哈工大机械设计大作业--齿轮传动设计5.3.4(绝对完美版)

哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书HarbinInstituteofTechnology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：2016.10.30哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书-1-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哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书-2-一、设计题目1.1设计题目:设计绞车（带棘轮制动器）中的齿轮传动1.2传动方案如下图所示:1.3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FC5.3.44.09156032208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8.2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。大、小齿轮均选用8级精度设计。哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书-3-三、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。61119.5510PTn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9.1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8.6取齿宽系数0.1d。（4）由参考文献[1]表8.5查得弹性系数MPaZE8.189。（5）由参考文献[1]图8.14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（8.1）得72.10.112212412.388.1cos112.3-88.121zz哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书-4-由表参考文献[1]图8.15得重合度系数861.0Z。（8）许用接触应力可由参考文献[1]式（8.26）HHNHSZlim算得。由参考文献[1]图8.28（e）、（a）得接触疲劳极限应力MPaH5701lim，MPaH3902lim。由参考文献[1]表8.7，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haLnN881210728.1083.510784.8uNN由参考文献[1]图8.29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8.3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8.7查得动载系数1.1VK；由参考文献[1]图8.11查得齿向载荷分布系数06.1K；由参考文献[1]表8.4查得齿间载荷分配系数1.1K。哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书-5-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8.1，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8.19查得65.21FY，15.22FY。由参考文献[1]图8.20查得58.11SY，82.12SY。哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书-6-（4）由参考文献[1]图8.21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（8.29）FFNFSYlim算得。由参考文献[1]图8.28（f）、（b）查得弯曲疲劳极限应力MPaF2201lim，MPaF1702lim由参考文献[1]图8.30查得寿命系数0.121NNYY。由参考文献[1]表8.7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；哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书-7-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10.2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9.1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9.4，按标准20052822TGB的20aR系列圆整，取mmd56。根据参考文献[2]表11.28，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。哈尔滨工业大学机械设计大作业——齿轮传动设计设计说明书-8-（3）齿轮结构尺寸的确定根据参考文献[1]由图8.38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，2015.7[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，2012.8[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，2009.10