哈工大機械設(shè)計大作業(yè)齒輪傳動方案

1、目 錄一.選擇齒輪材料、熱處理方式、精度等級02二.初步計算傳動主要尺寸021)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩032)齒數(shù)的初步確定033)齒寬系數(shù)的確定044)載荷系數(shù)的確定045)齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)046)重合度系數(shù)的確定047)許用彎曲應(yīng)力的確定048)初算模數(shù)05三.計算傳動尺寸051)計算載荷系數(shù)K05 2)圓整m06 3)計算傳動尺寸06四.齒面接觸疲勞強度的校核06五.大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸的確定071）齒輪結(jié)構(gòu)型式的確定072）輪轂孔徑的確定07 3）齒輪結(jié)構(gòu)尺寸的確定08參考文獻：08題目:設(shè)計帶式運輸機中的齒輪傳動帶式運輸機的傳動方案如圖1所示，機器工作平穩(wěn)、單向回轉(zhuǎn)、成批生產(chǎn)，其他數(shù)據(jù)見表

2、1。圖1表1 帶式運輸機中V帶傳動的已知數(shù)據(jù)方案電動機工作功率Pd/kW電動機滿載轉(zhuǎn)速nm/r/min工作機的轉(zhuǎn)速nw/r/min第一級傳動比i1軸承座中心高H/mm最短工作年限工作環(huán)境5.1.13960901.81508年1班室外、有塵一.選擇齒輪材料、熱處理方式、精度等級由于運輸機的大齒輪結(jié)構(gòu)為對稱式，齒寬系數(shù)僅能取到1.左右。由指導(dǎo)手冊可知，本裝置的齒輪傳動為開式齒輪傳動，導(dǎo)致在齒面解除疲勞強度校核時，對接觸疲勞極限要求很高，故在本設(shè)計中采用硬齒面，大小齒輪均選用40Cr，表面淬火處理。由參考文獻1表8.2查得齒面硬度為4855HRC。由參考文獻2表16.1查得，齒輪可選用8級精度。二.

3、初步計算傳動主要尺寸 因為齒輪采用軟齒面開式傳動，齒面磨損是其主要失效形式。由于目前對于齒面磨損還無完善的計算方法，因此通常按齒根疲勞強度進行設(shè)計，然后考慮磨損的影響，一般將算的模數(shù)增大10%-15%之后再取標(biāo)準(zhǔn)值。 下面初步確定按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計齒輪傳動主要參數(shù)和尺寸。齒根彎曲疲勞強度設(shè)計公式式中：齒形系數(shù)，反映了輪齒幾何形狀對齒根彎曲應(yīng)力的影響；應(yīng)力修正系數(shù)，用以考慮齒根過度圓角處的應(yīng)力集中和除彎曲應(yīng)力以外的其 它應(yīng)力對齒根應(yīng)力的影響；重合度系數(shù)，是將全部載荷作用于齒頂時的齒根應(yīng)力折算為載荷作用于單對齒嚙合區(qū)上界點時的齒根應(yīng)力系數(shù)；許用齒根彎曲應(yīng)。1)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩式中：V帶輪的傳動

4、效率； 對滾動軸承的傳遞的功率；由參考文獻2表9.1查得，取，代入上式，得:總傳動比：分配傳動比：式中： 第一級傳動比，。則：。電動機軸 軸 小齒輪轉(zhuǎn)速為所以：2)齒數(shù)的初步確定 初選小齒輪 設(shè)計要求中齒輪傳動比，故： 參考文獻4中提到當(dāng)齒數(shù)大于100時，為加工方便，優(yōu)先選擇非質(zhì)數(shù)的齒數(shù)，107為質(zhì)數(shù)。而且選擇齒數(shù)為100后可發(fā)現(xiàn)求得的大齒輪距離地面過近且需要負(fù)變位。綜合考慮后選擇。此時傳動比誤差為顯然滿足要求。3)齒寬系數(shù)的確定由于大齒輪在軸承上為對稱布置，軟齒面，由參考文獻1表8.6查得，選取齒寬系數(shù)4)載荷系數(shù)的確定 此時各系數(shù)無法選擇。初選。5)齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 首先，假設(shè)齒輪變

5、位系數(shù)為0。由參考文獻1圖8.19查得齒形系數(shù)：， 由參考文獻1圖8.20查得應(yīng)力修正系數(shù)：，6)重合度系數(shù)的確定 對于標(biāo)準(zhǔn)外嚙合直齒圓柱齒輪傳動，端面重合度式中：、齒數(shù) 把 ， ，代入上式得 由參考文獻1圖8.21查得重合度系數(shù)：7)許用彎曲應(yīng)力的確定 由參考文獻1圖8.29彎曲疲勞極限應(yīng)力：由表8.7查得安全系數(shù) 小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)可按下式計算式中: n齒輪轉(zhuǎn)速，r/min； a齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)； 齒輪的工作壽命，h（小時）代入數(shù)值，分別有由參考文獻1圖8.30 得，彎曲強度壽命系數(shù)故彎曲應(yīng)力因為 所以8)初算模數(shù)初選模數(shù)。三.計算傳動尺寸1)計算載荷系數(shù)K 設(shè)計

6、要求機器工作平穩(wěn)，由參考文獻1表8.3查得 由參考文獻1圖8.7得動載荷系數(shù)取考慮到軸的剛性，且齒輪懸臂布置，由參考文獻1圖8.11得齒向載荷分布系數(shù) 取 由參考文獻1表8.4得齒間載荷分布系數(shù)，則：2)圓整m對于開式齒輪傳動，為考慮齒面磨損，要將上式計算出來的模數(shù)m后，增大10%-15%，故 由參考文獻1表8.1，圓整取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)3mm。3)計算傳動尺寸中心距所以 取因為 則。四.齒面接觸疲勞強度的校核 齒面接觸疲勞強度校核計算公式：式中：齒數(shù)比，為大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，； “+”號用于外嚙合齒輪傳動，“-”用于內(nèi)嚙合齒輪傳動；材料彈性系數(shù)，根據(jù)配對的大，小齒輪的材料有參考文獻1

7、表8.5可查得: 節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按參考文獻1圖8.14查取。對于直齒輪，由變位系數(shù)查得 重合度系數(shù)，是考慮重合度對齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。根據(jù)端面重合度和軸面重合度按參考文獻1表8.15查取。查得實際齒數(shù)比為。代入數(shù)據(jù)，得 許用接觸應(yīng)力滿足 由參考文獻1圖8.28g查得 由參考文獻1圖8.29查得兩齒輪相等，即。，取故 即滿足齒面接觸疲勞強度。五.大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸的確定1）齒輪結(jié)構(gòu)型式的確定齒頂圓直徑滿足要求。為了減少質(zhì)量和節(jié)約材料，采用鍛造腹板式（模鍛）結(jié)構(gòu)。2）輪轂孔徑的確定大齒輪輪轂孔徑是根據(jù)與孔相配合的軸徑確定，此處按照扭矩初算軸徑，式中：d軸的直徑；軸剖面中最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa；P軸傳遞的功率，kW； n軸的轉(zhuǎn)速，r/min; 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa; C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)；根據(jù)參考文獻4表6-1-19查得 ，由于齒輪不裝在軸端部，故C取大值。所以 本方案中，軸頸上有一個鍵槽，應(yīng)將軸徑增大5%，即 按照的系列圓整，取 。根據(jù)，鍵的公稱尺寸，輪轂上鍵槽的尺寸，。3）齒輪結(jié)構(gòu)尺寸的確定 參照參考文獻1圖8.39，模鍛；（考慮到兩個倒角后實際接觸齒寬度為15mm）； ；