齿轮传动设计-哈工大机械设计
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哈尔滨工业大学大作业说明书 机械设计大作业说明书
大作业名称： ________ 设计题目： 5.1.2
班 级： 1208108
设计者： 学 号：
指导教师： 吴伟玉、古乐 设计时间： —_2014.11.04 ______
哈尔滨工业大学 目录
齿轮设计任务书 ................................................................ 1
络嚼It矣求衣孝 哈尔滨工业大学大作业说明书 一 选择齿轮材料、热处理工艺及精度等级 ........................................ 1 二 传动装置的运动和动力参数设计 2 三 选择齿轮材料、热处理方式、精度等级 3 四 初步计算传动主要尺寸 4 五 计算传动尺寸 ................................................................ 7 六 大齿轮结构尺寸的确定 8 七 参考文献 .................................................................. …卫哈尔滨工业大学大作业说明书
-i - 一、机械设计作业任务书
1. 设计题目：齿轮传动设计 2. 设计结构简图
X ----------- 三—〉K mimx
3. 设计原始数据 机器工作平稳，单向回转，成批生产
万案 Pd (KW) nm (r / m in ) nw (r / m in ) ii 轴承座中 心高H ( mm) 最短工作 年限L 工作环境 5.1.2 4 960 100 2 180 3年3班 室外 有尘 哈尔滨工业大学大作业说明书 -2 - 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， 起模斜度为1:10。 陋山.创堆比进川45心 由参考文献1表6.2充些： 小齿轮囚展赴二 kiii皿L茂九217~225HBW 平均硬度236HBW £齿转—火处广 齿向趾岌为162~217HBW 半」匀加垃189.5HBW。 由参考文献2表16.1査供齿轮」「远口 8级精度。
传动装置的运动和动力参数设计 1. 选择电动机 由方案图表中的数据要求，查参考文献【2】表14.1 丫系列三相异步电动 机的型号及相关数据选择可选择 Y132S-6。 可查得轴径为38mm长为80mm
2. 计算传动装置的总传动比 i并分配传动比
n m 960 i 9.60
总传动比 n 100
w
带式运输机为二级传动系统，且要求第一级 V带传动的传动比 错误！未找到引用源。
分配传动比：i「二J 故第二级齿轮传动的传动比为:
3、传动装置各轴的运动参数 (1)、各轴转速
电动机轴
■轴 -轴 卷筒轴
(2)、各轴输入功率
=2 I 2
i 9.6 i2 4.80。
i1 2
nm =960r/min n =n m / i 1 =480r/min n — = n / i 2 =100r/min n --=100r/min 哈尔滨工业大学大作业说明书
-3 - 电动机轴 P=4KW哈尔滨工业大学大作业说明书
-4 - 二轴 T
n
二 Ti ■ 2 ■ 3 i2 = 7.64 10 4 N
5
mm 0.97 0.98 4.8 = 3.486 10 N mm
5 Tm =Tn - 3 ■ 4 i3 = 3.486 10 N 5 = 3.382 10 N mm 上述计算结果如下表。 轴号 功率 P / kW 转矩 T / (N -m m ) 转速 n / (r / m in ) 传动比i 效率n 电动机 轴 4 39791 .67 960 2 0.96 I轴 3.84 7.64 X10 4 480 4.8 0.95 5 3 486 X10 〔轴 P1 = 1P 其中1-V带传动效率，由参考文献 代入数据：P］二 4 0.96 =3.84 kW 2】表 9.1，有 i =0.96 ； 二轴 P= = P1 2 3 其中 2 -齿轮传动效率，由参考文献【2】表9.1有2=0.97 ； 3 -轴承传动效率，由参考文献【2】表9.1有3=0.98 ; 代入数据有： = Pi • 2 • 3 =3.84kW 0.97 0.98 =3.65 kW 卷轴筒 P-. = 3 4 p — 由参考文献【2】表9.1有4 = 0.9 9 ; 代入数据有： Pm = Pn • 3 • 4 = 3.65kW 0.98 0.99 = 3.542 kW (3)、各轴的转矩 电动机轴的输出转矩 6 Pd 6 4 Td =9.55 10 一 =9.55 10 N mm =39791 n 960 m .67 N mm 〔轴 £ =Td 儿=39791 4 .67 0.96 2N mm =7.64 10 N mm mm 0.98 0.99 1
卷筒轴 哈尔滨工业大学大作业说明书
-5 - II轴 3.65 100
卷筒轴 3.542 5 3.382 X10 100
1 0.97
四、初步计算传动主要尺寸 因为齿轮采用软齿面开式传动， 开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损, 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
2K「YFYSY；
［；「］F
式中YF ――齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力 CF的影响 Ys
――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。 Y .――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 ［二］F
——许用齿根弯曲应力
1. 小齿轮传递的转矩T
i
由上一步可知： 4 T =Td 上 =39791 .67 0.96 2N mm =7.64 10 N mm
2. 载荷系数Kt的确定 设计时，K
t = 1.1-1.8，本题初选选 Kt
= 1.3
3. 齿宽系数d的确定 初步设计齿轮在轴承上为非对称布置，软齿面，由参考文献 ［1］表6.6,
因此初步确 哈尔滨工业大学大作业说明书 -6 - 选取齿宽系数 ：=1.0 哈尔滨工业大学大作业说明书
-7 - 4. 齿数的初步确定 初选小齿轮z
1
=21
i1 nw 2 100 z2 = i z’ = 4.8 21 =100 .8 圆整后，取 Z =101此时传动比误差 101 .. 4.8 -——
i _ i 0 21 ••制 | 100 % =| 21 I = 0.198 % 乞 5%
i 4.8
5. 齿形系数YF和应力修正系数Ys
由参考文献［1］图6.20查得 齿形系数 YF1=2.73，YF2=2.21 由参考文献［1］图6.21查得
应力修正系数 Ys1=1.55，YS2=1.82 6. 重合度系数Y的确定 对于标准外啮合齿轮传动，端面重合度 1 1 =[1.8 8 -3.2 ( )] Z1 Z2
1 1 -3.2 ( ) =1.70 21 101
根据经验公式，确定 0.75 0.75 Y . = 0.25 0.25 0.70 1.70
7.许用弯曲应力的确定
设计要求中齿轮传动比 n m 960 i = 4.8
式中 乙、Z
2
齿数
把 z’ =21, z
2 =101 ，代入上式得
式中 KIF S
F
lim
计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;
1 1 3.2(—+一) =1.88 Z1 Z2 哈尔滨工业大学大作业说明书
-8 - 当齿轮双侧工作时图中时值乘以 0.7 SF ――安全系数;
与疲劳点蚀相比，断齿的后果要严重一些。所以，一般取 S
F
=1.25
由参考文献［1］图6.29弯曲疲劳极限应力 F im i = 2 4 0 M Pa ， F iim 2 = 180 M Pa 由参考文献［1］表6.7，取安全系数S
F =1.2 5
小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算 N 丄=60n1aLh 式中 小 --------- 齿轮转速，r/min ； a ――齿轮转一周，同一侧齿面啮合的次数；
Lh
――齿轮的工作寿命，h （小时）
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 YN1 =YN2 =1.0
N 60 n1 aL h 60 nw aL h
i1
60 960 1 250 3 24 2 8 = 5.184 10
