哈工大机械设计大作业--齿轮传动设计5.3.4(绝对完美版).doc
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哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书
HarbinInstituteofTechnology
齿轮传动设计设计说明书
课程名称:
机械设计
设计题目:
齿轮传动设计
院系:
能源科学与工程学院
班级:
设计者:
学号:
指导教师:
曲建俊
设计时间:
2016.10.30
哈尔滨工业大学
目录
一、设计题目--------------------------------------------------------------------------------2
二、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级----------------------------------------2
三、初步计算传动主要尺寸--------------------------------------------------------------3
四、确定传动尺寸--------------------------------------------------------------------------4
五、校核齿根弯曲疲劳强度--------------------------------------------------------------5
六、计算齿轮传动其他尺寸--------------------------------------------------------------6
七、大齿轮结构设计-----------------------------------------------------------------------7
八、参考文献--------------------------------------------------------------------------------8
-7-
一、设计题目
1.1设计题目:
设计绞车(带棘轮制动器)中的齿轮传动
1.2传动方案如下图所示:
1.3已知数据:
方案
电动机工作功率/kW
电动机满载转速/(r/min)
工作机的转速/(r/min)
第一级传动比
轴承座中
心高/mm
最短工作
年限
5.3.4
4.0
915
60
3
220
8年3班
25%
注:
--电动机额定负载时间持续率。
二、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级
考虑到绞车(带棘轮制动器)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8.2查得:
小齿轮调质处理,齿面硬度为217~255HBW,平均硬度236HBW;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为46HBW。
大、小齿轮均选用8级精度设计。
三、初步计算传动主要尺寸
因为齿轮采用软齿面闭式传动,齿面疲劳点蚀是其最主要的失效形式,故按齿面接触疲劳强度进行设计。
齿面接触疲劳强度的设计公式:
式中各参数为:
(1)小齿轮传递的转矩。
式中
——V带传动的传动效率;
——滚动轴承的传动功率;
由参考文献[2]表9.1可知,,带入上式可得:
故
(2)设计时,因值未知,不能确定,故可初选载荷系数,本题初取。
(3)由参考文献[1]表8.6取齿宽系数。
(4)由参考文献[1]表8.5查得弹性系数。
(5)由参考文献[1]图8.14查得节点区域系数。
(6)齿数比。
(7)初选,则,取。
由参考文献[1]式(8.1)得
由表参考文献[1]图8.15得重合度系数。
(8)许用接触应力可由参考文献[1]式(8.26)算得。
由参考文献[1]图8.28(e)、(a)得接触疲劳极限应力,。
由参考文献[1]表8.7,取安全系数。
小齿轮1与大齿轮2的应力循环次数分别为
由参考文献[1]图8.29查得寿命系数,(允许局部点蚀),则
故取
初算小齿轮1的分度圆直径,得
四、确定传动尺寸
(1)计算载荷系数。
由参考文献[1]表8.3查得使用系数。
齿轮线速度如下式
由参考文献[1]图8.7查得动载系数;
由参考文献[1]图8.11查得齿向载荷分布系数;
由参考文献[1]表8.4查得齿间载荷分配系数。
故载荷系数
(2)对进行修正。
因与有较大差异,故需要对按值计算出的进行修正,即
(3)确定模数。
按参考文献[1]表8.1,取。
(4)计算传动尺寸。
中心距
改变、的搭配,圆整中心距,取,,,则
,,允许
由,取。
又,取。
五、校核齿根弯曲疲劳强度
式中各参数:
(1)值同前。
(2)齿宽。
(3)齿形系数和应力修正系数。
由参考文献[1]图8.19查得,。
由参考文献[1]图8.20查得,。
(4)由参考文献[1]图8.21查得重合度系数。
(5)许用弯曲应力可由参考文献[1]式(8.29)算得。
由参考文献[1]图8.28(f)、(b)查得弯曲疲劳极限应力
,
由参考文献[1]图8.30查得寿命系数。
由参考文献[1]表8.7查得安全系数,故
满足齿根弯曲疲劳强度要求。
六、计算齿轮传动其他尺寸
(1)对于小齿轮:
分度圆直径;
齿顶高;
齿根高;
齿顶圆直径;
齿根圆直径;
小齿轮齿宽。
(2)对于大齿轮:
分度圆直径;
齿顶高;
齿根高;
齿顶圆直径;
齿根圆直径;
大齿轮齿宽。
七、大齿轮结构设计
(1)齿轮结构形式的确定
由于齿顶圆直径,为了减少质量和节约
材料,采用锻造腹板式结构。
为降低成本、提高效率、适于批量生产,采用模锻的加工方法,起模斜度为1:
10。
(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
由参考文献[1]表10.2查得,由于齿轮不装在轴端部,故取。
由参考文献[2]由表9.1查得8级精度的一般齿轮传动效率,则
所以
考虑到键槽削弱轴的强度,而轴和大齿轮连接时用键连接,轴和联轴器连接时用键连接,即轴颈上有2个键槽,故应将轴径增大10%,则
根据参考文献[2]表9.4,按标准的系列圆整,取。
根据参考文献[2]表11.28,键的公称尺寸,采用普通平键连接,则轮毂上键槽的尺寸,。
(3)齿轮结构尺寸的确定
根据参考文献[1]由图8.38可知:
;
;
;
,取;
,取;
;
;
;
,取。
齿轮零件工作图见A2图纸。
八、参考文献
[1]王黎钦,陈铁鸣.机械设计.6版.哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社,2015.7
[2]张锋,古乐.机械设计课程设计.5版.哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社,2012.8
[3]张锋,宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京:
高等教育出版社,2009.10