齿轮传动设计(精品值得参考

设计一对斜齿圆柱齿轮传动。

已知传递功率P 1=130KW ，转速n 1=11460r/min, z 1=23, z 2=73,寿命L h=100h ，小齿轮做悬臂布置，使用系数K A=1.25解：1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1） 斜齿圆柱齿轮2） 由10-8 P210 选择6级精度3） 材料选择。

齿轮要求质量小，传动功率大和可靠性高，因此必须选择力学性能高，表面硬化处理的高强度合金钢。

尺寸较小且要求较高，故采用锻造（锻钢）毛坯。

选用材料20Cr2Ni4,该材料的热处理方法是渗碳后淬火，MPa MPa s B1100,1200==σσ，芯部硬度350HBS,齿面硬度58-62HRC.4） 由题小齿轮齿数z 1=23，大齿轮齿数z 2=73，传动比为i=3.175） 初步选择螺旋角β=14°(螺旋角不宜过大，以减小轴向力Fa=Ft*tan β) 2.按齿面接触强度设计 按式试算，即d t 1≥[]231)(12H E H d t Z Z u u T K σεφα± (1) 确定公式内的各计算数值 1） 试选载荷系数βαK K K K K v A t***==1.62） 由表查得齿宽系数d φ=1b d =0.5(小齿轮做悬臂布置)3） 计算小齿轮传递的转矩T=113*10*9550n P =11460130*10*95503=1.08*105 N ·mm4） 由表查得材料的弹性影响系数E Z =189.8 Mpa 21（两个锻钢齿轮配对）5） 由图选取区域系数H Z =2.4336） 由图查得1αε=0.77，2αε=0.87，则αε=1αε+2αε=1.64 7） 由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为1lim H σ=1650Mpa ，大齿轮的接触疲劳强度极限2lim H σ=1650Mpa8） 由式计算应力循环次数h jL n N 1160==60*11460*1*100=6.876*10717.310*876.6712==i N N =2.17*1079) 由图取接触疲劳寿命系数1HN K =1.15，2HN K =1.25（渗碳淬火钢）10) 计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数为S=1，由式10-12 P205得S K HN H 1lim 11][σσ==1.15*1650Mpa=1897.5Mpa SK HN H 2lim 22][σσ==1.25*1650Mpa=2062.5Mpa则许用接触应力为：2][][][21H H H σσσ+==25.20625.1897+Mpa=1890Mpa(2) 计算1） 试算小齿轮分度圆的直径t d 1,由公式得3251)18908.189*433.2(*17.317.4*64.1*5.010*08.1*6.1*2≥t d mm =32mm2） 计算圆周速度 1000*6011n d v t π==19.2m/s3） 计算齿宽b 及模数nt m齿宽 t d d b 1φ==0.5*32mm=16mm模数 11cos z d m tnt β==2314cos *32o mm=1.43mm齿高 h=2.25nt m =2.25*1.43mm=3.2mm 26.505.43.21==hb4) 计算纵向重合度βεβφεβtan 318.01z d ==0.318*0.5*23*o 14tan =0.915) 计算载荷系数K 已知使用系数A K =1.25；由表10-3 P195查得齿间载荷分配系数1.1==ααF H K K ；(mm N mm N RbTK A /100/3.527>=)由表查得接触疲劳强度计算的齿向载荷分布系数βH K =1.1； 根据v=19.2m/s 和6级精度由图10-8 P194查得动载系数12.1=v K ；由图查得弯曲强度计算的齿向载荷分布系数βF K =1.14. 故载荷系数K=A K vK αH K βH K =1.25*1.12*1.1*1.1=1.694K 与t K 相近，故不必按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径。

机械原理课程设计说明书设计题目：齿轮传动设计学院：专业：班级：学号:设计者：指导教师：2014.01.13课程设计说明书一设计题目：齿轮传动设计设计条件和要求：在下图所示的齿轮变速箱中，两轴中心距为80mm,各轮齿数为z1=35，z2=45，z3= 24，z4=,55，z5=19，z6=59，模数均为m=2mm,试确定z1-z2,z3-z4和z5-z6各对齿轮的传动类型，并设计这三对齿轮传动。

二全部原始数据：z1=35，z2=45，z3= 24，z4=,55，z5=19，z6=59, m=2mm,a’=80 mm 三设计方法及原理：按照一对齿轮变为因数之和(x1+x2)的不同，齿轮传动可分为下列三种类型。

1零传动（x1+x2=0）⑴标准齿轮传动。

x1=x2=0，应有如下关系式，即z>min z,z2>min z,α'=α,a’=a,y=0,δ=01特点：设计简单，便于互换。

⑵高度变为齿轮传动。

x1=-x2,一般小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变,并应有如下关系x>=*h(z min-z1)/ z min,x>=*a h(z min-z2)/ z minaz1+z2>=2z min,α'=α,a’=a,y=0,δ=0特点：①可能设计出z<z min而又不跟切的齿轮；②可相对提高齿轮机构的承受能力；③可改善两齿轮的磨损情况；④互换性差，须成对设计，制造和使用；⑤重合度略有降低。

2正传动（x1+x2>0）α'>α,a’>a, y=0,δ=0特点：①可以减小齿轮机构的尺寸，因为两轮齿数不收z1+z2≥2 z min的限制；②可以减轻轮齿的磨损程度，由于啮合角增大和吃定的降低，使得实际啮合线段更加远离极限啮合点；③可以配凑中心距；④可以提高两轮的承受能力；⑤互换性差，须成对设计，制造和使用；⑥重合度略有降低。

3负传动（x1+x2﹤0）z1+z2>2z min,α'<α,a’<a,y<0,δ<0特点：①重合度略有增加；②互换性差，须成对设计，制造和使用；③齿厚变薄，强度降低，磨损增大。

机械原理课程设计说明书设计题目：齿轮传动设计学院：专业：班级：学号:设计者：指导教师：2014.01.13课程设计说明书一设计题目：齿轮传动设计设计条件和要求：在下图所示的齿轮变速箱中，两轴中心距为80mm,各轮齿数为z1=35，z2=45，z3= 24，z4=,55，z5=19，z6=59，模数均为m=2mm,试确定z1-z2,z3-z4和z5-z6各对齿轮的传动类型，并设计这三对齿轮传动。

二全部原始数据：z1=35，z2=45，z3= 24，z4=,55，z5=19，z6=59, m=2mm,a’=80 mm 三设计方法及原理：按照一对齿轮变为因数之和(x1+x2)的不同，齿轮传动可分为下列三种类型。

1零传动（x1+x2=0）⑴标准齿轮传动。

x1=x2=0，应有如下关系式，即z>min z,z2>min z,α'=α,a’=a,y=0,δ=01特点：设计简单，便于互换。

⑵高度变为齿轮传动。

x1=-x2,一般小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变,并应有如下关系x>=*h(z min-z1)/ z min,x>=*a h(z min-z2)/ z minaz1+z2>=2z min,α'=α,a’=a,y=0,δ=0特点：①可能设计出z<z min而又不跟切的齿轮；②可相对提高齿轮机构的承受能力；③可改善两齿轮的磨损情况；④互换性差，须成对设计，制造和使用；⑤重合度略有降低。

2正传动（x1+x2>0）α'>α,a’>a, y=0,δ=0特点：①可以减小齿轮机构的尺寸，因为两轮齿数不收z1+z2≥2 z min的限制；②可以减轻轮齿的磨损程度，由于啮合角增大和吃定的降低，使得实际啮合线段更加远离极限啮合点；③可以配凑中心距；④可以提高两轮的承受能力；⑤互换性差，须成对设计，制造和使用；⑥重合度略有降低。

3负传动（x1+x2﹤0）z1+z2>2z min,α'<α,a’<a,y<0,δ<0特点：①重合度略有增加；②互换性差，须成对设计，制造和使用；③齿厚变薄，强度降低，磨损增大。

齿轮传动设计示例
设计一输送机用一级闭式直齿圆柱齿轮传动，已知输入功率P=9.2kW，n1=970r/min，i=4.76，运转平稳，对称布置，单向工作，单班工作，预期寿命5年（每年300天计）。

计算示例1
一对闭式标准直齿圆柱齿轮传动，已知n 1=970r /min ，z 1=20，i =3，m =6mm ，b =120mm ，载荷系数K =1.2，大齿轮的齿根弯曲疲劳应力σF2=49.7MPa ，且Y Fa1Y Sa1= 4.48，Y Fa2Y Sa2=4.18，试:(1)计算小齿轮的齿根弯曲疲劳应力σF1 (2)按齿根弯曲疲劳强度计算传递的功率P 。

解：(1)因为
2
21
121Sa Fa Sa Fa F F Y Y Y Y =σσ 则 MPa Y Y Y Y F Sa Fa Sa Fa F 3.537.4918
.448
.4222111=⨯==
σσ
(2) 因为7.4920312018
.42.12222112
11
2212132212
=⨯⨯⨯⨯⨯===T z m mz d b Y Y KT z m Y Y KT Sa Fa d Sa Fa F φσ
得T 1= 107010 N .mm
有 T 1=9.55x 106P /n 1 = 9.55x 106P /970=107010 则 P =10.7 kW
二、设计一输送机用一级闭式斜齿圆柱齿轮传动，已知输入功率P=9.2kW，n1=970r/min，i=4.76，运转平稳，对称布置，单向工作，单班工作，预期寿命5年（每年300天计）。

毕业论文（设计）齿轮传动设计张越指导老师：刘蕴青班级：机电081系（部）：机电工程系专业：机电一体化答辩时间：2010. 6摘要齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，目前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性和硬齿面技术方向发展，齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高（一般可以达到94%以上，精度较高的圆柱齿轮副可以达到99%），传递功率范围广（可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动），速度范围广（齿轮的圆周速度可以从0.1m/s到200m/s 或更高，转速可以从1r/min到20000r/min或更高），结构紧凑，维护方便等优点。

因此，它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用，本课题就是齿轮传动的一个典型应用。

齿轮传动的特点是：1)效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为96%~99%，这对大功率传动有很大的经济意义。

2）结构紧凑比带、链传动所需的空间尺寸小。

3)传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。

齿轮传动获得广泛应用，正是由于其具有这一特点。

4)工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。

这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。

但是齿轮传动贵，且不宜用于传动距离过大的常合。

关键词齿轮的材料，齿轮的热处理，齿轮的尺寸计算以及强度计算。

t h eG e a r t r a n s m i s s i o n i s w i d e l y u s e d a n d p a r t i c u l a r l y i m p o r t a n ta m e c h a n i c a l t r a n s m i s s i o n f o r m, i t c a nb e u s e d i n t h e s p ac eb e t w e e n t h e a r b i t r a r y a n d p o w e r t r a n s m i s s i o n s h a f t,g e a r t r a n s m i s s i o n d e v ic e i s g r ad u a l l y t o m i n i a t u r i z a t i o n, h i g h-s pe e d,l o w n o i s e,h i g h r e l i a b i l i t y a n d h a r d-t o o t h e d s u rf a c e t e c h n o l og y d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n, g e a r t r a n s m i s s i o n w i th hi g h e f f i c i e n c y, s t a b l e a n d r e l i a b l e (u s u a l l y c a n r e a c h 94%,p r e c i s i o n o f c y l i n d r i c a l g e a r s c a n b e r e a c h e d99%), t r a n s m i s s i o n p o w e r r a n g e f r o m t h e m e t e r(i n s m a l l p o w e r t r a n s m i s s i o n g e a r s t o l a r g e-s c a l e d y n a m i c m e c h a n i c a l p o w e r t r a n s m i s s i o n t e n s o f t h o u s a n d s k w),w i d e r a n g e o f s p e e d o f g e a r c i r c u m f e r e n c e s p e e d (f r o m 0.1 m/s t o 200m s p s o r h i g h e r, s p e e d c a n b e f r o m G r i m m 20000r/m i n/m i n t o o r h i g h e r), c o m p a c t s t r u c t u r e, c o n v e n i e n t m a i n t e n a n c e, e t c. T h e r e f o r e, i t i s i n v a r i o u s m e c h a n i c a l e q u i p m e n t a n d i n s t r u m e n t i s w i d e l y u s e d, t h i s t o p i c i s a t y p i c a l a p p l i c a t i o n o f g e a r t r a n s m i s s i o n.G e a r t r a n s m i s s i o n c h a r a c t e r i s t i c s a r e: 1) h i g h e f f i c i e n c y i n c o m m o n w i t h t h e m e c h a n i c a l t r a n s m i s s i o n,t h e h i g h e s t e f f i c i e n c y f o r g e a r t r a n s m i s s i o n e f f i c i e n c y 96% ~ c l o s e d f o r t h e p o w e r t r a n s m i s s i o n99%,h a s g r e a t s i g n i f i c a n c e t o t h ee c o n o m y. 2) t h a n w i t h c o m p a c t s t r u c t u r e, s m a l l s i z e r e q u i r e df o r t h e c h a i n.3)t r a n s m i s s i o n s t a b i l i t y i s o f t e n t h e d e t e r m i n i ng s t a b l e p e r f o r m a n c e o f b a s i c r e q u i r e m e n t s.G e a r w o n w i d e a p p l i c a t i o n,b e c a u s e i th a s a c h a r a c t e ri s t i c.4) w o r k l o n g l i f e a n d r e l i a b l e d e s i g n m a n u f a c t u r e,u s e t h e c o r r e c t m a i n t e n a n c e o f g e a r t r a n s m i s s i o n,g o o d w o r k v e r y r e l i a b l e,l i f e c a n b e l e n g t h e n e d,t h i s a l s o i s o t h e r m e c h a n i c a l t r a n s m i s s i o n c a n m a t c h.T h i s w o r k i n m i n e s a n d t h e m a c h i n e i s e s p e c i a l l y i m p o r t a n t.B u t t h e g e a r t r a n s m i s s i o n i s e x p e n s i v e a n d o f t e n u s e d i n l a r g e d i s t a n c e s.K e y w o r d s g e a r m a t e r i a l s,h e a t t r e a t m e n t,t h e g e a r o f g e a r s i z e c a l c u l a t i o n a n d s t r e n g t h c a l c u l a t i o n.目录1齿轮材料及热处理........................................................................................................................................1.1 齿轮材料选择的要求 ......................................................................................1.2常用齿轮材料及热处理 ....................................................................................1.2.1锻钢..................................................................................................................................1.2.2铸钢..................................................................................................................................1.2.3铸铁..................................................................................................................................1.2.4有色金属和非金属材料..................................................................... 2齿轮传动的强度计算...................................................................................................................................2.1 齿轮的受力分析 .............................................................................................2.2 齿面接触疲劳强度计算...................................................................................2.2.1接触疲劳强度计算公式 ..............................................................................................2.2.2接触疲劳强度公式应用说明 ..................................................................................... 3齿轮的尺寸计算............................................................................................................................................3.1 齿轮传动主要尺寸计算...................................................................................3.2齿轮传动的设计计算第四章结论 ................................................................................................................................................................参考文献.................................................................................................................................................................................致谢..........................................................................................................................................................................................绪言齿轮在航空航天、航海、汽车、摩托车和工程机械等行业应用非常广泛。

例 1 设计用于带式输送机传动装置的闭式单级直齿圆柱齿轮传 动。

传递功率 P=2.7kW ，小齿轮转速 n 1=350r/min ，传动比 i=3.57。

输送机工作平稳，单向运转，两班工作制，齿轮对称布置，预期寿命 10 年，每年工作 300天。

解： 1. 选择齿轮精度等级、材料、齿数1）带式输送机属于一般机械，且转速不高，故 初选择 8 级精度。

2）因载荷平稳，传递功率较小，可采用软齿面齿轮。

参考表 5-6， 小齿轮选用 45 钢调质处理，齿面硬度 220~250HBS ，σHLim1 =595MPa ， σ FE1=230MPa ；大齿轮选用 45 钢正火处理，齿面硬度 170~200HBS ， σ HLim2 =520MPa ，σ FE2=200MPa 。

3）初选小齿轮齿数 z 1=24，则 z 2=iz 1=3.57×24=85.68，取 z 2=87。

故实际传动比 i=z 2/ z 1=87/ 24=3.62，与要求的传动比 3.57的误差小于 3%。

对于齿面硬度小于 350 HBS 的闭式软齿面齿轮传动，应按齿面 接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。

2. 按齿面接触强度设计1）查表 5-8，原动机为电动机， 工作机械是输送机， 且工作平稳， 取载荷系数 K=1.2。

2）小齿轮传递的转矩T19550 P 9550 2.7 73.671N m 1 n 1 350设计公式 5-48 d 12000KT 1 2u 1 Z E Z H Z3）查表5-13，齿轮为软齿面，对称布置，取齿宽系数φd=14）查表 5-10，两齿轮材料都是锻钢，故取弹性系数 Z E =189.8 MPa 1/2。

5）两齿轮为标准齿轮，且正确安装，故节点区域系数 Z H =2.5，取重合度系数 Z ε=0.96）计算许用接触应力HHLimZ N Z W Z XSH① 应力循环次数小齿轮 N 1=60n 1jL h =60×350×1×(2×8×300×10)=10.08 ×108 大齿轮 N 2= N 1/i=10.08×108/ 3.62=2.78×108② 据齿轮材料、热处理以及 N 1、N 2，查接触疲劳寿命系数图表，不允许出现点蚀，得接触疲劳寿命系数 软齿面故 ZW=1，ZX=1 。