哈工大机械设计大作业4

Harbin Institute of Technology

机械设计大作业说明书

大作业名称：齿轮传动设计

设计题目： 5.1.2

班级：1208108

设计者：

学号：

指导教师：吴伟国、古乐

设计时间：2014.11.04

哈尔滨工业大学

目录

齿轮设计任务书 (1)

一选择齿轮材料、热处理工艺及精度等级 (1)

二传动装置的运动和动力参数设计 (2)

三选择齿轮材料、热处理方式、精度等级 (3)

四初步计算传动主要尺寸 (4)

五计算传动尺寸 (7)

六大齿轮结构尺寸的确定 (8)

七参考文献 (9)

一、机械设计作业任务书

1. 设计题目：齿轮传动设计

2. 设计结构简图

3. 设计原始数据

机器工作平稳，单向回转，成批生产

方案 P d （KW ） (/min)m n r

(/min)w n r

1i

轴承座中

心高H （mm ）

最短工作 年限L 工作环境 5.1.2 4

960

100

2

180

3年3班

室外 有尘

三、 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，故毛坯需选用模锻工艺，起模斜度为1:10。

故由已知 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217~225HBW 平均硬度236HBW 大齿轮正火处理 齿面硬度为162~217HBW 平均硬度189.5HBW 。 由参考文献2表16.1查得 齿轮可选用8级精度。

二、 传动装置的运动和动力参数设计

1.选择电动机

由方案图表中的数据要求，查参考文献【2】表14.1 Y 系列三相异步电动机的型号及相关数据选择可选择Y132S-6。 可查得轴径为38mm,长为80mm 。

2.计算传动装置的总传动比i 并分配传动比

总传动比

i ∑

：

60.9100

960===

w m n n i 带式运输机为二级传动系统，且要求第一级V 带传动的传动比错误！未找到引用源。=2

分配传动比：21i i i ⨯=∑

故第二级齿轮传动的传动比为：80.42

6.912===i i i 。 3、传动装置各轴的运动参数

（1）、各轴转速

电动机轴 m n =960r/min

I 轴 I n =m n /1i =480r/min

∏轴 ∏n =I n /2i =100r/min

卷筒轴 I∏n =100r/min

（2）、各轴输入功率

电动机轴 P=4KW

I 轴

11p p η=

其中1η-V 带传动效率，由参考文献【2】表9.1，有1η=0.96； 代入数据：kW P 84.396.04=⨯=Ⅰ

∏轴

321ηηp p =∏

其中 2η-齿轮传动效率，由参考文献【2】表9.1有2η=0.97；

3η-轴承传动效率，由参考文献【2】表9.1有3η=0.98；

代入数据有： kW kW P P 65.398.097.084.332=⨯⨯=⋅⋅=ηηⅠⅡ 卷轴筒

34p p ηη∏I ∏=

由参考文献【2】表9.1有40.99η=；

代入数据有： kW kW P P 542.399.098.065.343=⨯⨯=⋅⋅=ηηⅡⅢ （3）、各轴的转矩 电动机轴的输出转矩

mm N mm N n P T m d d ⋅=⋅⨯⨯=⨯

⨯=67.39791960

41055.91055.966 I 轴 mm N mm N i T T d ⋅⨯=⋅⨯⨯==4111064.7296.067.39791

ηⅠ ∏轴 mm N mm N i T T ⋅⨯=⨯⨯⨯⋅⨯=⋅⋅⋅=5

423210486.38.498.097.01064.7ηηⅠⅡ

卷筒轴

mm

N mm N i T T ⋅⨯=⨯⨯⨯⋅⨯=⋅⋅⋅=5

534310382.3199.098.010486.3ηηⅡⅢ

上述计算结果如下表。

轴号 功率

/P kW

转矩

/()T N mm ⋅ 转速

/(/min)n r

传动比i 效率η 电动机轴 4

67.39791

960

2

0.96 I 轴 3.84 41064.7⨯

480 4.8

0.95

5

10486.3⨯

四、 初步计算传动主要尺寸

因为齿轮采用软齿面开式传动，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。齿根弯曲疲劳强度设计公式

13

2

12[]F s d F

Y Y Y KT m z ε

φσ≥⋅ 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 由上一步可知：

mm N mm N i T T d ⋅⨯=⋅⨯⨯==4111064.7296.067.39791

ηⅠ 2.载荷系数t K 的确定

设计时，t K = 1.1-1.8，本题初选选t K = 1.3 3.齿宽系数d φ的确定

初步设计齿轮在轴承上为非对称布置，软齿面，由参考文献[1]表6.6， 选取齿宽系数 1.0d φ=

II 轴 3.65 100

1

0.97

卷筒轴

3.542 510382.3⨯

100