机械设计大作业齿轮设计

哈尔滨工业大学

机械设计作业设计计算说明书

题目：齿轮设计

系别：

班号

学号：X

日期：

哈尔滨工业大学

机械设计作业任务书题目设计带式运输机中的齿轮传动

设计原始数据：

一、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级

考虑到带式输送机为一般机械，故大、小齿轮均选用45钢，采用软齿面。由参考文献1表,6.2查得：小齿轮采用调质处理，齿面硬度为217~255HRW，平均硬度为236HRW；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在30~50HBW范围内。大、小齿轮均选用8级精度设计。

二、初步计算传动主要尺寸

因为齿轮采用软齿面开式传动，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：

σ的影响

式中——齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力

F

——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

1.小齿轮传递的转矩

式中——带轮的传动效率

——轴承的传动效率

由参考文献2，取，代入上式，得

P=0.96*0.99*4=3.802 kW

所以:

2.齿数的初步确定

为了避免根切，选小齿轮，设计要求齿轮传动比，故

，圆整后，取，此时i=4.823，传动比误差

可以使用。

3.齿宽系数的确定

由参考文献1表6.6，选取齿宽系数

4.重合度系数Y

的确定

ε

对于标准外啮合齿轮传动，端面重合度

式中、——齿数

把，，代入上式得

查参考文献[1]图6.22得重合度系数。

5.载荷系数的确定

由于v 值未知，不能确定，故可初选 = 1.1 ~ 1.8 ，这里初选 = 1.3

6.齿形系数F Y 和应力修正系数s Y

由参考文献1图6.20查得齿形系数，由参考文献1图6.21查得应力修正系数，

7.许用弯曲应力的确定

许用弯曲应力：

式中 ——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；

——安全系数；与疲劳点蚀相比，断齿的后果更为严重。所以，一般取F S =1.25

由参考文献1图8.28弯曲疲劳极限应力

，

小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算

式中 ——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）

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

故弯曲应力

8.初算模数

解得：

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

初算小齿轮分度圆直径：

初算大齿轮分度圆直径：

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.

齿轮线速度：

由参考文献[1]查得动载系数；图6.12查得齿向载荷分布系数；由表6.4查得齿间载荷分配系数。固载荷系数

2.对m进行修正

由参考文献[1]表6.1，圆整取第一系列标准模数4mm

3.计算传动尺寸

中心距

圆整为

圆整后可取；；齿轮理想传动比为i2=4.8；

；传动比误差

小齿轮分度圆直径：

大齿轮分度圆直径：

取；；

四、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

齿根圆直径

由于200 mm﹤﹤500 mm，为了减少质量和节约材料，采用锻造腹板式结构。

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，此处按照扭矩初算轴径，式中d——轴的直径；

P——轴传递的功率，kW；

n1——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=118～106，取:C=110

所以：

本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即

圆整，取d=40 mm。

根据GB/T1096—1990，键的公称尺寸，轮毂上键槽的尺寸

t=3.3mm

b=12mm，

1

3.齿轮结构尺寸的确定

图中，，，

，，

,

,

,

参考文献

[1]宋宝玉，王黎钦.机械设计.高等教育出版社.北京，2010

[2]王连明，宋宝玉.机械设计课程设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.

[3]张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009.