序号
齿坯 结构图
结构尺寸/mm
1
齿轮轴
当d a ＜2d 或X ≤2.5m t 时，应将齿轮作成齿轮轴
2
锻造齿轮
D 1=1.6d h
l =（1.2～1.5）d h ，l ≥b
δ=（2.5～4）m n ，但不小于8～10mm
n =0.5m n ，D 0
=0.5（D 1+D 2） d 0=10～29mm ，当d a 较小时不钻孔
3
锻造齿轮
D 1=1.6d h
l =（1.2～1.5）d h ，l ≥b
δ=（2.5～4）m n ，但不小于8～10mm n =0.5m n r ≈0.5C
D 0=0.5（D 1+D 2） d 0=15～25mm
C =（0.2～0.3）b ，模锻； 0.3b ，自由锻
4
铸造齿轮
D 1=1.6d h （铸钢） D 1=1.8d h （铸铁）
l =（1.2～1.5）d h ，l ≥b
δ=（2.5～4）m n ，但不小于8～10mm n =0.5m n r ≈0.5C
D 0=0.5（D 1+D 2） d 0=0.25（D 2─D 1）
C =0.2b ，但不小于10mm
5
铸造齿轮
D 1=1.6d h （铸钢） D 1=1.8d h （铸铁）
l =（1.2～1.5）d h ，l ＞b
δ=（2.5～4）m n ，但不小于8mm
n =0.5m n ，r ≈0.5C C =H /5；
S =H /6，但不小于10mm e =0.8δ H =0.8d h ，H 1=0.8H t =0.8e
6
D 1=1.6d h （铸钢） D 1=1.8d h （铸铁）
7
镶套齿轮
l =（1.2～1.5）d h ，l ＞b
δ=（2.5～4）m n ，但不小于8mm
n =0.5m n C =0.15b e =0.8δ
H =0.8d h ，H 1=0.8H d 1=（0.05～0.1）d h l 2=3d 1
8
铸造轮辐剖面
a ）椭圆形，用于轻载荷齿轮，a =（0.4～0.5）H
b ）T 字形，用于中等载荷齿轮，C =H /5，S =H /6
c ）十字形，用于中等载荷齿轮，C =H /5，S =H /6
d ）、
e ）工字形，用于重载荷齿轮，C =S =H /5
9
焊接齿轮
D 1=1.6d h
l =（1.2～1.5） d h ,l ≥b δ=2.5m n ，但不小于8mm n =0.5m n
C =（0.1～0.15）b ，但不小于8mm S =0.8C
D 0=0.5（D 1+D 2） D 0=0.2（D 2─D 1）
10
焊接齿轮
d 1=1.6d h
l =（1.6~1.5）d h ，l ≥b δ=2.5m n ，但不小于8mm
C =（0.1~0.15）b ，但不小于8mm S =0.8C n =0.5m n H =0.8d h e =0.2d
11
a ）、
b ）用于可焊性良好的轮缘材料，低负荷及损伤危险性不严重场合。b ）轮缘厚度可减小约5mm
c ）用于焊接含碳量较高，高合金成分及高强度的轮缘材料（如45、34CrMo4、42CrMo4等），采用中介材料堆焊
d ）应力集中小，较a 、b 、c 贵，但可焊性及检验性号
12
剖分式齿轮
1．轮辐数和齿数应取偶数 2．剖分轮辐的尺寸： D 1=1.8d 1.5d h ＞l ≥b δ=（4～5）m t H =0.8 d h H 1=0.8H H 2=（1.4～1.5）
H
H 3=0.8H 2 c =0.2b S =0.8c S 1=0.75S e =1.5 δn =0.5m n
3．连接螺栓直径d 2按下值选取：
轮缘处：根据计算确定 轮毂处：单排螺栓， （b ＜100mm ）
d 2=0.15d h +（8～15）mm 双排螺栓
（b ＞100mm ）
d 2=0.12d h +（8～15）mm 4．连接螺栓应尽量靠近轮缘
或轴线；在轮缘处用双头螺
柱；在轮毂处如螺栓为单排、
轮辐数大于4，应采用双头螺
柱；如螺栓为双排，可采用螺
栓
注：1．对工字形轮辐，若两肋板之间距离超过400mm时，必须在中间增加第三根补强肋。
2．当d h＞100mm，轮毂长度l≥d h时，则轮毂孔内要制出一个凹沟，其直径d≈d+16mm，长度E=1／2─12mm，轮毂长度l=（1.5～2）d h，但不应小于齿宽b。
3．对于b≤250mm和直径＜1800mm的镶套式齿轮，其轮心可采用单辐板式，辐板厚度由δ到2δ（齿宽越大取较大值）。v＞10m/s时，采用单辐板式结构尤为有利。
4．镶套式结构齿圈与铸铁轮心的配合推荐采用H7/s6（或H7/u7）。
5．对于采用镶套式结构的大型重要齿轮，建议在轮心的缘部开出缝隙，缝隙的数目一般为轮辐数之半，这时应在两侧加定位螺钉6～12个。
6．表中尺寸δ与模板的关系式，适用于m=（0.01～0.02）a时，当模数小于以上范围时，δ值应当相应增大。
目 录 7.轴类零件设计 7.1 I 轴的设计计算 1.求轴上的功率，转速和转矩 由前面算得P 1=5.76KW ，n 1=440r/min ，T 1=1.35 10?N mm ? 2.求作用在齿轮上的力 已知高速级小齿轮的分度圆直径为d 1=70mm 而 F t 112d T = 70 130000 2?= =3625N F r =F =αtan t 3625? ?20tan =1319N 压轴力F=1696N 1—输送带 2—电动机 3—V 带传动 4—减速器 5—联轴器
3.初步确定轴的最小直径 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据[2]表15-3，取A 0=110，于是得： d min =A 0==33 11 440 0.75110n P 26mm 因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d=20.33mm ，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取d min =32mm ，查[4]P 620表14-16知带轮宽B=78mm 故此段轴长取76mm 。 4.轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案 通过分析比较，装配示意图7-1 图7-1 （2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）I-II 段是与带轮连接的其d II I -=32mm ，l II I -=76mm 。 2）II-III 段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm （由减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II 段右端的距离为38mm 。故取l III II -=58mm ，
因其右端面需制出一轴肩故取d III II -=35mm 。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求并据d III II -=35mm ，由轴承目录里初选6208号其尺寸为 d B D ??=40mm ?80mm ?18mm 故d IV III -=40mm 。又右边采用轴肩定位取ⅤⅣ-d =52mm 所以l ⅤⅣ-=139mm ，ⅥⅤ-d =58mm ，ⅥⅤ-l =12mm 4）取安装齿轮段轴径为d ⅦⅥ-=46mm ，齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为75mm 为是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取l ⅦⅥ-=71mm 。齿轮右边Ⅶ-Ⅷ段为轴套定位，且继续选用6208轴承，则此处d ⅧⅦ-=40mm 。取l ⅧⅦ-=46mm （3）轴上零件的周向定位 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d II I -由[5]P 53表4-1查得平键截面b 810?=?h ,键槽用键槽铣刀加工长为70mm 。同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合 为 67 n H ，同样齿轮与轴的连接用平键14639??，齿轮与轴之间的配合为6 7n H 轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 （4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考[2]表15-2取轴端倒角为2??45.其他轴肩处圆觉角见图。 5.求轴上的载荷 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图7-2
齿轮结构及设计工艺技术(doc 43页)
齿轮机构及其设计 1. 工业的象征； 2. 历史悠久； 3. 研究（广泛）深入，分工细致。 二、齿轮的类型 1.平行轴：a.直齿圆柱齿轮:外啮合/内啮合 b.斜齿圆柱齿轮：外啮合/内啮合 c.人字齿轮 2.相交轴：a.直齿圆锥齿轮 b.曲齿圆锥齿轮 3.交错轴：a.螺旋齿轮（交错轴斜齿轮） b.蜗杆蜗轮 c.准双曲面齿轮 4.齿轮齿条：a.直齿 b.斜齿 c.螺旋齿 三、本章要求 1.齿形 ---- 掌握渐开线齿廓啮合特性。 2.几何尺寸 ----会计算渐开线齿轮传动的几何尺寸。. 四、本章特点
1.名词术语多、概念多、公式多。2．注意归纳、掌握规律、化为少。
§5-2 齿廓啮合基本定律 一、齿廓啮合的基本定律 1.节圆 已知：两啮合中心距a=O 1O 2 传动比 2 112ωω= i a . 节点---两个齿轮的相对速度瞬心。 由于 v v p p 2 1 = 故有 p p o o 2 2 1 1 ωω= 得 121221i p o p o ==ωω ① 由图知 a p p o o =+2 1 ② 解上两式子 i o a p 12 11+= 12 22 1i a p i o +=
[讨论] 如果i 12 为变量，则p o 1 亦为变量，p 点为动点， 它在动平面上画出的曲线为非圆曲线。 如果i 12 为常量，则p o 1 亦为定值，p 点为定点， 按在动平面上画出的轨迹为圆。 b ．节圆---当c i =12 时，以 p o 1 、p o 2 为半径的两 个圆。 ① 节圆半径只决定与a 与12 i 。 ② 节圆是一对相互啮合齿轮上作相切纯滚动的圆。 ③ 一对齿轮相啮合时才有节圆。（单个齿轮无节圆） 2．齿廓的几何要求 a. 设两齿廓在任意一点k 接触。主动轮1推动从动轮2转动。 b ．两齿轮在k 点的线速度分别为 K O K O v v k k 2211 ,⊥⊥ 。 c ．沿公法线n-n 方向v v kn kn 2 1 =，即1 1 2 2 cos cos k k k k v v αα= d ．也就是2 2 2 1 1 1 cos cos k k K O K O αωαω'= e ．作辅助线 f ．设n-n 线与连心线交于Q 点，则有Q N O 1 1 ?
直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准值的。在强度计算时，则以齿宽中 点处的当量齿轮作为计算的依据。对轴交角 刀=90。的直齿锥齿轮传动，其齿数 比u 、锥距&图＜直齿锥齿轮传动的几何参数 ＞）、分度圆直d i , d 2、平均分度圆直 径d mi, d m2当量齿轮的分度圆直径d vi , d v2之间的关系分别为： Zj "亠 =■? 现以g 表示当量直齿圆柱齿轮的模数，亦即锥齿轮平均分度圆上轮齿 的模数（简称平均模数），则当量齿数 z v 为 (a) 丘二胆*勇诃娠屁丙pl 2 2 1 _________________ R (b) V 2 2 _ dm2 _ R - ~ = ~R - 令? R =b/R,称为锥齿轮传动的齿宽系数，通常取 ? R =0.25-0.35,最常用的值为 ~c = ? R =1/3 由右图可 找出当量 直齿圆柱 齿轮得分 度圆半径 r v 与平均 分度圆直 径d m 的关 系式为 AjIL 2cos8 --(e) 直齿锥齿轮传动的几何参数
(0 显然，为使锥齿轮不至发生根切，应使当量齿数不小于直齿圆柱齿轮 的根切齿数。另外，由式(d)极易得出平均模数mm和大端模数m的关系为 111^=111(1-0.5^)------------------------------------ (h) 、直齿圆锥齿轮的背锥及当量齿数 为了便于设计和加工，需要用平面曲线来近似球面曲线，如下图 OAB为分度圆锥，和为轮齿在球面上的齿顶高和齿根高，过点A作直线AO丄AO与圆锥齿轮轴线交于点O,设想以OO为轴线，OA为母线作一圆锥OAB,称为直齿圆锥齿轮的背锥。由图可见A、B附近背锥面与球面非常接近。因此，可以用背锥上的齿形近似地代替直齿圆锥齿轮大端球面上的齿形。从而实现了平面近似球面。
传动 形式 齿轮形状主要特点 两轴平行的齿轮传动直齿圆柱齿 轮传动 1、两轮轴线互相平行。 2、齿轮的齿长方向与齿轮轴线 互相平行。 3、两轮传动方向相反。 4、此种传动形式英勇最广泛。 直齿圆柱齿 轮传动 1、两轮轴线互相平行。 2、齿轮的齿长方向与齿轮轴线 互相平行。 3、两轮传动方向相反； 斜齿圆柱齿 轮传动 1、轮齿齿长方向线与齿轮轴线 倾斜一个角度。 2、与直齿圆柱齿轮传动相比， 同时啮合的齿数增多，传动平 稳，传动的扭矩也比较大。 3、运转时存在轴向力。 4、加工制造比直齿圆柱齿轮传 动麻烦。 斜齿圆柱齿 轮传动 非圆齿轮传 动 1、目前常见的非圆齿轮有椭圆 形、扇形。 2、当主动轮等速转动时从动轮 可以实现有规则的不等速转动。 3、此种传动多见于自动化机构。
人字齿轮传 动1、具有斜齿圆柱齿轮的优点，同时运转时不产生轴向力。2、适用于传递功率大，需作正反向运转的机构中。 3、加工制造比斜齿圆柱齿轮麻烦。 传动 形式 齿轮形状主要特点 两轴相交的齿轮传动交叉轴斜齿 轮传动 1、两轮轴线不再同一平面上， 或者任意交错，或者垂直交错。 2、两轮的螺旋角可以相等，也 可以不相等。 3、两轮的螺旋方向可以相同， 也可以不相同。 蜗杆传动 1、蜗杆轴线与蜗轮轴线成垂直 交错。 2、可以实现大的传动比，传动 平稳，噪声小，有自锁。 3、传动效率较低，蜗杆线速度 受一定限制。 直齿锥齿轮 传动 1、两轮轴线相交于锥顶点，轴 交角α有三种，α〉90°，α =90°（正交），α〈90°。 2、轮齿齿线的延长线通过锥点。
斜齿锥齿轮传动 1、轮齿齿线呈斜向，或者说，齿线的延长线不通过锥点，而是 与某一圆相切。 2、两轮螺旋角相等，螺旋方向相反。 弧齿锥齿轮传动 1、轮齿齿线呈弧形。 2、两轮螺旋角相等，螺旋方向 相反。 3、与直齿锥齿轮传动相比，同 时参加啮合的齿数增多，传动平稳，传动的扭矩较大。 齿轮几何要素的名称、代号 齿顶圆：通过圆柱齿轮轮齿顶部的圆称为齿顶圆，其直径用 d a 表示。 齿根圆：通过圆柱齿轮齿根部的圆称为齿根圆，直径用 d f 表示。 齿顶高：齿顶圆 d a 与分度圆d 之间的径向距离称为齿顶高，用 h a 来表示。 齿根高：齿根圆 d f 与分度圆 d 之间的径向距离称为齿根高，用 h f 表示。 齿顶高与齿根高之和称为齿高，以h 表示，即齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。以上所述的几何要素均与模数 m 、齿数z 有关。 齿形角：两齿轮圆心连线的节点Ｐ处，齿廓曲线的公法线（齿廓的受力方向）与两节圆的内公切线（节点P 处的瞬时运动方向）所夹的锐角，称为分度圆齿形角，以α表示，我国采用的齿形角一般为20°。 传动比：符号i ，传动比i 为主动齿轮的转速n 1（r/min ）与从动齿轮的转速n 2（r/min ）之比，或从动齿轮的齿数与主动齿轮的齿数之比。 即i= n 1/n 2 = z 2/z 1
机械设计基础课程设计设计题目单级圆柱齿轮减速器 内装1设计书一份 2装配图一份 3零件图两份 机械与材料工程学院B1161班级 设计者廖伟程 指导老师陈枭 完成日期2013年5月30日 成绩 九江学院
目录 第一章绪论 (5) 第二章课题题目及主要技术参数说明 (6) 2.1 课题题目 (6) 2.2 主要技术参数说明 (6) 2.3 传动系统工作条件 (6) 2.4 传动系统方案的选择 (6) 第三章减速器结构选择及相关性能参数计算 (7) 3.1 减速器结构 (7) 3.2 电动机选择 (7) 3.3 传动比分配 (8) 3.4 动力运动参数计算 (9) 第四章 V带传动设计 (11) 4.1确定计算功率 (11) 4.2确定V带型号 (11) 4.3确定带轮直径 (11) 4.4确定带长及中心距 (12) 4.5验算包角 (12) 4.6确定V带根数Z (12) 4.7 确定粗拉力F (13)
4.8计算带轮轴所受压力Q (13) 第五章齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮) (14) 5.1 齿轮材料和热处理的选择 (14) 5.2 齿轮几何尺寸的设计计算 (14) 5.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 (14) 5.2.2 齿轮弯曲强度校核 (17) 5.2.3 齿轮几何尺寸的确定 (18) 5.3 齿轮的结构设计 (19) 第六章轴的设计计算(从动轴) (21) 6.1 轴的材料和热处理的选择 (21) 6.2 轴几何尺寸的设计计算 (21) 6.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 (21) 6.2.2 轴的结构设计 (21) 6.2.3 轴的强度校核 (21) 第七章轴承、键和联轴器的选择 (25) 7.1 轴承的选择及校核 (25) 7.2 键的选择计算及校核 (26) 7.3 联轴器的选择 (26) 第八章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构 尺寸的计算 (28) 8.1 润滑的选择确定 (28) 8.2 密封的选择确定 (28)
目录 摘要 (2) 一引言 (3) 二齿轮的设计计算 (4) 2.1 选择材料、热处理方法及精度等级 (4) 2.2 齿面接触疲劳强度设计齿轮 (4) 2.3主要参数选取及几何尺寸计算 (5) 2.4 .齿轮结构设计 (5) 三绘制齿轮图、零件图、三维造型 (7) 四结束语 (8) 五参考文献 (9)
摘要 齿轮是广泛应用于机械设备中的传动零件。它的主要作用是传递运动、改变方向和转速。根据齿轮的工况，合理的设计齿轮的结构，使得齿轮传动平稳有足够的强度。通过强度计算、材料的选择、热处理方法精度选择、几何尺寸计算。考虑齿面接触疲劳强度和齿根曲面疲劳强度得出齿轮的结构。 关键词：齿轮传动、齿轮精度、热处理、疲劳强度
一引言 随着我过工业的发展，齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。它的结构设计随着工业的需要而改变。齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及经济性等因素有关。进行齿轮的结构设计时，必须综合地考虑上述各方面的因素。通常是先按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，然后再根据荐用的经验数据，进行结构设计。 随着科技技术的不断进步，生产都向着自动化、专业化和大批量化的方向发展。这就要求企业的生产在体现人性化的基础上降低工人的生产强度和提高工人的生产效率，降低企业的生产成本。现代的生产和应用设备多数都采用机电一体化、数字控制技术和自动化的控制模式。在这种要求下齿轮零件越发体现出其广阔的应用领域和市场前景。特别是近年来与微电子、计算机技术相结合后，使齿轮零件进入了一个新的发展阶段。在齿轮零部件是最重要部分，因需求的增加，所以生产也步入大批量化和自动化。 为适应机械设备对齿轮加工的要求，对齿轮加工要求和技术领域的拓展还需要不断的更新与改进。
齿轮结构设计 齿轮结构设计主要确定齿轮的轮缘、轮毂及腹板（轮辐）的结构形式和尺寸大小。结构设计通常要考虑齿轮的几何尺寸、材料、使用要求、工艺性及经济性等因素，确定适合的结构型式，再按设计手册荐用的经验数据确定结构尺寸。齿轮结构形式有以下四种： 1.齿轮轴 当齿轮的齿根圆到键槽底面的距离e很小，如圆柱齿轮e≤2.5mn(下图一a)，圆锥齿轮的小端e≤1.6m(下图一b)，为了保证轮毂键槽足够的强度，应将齿轮与轴作成一体，形成齿轮轴，如下图二所示。 齿轮轴 2. 实心齿轮 当齿顶圆直径da≤200mm或高速传动且要求低噪声时，可采用上图一的实心结构。实心齿轮和齿轮轴可以用热轧型材或锻造毛坯加工。 3. 辐板式齿轮 对于齿顶圆直径da≤500mm时，可采用辐板式结构，以减轻重量、节约材料。通常多选用锻造毛坯，也可用铸造毛坯及焊接结构。有时为了节省材料或解决工艺问题等，而采用组合装配式结构，如过盈组合和螺栓联结组合。 腹板式齿轮（锻造）
腹板式锥齿轮 双腹板焊接齿轮 过盈、螺栓联接组合 4. 轮辐式齿轮 对于齿轮直径时，采用轮辐式结构。受锻造设备的限制，轮辐式齿轮多为铸造齿轮。轮辐剖面形状可以采用椭圆形（轻载）、十字形（中载）、及工字形（重载）等。
轮辐式齿轮（锻造）轮结构设计主要确定齿轮的轮缘、轮毂及腹板（轮辐）的结构形式和尺寸大小。结构设计通常要考虑齿轮的几何尺寸、材料、使用要求、工艺性及经济性等因素，确定适合的结构型式，再按设计手册荐用的经验数据确定结构尺寸。齿轮结构形式有以下四种： 1. 齿轮轴 当齿轮的齿根圆到键槽底面的距离e很小，如圆柱齿轮e≤2.5mn(下图一a)，圆锥齿轮的小端e≤1.6m(下图一b)，为了保证轮毂键槽足够的强度，应将齿轮与轴作成一体，形成齿轮轴，如下图二所示。 齿轮轴 2. 实心齿轮 当齿顶圆直径da≤200mm或高速传动且要求低噪声时，可采用上图一的实心结构。实心齿轮和齿轮轴可以用热轧型材或锻造毛坯加工。 3. 辐板式齿轮 对于齿顶圆直径da≤500mm时，可采用辐板式结构，以减轻重量、节约材料。通常多选用锻造毛坯，也可用铸造毛坯及焊接结构。有时为了节省材料或解决工艺问题等，而采用组合装配式结构，如过盈组合和螺栓联结组合。 腹板式齿轮（锻造）
浙江科技学院 本科毕业设计 (2013届) 题目螺旋输送机驱动轴设计及制造学院机械与汽车工程学院 专业材料成型与控制工程 班级材料092 学号109012050 学生姓名杨鹏飞 指导教师奚基学 完成日期2013年5 月14 号
螺旋输送机驱动轴设计及制造 学生姓名：杨鹏飞指导教师：奚基学 浙江科技学院机械学院 摘要 随着工业生产的发展，螺旋输送机的应用越来越广泛，但由于具体工作环境的不同，技术参数的不同，对螺旋输送机的一些组成设备要求也不一样。本文通过对螺旋输送机的结构，发展历程的分析，然后就对螺旋输送机性能影响较大的部分，即驱动轴作了详细的设计说明，并对轴的加工工艺做了分析。最终设计出了一种主要用于输螺旋输送机驱动端的驱动轴 关键词：螺旋输送机驱动轴加工工艺
浙江科技学院毕业设计 II II
Design of Screw Conveyor Live Axle and Product Student: Yang Pengfei Advisor: Dr. Xi Jixue School of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and Technology Abstract With the development of the industry, the flexible screw conveyors are used more and more widespread, but because the concrete working conditions are different, so the leak-proof requests of spiral conveyer are different too. Through different plan contrast, This article has chosen one kind of perfect plan considering the efficiency, structure compact and the usable angle embarked. Then explaned two major parts- the reducting gear and the screw shaft detailedly that h ave large affects on the flexible screw conveyer’ performance,and has given the brief explanation to the flexible screw conveyer’s seal and lubrication. At last ,a high quality flexible screw conveyor was desiganed out,which is primarily used to transport the cement, seal completely , work safely, have high efficiency and long work life, and can proceeds the cement during the course of transporting. Key words: Screw Conveyor Live Axle Processing technic
一、轴的分类 按承受的载荷不同, 轴可分为： 转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。如减速器中的轴。虚拟现实。 心轴——工作时仅承受弯矩的轴。按工作时轴是否转动，心轴又可分为： 转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。如火车轮轴。 固定心轴——工作时轴承受弯矩，且轴固定。如自行车轴。虚拟现实。 传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。如汽车变速箱至后桥的传动轴。 固定心轴转动心轴
转轴 传动轴 二、轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中最常用的是45号钢。 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。 必须指出：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可以选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。
各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。 高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 轴的常用材料及其主要力学性能见表。
0引言 在传统齿轮设计中，通过齿轮传动的强度计算，可 以确定齿轮的主要尺寸，如齿数、模数、齿宽、螺旋角、分度圆直径等，而齿圈、轮辐、轮毂等的结构形式及尺寸大小，通常都由结构设计而定。 随着CAD/CAM 技术的普及应用，在齿轮设计中已经广泛应用参数化设计实现齿轮几何参数以及尺寸的设计及其动态更新。齿轮的结构设计通常是先按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，然后再根据荐用的经验数据进行结构设计。由于不同结构具有不同的实体特征以及特征父子关系，当结构不同时需要重新构建几何模型。 本文基于Pro/E 程序设计模块，实现了由齿轮基本参数匹配相应结构的参数化设计方法，进一步提高了齿轮设计的效率，具有一定的实用价值。 1齿轮结构的参数化设计 在基于特征的参数化建模方式中，最根本的是 “约束”的实现，约束可以分为几何约束和尺寸约束，而尺寸约束最直接的体现方式是“关系式”。Pro/E 作为一款基于特征的参数化设计实体建模系统，可以利用其“基本特征”命令创建模型，而且允许随时对特征加以合理的、不违反父子关系的调整、插入、删除、抑制、重定义等修改，从而方便地改变模型。借助于其数学运算方式，可以建立各尺寸或者参数之间 的关系式，实现模型随典型尺寸的不同而自动再生，一方面方便了尺寸的修改，同时减少出错率，提高了设计效率。 1.1齿轮结构概述与特征分类 根据机械设计手册，齿轮结构形式划分的主 要参数是齿轮齿顶圆直径，根据其大小的不同选择不同的齿轮结构形式。以钢制齿轮为例，一般规定如下： 1)一般对于直径很小的钢制齿轮，当为圆柱 齿轮时，若齿根与键槽底部的距离e <2.5m (m 为端面模数)均应将齿轮和轴做成一体，叫做齿轮轴。若 e 值超过上述尺寸时，齿轮与轴以分开制造较为合 理；如齿轮顶圆直径d a ≤200mm 时，可做成实心结构的齿轮。 2)如齿轮顶圆直径为200mm ≤d a <500mm 时，可 做成腹板式结构的齿轮。腹板上开孔的数目按结构尺寸大小及需要而定，如表1所示。 3)本文仅以齿顶圆直径小于500mm 的锻造齿轮 的齿轮轴、实体式和腹板式结构设计为例进行说明，其几何参数如图1所示。 4)如上文所述，随着齿顶圆直径的不同，齿轮结构 也不同。为此，首先由简单到复杂依次构建齿轮结构的各个分支特征。以齿轮几何基体特征作为基础特征，以轴特征、孔特征、腹板特征作为辅助分支特征，依据界定参数的不同，通过控制特征的显示与否，自动匹配适当的齿轮结构形式，参见表1。 齿轮结构的程序化设计方法 胡宗政 摘要：针对齿轮结构的特点，在合理分类的基础上，采用Pro/E 软件参数化建模技术构建齿轮结构特征分类库。根据齿轮结构设计要求，利用该分类库，借助于Pro/E 程序编辑功能完成齿轮结构的自动匹配，从而实现了齿轮结构的程序化设计。 关键词：CAD/CAM ；Pro/E ；智能设计；参数化设计；齿轮结构中图分类号：TH-3 文献标识码：A doi ：10.3969/j.issn.1006-7205.2011.04.024 胡宗政.齿轮结构的程序化设计方法[J].中国农机化,2011,(4):97~99,27 HU Zong-zheng.Program designing of gear structure [J].Chinese Agricultural Mechanization,2011,(4):97~99,27 ________________ 收稿日期：2011年4月1日 修回日期：2011年5月17日 胡宗政，男，1967年出生，甘肃会宁人，兰州职业技术学院讲师；研究方向为CAD/CAM 技术。 (兰州职业技术学院，兰州市，730070) 中国农机化 Chinese Agricultural Mechanization No.4,2011Total No.236 2011年第4期总第236期
齿轮机构及其设计 1. 工业的象征； 2. 历史悠久； 3. 研究（广泛）深入，分工细致。 二、齿轮的类型 1.平行轴：a.直齿圆柱齿轮:外啮合/内啮合 b.斜齿圆柱齿轮：外啮合/内啮合 c.人字齿轮 2.相交轴：a.直齿圆锥齿轮 b.曲齿圆锥齿轮 3.交错轴：a.螺旋齿轮（交错轴斜齿轮） b.蜗杆蜗轮 c.准双曲面齿轮 4.齿轮齿条：a.直齿 b.斜齿 c.螺旋齿 三、本章要求
1.齿形 ---- 掌握渐开线齿廓啮合特性。 2.几何尺寸 ----会计算渐开线齿轮传动的几何尺寸。. 四、本章特点 1.名词术语多、概念多、公式多。 2．注意归纳、掌握规律、化为少。
§5-2 齿廓啮合差不多定律 一、齿廓啮合的差不多定律 1.节圆 已知：两啮合中心距a=O 1O 2 传动比 2 112ωω= i a . 节点---两个齿轮的相对速度瞬心。 由于 v v p p 21= 故有 p p o o 2211ωω= 得 121221i p o p o ==ωω ① 由图知 a p p o o =+21 ② 解上两式子i o a p 1211+= 12 221i a p i o += [讨论]
假如i 12为变量，则p o 1亦为变量，p 点为动点，它在动平面上画出的曲线为非圆曲线。 假如i 12为常量，则p o 1亦为定值，p 点为定点，按在动平面上画出的轨迹为圆。 b ．节圆---当 c i =12时，以 p o 1 、p o 2为半径的两个圆。 ① 节圆半径只决定与a 与12i 。 ② 节圆是一对相互啮合齿轮上作相切纯滚动的圆。 ③ 一对齿轮相啮合时才有节圆。（单个齿轮无节圆） 2．齿廓的几何要求 a. 设两齿廓在任意一点k 接触。主动轮1推动从动轮2转动。 b ．两齿轮在k 点的线速度分不为K O K O v v k k 2211,⊥⊥ 。 c ．沿公法线n-n 方向v v kn kn 21=，即1122cos cos k k k k v v αα= d ．也确实是222111cos cos k k K O K O αωαω'= e ．作辅助线 f ．设n-n 线与连心线交于Q 点，则有Q N O 11?与Q N O 22?相似。
直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准值的。在强度计算时，则以齿宽中点处的当量齿轮作为计算的依据。对轴交角∑=90°的直齿锥齿轮传动，其齿数比u、锥距R(图<直齿锥齿轮传动的几何参数>)、分度圆直d1,d2、平均分度圆直径d m1,d m2、当量齿轮的分度圆直径d v1,d v2之间的关系分别为： 令φR=b/R，称为锥齿轮传动的齿宽系数，通常取φR=0.25-0.35,最常用的值为φ =1/3。于是 R 由右图可 找出当量 直齿圆柱 齿轮得分 度圆半径 r 与平均 v 分度圆直 径d m的关 系式为 直齿锥齿轮传动的几何参数 现以m m表示当量直齿圆柱齿轮的模数，亦即锥齿轮平均分度圆上轮齿的模数（简称平均模数），则当量齿数z v为
显然，为使锥齿轮不至发生根切，应使当量齿数不小于直齿圆柱齿轮的根切齿数。另外，由式(d) 极易得出平均模数m m和大端模数m的关系为 一、直齿圆锥齿轮的背锥及当量齿数 为了便于设计和加工，需要用平面曲线来近似球面曲线，如下图。 OAB为分度圆锥，和为轮齿在球面上的齿顶高和齿根 高，过点A作直线AO1⊥AO，与圆锥齿轮轴线交于点O1，设想以OO1为轴线， O 1A为母线作一圆锥O 1 AB，称为直齿圆锥齿轮的背锥。由图可见A、B 附近 背锥面与球面非常接近。因此，可以用背锥上的齿形近似地代替直齿圆锥齿轮大端球面上的齿形。从而实现了平面近似球面。
将背锥展成扇形齿轮，它的参数 等于圆锥齿轮大端的参数，齿数就是圆锥齿 轮的实际齿数。将扇形齿轮补足，则齿数 增加为。这个补足后的直齿圆柱齿轮称为 当量齿轮，齿数称为当量齿数。其中 当量齿数的用途： 1.仿形法加工直齿圆锥齿轮 时，选择铣刀的号码。 2.计算圆锥齿轮的齿根弯曲 疲劳强度时查取齿形系数。 标准直齿圆锥齿轮不发生根切的最 少齿数与当量齿轮不发生根切的最少齿 数的关系： 二、直齿圆锥齿轮的几何尺寸 标准直齿圆锥齿轮机构的几何尺寸计算公式 名称代 号 计算公式 小齿轮大齿轮 分度 圆 锥 角 齿顶 高 齿根 高 分度 圆
第5章 齿轮机构及其设计 5.1 已知一对外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮123, 1941m mm z ===，z ，试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径，基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。 解： 5.2 已知一正常齿标准直齿圆柱齿轮20,540m mm z α=?==，，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。 解：分度圆上：0.554010020 sin 100sin 2034.20r mm r mm αρα=??====?= 基圆上： 100cos2093.9700 b b b r r cos mm ααρ=?=??==? = 齿顶圆上：11005105cos (/ )26.5 sin 105sin26.546.85a a b a a a a r mm r r r mm αρα-=+=====?= 5.4 在某项技术革新中，需要采用一对齿轮传动，其中心距144a mm =，传动比2i =。现在库房中存有四种现成的齿轮，已知它们都是国产的正常齿渐开线标准齿轮，压力角都是20°，这四种齿轮的齿数z 和齿顶圆直径a d 分别为： 试分析能否从这四种齿轮中选出符合要求的一对齿轮来。
解：根据传动比要求，显然齿轮2不合适。又 由于143m m m =≠，显然齿轮3不适用。 根据上述分析，显然应选齿轮1和齿轮4，这对齿轮能满足上面提出的诸条件。 143m m m =≠，1220αα==? 4148224z i z = ==，()()144244814422 m a z z mm =+=+= 5.5 有一个渐开线直齿圆柱齿轮如图5.4所示，用卡尺测量三个齿和两个齿的公法线长度分别为 361.84 W =，237.56mm W =，齿顶圆直径208mm a d =，齿根圆直径172mm f d =， 数得其齿数24z =。试求： （1）该齿轮的模数m 、分度圆压力角α、齿顶高系数*a h 和顶隙系数*c ； （2）该齿轮的基圆齿距b p 和基圆齿厚b s 。 解： （1）设* 1a h =，则* 208 822421 a a d m mm z h ===++? 设* 0.8a h =，则 * 208 8.12522420.8 a a d m mm z h ===++? 由于模数应取标准值，故* 8,=1a m mm h = 由 ()* *2f a d mz m h c =-+
四、低速轴系的结构设计 1、根据轴的工作条件，选择材料及热处理方法，确定许用应力，由（二）（三）已算得从动齿轮转速n 2=71.7r/min 。齿轮分度圆直径d 2=360mm 。选用45号钢调质。查①表11－1得抗拉强度MPa 650b =σ，查①表11－9得许用弯曲应力[]MPa 60b 1=-σ。 2、按扭转强度估算最小直径 由（二）知，P 2=3.87kw ，T 2＝516.1N.m 查①表11－5取A=110，按①式（11－3）计算得： mm 57.417 .7187.3110n P A d 33 2==≥ 考虑轴和联轴器用一个键联接，故将轴放大5％并取标准值，即取d=45mm 。 3、轴的结构设计 （1）将轴设计成阶梯轴，按T=516.1N.m ，从②查用TL8型弹性联轴器，孔径为45mm ，长L=112mm ，与轴头配合长度为84mm 。取轴头直径为45mm ，故靠近轴头的轴身直径为52mm ，轴颈直径取55mm 。轴两端选用6011型轴承，轴承宽度B=18mm ，外径D=90mm 。轴承由套筒和轴肩实现轴向定位，圆角r=1mm 。取齿轮轴头直径为60mm ，定位环高度h=5mm ，其余圆角r=1.5mm ，挡油盘外径取D=89mm 。 （2）在（三）已经求得轮毂长为90mm ，因此轴头长度为88mm ，轴颈长度与轴承宽度相等为18mm ，齿轮两端与箱体内壁间距离各取15mm ，由于转速较低，故轴承用润滑脂，所以轴承端面与箱体内壁距离取10mm 。这样可定出跨距为158mm 。伸出箱体的轴段长度取44mm 。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，应将头长度取短一些，故取轴头长度为75mm 。 3、由于是单级齿轮减速器，因此齿轮布置在中央，轴承对称布置，齿轮与轴环、套筒实现轴向定位，以平键联接及选用过渡配合H7/n6实现周向固定。齿轮轴头有装配锥度，两端轴承分别以轴肩和套筒实现轴向定位，采用过盈配合k6实现周向固定。整个轴系以两端轴承盖实现轴向定位，联轴器以轴肩、平键和选用过渡配合H7/k6实现轴向定位和周向固定。 4、草图如下：
问题 ： 对直齿圆柱齿轮减速器，小齿轮为50齿，大齿轮75齿，模数为4，材料都为40Cr 。小齿轮速度为2300转每分钟，传递的功率为235KW,不用考虑效率。工作年限为10年，每天2小时，轻微震动 齿轮几何尺寸计算 <1>计算分度圆直径 11504200d z m mm =?=?= 22754300d z m mm =?=?= <2>计算中心距 12()/2(200300)/2250a d d mm =+=+= 1按齿面接触疲劳强度设计校核 1.1各参数值的确定 ⑴小齿轮传递的扭矩 65119.55*10/9.75810T P n N mm ==?? ⑶由参考文献[2]表6.6，可取齿宽系数0.1=d φ。 ⑷由参考文献[2]表6.5知弹性系数MPa Z E 8.189=。 ⑸由参考文献[2]图6.15知节点区域系数5.2=H Z ⑹齿数比 1.5u =。 ⑺计算端面重合度 11*1=arccos[cos /(2)]25.365z z h ααα+=? 2*22=arccos[cos /(2)]24.006z z h ααα+=? 1122[(tan tan ')(tan tan ')]/2z z αααεαααα=-+-π =1.879αε 0.841Z ε== 1.2计算载荷系数 （1）由参考文献[2]表6.3查得使用系数 1.2A K =。因 11 151.9582300 18.29/601000601000t d n v m s ππ??===?? （2）由参考文献[2]图6.7查得动载荷系数 1.25v K =。 （3）由参考文献[2]图6.12查得齿向载荷分布系数 1.421K β=。 （4）由参考文献[2]表6.4查得齿间载荷分配系数 1.0K α=。 故载荷系数 1.2 1.25 1.421 1.0 2.1315A v K K K K K βα==???=。
方便各位齿轮爱好者学习和使用 齿轮压力角 渐开线及渐开线齿轮 当一直线沿一圆周作纯滚动时，此直线上任一点的轨迹即称为该圆的渐开线，该圆称为渐开线的基圆，而该直线则称为发生线。 图1齿轮压力解析图 如图1： AK——渐开线 基圆，rb n-n：发生线 θK：渐开线AK段的展角 用渐开线作为齿廓的的齿轮称为渐开线齿轮。渐开线齿轮能保持恒定的传动比。 渐开线上任一点法向压力的方向线（即渐开线在该点的法线）和该点速度方向之间的夹角称为该点的压力角。 显然，图2中的
图2 αk即为渐开线上K点的压力角。由图可知： cosαk=ON/OK=rb/Rk 参考文献： 卢玉明.机械设计基础.高等教育出版社,1998 齿轮模数 “模数”是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距t与圆周率π的比值(m＝t/π)，以毫米为单位。模数是模数制轮齿的一个最基本参数。模数越大，轮齿越高也越厚，如果齿轮的齿数一定，则轮的径向尺寸也越大。模数系列标准是根据设计、制造和检验等要求制订的。对於具有非直齿的齿轮，模数有法向模数mn、端面模数ms与轴向模数mx 的区别，它们都是以各自的齿距(法向齿距、端面齿距与轴向齿距)与圆周率的比值，也都以毫米为单位。对於锥齿轮，模数有大端模数me、平均模数mm和小端模数m 1之分。对於刀具，则有相应的刀具模数mo等。标准模数的应用很广。在公制的齿轮传动、蜗杆传动、同步齿形带传动和棘轮、齿轮联轴器、花键等零件中，标准模数都是一项最基本的参数。它对上述零件的设计、制造、维修等都起著基本参数的作用(见圆柱齿轮传动、蜗杆传动等)。 齿轮计算公式: 分度圆直径d=mz m 模数z 齿数 齿顶高ha=ha* m 齿根高hf=(ha*+c*)m 齿全高h=ha+hf=(z ha*+c*)m ha*=1 c*=0.25 图片中的应该两箭头之间距离是 渐开线标准直齿圆柱齿轮的 基本参数和几何尺寸的计算 一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称
机械设计大作业题目齿轮及轴系零件设计 机械工程及自动化学院 机械设计制造及其自动化专业 08 年级 1 班设计者志强 指导教师亮 完成日期 2010年11月24日
一．目的 1、掌握齿轮及轴系零件结构设计的方法 2、培养独立设计能力 3、学会查阅有关手册及设计资料 二．题目及方案 1、题目：齿轮及轴系零件设计 2、设计方案： 项目 输出轴转 速（r/min）输出轴功 率（kW） 大齿轮齿 数Z2 大齿轮模 数m n 大齿轮螺 旋角β （左旋） 大齿轮宽 度B 小齿轮齿 数Z1 设计方案155 4.5 107 3 9°22 80 23 三．结构简图：
（五）初步设计轴的结构 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，I-II 轴段右端需制出一轴肩，由密封圈处轴径标准值系列：25,28,30,32,35,38,40,42,45,48,50,55,60??????可得： 取 d 45mm II III -= 2）II-III 轴段右端的轴肩为非定位轴肩，由轴承标准系列综合考虑， 取50mm III IV d -= 由于两个轴承成对，故尺寸相同， 所以d 50III IV VII VIII d mm --== 因为轴承宽度B=20mm, 所以，VII-VIII L =20mm 3）半联轴器与轴配合的毂孔长度1L 112mm =，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II L 长度应比1L 略短一些， 取I-II L 110mm = 4）由齿轮孔轴径及III-IV 轴段右端轴肩考虑，该轴肩为非定位轴肩， 各轴段长度和半径： d 45mm II III -= 50mm III IV d -= d 50III IV VII VIII d mm --== VII-VIII L =20mm I-II L 110mm = IV-V =52d mm 60mm V VI d -=
二).齿轮轴的设计 Ⅰ.输出轴上的功率I I P 、转速I I n 和转矩I I T 由上可知kw P 63.8=II ，min 125.303r n =II ，mm N T ??=II 510719.2 Ⅱ.求作用在齿轮上的力 因已知高速小齿轮的分度圆直径 mm mz d 8729311 =?== 而 N d T F t 57.625087 10719.2225 1=??==II N F F t r 2275tan ==α 0=a F Ⅲ.初步确定轴的最小直径 材料为45钢，调质处理。根据《机械设计》表15-3，取1150=A ，于是 mm n P A d 115.353 0' m in ==II II 由于键槽的影响，故mm d d 17.3603.1' m in m in == 输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径ⅡⅠ-d ，取mm d 38=-ⅡⅠ，根据带轮结构和尺寸，取mm l 100=-ⅡⅠ。 Ⅳ.齿轮轴的结构设计 (1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1).为了满足带轮的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径mm d 42=-ⅢⅡ； 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据mm d 42=-ⅢⅡ，查手册选取单列角接触球轴承 7209AC ，其尺寸为mm mm mm B D d 198545??=??，故 mm d d 45VIII -VII ==-ⅣⅢ；而mm l 19VIII I =-Ⅵ。
3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴段V-VI 的直径mm d 87VI -V =， mm l 92VI -V =。轴肩高度IV -III 07.0d h >，故取mm h 5.3=，则轴环处的直径mm d d 52==--ⅦⅥⅤⅣ。轴环宽度h b 4.1≥，取mm l 5.6=-ⅤⅣ，因为要使大小 齿轮对齐啮合，故mm l 5.26VII -VI =。 4).轴承端盖的总宽度为mm 20(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与大带轮右端面间的距离mm l 30=，故mm l 50=-ⅢⅡ。 5).取齿轮距箱体内壁的距离mm a 15=，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s ，取mm s 5.8=，已知滚动轴承宽度mm T 19=，则 mm mm l a s T l 5.36)6155.819(=-++=-++=--ⅤⅣⅣⅢ (2).轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按ⅡⅠ-d 由《机械设计》表6-1查得平键截面mm mm h b 810?=?，键槽用键槽铣刀加工，长为mm 80。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为6m 。 (3).确定轴上圆角和倒角尺寸 参考《机械设计》表15-2，取轴端圆角ο452?。 至此，已初步确定了轴的各段和长度，简图如下： Ⅴ.求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手