哈工大机械设计大作业齿轮传动.doc

Harbin Institute of Technology机械设计大作业题 目： 齿轮传动设计 院 系： 机电工程学院 班 级： 1008301 姓 名： 辛岳 学 号： 1100800417 哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书目录一设计任务1二 选择齿轮材料、热处理方式、精度等级1 三 初步计算传动主要尺寸2四 计算传动尺寸6五 大齿轮结构尺寸的确定7六参考文献9一、设计任务带式运输机的传动方案如下图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产。电动机工作功率为3kW，电动机满载转速为960r/min，工作机的转速90r/min，第一级传动比1.8，轴承座中心高为150 mm，最短工作年限为8年1班，工作环境为室外、有尘。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，故毛坯需选用模锻工艺，起模斜度为1:10。大小齿轮均选用45号钢，采用软齿面。由参考文献2表6.2查得：小齿轮调质处理，齿面硬度为217255HBW，平均硬度236HBW；大齿轮正火处理，齿面硬度162217HBW，平均硬度190HBW。大、小齿轮齿面平均硬度差为46HBW，属于3050HBW范围内，因为是一般机械，所以选用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，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m32KT1dz12YFYsYzF公式中的参数说明：齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力的影响应力修正系数，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。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许用齿根弯曲应力公式中各个参数为：1.小齿轮传递的转矩T1T1=9.55106P1n1P1=12Pm式中1带轮的传动效率2对滚动轴承的传递的功率由参考文献2表9.1得，取1=0.96，2=0.99，代入上式，得P1=12Pm=0.960.993.63=3.45kW所以T1=9.55106P1n1=9.551063.459602=68639.67Nmm2.载荷系数的确定由于在V带传动中小带轮的速度v1=3.768m/s,那么v小齿轮=v大带轮=2.09m/s，由参考文献1图6.7可知，Kv=1.15。故初取 Kt=1.4。3.齿宽系数的确定由参考文献1表6.6，选取齿宽系数d=0.4。4.齿数的初步确定初选小齿轮Z1=19设计要求中齿轮传动比i=nmi1nw=9601.890=5.9故Z2=iZ1=5.919=112.1圆整后，取Z2=111此时传动比误差=i-i0i100%=5.9-111195.9=0.98%5%5.齿形系数YF和应力修正系数YS由参考文献1图6.20查得齿形系数YF1=2.75，YF2=2.15由参考文献1图6.21查得应力修正系数YS1=1.55，YS2=1.856.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=1.88-3.21z1+1z2式中 z1、z2齿数把z1= 20 ，z2= 120，代入上式得=1.88-3.21z1+1z2=1.88-3.2119+1111=1.682根据经验公式，确定Y=0.25+0.75=0.25+0.751.682=0.6957.许用弯曲应力的确定F=YNFlimSF式中Flim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0.7SF安全系数；与疲劳点蚀相比，断齿的后果要严重一些。所以，一般取SF=1.25由参考文献1图6.29（b）（h）得到弯曲疲劳极限应力Flim1=230MPa， Flim2=160MPa由参考文献1表6.7，取安全系数SF=1.25小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算N1=60n1aLh式中n1 齿轮转速，r/min； a齿轮转一周，同一侧齿面啮合的次数； Lh齿轮的工作寿命，h（小时）代入数值，分别有N1=60n1aLh=60nwaLhi1=609601250881.8=5.12108N2=N1i=5.121085.9=8.68107由参考文献1图6.32 得，齿面弯曲疲劳强度寿命系数YN1=YN2=1.0故弯曲应力F1=YNFlim1SF=1.02301.25MPa=184MPaF2=YNFlim2SF=1.01601.25MPa=128MPaYF1YS1F1=2.781.54184=0.0233YF2YS2F2=2.251.83128=0.0322所以YFYSF=YF2YS2F2=0.03228.初算模数mt32KT1dz12YFYsYF=321.468639.670.6950.42020.0322=3.00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mt3.001+10%=3.30四、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KA=1.0由于在V带传动中小带轮的速度v1=3.768m/s,那么v小齿轮=v大带轮=2.09m/s, 参考文献1图6.7得动载荷系数Kv=1.15 由参考文献1图6.12得齿向载荷分布系数K=1.18由参考文献1表6.4得齿间载荷分布系数K=1.1，则K=KAKvKK=1.01.151.181.1=1.49272.修正mm=mt3KKt=3.86831.49271.4=3.370由参考文献1表6.1，圆整取第一系列标准模数m=43.计算传动尺寸中心距a=mz1+z22=419+1112=260mm故取中心距a=260mm所以d1=mz1=419=76mmd2=mz2=4111=444mmb=dd1=0.476=30.4mm，圆整取b=30mm取 b2=b=30mm，b1=b2+510mm=38mm五、大齿轮结构尺寸的确定1.齿轮结构型式的确定齿顶圆直径 da=d2+2ha=444+24=452mm500mm为节约材料，采用锻造腹板式结构。（模锻)2.轮毂孔径的确定大齿轮轮毂孔径是根据与孔相配合的轴径确定，按扭矩初算轴径,d39.55106Pn0.2=C3Pn式中d轴的直径；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;许用扭转剪应力，MPa;C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C=112，所以 d39.55106Pn0.2=C3Pn=11233.6390=38.41mm本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即d=38.411+5%=40.33mm按照GB/T2822-2005的Ra20系列圆整，取d=45mm 。根据GB/T10961990，键的公称尺寸bh=149，轮毂上键槽的尺寸b=14mm，t1=3.8mm。 3.齿轮结构尺寸的确定图中d=45mm，b=30mmD1=1.6d=451.6=72mm D2=da-10m=444-104=404mm L=1.21.5d取L=1.4d=63mmc=0.20.3b取c=0.3b=9mmr=0.5c=0.59=4.5mm D0=0.5D1+D2=0.572+4