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1、I毕 业 论 文 （ 设 计 ）齿轮传动的设计课题名称 齿轮传动的设计 _系 别 机电工程系 _专 业 模具设计与制造（计算机辅助设计） 班 级 高专机电 091 班 _姓 名 林凡皓 学号 12441114 _指导老师 郑芦笙 摘要齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，目前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性和硬齿面技术方向发展，齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高（一般可以达到 94%以上，精度较高的II圆柱齿轮副可以达到 99%） ，传递功率范围广（可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动）速
2、度范围广（齿轮的圆周速度可以从 0.1m/s 到 200m/s 或更高，转速可以从 1r/min 到 20000r/min 或更高） ，结构紧凑，维护方便等优点。因此，它在各种机械设备和仪器仪表。关键词：键 ; 轴 ; 啮合 ; 直齿圆柱齿轮 ; 减速器目录绪论.1第一章 齿轮传动的类型及特点.1第二章 渐开线的形成和基本性质.2第三章 渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸.3第四章 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动.4第五章 变位齿轮传动简介.8第六章 齿轮的失效形式与设计准则.9第七章 齿轮传动的润滑与维护.10总结.11参考文献.11III绪论本论文主要叙述了传动系统中的齿轮传动。总共包括
3、可八个部分，第一部分是齿轮传动的类型及特点；第二部分是渐开线的形成及性质；第三部分是渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸；第四部分是渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动；第五部分是齿轮的失效形式与设计准则；第六部分是齿轮的常用材料及选择；第七部分是一级圆柱齿轮减速器的设计；第八部分是齿轮传动的润滑与维护。齿轮传动是现代机械中应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式它的主要优点是： 瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠可传递空间任意两轴之间的运动和动力； 适用的功率和速度范围广； 传动效率高，=0.92-0.98 ； 工作可靠、使用寿命长； 外轮廓尺寸小、结构紧凑。本论文中的实例主要讲述了带式运输机
4、的传动装置一级圆柱齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容） 。减速器具有很大的发展前景和意义。国内减速器现状，国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw 以上） ，多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60 年代开始
5、生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于 40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90 年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。北京理工大
6、学研制成功的内平动齿轮减速器不仅具有三环减速器的优点外，还有着大的功率/重量（或体积）比值，以及输入轴和输出轴在同一轴线上的优点，处于国内领先地位。国内有少数高等学校和厂矿企业对平动齿轮传动中的某些原理做些研究工作，发表过一些研究论文，在利用摆线齿轮作平动减速器开展了一些工作。第一章 齿轮传动的类型及特点1.1 齿轮传动的类型齿轮传动类型很多，按两轮轴线的相对位置和齿向可分为如图表格所示几类。平面齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动人字齿传动 齿轮条传动相交轴齿轮传动直齿锥齿轮传动斜齿轮传动 曲线齿锥齿轮传动齿轮传动空间齿轮传动交错轴齿轮 交错轴斜齿 蜗轮蜗杆传 准双曲面齿IV传动 轮传动
7、 动 轮传动按照轮齿齿廓曲线的形状，可以将齿轮传动分为渐开线齿轮传动、圆弧齿轮传动和摆线齿轮传动等。按照工作条件的不同，可以将齿轮传动分为开式齿轮传动和闭式齿轮传动1.2 齿轮传动的特点齿轮传动主要有以下几点优点：（1)适用的圆周速率和功率范围广，效率高；（2)能保证瞬时传动比恒定；（3)工作可靠且寿命长；（4)可以传递空间任意两轴之间的运动及动力。齿轮传动的主要缺点如下:(1)制造、安装精度要求较高，故成本高；（2）精度低时噪音大，是机器的主要噪声源之一；（3）不宜用作轴间距过大的两轴之间的传动（4）无过载保护；(5)需专门的加工设备。第二章 渐开线的形成和基本性质2.1 渐开线的形成和性质
8、如图5.2.1-1所示，一条直线（称为发生线 (generating line)）沿着半径为 rb 的圆周（称为基圆(base circle)）作纯滚动时，直线上任意点 K 的轨迹称为该圆的渐开线 (involute)。 由渐开线的形成(construction of an involute)过程可知它具有以下特性：相应于发生线和基圆上滚过的长度相等，即 , 即为渐开线在 K 点的法线。渐开线上各点的曲率半径不同，离基圆越远，其曲率半径越大，渐开线越平直。渐开线上任意一点的法线必切于基圆。渐开线的形状取决于基圆半径的大小。基圆半径越大，渐开线越趋平直。基圆以内无渐开线。第三章 渐开线标准直齿圆
9、柱齿轮的参数及几何尺寸3.1 直齿圆柱齿轮各部分的名称和符号由齿轮类型可知，直齿圆柱齿轮包含有圆柱外齿轮(external gear)、圆柱内齿轮(internal gear)以及齿条。其中圆柱外齿轮及其啮合传动最为广泛，也是本章讨论的重点。为简便起见，以下就将“外”字去除，简称齿轮和齿轮啮合传动。图5.3.1-1所示为齿轮的一部分，由于齿轮沿其宽度 B 方向的剖面形状都相同，因此只需从其端面形状来讨论齿轮的各部分名称及尺寸计算。常见的各部分名称是：(1).齿顶圆(addendum circle)过所有轮齿顶端的圆，其半径用 ra表示。(2).齿根圆(dedendum circle)过所有齿槽
10、底部的圆，其半径用 rf表示。(3).基圆(base circle)形成渐开线齿廓的圆，其半径用 rb表示。(4).分度圆(standard pitch circle)位于轮齿的中部，是设计、制造的基准圆，其半径用 rV表示。(5).齿顶高(addendum)齿顶圆与分度圆之间的径向距离，其长度用 ha表示。(6).齿根高(dedendum)齿根圆与分度圆之间的径向距离，其长度用 hf表示。(7).全齿高齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，其长度用 h 表示，且 h=ha+hf。(8).齿厚(tooth thickness)每个轮齿在某一个圆上的圆周弧长。不同圆周上的齿厚不同，在半径为 rk的圆上，
11、齿厚用 sk表示；在半径为 r 的分度圆上，齿厚用 s 表示。(9).齿槽宽(tooth space)相邻两个齿间在某一个圆上的齿槽的圆周弧长。不同圆周上的齿槽宽不同，在半径为 rk的圆上，齿槽宽用 ek表示；在半径为 r 的分度圆上，齿槽宽用 e 表示。(10).齿距(circular pitch)（或称周节）相邻两个轮齿同侧齿廓之间在某一个圆上对应点的的圆周弧长。不同圆周上的齿距不同，在半径为 rk的圆上，齿距用 pk表示，显然有 pk=sk+ek；在半径为 r 的分度圆上，齿距用 p 表示，同样 p=s+e。若为标准齿轮，则有 s=e= 。(11).法向齿距(norm base pitc
12、h)相邻两个轮齿同侧齿廓之间在法线方向上的距离，用 pn表示。由渐开线特性可知：p n=pb（基圆齿距） 。图 5.3.1-13.2 标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算1、标准直齿圆柱齿轮的基本参数标准直齿圆柱齿轮的基本参数如下（1)模数设齿轮的齿数为 z，为计算分度圆半径 r，则有则 所以由上面公式可知 ，当 z 一定时，齿距 p 的大小能说明齿轮的大小。此外由 p 的大小还可以对轮齿的厚薄有一粗略的了解。可见分度圆齿距 p 是齿轮参数中比较有代表性的参数。但是由式(5.3.2-1)来计算 r 或 p 都会涉及无理数 p，为避免此情况，工程中引入一个新参数 ，称为模数(modul)（单
13、位为 mm） ，作为设计、制造的基本参数，并将其标准化，其标准值见表 3.2-1。VI表标 3.2-1 准模数系列第一系列0.1， 0.12， 0.15， 0.2， 0.25， 0.3， 0.4， 0.5， 0.6， 0.8，1， 1.25， 1.5， 2， 2.5， 3， 4， 5， 6， 8，10， 12， 16， 20， 25， 32， 40， 50第二系列0.35， 0.7， 0.9， 1.75， 2.25， 2.75，(3.25)， 3.5， (3.75)，4.5， 5.5， (6.5)， 7， 9， (11)， 14， 18， 22， 28， (30)，36， 45（2）压力角如前所说，齿轮轮廓上各点的压力角不一样。为了便于设计、制造和互换使用，将分度圆上的压力角规定为标准值。我国标准规定 a=20。此外，有些国家也采用 14.5、15 等标准值。分度圆上的压力角就是通常所说的齿轮的压力角。而对于齿条，由于齿廓上各点的法线是平行的，而且在传动时齿条做平动，齿廓上各点的速度的大小和方向都一致，所以齿条齿廓上各点的压力角均相同，且等于齿廓的倾斜角（取标准值 20),也称为齿形角。(3）齿数齿数不但影响齿轮的几何尺寸，而且影响齿廓曲线的形状。由公式 db=dcosa=mzcosa，可见只有 m、z、a 都确定了，齿轮的基圆直径 db 才能确定，同时
