哈工大机械设计大作业四——5.1.5

Harbin Institute of Technology

大作业设计说明书

课程名称：机械设计

设计题目：齿轮传动设计

院系：

班级：

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学

机械设计作业任务书

题目：齿轮传动设计

题号：5.1.5

设计原始数据：

带式运输机的传动方案如下图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产。电动机工作功率为3kW，电动机满载转速为710r/min，工作机的转速为80r/min，第一级传动比2，轴承座中心高为170mm，最短工作年限为3年3班，工作环境为室内、清洁。

目录

一、设计题目 (1)

二、选择电动机 (1)

三、普通V 带轮的传动设计 (2)

四、带轮结构设计 (4)

五、参考文献 (5)

一、设计任务

原始数据如下：

有冲击，室外工作，有尘环境，机器成批生产

二、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级

带式输送机为一般机械，且要求成批生产，故毛坯需选用锻造工艺，大小齿轮均选用45号钢，采用软齿面。

由参考文献1表6.2查得：

小齿轮调质处理，齿面硬度为217~255HBS ，平均硬度236HBS ； 大齿轮正火处理，齿面硬度162~217HBS ，平均硬度190HBS 。

大、小齿轮齿面平均硬度差为46HBS ，在30~50HBS 范围内，选用8级精度。

三、初步计算传动主要尺寸

因为齿轮采用软齿面开式传动，轮传动的主要失效形式是齿面磨损，齿面不会发生疲劳点蚀，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。齿根弯曲疲劳强度设计公式

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

1.小齿轮传递的转矩1T

61

11

9.5510P T n =⨯⨯

112m P P ηη=

因为为代式运输机工作时间每天24小时，所以K=1.3 Pm=Pd/K=2.3

式中 1η——带轮的传动效率

2η——对滚动轴承的传递的功率

由参考文献2，表9.1取10.96η=，20.99η=，代入上式，得

112m P P ηη=kw kw 19.22.399.096.0=⨯⨯=

所以，

mm N n P T .58914.1355

2.19

1055.91055.961161=⨯⨯=⨯⨯=

2.载荷系数t K 的确定

由于v 值未知，v K 不能确定，故可初选t K = 1.1 ~ 1.8 ，这里初选t K = 1.3

3.齿宽系数d φ的确定

由参考文献1表6.6，选取齿宽系数 1.0d φ=

4.齿数的初步确定

为了避免根切，选小齿轮1z =24，

设计要求中齿轮传动比36.4=i ！4.44，故

8712=⨯=i z z ！4.44*24=106.6 圆整后，取2z =107，此时传动比误差

％5％＜41.0％10044

.424

/107-44.4％1000=⨯=⨯-=

i i i ε 5.齿形系数F Y 和应力修正系数s Y

由参考文献1图6.20查得

齿形系数75.21=F Y ! 2.68，2 2.22F Y = !2.25

由参考文献1图6.21查得

应力修正系数55.11s =Y !1.57，Y s2=1.75! 1.85

6.重合度系数Y ε的确定

对于标准外啮合齿轮传动，端面重合度

12

11[1.88 3.2(

)]z z αε=-+

式中

1z 、2z ——齿数

把1z = 20，2z = 87，代入上式得

72.1)1071

241(2.388.1)211(2.388.11=+⨯-=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+-=z z αε

根据图6.22，确定

68

.0=εY

7.许用弯曲应力的确定

lim

[]N F F F

Y S σσ=

式中

lim F σ——计入了齿根应力修正系数之后,试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限应力；

当齿轮双侧工作时图中时值乘以0.7

F S ——安全系数；

与疲劳点蚀相比，断齿的后果更为严重。所以，一般取F S =1.25

由参考文献1图6.29（f ）、（b ）弯曲疲劳极限应力

MPa Fim 1501=σ !230，MPa Fim 1502=σ!!170

由参考文献1表6.7，取安全系数 1.25F S = 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 n ——齿轮转速，r/min ；

a

——齿轮转一周，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，分别有

811103.8343*825030.13556060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==h aL n N

78

12108.644.44

103.834⨯=⨯==i N N

由参考文献1图6.32 得，弯曲强度寿命系数12 1.0N N Y Y == 故弯曲应力

[]

1F σ=184Mpa