哈工大机械设计大作业四—齿轮传动设计

Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书设计题目：齿轮传动设计院系：能源学院班级：1402403设计者：学号：指导教师：张锋设计时间：2016.11.1-2016.11.8目 录设计任务书 ..........................................................................................Ⅰ 齿轮传动设计与计算 .....................................................................................1 1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级.......................................................1 2初步计算主要尺寸..................................................................................1 2.1 小齿轮传递的转矩1T ................................................................................1 2.2 初选齿数、齿宽系数、载荷系数..............................................................2 2.3齿形系数F Y 和应力修正系数s Y ....................................................................2 2.4重合度系数Y 的确定..........................................................................2 2.5许用弯曲应力的确定..........................................................................2 2.6初算模数...............................................................................................3 3计算传动尺寸..................................................................................4 3.1 计算载荷系数................................................................................4 3.2 修正t m 并圆整................................................................................4 3.3计算传动尺寸......................................................................................4 齿轮的结构设计 ...........................................................................................5 4确定齿轮结构形式..................................................................................5 5确定轮毂孔径........................................................................................5 6确定齿轮结构尺寸..................................................................................5 参考文献 . (7)设计任务书一、设计数据及要求1.设计数据表1-1带式运输机中齿轮传动的已知数据2.设计要求（1）绘制大齿轮工作图一张，按照工作图要求标注全部尺寸及必要的极限偏差、必要的几何公差、全部表面结构要求，填写齿轮啮合特性表、填写标题栏，编写技术要求。

（2）撰写设计说明书一份，主要是传动装置第二级——齿轮传动的设计计算。

二、传动装置简图图1-1 传动装置简图齿轮传动设计与计算1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级带式输送机为一般机械，且要求成批生产，故毛坯需选用模锻工艺，起模斜度为1:10。

大小齿轮均选用40Cr ，采用硬齿面。

表面淬火，查参考文献[1]表8.2得齿面硬度为48 55HRC ，平均硬度51.5HRC 。

选用8级精度。

2 初步计算主要尺寸因为齿轮采用硬齿面开式传动，齿面抗点蚀能力强，且开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损，因此初步确定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和尺寸。

根据参考文献[1]式(8.25)得m ≥式中F Y ——齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力F σ的影响。

s Y ——应力修正系数，用以考虑齿根过度圆角处的应力集中和除弯曲应力以外的其它应力对齿根应力的影响。

Y ε——重合度系数，是将全部载荷作用于齿顶时的齿根应力折算为载荷作用于单对齿啮合区上界点时的齿根应力系数。

[]F σ——许用齿根弯曲应力。

2.1 小齿轮传递的转矩1T由参考文献[3]得61119.5510P T n =⨯⨯112m P P ηη=式中1η——齿轮的传动效率2η——滚动轴承的效率由参考文献[2]表9.1得，取10.96η=，20.99η=，代入上式，得1120.960.99 2.2 2.09 kW d P P ηη==⨯⨯=故小齿轮传递的转矩为66111 2.099.55109.551042467 N mm 940/2.0p T n =⨯⨯=⨯⨯=⋅ 2.2 初选齿数、齿宽系数、载荷系数初选小齿轮117Z =，设计要求中齿轮传动比219405.8752.080m w n i i n ===⨯⨯，则21217 5.87599.875Z Z i ==⨯=，取2100Z =。

传动比误差1005.87517||100%||0.125%5%5.875i i iε--=⨯==≤ 故符合要求。

由参考文献[1]表8.6，选取齿宽系数0.25d φ=。

初取载荷系数 1.4t K =。

2.3齿形系数F Y 和应力修正系数s Y由参考文献[1]图8.19查得齿形系数1 2.95F Y =，2 2.23F Y =。

由参考文献[1]图8.20查得应力修正系数1 1.52s Y =，2 1.80s Y =。

2.4重合度系数Y ε的确定根据参考文献[1]式(8.14)得1211111.88 3.2() 1.88 3.2() 1.6617100z z αε⎡⎤=-+=-⨯+=⎢⎥⎣⎦根据参考文献[1]式(8.14)得0.750.750.250.250.701.66Y εαε=+=+= 2.5许用弯曲应力的确定根据参考文献[1]式(8.29)得lim[]N F F FY S σσ=式中lim F σ——齿轮的齿根弯曲疲劳极限应力。

F S ——安全系数。

N Y ——寿命系数。

由参考文献[1]图8.28(h)查得弯曲疲劳极限应力lim1lim2360F F MPa σσ==。

由参考文献[1]表8.6取F S =1.25。

小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算1160h N n aL =式中1n ——齿轮转速r/min 。

a ——齿轮每转一周同一侧齿面啮合的次数。

h L ——齿轮的工作寿命h （小时）。

代入数值，小齿轮大齿轮的应力循环次分别为811606047011636558.2310h N n aL ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯88128.2310 1.401010017N N i ⨯===⨯由参考文献[1]图8.30得，弯曲疲劳强度寿命系数12 1.0N N Y Y ==。

故弯曲应力 1lim11 1.0360[]2881.25N F F F Y MPa S σσ⨯===[]2lim22 1.03602881.25N F F F Y MPa S σσ⨯===111 2.95 1.520.0156[]288F s F Y Y σ⨯==222 2.23 1.800.0139[]288F s F Y Y σ⨯===所以1110.0156[][]F s F s F F Y Y Y Y σσ== 2.6初算模数根据参考文献[1]式(8.25)得t 2.62 mm m ≥=对于开式齿轮传动，为考虑齿面磨损，要将计算所得模数m 增大10% 15%，故t 2.62(110%) 2.88m ≥⨯+=3计算传动尺寸3.1计算载荷系数由参考文献[1]表8.1查得使用系数 1.0A K =。

t 11113.14 2.8817940/2.01.20m/s 601000601000601000m z n d n v ππ⨯⨯⨯====⨯⨯⨯由参考文献[1]图8.7得动载荷系数 1.1v K =。

由参考文献[1]图8.11得齿向载荷分布系数 1.15K β=。

由参考文献[1]表8.4得齿间载荷分布系数 1.2K α=，则1.0 1.1 1.15 1.2 1.518A v K K K K K βα==⨯⨯⨯=2.2修正t m 并圆整对t m 进行修正，并圆整为标准模数2.88 2.96m m === 由参考文献[1]表8.4，圆整为 3 mm m =。

2.3计算传动尺寸中心距12()3(17100)175.5 mm 22m z z a +⨯+=== 圆整为176 mm a '=，则变位系数176175.50.1673x -== ()()11+x 3170.176252 mm d m z ==⨯+⨯=223100300 mm d mz ==⨯=10.255213 mm d b d φ=⨯=⨯= 取218 mm b =，125 mm b =。

齿轮结构设计4确定齿轮结构形式齿顶圆直径*2222()100323(10.167)305 mm a a a d d h z m m h x =+=++=⨯+⨯⨯-=为了减小齿轮重量、转动惯量和节约材料，采用模锻腹板式结构。

5确定轮毂孔径根据参考文献[1]式(10.2)得[]3362.01055.9nP C n Pd ⋅=⨯≥τ式中d ——轴的直径。