机械设计大作业四 减速器低速级齿轮设计

安徽科技学院
机械原理大作业四
齿轮传动的设计
姓名：李传仁、李运才、
梁何奔、刘晗
班级：车辆104班
指导教师：陈丰
2013年4月13日
设计题目：
设计如图所示给料机用二级圆柱齿轮减速器中低速级的直齿圆柱齿轮传动。

已知低速级小齿轮传递的功率P=17kw，小齿轮的转速n1=30r/min,传动比i=4,单向传动，工作平稳，每天工作8小时，每年工作300天，预期寿命10年。

解：
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

（2）给料机一般为工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88)。

（3）材料选取，有表10-1选择小齿轮为40Cr （调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS 。

（4）选小齿轮齿数z1=24,大齿轮齿数z2=24*4=96。

2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行计算，即
[]3
2
1
1132.2⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛±∙≥H E d
t Z u u KT d σφ （1）确定公式内的各
1）试选载荷系数Kt=1.3。

2）计算小齿轮传递的转矩。

mm
N mm
N n p
T ∙⨯=∙⨯⨯=
⨯=
55
1
5
110412.530
17
105.95105.95
3）由表10-7选取齿宽系数1
=d
φ。

4）由表10-6查的材料的弹性影响系数8.189=E
Z 。

5）由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
MPa
H 6001lim =σ，大齿轮的接触疲劳强度极限MPa
H 5502
lim =σ。

6）由式10-13计算应力循环次数。

7
111064.8)1030082(1306060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==h jL n N
7
7
210
16.24
10
64.8⨯=⨯=
N
7)由图10-19取接触疲劳寿命系数90
.01
=HN K
；95
.02
=HN K。

8)计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得
[]MPa
MPa S
K HN H 5406009.01
lim 11=⨯==
σσ
[]MPa MPa S
K HN H 5.52255095.02
lim 22
=⨯==
σσ
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径t
d 1，代入[]H
σ中较小的值。

[]3
2
1
1132.2⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛±∙
≥H E d
t Z u u KT d σφ=113.146mm
2）计算圆周速度v 。

s
m s m n d v t /178.0/1000
601
1=⨯=
π
3）计算齿宽b 。

mm d b t d 146.1131=⨯=φ
4）计算齿宽与齿高之比b/h 模数 mm z d m t
t 714.411== 齿高 mm m h t 61.1025.2==
66.1061
.10146.113==h b
5）计算载荷系数。

根据v=0.178m/s ，7级精度，由图10-8查得动载系数01
.1=v
K ；
直齿轮1==αα
F H K K
；
由表10-2查得使用系数1=A
K
；
由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，423
.1=βH K 。

由423
.1,66.10==βH K h
b
查图10-13得35
.1=β
F K
；故载荷系数
437.1==βαH H V A K K K K K
6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a 得
mm
K K d d t
t 993.1163
11==
7）计算模数m 。

mm
mm z d m 87.424
993.1161
1===
，
3、按齿根弯曲强度计算设计 由式10-5得弯曲强度的设计公式为
[]
3
2112⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛≥
F Sa
Fa d Y Y z KT m σφ
（1）确定公式内的各计算数值
1）由图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
MPa
FE 5001=σ；大齿轮得弯曲强度极限;3802
MPa FE =σ
2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数88
.0,85.021
==FN FN K K ；
3）计算弯曲疲劳许用应力。

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12得
[]MPa S
K FE FN F 57.3031
11==
σσ
[]MPa
S
K FE FN F 86.2382
22
==
σσ
4）计算载荷系数K 。

364
.1==βαF F V A K K K K K
5）查取齿形系数。

由表10-5查得226
.2,65.221==Fa Fa Y Y 。

6）查取应力校正系数。

由表10-5查得764
.1,58.121
==Sa Sa Y Y 。

7）计算大、小齿轮的[]
F Sa
Fa
Y Y
σ并加以比较。

[]01379.01
1
1=F Sa Fa Y Y σ
[]01644.02
2
2=F Fa Sa Y Y σ 大齿轮的数值大。

（2）设计计算
mm mm m 48.301644.024
110
412.5364.123
2
5
=⨯⨯⨯⨯⨯≥
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数3.48并就近圆整为标准值m=3.5mm ，按接触强度算得的分度圆直径d 1
=116.993mm ，算出小齿轮齿数
335
.3993.11611≈=
=
m
d z
大齿轮齿数1323342=⨯=z
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。

4、几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径
mm mm m z d 5.1155.33311=⨯== mm mm m z d 4625.313222=⨯==
（2）计算中心距
mm d d a 75.2882
2
1=+=
（3）计算齿轮宽度 mm d b d 5.1151==φ
取B2=115.5mm ，B1=130mm 5、结构设计及绘制齿轮零件图 大齿轮：选用腹板式结构为宜。

其它尺寸计算：
d a
=d 1+2h a =469 D 0=d a -10m n
=434 C=0.2B=23
取D 4
=80 D 3
=1.6D 4
=128
D 1
=（D 0
+D 3
)/2=281 D 2=0.35(D 0-D 3
)=10
小齿轮：选用实心式结构为宜。