机械设计课程设计——齿轮传动设计说明书

目录

一任务书 (2)

二选择齿轮材料、热处理方式、精度等级 (3)

三初步计算传动主要尺寸 (4)

四计算传动尺寸 (6)

五大齿轮结构尺寸的确定 (7)

六参考文献 (8)

一

机械设计作业任务书

题目:齿轮传动

结构简图见下图:

原始数据如下：

机器工作平稳，单向回转，成批生产 方案 Pm （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 1

2.2

1420

120

2.3

160

3年3班

室外

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8.2查得：小齿轮调质处理，齿面硬度为217~225HBS ，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，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

1. 小齿轮传递的转矩1T

61

11

9.5510P T n =⨯⨯ 11

2m P P ηη= 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，取10.96η=，20.99η=，代入上式，得

11

20.960.99 2.2 2.09m P P KW ηη==⨯⨯= 所以，

661

11 2.099.55109.551032328.771420/2.3

P T N mm n =⨯⨯

=⨯⨯=•

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8.6，选取齿宽系数0.5d φ=

4. 齿数的初步确定

初选小齿轮1z =17 设计要求中齿轮传动比11420 5.142.3120

m w n i i n =

==⨯，故 21 5.141787.38z iz ==⨯=

圆整后，取2z =88，此时传动比误差

0 5.1488/17

|

|100%||100%0.71%5%5.14

i i i ε--=⨯=⨯=< 4. 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 2.22F Y =

由参考文献1图8.20查得

应力修正系数1 1.52s Y =，2 1.78s Y =

5. 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

式中

1z 、2z ——齿数

把1z = 17 ，2z = 88，代入上式得

12

11

[1.88 3.2()]z z αε=-+

121111

[1.88 3.2(

)] 1.88 3.2() 1.6551788

z z αε=-+=-⨯+= 根据经验公式，确定

0.75

0.75

0.250.250.7031.655

Y εα

ε=+

=+

= 6. 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8.28弯曲疲劳极限应力

lim1230F MPa σ=，lim2170F MPa σ=

由参考文献1表8.7，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

9111606014201330038

608.001102.3

w h h n aL N n aL i ⨯⨯⨯⨯⨯⨯==

==⨯

9

9128.00110 1.557105.14

N N i ⨯===⨯

由参考文献1图8.30 得，弯曲强度寿命系数12 1.0N N Y Y == 故弯曲应力

1lim11 1.0230

[]/1841.25N F F F Y MPa S σσ⨯=

==

2lim22 1.0170

[]/1361.25

N F F F Y MPa S σσ⨯=

==