哈工大机械设计大作业齿轮传动

Harbin Institute of Technology

齿轮传动设计说明书题目:

哈尔滨工业大学

一、设计任务

原始数据如下：

有冲击，室内工作，机器成批生产

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。

由教材表8.2查得：

小齿轮调质处理，齿面硬度为217225HBW ，平均硬度236HBW ；

大齿轮调质处理，齿面硬度为217225HBW ，平均硬度236HBW 。

大、小齿轮齿面平均硬度差为46HBW ，属于3050HBW 范围内，因此选用8级精度。

三、初步计算主要尺寸

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:

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——许用齿根弯曲应力

1.小齿轮传递的转矩1T

61

11

9.5510P T n =⨯⨯

11

2m P P ηη=

式中 1η——齿轮的传动效率

2η——滚动轴承的效率

由参考文献2表9.1得，取10.97η=，20.99η=，代入上式，得

kW P P 84.3499.097.0d 21

1=⨯⨯==ηη

故

mm N n P T ⋅=⨯⨯=⨯

⨯=764002/96084.31055.91055.9611

61

2.载荷系数t K 的确定

初取载荷系数 1.4t K =。

3.齿宽系数d φ的确定

由教材表8.6，选取齿宽系数 1.0d φ=。 4.齿数的初步确定

初选小齿轮117Z =

设计要求中齿轮传动比:8.4100

2960

1=⨯=⨯=

w m n i n i 故6.81178.412=⨯=⨯=Z i Z

圆整后，取822=Z 此时传动比误差：

%5%49.08

.41782

8.4%1000

<=-

=⨯-=

i

i i ε 5.齿形系数F Y 和应力修正系数s Y

由教材图8.19查得

齿形系数1 2.97F Y =，26.22=F Y

由教材图8.20查得

应力修正系数1 1.52s Y =，2 1.78s Y =

6.重合度系数Y ε的确定

对于标准外啮合齿轮传动，端面重合度计算公式：

12

11[1.88 3.2(

)]z z αε=-+ 把117z =，822=Z 代入上式得

6527.1)821

171(2.388.1)]11(

3288.1[21=+⨯-=+-=Z Z αε

根据经验公式，确定重合度系数

7038.06527

.175

.025.075

.025.0=+

=+

=α

εεY

7.许用弯曲应力的确定

lim

[]N F F F

Y S σσ=

式中

lim F σ——齿轮的齿根弯曲疲劳极限应力；

F S ——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F S =1.25

由教材图8.28（f ）取弯曲疲劳极限应力

lim1lim2230F F MPa σσ==

由教材表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 1 ——齿轮转速r/min ；

a ——齿轮每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，小齿轮大齿轮的应力循环次分别为

81110184.532503812

960

6060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===aLh n N

88

121008.18

.410184.5⨯=⨯==i N N

由教材图8.30 得，弯曲疲劳强度寿命系数12 1.0N N Y Y ==。

故弯曲应力 1lim11 1.0230

[]1841.25N F F F Y MPa S σσ⨯=

==

[]2lim22 1.0230

1841.25

N F F F Y MPa S σσ⨯=

==

[]0245

.018452

.197.21

1

1=⨯=

F F F Y Y σ

[]0219

.018478

.126.22

2

2=⨯=

F S F Y Y σ

所以

[][]0245.01

1

1==

F S F F

S

F Y Y Y Y σσ

8.初算模数

按齿根弯曲疲劳强度的设计计算公式得：

[]34

.20245.0170.17038

.0764004.12232

3

211=⨯⨯⨯⨯⨯=≥F S F d t t Y Y Z Y T K m σφε

对于开式齿轮传动，为考虑齿面磨损，要将计算所得模数m 增大10%~15%,故:

69.2%)151(34.2=+⨯≥t m

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，由教材表8.3查得 1.0A K =

s m n mz n d v /15.11000602

/9601769.214.31000

601000

601

11

1=⨯⨯⨯⨯=

⨯=

⨯=

ππ

由教材图8.7得动载荷系数 11.1=v K 由教材图8.11得齿向载荷分布系数 1.12K β=

由教材表8.4得齿间载荷分布系数 1.1=αK ，则

368.11.112.111.10.1=⨯⨯⨯==αβK K K K K v A

2.修正m

对t m 进行修正，并圆整为标准模数

67.24

.1368

.169.233

=⨯==t t K K m m