哈工大机械设计大作业齿轮设计

哈工大机械设计大作业齿轮设计

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

哈尔滨工业大学

机械设计作业设计计算说明书

题目：齿轮设计

系别:机械设计制造及其自动化

班号: ＸXX

学号：XＸXX

姓名： XXＸ

日期：２012－１２-09

哈尔滨工业大学

机械设计作业任务书题目设计带式运输机中的齿轮传动

设计原始数据:

电动机

工作功率Ｐd／kW 电动机满载

转速nｍ

/(r／miｎ)

工作机的转

速n w/(r/ｍ

in)

第一级

传动比i

轴承座

中心高

H／ｍm

最短工作

年限

工作环境

４９６０1０0 ２180 3年3班室内,有尘

一、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级

考虑到带式输送机为一般机械,故大、小齿轮均选用45钢,采用软齿面。由参考文献1表,6.2查得:小齿轮采用调质处理，齿面硬度为2１7~２55ＨRＷ，平均硬度为236HＲW;大齿轮正火处理,齿面硬度16２~2１7ＨBＷ，平均硬度１90HB Ｗ。大、小齿轮齿面平均硬度差在30~５０HBW范围内。大、小齿轮均选用8级精度设计。

二、初步计算传动主要尺寸

因为齿轮采用软齿面开式传动，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。齿根弯曲疲劳强度设计公式：

m≥√2KT1

φd z12Y F Y S Yε[σ]F

3

式中ﻩY F——齿形系数,反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力

F

的影响

ﻩY S——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。

ﻩYε——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ﻩ[σ]F——许用齿根弯曲应

1.小齿轮传递的转矩T1

T1=9.55∗106∗P n1

P=η1η2P d

式中ﻩη1——带轮的传动效率

η2——轴承的传动效率

由参考文献2，取η1=0.96,η2=0.99代入上式，得

ﻩﻩP＝0.96*０.99*４＝３．802 kW

所以：

T1=9.55∗106∗3.802

960/2

=75636N·mm

2．齿数的初步确定

为了避免根切,选小齿轮z1=17,设计要求齿轮传动比i=960

2∗100

=4.8,故z2=i∗z1=81.6，圆整后,取z2=82,此时i=4.823,传动比误差

ε=4.823−4.8

4.8

∗100%=0.5%<5%

可以使用。

3.齿宽系数φd的确定

由参考文献1表6．6，选取齿宽系数φd =0.4

4.重合度系数Y 的确定

对于标准外啮合齿轮传动,端面重合度

εα=1.88−3.2∗(1z 1+1z 2

) 式中ﻩ z 1、z 2——齿数

把z 1=17 ，z 2=82，代入上式得

εα=1.88−3.2∗(117+182

)=1.653 查参考文献[1]图6．２2得重合度系数Y ε=0.7。

5.载荷系数K t 的确定

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

６.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Y F1=2.95,Y F2=2.25由参考文献1图6.２1查得应力修正系数Y S =1.52，Y S =1.78

7.许用弯曲应力的确定

ﻩ许用弯曲应力：

[σ]F =σFlim Y N S F

式中 σFlim ——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；

S F ——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8.28弯曲疲劳极限应力

ﻩﻩ σFlim 1=220MPa ,σFlim 2=170MPa

小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算

N 1=60n 1aL h

式中ﻩn 1——齿轮转速，ｒ/m ｉn ；

a ——齿轮转一周,同一侧齿面啮合的次数;

L h ——齿轮的工作寿命，h （小时）

代入数值,分别有

ﻩﻩ N 1=60∗

9602∗24∗365∗3=7.569∗108 ﻩ N 2=N 1I =1.579*108错误!未定义书签。

由参考文献1图６.３2 得,弯曲强度寿命系数 Y N1=Y N2=1

故弯曲应力

[σ]F1=

σFlim1Y N1S F =176MPa

[σ]F2=

σFlim2Y N2S F

=136MPa

8.初算模数 m ≥√2KT 1Y ∈φd z 12Y F Y S [σ]F 3

解得:

m ≥3.18mm

对于开式齿轮传动，为考虑齿面磨损，要将上式计算出来的模数m 后,增大10%~15％,故

m =4mm

初算小齿轮分度圆直径:d 1=z 1∗m =68mm

初算大齿轮分度圆直径:d 2=z 2∗m =328mm

三、计算传动尺寸

1.计算载荷系数K

设计要求机器工作平稳，由参考文献1表６．３查得K A =1.0.

齿轮线速度：

v =πd 1n 160∗1000

=1.709m/s 由参考文献[1]查得动载系数K v =1.04；图６．１2查得齿向载荷分布系数K β=1.21；由表6.4查得齿间载荷分配系数K α=1.2。固载荷系数

K =K A K v K βK α=1.51

2.对m 进行修正

m =m√K K t

3=4.2mm 由参考文献[１］表6.1,圆整取第一系列标准模数４ｍm

3．计算传动尺寸

中心距 a =m(z 1+z 2)2=198mm

圆整为a =200mm

圆整后可取z 1=17；z 2=83;齿轮理想传动比为i2=4.８；

i =4.882；传动比误差