机械设计齿轮传动[机械大作业齿轮传动]哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目齿轮传动设计系别机械设计制造及其自动化班号姓名日期2014年月日哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目齿轮传动设计设计原始数据：图1带式运输机带式运输机的传动方案如图1所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。

目录1.计算传动装置的总传动比i并分配传动比 (4)1.1总传动比 (4)1.2分配传动比.....................................................................42.计算传动装置各轴的运动和动力参数 (4)2.1各轴的转速 (4)2.2各轴的输入功率 (4)2.3各轴的输入转矩 (5)3.齿轮传动设计 (5)3.1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 (5)3.2初步计算传动主要尺寸 (5)3.3计算传动尺寸 (7)3.4校核齿面接触疲劳强度 (8)3.5计算齿轮传动其他尺寸 (8)3.6齿轮的结构设计 (9)3.7大齿轮精度设计 (10)4.参考文献 (13)一、计算传动装置的总传动比i∑并分配传动比1.总传动比为i∑=nm960==10.67nw902.分配传动比由于i1为1.8，所以i2=i∑10.67==5.926i11.8二、计算传动装置各轴的运动和动力参数1.各轴的转速1轴n1=nm=960r/min2轴n2=n1960r/min==533.33r/mini11.8n2533.33r/min=≈90r/mini25.9263轴n3=卷筒轴nw=n3=90r/min2.各轴的输入功率1轴P1=Pd=3kW2轴P2=Pη1=3⨯0.96=2.88kW13轴P3=P2η2η3=2.88⨯0.98⨯0.97=2.74kW卷筒轴PkW3η2η4=2.74⨯0.98⨯0.99=2.656卷=P上式中：η1————普通带传动传动效率；η2————一对滚子轴承的传动效率；η3————8级精度的一般传动齿轮的传动效率；η4————齿轮联轴器的传动效率。

均由参考文献[1]表9.1查得这些值。

3.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩Td为Td=9.55⨯106Pd3kW=9.55⨯106⨯=2.98⨯104N⋅mmnm960r/min所以：1轴T1=Td=2.98⨯104N⋅mm2轴T2=T1η1i1=2.98⨯104⨯0.96⨯1.8=5.16⨯104N⋅mm3轴T3=T2η2η3i2=5.16⨯104⨯0.98⨯0.97⨯5.926=2.91⨯105N⋅mm卷筒轴T卷=T3η2η4=2.91⨯105⨯0.98⨯0.99=2.82⨯105N⋅mm将上述计算结果汇总与下表：三、齿轮传动设计1.选择齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到带式传输机为一般机械，故大、小齿轮均用45钢，采用软齿面，由参考文献[2]表6.2得：小齿轮调质处理，齿面硬度为217~255HBW，平均硬度为236HBW；大齿轮为正火处理，齿面硬度为162~217HBW，平均硬度为190HBW。

题目已给出精度等级为8级。

2.初步计算传动主要尺寸由于是软齿面开式传动，主要失效形式为齿面磨损，故按照齿根弯曲强度进行设计。

由参考文献[2]式6.13得m≥2KT2YFYSYε2[σ]φdz1F式中各参数为：1）z1为小齿轮齿数，初取z1=17，则z2=z1i2=17⨯5.926=101。

2）小齿轮传递的扭矩为T2=T1η1i1=2.98⨯104⨯0.96⨯1.8=5.16⨯104N⋅mm。

3）K为载荷系数，初取Kt=1.3。

4）由参考文献[2]式6.1得重合度εa=1.88-3.2(1111+)=1.88-3.2⨯(+)=1.66z1z217101由参考文献[2]图6.22查得重合度系数Yε=0.7。

5）由于是是悬臂布置，由参考文献[2]表6.6查得φd=0.3。

6）齿形系数YF和应力修正系数Ys由参考文献[2]图6.20查得YF1=2.95，YF2=2.2；由图6.21查得Ys1=1.52，YS2=1.85。

7）许用弯曲应力可由参考文献[2]式6.29计算得到，即[σ]F=YNσFlim算得。

SF由图6.29查得接触疲劳极限应力σFlim1=240MPa,σFlim2=170MPa，由表6.7查得安全系数SF=1.25。

小齿轮和大齿轮的应力循环次数分别为N1=60n1aLh=60⨯533.33⨯1.0⨯1⨯8⨯250⨯8=5.12⨯108N15.12⨯108N2===8.64⨯107i25.926由图6.32查得寿命系数YN1=YN2=1.0。

故许用弯曲应力[σ]F1=YN1σFlim11⨯240==192MPaSF1.25[σ]F2=YN2σFlim21⨯170==136MPaSF1.25YF1YS12.95⨯1.52==0.0234[σ]F1192YF2YS22.2⨯1.85==0.0299 [σ]F2136所以初算模数mt2KT2YFYSYε2⨯1.3⨯5.16⨯104mt≥=⨯0.0299⨯0.7mm=3.19mm0 .3⨯172φdz12[σ]FYFYSYF2YS2==0.0299[σ]F[σ]F23.计算传动尺寸1）计算载荷系数由参考文献[2]表6.3查得使用系数KA=1.0。

υ=πd1n160⨯1000=πz1mn1π⨯17⨯3.19⨯533.33==1.51m/s60⨯100060⨯1000由参考文献[2]图6.7查得动载系数为Kυ=1.05。

由参考文献[2]表6.4查得齿间载荷分配系数为Kα=1.1，则K=KAKαKυ=1.0⨯1.1⨯1.05=1.1552）对mt进行修正，并圆整为标准模数且考虑到磨损的情况，将模数加大10%~15%。

m=mtK.155⨯(1+15%)=3.19⨯⨯1.15=3.53mmKt1.3按参考文献[2]表6.1取m=4mm。

3）计算传动尺寸。

中心距m(z1+z2)4⨯(17+101)a===236mm22所以d1=mz1=4⨯17=68mmd2=mz2=4⨯101=404mmb=φdd1=0.3⨯68=20.4mm取b2=25mm，b1=30mm。

4.校核齿面接触疲劳强度由参考文献[2]式6.7，即σH=ZEZHZε式中各参数：1）K、T1、b、d1值同前。

2）齿数比u=i2=5.94。

2KT1u+1≤[σH]2bd1u3）由参考文献[2]表6.5查得弹性系数ZE=189.8MPa。

4）由参考文献[2]图6.15查得节点区域系数ZH=2.5。

5）由参考文献[2]图6.16查得重合度系数Zε=0.88。

6）许用应力接触式由参考文献[2]式6.26，即[σH]=ZNσHlim 算得。

SH由参考文献[2]图6.29e查得σHlim1=570MPa，图6.29a查得σHlim2=390MPa。

由参考文献[2]图6.30查得寿命系数ZN1=1.1，ZN2=1.2（允许有局部点蚀）。

由参考文献[2]表6.7，取安全系数SH=1.0，故[σH1]=ZN1σHlim1=1.1⨯570=627MPaSH1[σH2]=ZN2σHlim2=1.2⨯390=468MPaSH1σH=ZEZHZε2KT1u+12⨯1.15⨯515705.94+1=189.8⨯2.5⨯0.88⨯⨯=457.18MPa即满足齿面接触疲劳强度。

5.计算齿轮传动其他尺寸1）变位系数x1=x2=0；2）压力角α=20︒；3）齿顶高系数ha=1；*4）顶隙系数c*=0.25；5）齿顶高ha1=ha2=ham=1⨯4mm=4mm；6）齿根高hf1=hf2=(ha+c*)m=(1+0.25)⨯4mm=5mm；7）齿顶圆直径**da1=m(z1+2ha*)=4⨯（17+2⨯1）mm=76mm，da2=m(z2+2ha*)=4⨯（101+2⨯1）mm=412mm；8）齿根圆直径df1=m(z1-2ha*-2c*)=4⨯（17-2⨯1-2⨯0.25）mm=58mm，df2=m(z2-2ha*-2c*)=4⨯（101-2⨯1-2⨯0.25）mm=394mm；9）分度圆齿距p=mπ=12.57mm。

10）齿全高h=ha+hf=4mm+5mm=9mm。

6.齿轮的结构设计1）选择结构型式(1)按扭矩初算轴径d≥CPn式中：d-------轴的直径，mm；P-------轴传递的功率，kw；N-------轴的转速，r/min；C-------由许用扭转剪切力确定的系数。

小齿轮所在轴中，P=2.88kw，n=533.33r/min，查参考文献[2]表9.4，由于小齿轮装在悬伸端，C取106，则d≥CP2.88=106⨯mm=18.60mmn533.33考虑到键槽削弱轴的强度，有一个键槽时，键槽所在轴段轴径增大5%，则小齿轮所在轴轴径为d=18.60⨯(1+5%)mm=19.53mm，按标准GB/T2822—2005的Ra20系列圆整，最终，取d=20mm。

查参考文献[1]表11.27，取轮毂上键的截面尺寸为b*h=6*6。

则有齿根圆到齿轮轮毂槽底面的距离大于2.5*m=10mm，又由于小齿轮齿顶圆da1大齿轮所在轴中，P=2.74kw，n=90r/min，查参考文献[2]表9.4，由于大齿轮不装在轴端部，C取118，则dk≥CP2.74=118⨯mm=36.85mmn90考虑到键槽削弱轴的强度，有一个键槽时，键槽所在轴段轴径增大5%，则大齿轮所在轴轴径为dk=36.85⨯(1+5%)mm=38.69mm，按标准GB/T2822—2005的Ra20系列圆整，最终，取dk=40mm。

查参考文献[1]表11.27，取轮毂上键的截面尺寸为b*h=12mm*8mm。

则有齿根圆到齿轮轮毂槽底面的距离大于2.5*m=10mm，又由于大齿轮齿顶圆da2(2)齿轮结构尺寸的确定毛坯加工方式采用模锻。

则根据经验公式，大齿轮的结构尺寸为图2锻造腹板式齿轮结构D1≈1.6dk=1.6⨯40mm=64mm；D2≈da-10m=412-10⨯4mm=372mm；B=（1.2~1.5）dk=(1.2~1.5)⨯40mm=(48~60)mm，取B=55mm；D0≈0.（5D1+D2）=0.5⨯（64+372）mm=218mm；d0≈0.25(D2-D1)=0.25⨯(372-64)mm=77mm；δ0=(2.5~4)m=(2.5~4)⨯4mm=(10~16)mm，取δ0=14mm；c=(0.2~0.3)b=(0.2~0.3)⨯25mm=(5~7.5)mm，取c=6mm；r=0.5c=0.5⨯6mm=3mm。

且有一定的起模斜度，1：10。

(3)键槽的尺寸设计查参考文献[3]表6-1知取b*h=12*8，7.大齿轮精度设计1）确定齿轮精度等级齿轮传动精度为8级，图样标注为8GB/T10095.1。