哈工大机械设计大作业--齿轮传动设计5.3.4(绝对完美版).pdf

Harbin Institute of Technology 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： 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 一、设计题目 设计题目:设计绞车（带棘轮制动器）中的齿轮传动 传动方案如下图所示: 已知数据： 方案 电动机工作功率dP/kW 电动机满载转速mn/(r/min) 工作机的转速wn/(r/min) 第一级传动比1i 轴承座中 心高H/mm 最短工作 年限 FC 3 220 8 年 3 班 25% 注：FC--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：  321112HHEdZZZuuKTd 式中各参数为： （1）小齿轮传递的转矩1T 61119.55 10PTn 112dPP 式中 1——V 带传动的传动效率； 2——滚动轴承的传动功率； 由参考文献[2]表可知96. 01，98. 02，带入上式可得： kWkWPPd7632. 30 . 498. 096. 0211 故 mmNnPT3 .11783139157632. 31055. 91055. 961161 （2）设计时，因v值未知，vK不能确定，故可初选载荷系数8 . 1~1 . 1tK，本题初取3 . 1tK。

（3）由参考文献 [1]表取齿宽系数0 . 1d （4）由参考文献 [1]表查得弹性系数MPaZE8 .189 （5）由参考文献 [1]图查得节点区域系数5 . 2HZ （6）齿数比083. 5603915u （7）初选241z，则99.121083. 52412uzz，取1222z 由参考文献 [1]式（）得 72. 10 . 112212412 . 388. 1cos112 . 3-88. 121zz 由表参考文献[1]图得重合度系数861. 0Z （8）许用接触应力可由参考文献 [1]式（） HHNHSZlim算得 由参考文献[1]图（e） 、 （a）得接触疲劳极限应力MPaH5701lim，MPaH3902lim 由参考文献[1]表，取安全系数0 . 1HS 小齿轮 1 与大齿轮 2 的应力循环次数分别为 81110784. 88250830 . 139156060haLnN 881210728. 1083. 510784. 8uNN 由参考文献 [1]图查得寿命系数02. 11NZ，12. 12NZ（允许局部点蚀），则  MPaSZHHNH4 .5810 . 157002. 11lim11  MPaSZHHNH8 .4360 . 139012. 12lim22 故取   MPaHH8 .4362 初算小齿轮 1 的分度圆直径td1，得  mmZZZuuTKdHHEdtt451.688 .436861. 05 . 28 .189083. 51083. 50 . 13 .1178313 . 1212323211四、确定传动尺寸 （1）计算载荷系数K。

由参考文献[1]表查得使用系数25. 1AK 齿轮线速度如下式 smndvt09. 11000603915451.6810006011 由参考文献[1]图查得动载系数1 . 1VK； 由参考文献[1]图查得齿向载荷分布系数06. 1K； 由参考文献[1]表查得齿间载荷分配系数1 . 1K 故载荷系数 60. 11 . 106. 11 . 125. 1KKKKKVA （2）对td1进行修正 因K与tK有较大差异，故需要对按tK值计算出的td1进行修正，即 mmKKddtt357.733 . 160. 1451.683311 （3）确定模数m mmzdm06. 324357.7311 按参考文献 [1]表，取mmm3 （4）计算传动尺寸中心距 mmzzma219122243212121 改变m、Z的搭配，圆整中心距，取241z，1202z，mmm3，则 mmzzma216120243212121 524120'i，%5%66. 155083. 5ii，允许 由mmdbd357.73357.730 . 112，取mmb742。

又mmbb10~521，取mmb801 五、校核齿根弯曲疲劳强度  FsFFYYYbmdKT112 式中各参数： （1）11dmTK、、、值同前 （2）齿宽mmbb742 （3）齿形系数FY和应力修正系数sY 由参考文献 [1]图查得65. 21FY，15. 22FY 由参考文献 [1]图查得58. 11SY，82. 12SY （4）由参考文献 [1]图查得重合度系数71. 0Y （5）许用弯曲应力可由参考文献 [1]式（） FFNFSYlim算得 由参考文献[1]图（f） 、 （b）查得弯曲疲劳极限应力 MPaF2201lim，MPaF1702lim 由参考文献[1]图查得寿命系数0 . 121NNYY 由参考文献[1]表查得安全系数25. 1FS，故  MPaSYFFNF17625. 12200 . 11lim11  MPaSYFFNF13625. 11700 . 12lim22  MPaMPaYYYbmdKTFsFF17683.6871. 058. 165. 2357.733743 .11783160. 122111111 MPaMPaYYYbmdKTFsFF13697.6371. 081. 115. 2357.733743 .11783160. 122222112 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mmmzd7224311； 齿顶高mmmhhaa331*1； 齿根高mmmchhaf75. 3325. 01**1； 齿顶圆直径mmhddaa7832722111； 齿根圆直径mmhddff5 .6475. 32722111； 小齿轮齿宽mmb801 （2）对于大齿轮： 分度圆直径mmmzd360120322； 齿顶高mmmhhaa331*2； 齿根高mmmchhaf75. 3325. 01**1； 齿顶圆直径mmhddaa368323602222； 齿根圆直径mmhddff5 .35275. 323602222； 大齿轮齿宽mmb742 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mmmmhddaa500368323602222，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 3nPCd  由参考文献[1]表查得103~126C，由于齿轮不装在轴端部，故取125C。

由参考文献[2]由表查得 8 级精度的一般齿轮传动效率97. 03，则 kWPP650. 397. 07632. 331 所以 mmnPCd161.4960650. 312533 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 mmd077.54161.49%101 根据参考文献 [2]表，按标准20052822 TGB的20aR系列圆整，取mmd56 根据参考文献[2]表，键的公称尺寸1016hb，采用普通平键连接，则轮毂上键槽的尺寸mmb037. 016，mmt2 . 0013 . 4 （3）齿轮结构尺寸的确定 根据参考文献 [1]由图可知： mmdk56； mmdDk6 .89566 . 16 . 11； mmmdDa338310368102； mmmmdLk84~2 .67565 . 1~2 . 15 . 1~2 . 1，取mmL80； mmmmbc2 .22~8 .14743 . 0~2 . 03 . 0~2 . 0，取mmc16； mmcr8165 . 05 . 0； mmDDD8 .2133386 .895 . 05 . 0210； mmDDd1 .626 .89-33825. 025. 0120； mmmmmmm1012~5 . 734~5 . 24~5 . 20，取010mm。

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， [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， [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， 。