吃麵硬度為220~260hbs.,因為硬度不高。故可以在熱處理後經切齒型,且在使用中易於飽和。

表2—1 常用的齒輪材料、熱處理硬度和應用舉例

正火能消除內應力、細化晶粒、改善力學效能和切削效能。機械強度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處理 ,大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。

由於該齒輪工作在高速中等衝擊載荷下,為了能達到要求並根據上述知識,採用硬齒面,大、小齒輪均用45鋼,小齒輪:45剛,調質處理,齒面硬度hb1=190~220;大齒輪:45剛,正火處理,齒面硬度hb2=160~190;

3.3.3根據齒輪硬度的中間值(hb1=205,hb2=175),從圖中查取齒面接觸的疲勞極限為

對一般工作情況下的齒輪傳動,其設計準則是:保證足夠的齒輪彎曲疲勞強度,以免發生齒根折斷;保證足夠的齒面接觸疲勞強度,以免發生齒麵點蝕。對於高速過載的齒輪傳動,除以上兩種設計準則外,還應按齒面抗膠合能力的準則進行設計。

由實踐得知:閉式軟齒面齒輪傳動,以保證齒面接觸疲勞強度為主;閉式硬齒面或開式齒輪傳動,以保證齒根彎曲疲勞強度為主。

σhliml=550mpa, σhlim2=520mpa

3.3.4從表中差得接觸強度的最小安全係數shmin=1.

3.3.5兩齒輪的許用接觸應力為

[σfl]= =550/1=550(mpa),

[σf2]= =520/1=520(mpa)

3.3.6按齒面接觸疲勞強度計算齒輪的主要尺寸。

(1)小齒輪上的作用的轉矩為

t1=9.55×106×p1/n1

9549×10/300=318.39n·m

(2)計算齒數比為

=z2/z1=n1/n2=300/72=4.17

(3載荷係數k,因原動機為電動機,工作機位帶式輸送機,載荷比較平穩,齒輪在兩軸承之間對稱布置,按表2-2中查得載荷係數為k=1.2

表2-2 載荷係數k

(4)選擇齒寬係數。因齒輪為軟齒面及齒輪在兩軸承之間為對稱布置,查表2—4按齒輪相對軸承對稱布置取φd=1

表2—4 齒寬係數φd

(5)選擇材料彈性係數。根據兩齒輪均為優質碳素鋼,

查表2—6,得= 189.8

表2—6 齒輪材料彈性係數

(6)計算小齒輪的分度圓直徑為

d1≥2.32 √kt1/φd·+1/(/[&h2]

2.32 √1.2×318300/1·4.17+1/4.17(189.8/520)

92.8

(8)計算兩輪中心距為

a=1/2(d1+d2)=d1/(1+)=239.88

(9)確定模數及齒數,即

m=0.015×239.88=3.6

機電一體化課程設計報告

目錄 1 一 設計題目及任務要求 2 二 課程設計目的及意義 2 三 系統方案論證 2 四 各單元電路的分析與設計 3 訊號檢測及放大電路 3 a d轉換電路 4 外接鍵盤及擴充套件電路 5 led燈電路 6 電源電路 8 報警電路 8 時鐘電路及復位電路 9 五 電路原理圖和pcb設計圖 9 六 ...

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