哈工大机械设计大作业齿轮传动.docx
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哈工大机械设计大作业齿轮传动
HarbinInstituteofTechnology
机械设计大作业说明书
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：
设计时间：
工业大学
一、设计任务
原始数据如下：
有冲击，室工作，机器成批生产
方案
Pd（KW）
轴承座中
心高H（mm）
最短工作
年限L
工作环境
5.1.4
2.2
940
80
2.1
160
5年2班
室
清洁
二、传动装置的运动和动力参数设计
1.选择电动机
按照工作要求，工作条件以及已知参数，查阅参考文献[2]表14.1，选用型
号为Y112M-6的封闭式异步电动机，其额定功率=2.2kW,满载转速n=940r/min,电动机轴颈D=28mm,轴颈长L=60mm。
2.计算传动装置的总传动比i并分配传动比
由已知数据知带式运输机为二级传动系统，且要求第一级V带传动的传动比=2.1,后根据实际带传动设计情况得实际传动比为。
故第二级齿轮传动的传动比为。
3.计算传动装置各轴的运动和动力参数
（1）各轴的转速
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
（2）各轴的输入功率
根据参考文献[2]表9.1查得，V带传动、开式齿轮传动、齿轮联轴器和滚
动轴承的传动效率概略值、、和分别为0.96,0.94，0.99和0.98，则
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
（3）各轴的输入转矩
电动机轴的输出转矩
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
将上述计算结果汇总于下表，以备查用。
轴号
功率
转矩
转速
传动比
效率
电动机轴
2.2
940
1
1
I轴
2.2
940
2
0.94
II轴
2.07
470
5.875
0.92
III轴
1.91
80
1
0.97
卷筒轴
1.85
80
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《机械设计》表6.2查得：
小齿轮调质处理，齿面硬度为217~255HBS，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，属于30~50HBS围，因此选用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
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
——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
1.小齿轮传递的转矩
式中——带轮的传动效率
——对滚动轴承的传递的功率
由《机械设计课程设计》表9.1得，取，，代入上式，得
所以
2.载荷系数的确定
选=1.4
3.齿宽系数的确定
由《机械设计》表6.6，选取齿宽系数
4.齿数的初步确定
初选小齿轮=21
设计要求中齿轮传动比
故
圆整后，取此时传动比误差
5.齿形系数和应力修正系数
由《机械设计》图6.20查得
齿形系数YF1=2.74，YF2=2.20
由《机械设计》图6.21查得
应力修正系数Ys1=1.55，Ys2=1.83
6.重合度系数的确定
对于标准外啮合齿轮传动，端面重合度
式中、——齿数
把=21，=119，代入上式得
根据经验公式，确定
7.许用弯曲应力的确定
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；当齿轮双侧工作时图中时值乘以0.7
——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=1.25
由《机械设计》图6.29弯曲疲劳极限应力
，
由《机械设计》表6.7，取安全系数
小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算
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；
——齿轮的工作寿命，h（小时）
代入数值，分别有
由《机械设计》图6.30得，弯曲强度寿命系数
故弯曲应力
所以=0.0315
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
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《机械设计》表6.3查得
由《机械设计》图6.7得动载荷系数
由《机械设计》6.12得齿向载荷分布系数
由《机械设计》表6.4得齿间载荷分布系数，则
K值与初取的=1.4差距很小，不须修正
2.修正m
由《机械设计》表6.1，圆整取第一系列标准模数m=2.5
3.计算传动尺寸
中心距
所以
取b2=b=52mm，b1=b2+（5-10）mm=57mm
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
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，
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《机械设计》表9.2查得C=118～106，取C=118，
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20系列圆整，取d=40mm。
根据GB/T1096—1990，键的公称尺寸，轮毂上键槽的尺寸b=12mm
3.齿轮结构尺寸的确定
图中
，
取
取
六参考文献
[1]机械设计铁鸣等主编工业大学2006
[2]机械设计课程设计王连明 宋宝玉主编 工业大学2005
[3]机械原理王知行邓宗全主编高等教育2006
[4]画法几何及机械制图金铃玉光利群主编人民2003
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