哈工大机械设计大作业4齿轮传动514Word格式.docx

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2014.11.1

哈尔滨工业大学

设计任务书

题目：

设计带式传输机中的齿轮传动

设计原始数据：

带式传输机的传动方案如图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其它数据见表。

带式传输机中齿轮传动的已知数据

方案

电动机工作功率Pd/kW

电动机满载转速nm/（r/min）

工作机的转速nw/（r/min）

第一级传动比i1

轴承座中心高H/mm

最短工作年限

工作环境

5.1.4

2.2

940

80

2.1

160

5年2班

室内

清洁

目录

1.选择齿轮材料、热处理方式、精度等级1

2.初步计算传动主要尺寸1

（1）小齿轮传递的扭矩2

（2）确定载荷系数K2

（3）确定齿宽系数2

（4）初步确定齿轮齿数3

（5）确定齿形系数、应力修正系数3

（6）确定重合度系数3

（7）确定许用弯曲应力3

（8）初算模数5

3.确定传动尺寸5

（1）计算载荷系数K5

（2）修正模数m6

（3）计算传动尺寸6

4.确定大齿轮结构尺寸6

（1）齿轮结构型式的确定7

（2）轮毂孔径的确定7

（3）齿轮结构尺寸的确定8

参考文献8

1.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，大小齿轮均选用45号钢，采用软齿面。

由参考文献[2]表6.2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，在30~50HBS范围内，选用8级精度。

2.初步计算传动主要尺寸

因为齿轮采用软齿面开式传动，齿面磨损是其主要失效形式。

由于目前对于齿面磨损还无完善的计算方法，因此通常按齿根疲劳强度进行设计，然后考虑磨损的影响，一般将算的模数增大10%~15%之后再取标准值，之后无需再对齿轮进行接触疲劳强度校核。

下面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。

式中各参数为：

（1）小齿轮传递的扭矩

——带轮的传动效率；

——对滚动轴承的传递的功率。

由参考文献[1]表9.1查得，取，，代入上式，得:

由V带传动的设计数据可得，V带传动的传动比为2，故小齿轮转速可由如下公式求得：

所以：

（2）确定载荷系数K

设计时由于值未知，不能确定，故可初选=1.1~1.8，这里初选=1.4。

（3）确定齿宽系数

初步设计齿轮在轴承上为非对称布置，软齿面，由参考文献[2]表6.6查得，选取齿宽系数。

（4）初步确定齿轮齿数

初选小齿轮齿数。

齿轮传动的传动比，故：

取，传动比。

此时传动比误差

（5）确定齿形系数、应力修正系数

由参考文献[2]图6.20得齿形修正系数

，

由参考文献[2]图6.21得应力修正系数

（6）确定重合度系数

对于标准外啮合齿轮传动，端面重合度

将，代入上式得

由参考文献[2]式6.14得重合度系数

（7）确定许用弯曲应力

——记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。

由参考文献[2]图6.29查得弯曲疲劳极限应力：

——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=1.25。

小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算

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）。

大、小齿轮均为单侧齿面工作，故a=1。

由于5年2班制，故。

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。

故许用弯曲应力：

由于计算m时，取的最大值，故

（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%，取15%，得

故。

设计时取

3.确定传动尺寸

（1）计算载荷系数K

设计要求机器工作平稳，由参考文献[2]表6.3查得使用系数。

由参考文献[2]图6.7查得动载荷系数。

由参考文献[2]图6.12得齿向载荷分布系数。

由参考文献[3]表8.6查得运动平稳性精度等级为9级，再由参考文献[2]表6.4得齿间载荷分布系数，则

（2）修正模数m

由参考文献[2]表6.1，圆整取第一系列标准模数。

（3）计算传动尺寸

中心距

对直齿圆柱齿轮传动，圆整中心距的方法有两种，即采用变位齿轮和改变m和z的搭配。

当z变化后，传动比会有变化，但对传动比准确性要求不高的机械，是允许的。

中心距要求按0,5结尾来圆整，可取，，则

传动比。

是允许的

齿宽应圆整，故取

取，

4.确定大齿轮结构尺寸

（1）齿轮结构型式的确定

齿顶圆直径

由于采用模锻工艺，查参考文献[2]图6.45可知，选择锻造腹板式齿轮结构。

（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；

——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；

根据参考文献[2]表9.4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

按照的系列圆整，取。

根据，键的公称尺寸，轮毂上键槽的尺寸，。

（3）齿轮结构尺寸的确定

由参考文献[2]图6.45得：

；

，取；

取

。

参考文献

[1]王连明，宋宝玉主编.机械设计课程设计[M].4版.哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社，2005.

[2]宋宝玉，王黎钦主编.机械设计[M].北京：

高等教育出版社，2010.

[3]马惠萍主编.互换性与测量技术基础案例教程[M].北京：

机械工业出版社，2014.8.