哈工大机械设计大作业--齿轮传动设计5.3.4(绝对完美版)

Harbin Institute of Technology

齿轮传动设计

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：能源科学与工程学院班级：

设计者：

学号：

指导教师：曲建俊

设计时间：

哈尔滨工业大学

目录

一、设计题目--------------------------------------------------------------------------------2

二、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级----------------------------------------2

三、初步计算传动主要尺寸--------------------------------------------------------------3

四、确定传动尺寸--------------------------------------------------------------------------4

五、校核齿根弯曲疲劳强度--------------------------------------------------------------5

六、计算齿轮传动其他尺寸--------------------------------------------------------------6

七、大齿轮结构设计-----------------------------------------------------------------------7

八、参考文献--------------------------------------------------------------------------------8

一、设计题目

设计题目:设计绞车（带棘轮制动器）中的齿轮传动传动方案如下图所示:

已知数据：

方案电动机工

作功率

d

P/kW

电动机满载

转速

m

n/(r/min)

工作机的转

速

w

n/(r/min)

第一级

传动比

1

i

轴承座中

心高

H/mm

最短工作

年限

FC

32208年3班25%

注：FC--电动机额定负载时间持续率。

二、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级

考虑到绞车（带棘轮制动器）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]表查得：小齿轮调质处理，齿面硬度为217~255HBW，平均硬度236HBW；大齿轮正火处理，齿面硬度162~217HBW，平均硬度190HBW。大、小齿轮齿面平均硬度差为46HBW。大、小齿轮均选用8级精度设计。

三、初步计算传动主要尺寸

因为齿轮采用软齿面闭式传动，齿面疲劳点蚀是其最主要的失效形式，故按齿面接触疲劳强度进行设计。齿面接触疲劳强度的设计公式：

[]32

1112⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛±⋅

≥H

H E d Z Z Z u u KT d σφε

式中各参数为：

（1）小齿轮传递的转矩1T 。

61119.5510P T n =⨯⨯

112d

P P ηη=

式中

1η——V 带传动的传动效率；

2η——滚动轴承的传动功率；

由参考文献[2]表可知96.01=η，98.02=η，带入上式可得：

kW kW P P d 7632.30.498.096.021

1=⨯⨯==ηη 故

mm N n P T ⋅=⋅⨯=⨯=3.1178313

9157632.31055.91055.9611

6

1

（2）设计时，因v 值未知，v K 不能确定，故可初选载荷系数8.1~1.1=t K ，本题初取

3.1=t K 。

（3）由参考文献[1]表取齿宽系数0.1=d φ。

（4）由参考文献[1]表查得弹性系数MPa Z E 8.189=。 （5）由参考文献[1]图查得节点区域系数5.2=H Z 。 （6）齿数比083.560

3

915==

u 。 （7）初选241=z ，则99.121083.52412=⨯==u z z ，取1222=z 。 由参考文献[1]式（）得

72.10.11221241

2.388.1cos 112.3-88.121=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛+=βεαz z

由表参考文献[1]图得重合度系数861.0=εZ 。 （8）许用接触应力可由参考文献[1]式（）[]H

H N H S Z lim

σσ=

算得。 由参考文献[1]图（e ）、（a ）得接触疲劳极限应力MPa H 5701lim =σ，MPa H 3902lim =σ。 由参考文献[1]表，取安全系数0.1=H S 。

小齿轮1与大齿轮2的应力循环次数分别为

81110784.88250830.13

915

6060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==h aL n N

88

1210728.1083

.510784.8⨯=⨯==u N N

由参考文献[1]图查得寿命系数02.11=N Z ，12.12=N Z （允许局部点蚀），则

[]MPa S Z H

H N H 4.5810

.1570

02.11lim 11=⨯==σσ

[]MPa S Z H

H N H 8.4360

.1390

12.12

lim 22=⨯=

=σσ 故取 [][]MPa H H 8.4362==σσ 初算小齿轮1的分度圆直径t d 1，得

[]mm Z Z Z u u T K d H H E d t t 451.688.436861.05.28.189083.51083.50.13.1178313.121232

32

11=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⋅⨯⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛±⋅

≥σφε

四、确定传动尺寸

（1）计算载荷系数K 。

由参考文献[1]表查得使用系数25.1=A K 。 齿轮线速度如下式

s m n d v t 09.11000

603915

451.681000

601

1=⨯⨯

⨯=

⨯=

ππ

由参考文献[1]图查得动载系数1.1=V K ；

由参考文献[1]图查得齿向载荷分布系数06.1=βK ； 由参考文献[1]表查得齿间载荷分配系数1.1=αK 。