哈工大机械设计大作业4齿轮传动.docx

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1、HarbinInstituteofTechno1ogy机僦设计大隹业说明书课程名称：机械设计设计题目：齿轮传动设计院系：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：宋宝玉设计时间：2023年11月目录设计任务书1-、选择齿轮材料，热处理工艺及精度等级2二、初步计算传动的主要尺寸2三、计算传动尺寸5四、齿面接触疲劳强度的校核6五、大齿轮结构的设计7六、参考文献8设计任务书工作情况：及其工作平稳，单向回转，成批生产。采用开式传动。原始数据如下:方案电动机工作功率Pm(KW)电动机满载转速m(rmin)工作机的转速nw(rmin)第一级传动比iI轴承座中心高H(mm)最短工作年限1工作环境3960I1

2、O21805年2班室外，有尘一、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级由，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217225HB肌平均硬度236HBW；大齿轮正火处理，齿面硬度为162217HB肌平均硬度189.5HBW。由参考文献2表16.1查得，齿轮可选用8级精度。二、初步计算传动主要尺寸因为齿轮采用软齿面开式传动，齿面磨损是其主要失效形式。由于目前对于齿面磨损还无完善的计算方法，因此通常按齿根疲劳强度进行设计，然后考虑磨损的影响，一般将算的模数增大10%15%之后再取标准值。下面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

3、劳强度设计公式式中：Yf齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力。的影响K4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。4一重合度系数，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1jr许用齿根弯曲应1、小齿轮传递的转矩Z式中：71一一带轮的传动效率2一对滚动轴承的传递的功率由参考文献2表9.1查得，取7=0.97,%=099,代入上式，得：所以：2、齿数的初步确定初选小齿轮z=21设计要求中齿轮传动比i=S=-=4.364,故：i1nw2110圆整后，取Zz=92,此时传动比误差3、载荷系数K确实定初选K

4、=I.3；4、齿宽系数内确实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查得，选取齿宽系数内=1.05、齿形系数匕和应力修正系数K由参考文献1图6.20查得：齿形系数3=2.75,Yf2=2.22由参考文献1图6.21查得：应力修正系数匕=1.56,1826、重合度系数V确实定对于标准外啮合齿轮传动，端面重合度式中：小Z2蕈88-32(1)Z1Z2把Z=21,Z2=92,代入上式得由参考文献1图6.22查得重合度系数：Ye=0.707、许用弯曲应力确实定由参考文献1图6.29弯曲疲劳极限应力：由表6.7查得平安系数Sf=1.25小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算式中：

5、n齿轮转速，r/min；a齿轮转一周，同一侧齿面啮合的次数；1h齿轮的工作寿命，h小时)代入数值，分别有由参考文献1图6.32得，弯曲强度寿命系数1w=Az=1O故弯曲应力1f1=A%m=10x240=192M4SF1.25因为卫二max%,%,。尸HCr】F1【司门，所以221=212k=0.028imf叫8、初算模数对于开式齿轮传动，为考虑齿面磨损，要将上式计算出来的模数m后，增大10%15%,故即，42.8362.964初取叫=2.964三、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K71=1.0由参考文献1图6.7得动载荷系数取K=I.06考虑到轴的刚

6、性，且齿轮不一定在支承间对称布置，由参考文献1图6.12得齿向载荷分布系数取KW=I.18由参考文献1表6.4得齿间载荷分布系数七=1.1,那么：2、圆整In由参考文献1表6.1,圆整取第一系列标准模数33、计算传动尺寸中心距：a=MF=3x(21+92)=15mm22a=1IOmm圆整为：所以：齿宽应圆整，故取”二65取H=b=65mm,因为4=4+(51)ww取Z?1=65+5=70mm四、齿面接触疲劳强度的校核齿面接触疲劳强度校核计算公式：其中：一齿数比，为大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，u1;+号用于外啮合齿轮传动，“-用于内啮合齿轮传动；Ze材料弹性系数，根据配对的大，小齿轮的材料有参考

7、文献1表6.5可查得：Z一节点区域系数，按参考文献1图6.15查取。对于标准直齿轮，a=20,Zw=2.5乙一重合度系数，是考虑重合度对齿面接触应力影响的系数。根据端面重合度4和轴面重合度为按参考文献1表6.16查取。查得Ze=0.86许用接触应力：由参考文献1图6.29g查得%m=580的,*2=390由参考文献1图6.30查得ZN=1O,取Sh=1.0故：=Zbmim=390MPQSH即满足齿面接触疲劳强度。五、大齿轮结构尺寸确实定1、齿轮结构型式确实定齿顶圆直径da=d2+2ha=mz2+2m=923+231=282mm为了减少质量和节约材料，采用锻造腹板式（模锻）结构。2、轮毂孔径确实

8、定大齿轮轮毂孔径是根据与孔相配合的轴径确定，此处按照扭矩初算轴径，式中：d轴的直径；一一轴剖面中最大扭转剪应力，MPa；P轴传递的功率，kW；n轴的转速，r/min;1r许用扭转剪应力，MPa;C一一由许用扭转剪应力确定的系数；根据参考文献1表9.4查得C=118106,取0118,所以，本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%,即按照GB2822-81的R20系列圆整，取d=40mm。根据GB/T1096-1990,键的公称尺寸Az=12x8,轮毂上键槽的尺寸b=12mm,八=3.3mm3、齿轮结构尺寸确实定参照参考文献1图6.45,自由锻4=40ww；b=65mm；f11.6J1=1.640=64mm9D2da-1Om=282-103=252/wn；DO0.5(。D2)=0.5(64+252)=1d00.25(D2-D1)=0.25(252-64)=47mm取o=46w%=(2.54)n=(7.512)mm1()m,取b=10mm；C=(0.20.3)8=(139.5)nm,取C-15m;六、参考文献1宋宝玉、王黎钦机械设计、北京：高等教育出版社，2023.52宋宝玉机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社2006.8