哈工大机械设计4齿轮(原创)

目录目录 一 任务书 1 二 选择齿轮材料 热处理方式 精度等级 2 三 计算传动主要尺寸耐磨性计算 2 1 小齿轮传递的转矩 2 2 齿数的初步确定 3 3 齿宽系数的确定 3 d 4 重合度系数的确定 3Y 5 螺旋角系数的确定 3 6 载荷系数的确定 4 t K 7 齿形系数和应力修正系数 4 F Y s Y 8 许用弯曲应力的确定 4 9 初算模数 5 四 计算传动尺寸 5 1 计算载荷系数 K 5 2 修正 6 n m 3 计算传动尺寸 6 1 五 大齿轮结构尺寸的确定 7 1 齿轮结构型式的确定 7 2 轴径 7 3 齿轮结构尺寸的确定 7 六 参考文献 8 一 一 哈尔滨工业大学机械设计作业任务书哈尔滨工业大学机械设计作业任务书 题目题目 带式运输机中的齿轮传动 结构简图见下图 2 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 nr min w nr 1 i 轴承座中 心高 H mm 最短工作 年限 L 工作环境 5 1 537108021703 年 3 班 室内 清洁 二 选择齿轮材料 热处理方式 精度等级二 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 8 级精度 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 三 计算传动主要尺寸三 计算传动主要尺寸 本装置的齿轮传动为开式传动 软齿面 主要失效形式是齿面磨损 其设计准则是按 齿根弯曲疲劳强度进行设计 齿根弯曲疲劳强度设计公式 3 2 1 2 1 cos2 Fd SF n z YYYYKT m 式中 齿形系数 反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力的影响 按当量齿数 F Y F 和变位系数 x 由参考文献 1 图 8 19 查取 3 cos Z zv 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 s Y 应力对齿根应力的影响 按和 x 由参考文献 1 图 8 20 查取 v z 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Y 啮合区上界点时的齿根应力系数 由计算或由参考文献 1 图 8 12 查 75 0 25 0 Y 取 螺旋角系数 按参考文献 1 图 8 26 查取 Y 3 许用齿根弯曲应力 MPa F 分度圆柱上的螺旋角 小齿轮传递的转矩 1 TmmN 齿宽系数 按参考文献 1 表 8 6 查取 d K 载荷系数 按计算 范围 1 1 1 8 K KKKK vA 小齿轮齿数 1 z 1 小齿轮传递的转矩小齿轮传递的转矩 1 T mmNT 77500 1 2 齿数的初步确定齿数的初步确定 初选小齿轮 20 1 z 设计要求中齿轮传动比 i 4 44 故 8 882044 4 12 izz 圆整后 取 89 此时传动比误差 2 z 5 23 0 100 44 4 20 8944 4 100 0 i ii 3 齿宽系数齿宽系数的确定的确定 d 由参考文献 1 表 8 6 选取齿宽系数1 0 d 4 重合度系数重合度系数的确定的确定Y 初选螺旋角 0 12 对于标准外啮合齿轮传动 端面重合度 cos 11 2 388 1 21 zz 式中 齿数 1 z 2 z 分度圆柱上的螺旋角 4 把 20 89 代入上式得 1 z 2 z 647 1 12cos 89 1 20 1 2 388 1 0 由参考文献 1 图 8 12 查取 73 0 Y 5 螺旋角系数的确定螺旋角系数的确定 352 1 12tan200 1318 0 tan318 0 0 1 z d 按参考文献 1 图 8 26 查取得90 0 Y 6 载荷系数载荷系数的确定的确定 t K 由于值未知 不能确定 故可初选 1 1 1 8 这里初选 1 4v v K t K t K 7 齿形系数齿形系数和应力修正系数和应力修正系数 F Y s Y 当量齿数 3 cos Z zv 10 95 12cos 89 cos 37 21 12cos 20 cos 033 2 2 033 1 1 Z z Z z v v 由参考文献 1 图 8 19 查得 齿形系数 73 2 1 F Y20 2 2 F Y 由参考文献 1 图 8 20 查得 应力修正系数 56 1 1 s Y79 1 2 s Y 8 许用弯曲应力的确定许用弯曲应力的确定 lim NF F F Y S 式中 计入了齿根应力修正系数之后的试验齿轮的齿根弯曲疲 limF 0 2 ST Y 劳极限应力 5 齿根弯曲强度计算的安全系数 F S 与点蚀相比 断齿的后果更为严重 所以 一般取 1 25 F S 由参考文献 1 图 8 28 弯曲疲劳极限应力 lim1 230 F MPa lim2 170 F MPa 取安全系数 1 25 F S 小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算 h naLN60 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 齿轮的工作寿命 h 小时 h L 代入数值 分别有 8 1 10799 2 123365135560 N 7 8 1 2 10304 6 44 4 10799 2 i N N 由参考文献 1 图 8 30 得 弯曲强度寿命系数 12 1 0 NN YY 故弯曲应力 0290 0 136 79 1 20 2 0231 0 184 56 1 73 2 136 25 1 1700 1 184 25 1 2300 1 2 22 1 11 2lim2 2 1lim1 1 F SF F SF F FN F F FN F YY YY MPa S Y MPa S Y 所以0290 0 2 22 1 11 F SF F SF YYYY 9 初算模数初算模数 mm z YYYYTK m Fd SFt n 15 2 200 1 0290 0 12cos90 073 0775004 12 cos2 3 2 02 3 2 1 2 1 6 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 mmmn47 215 1 15 2 四 计算传动尺寸四 计算传动尺寸 1 计算载荷系数计算载荷系数 K 设计要求机器工作平稳 由参考文献 2 查得00 1 A K sm nmz 918 0 100060 3552047 2 100060 11 由参考文献 1 图 8 7 得动载荷系数1 1 v K 由参考文献 1 图 8 11 得齿向载荷分布系数12 1 K 由参考文献 1 表 8 4 得齿间载荷分布系数 则2 1 K 4784 12 112 1 1 100 1 K KKKK vA 2 修正修正 n m 52 2 4 1 4784 1 47 2 3 3 t n K K mm 由参考文献 2 圆整取第一系列标准模数 3 3 计算传动尺寸计算传动尺寸 中心距mm zzm a 5 163 2 8920 3 2 21 圆整为 a 165mm 修整螺旋角 00 21 55437732 7 1652 8920 3 arccos 2 arccos a zzm 与初选值相差较大 因此修整与其有关的参数 得 669 1732 7 cos 89 1 20 1 2 388 1 0 72 0 Y 864 0 732 7tan200 1318 0 0 95 0 Y 7 47 91 732 7 cos 89 cos 56 20 732 7 cos 20 cos 033 2 2 033 1 1 Z z Z z v v 由参考文献 1 图 8 19 查得 齿形系数 77 2 1 F Y20 2 2 F Y 由参考文献 1 图 8 20 查得 应力修正系数 56 1 1 s Y79 1 2 s Y mm z YYYYTK m Fd SFt n 194 2 200 1 0290 0 732 7 cos95 0 72 0 775004 12 cos2 3 2 02 3 2 1 2 1 变化很小 无需再修整 所以 mmdb mm mz d mm mz d d 550 60550 600 1 450 269 48437cos 893 cos 550 60 48437cos 203 cos 1 0 2 2 0 1 1 取 mmb mmbb 65 60 1 2 五 大齿轮结构尺寸的确定五 大齿轮结构尺寸的确定 1 齿轮结构型式的确定齿轮结构型式的确定 齿顶圆直径 mmzmhdd aa 273 289 3 2 2 22 mmda500 所以选择腹板式结构 锻造 2 轴径轴径 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 3 n P Cd 式中d 轴的直径 8 P 轴传递的功率 kW n 轴的转速 r min C 由许用扭转剪应力确定的系数 根据参考文献 1 表 10 2 查得 C 118 106 取 C 118 所以 mm n P Cd321 38 80 74 2 118 33 本方案中 轴颈上有一个键槽 应将轴径增大 5 即 d38 321 1 5 40 237mm 按照 GB T2822 2005 的20 系列圆整 取 d 42mm a R 根据 GB T1096 2003 键的公称尺寸 轮毂上键槽的尺寸b h 812 b 12mm 3 3mm 1 t 3 齿轮结构尺寸的确定齿轮结构尺寸的确定 图中 42 h dmm mmb60 1 1 61 6 4267 2 h Ddmm mmmdD a 24331027310 2 取 156mm mmDDD1 155 2432 67 5 0 5 0 210 0 D 取 44mm mmDDd95 43 2 67243 25 0 25 0 120 0