题目:
Harbin Institute of Technology
齿轮传动设计说明书
哈尔滨工业大学
一、设计任务
原始数据如下：
有冲击，室内工作，机器成批生产 方案 5.1.2 nm(r/min) Pd（KW）4 960 nw(r/min) 100 i1 2 轴承座中 最短工作 心高H（mm） 年限L 180 工作环境 二、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。
大小齿轮均选用45号钢，采用软齿面。
由教材表8.2查得：
小齿轮调质处理，齿面硬度为217?225HBW，平均硬度236HBW； 大齿轮调质处理，齿面硬度为217?225HBW，平均硬度236HBW。
大、小齿轮齿面平均硬度差为46HBW，属于30?50HBW范围内，因此选用8级精度。
三、初步计算主要尺寸
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，因此初步确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:
m?32KT1YFYsY? ?2?dz1[?]F式中 YF——齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力?F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
[?]F——许用齿根弯曲应力
1.小齿轮传递的转矩T1
T1?9.55?106?P1 n1P1???12Pm
式中
?1——齿轮的传动效率
?2——滚动轴承的效率
由参考文献2表9.1得，取?1?0.97，?2?0.99，代入上式，得
P?2Pd?0.97?0.99?4?3.84kW 1??1故
T1?9.55?106?P3.841?9.55?106??76400N?mmn1960/2
2.载荷系数Kt的确定 初取载荷系数Kt?1.4。 3.齿宽系数?d的确定
由教材表8.6，选取齿宽系数?d?1.0。 4.齿数的初步确定
初选小齿轮Z1?17
设计要求中齿轮传动比:i?nm960??4.8 i1?nw2?100故Z2?i?Z1?4.8?17?81.6
圆整后，取Z2?82此时传动比误差：
??i?i0?100%?i4.8?8217?0.49%?5% 4.85.齿形系数YF和应力修正系数Ys
由教材图8.19查得
齿形系数YF1?2.97，YF2?2.26
由教材图8.20查得
应力修正系数Ys1?1.52，Ys2?1.78
6.重合度系数Y?的确定
对于标准外啮合齿轮传动，端面重合度计算公式：
???[1.88?3.2(11?)] z1z2把z1?17，Z2?82代入上式得
???[1.88?32(1111?)]?1.88?3.2?(?)?1.6527 Z1Z21782
根据经验公式，确定重合度系数
Y??0.25?0.75???0.25?0.75?0.7038
1.65277.许用弯曲应力的确定
[?]F?式中
YN?Flim SF?Flim——齿轮的齿根弯曲疲劳极限应力；
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SF=1.25
由教材图8.28（f）取弯曲疲劳极限应力
?Flim1??Flim2?230MPa
由教材表8.7，取安全系数SF?1.25
小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算
N1?60n1aLh
a
式中 n1 ——齿轮转速r/min；
——齿轮每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，小齿轮大齿轮的应力循环次分别为
960N1??60n1aLh?60??1?8?3?250?3?5.184?108
2N15.184?108N2???1.08?108
i4.8由教材图8.30 得，弯曲疲劳强度寿命系数YN1?YN2?1.0。
故弯曲应力 [?]F1?YN1?Flim11.0?230??184MPa SF1.25???F2?
YN2?Flim21.0?230??184MPa
SF1.25
YF1YF1???F1?2.97?1.52?0.0245184
YF2YS2???F2?2.26?1.78?0.0219184
所以
YFYS???F?YF1YS1???F1?0.0245
8.初算模数
按齿根弯曲疲劳强度的设计计算公式得：
mt?3
对于开式齿轮传动，为考虑齿面磨损，要将计算所得模数m增大10%~15%,故:
2KtT1Y?YFYS32?1.4?76400?0.7038??0.0245?2.3422?dZ1???F1.0?17mt?2.34?(1?15%)?2.69
四、计算传动尺寸
1.计算载荷系数K
设计要求机器工作平稳，由教材表8.3查得KA?1.0
v??d1n160?1000??mz1n160?1000?3.14?2.69?17?960/2?1.15m/s
60?1000
由教材图8.7得动载荷系数 Kv?1.11 由教材图8.11得齿向载荷分布系数 K??1.12 由教材表8.4得齿间载荷分布系数K??1.1，则
K?KAKvK?K??1.0?1.11?1.12?1.1?1.368
2.修正m
对mt进行修正，并圆整为标准模数
m?mt3K1.368?2.69?3?2.67 Kt1.4
哈工大机械设计大作业齿轮传动
