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1、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Harbin Institute of TechnologyHarbin Institute of Technology齿轮传动设计齿轮传动设计设计说明书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目录目录一、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
2、-7八、参考文献-8-1-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一、设计题目一、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：电动机工方案作功率Pd/kW电动机满载转速工作机的转速第一级传动比i1轴承座中心高最短工作年限FCnm/(r/min)nw/(r/min)H/mm2205.3.44.09156038 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
3、 8.2 查得：小齿轮调质处理，齿面硬度为217255HBW，平均硬度236HBW；大齿轮正火处理，齿面硬度 162217HBW，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。-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三、初步计算传动主要尺寸三、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：2KT1u1 ZEZHZd13duH式中各参数为：（1）小齿轮传递的转矩T1。T1 9.55106P1n12P112Pd式中1V 带传动的传动效率；
4、2滚动轴承的传动功率；由参考文献2表 9.1 可知1 0.96，2 0.98，带入上式可得：P2Pd 0.960.984.0kW 3.7632kW11故T1 9.55106P3.76321 9.55106117831.3N mmn1915 3（2）设计时，因v值未知，Kv不能确定，故可初选载荷系数Kt1.11.8，本题初取Kt1.3。（3）由参考文献1表 8.6 取齿宽系数d1.0。（4）由参考文献1表 8.5 查得弹性系数ZE189.8 MPa。（5）由参考文献1图 8.14 查得节点区域系数ZH 2.5。（6）齿数比u 915 35.083。60（7）初选z1 24，则z2 z1u 245
5、.083 121.99，取z2122。由参考文献1式（8.1）得1.88-3.2 11 1 1 cos 1.883.21.0 1.7224122z1z2-3-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由表参考文献1图 8.15 得重合度系数Z 0.861。（8）许用接触应力可由参考文献1式（8.26）HZNH lim算得。SHH lim2 390MPa。由参考文献1图 8.28（e）、（a）得接触疲劳极限应力H lim1 570MPa，由参考文献1表 8.7，取安全系数SH1.0。小齿轮 1 与大齿轮 2 的应力循环次数分别为915N1 60n1aLh 601.0382508 8.78
6、41083N18.784108N21.728108u5.083由参考文献1图 8.29 查得寿命系数ZN11.02，ZN 21.12（允许局部点蚀），则H1ZN1H lim11.02570SH1.0 581.4MPaH 2ZN2H lim2SH1.12390 436.8MPa1.0故取HH 2 436.8MPa初算小齿轮 1 的分度圆直径d1t，得2KtT1u1 ZEZHZd1t3duH21.3117831.3 5.0831189.82.50.8613 68.451mm1.05.083436.822四、确定传动尺寸四、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KA1
7、.25。齿轮线速度如下式v d1tn160100068.45191531.09m s601000由参考文献1图 8.7 查得动载系数KV1.1；由参考文献1图 8.11 查得齿向载荷分布系数K1.06；由参考文献1表 8.4 查得齿间载荷分配系数K1.1。-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故载荷系数K KAKVKK1.251.11.061.11.60（2）对d1t进行修正。因K与Kt有较大差异，故需要对按Kt值计算出的d1t进行修正，即d1 d1t3（3）确定模数m。K1.60 68.4513 73.357mmKt1.3d173.357 3.06mmz124m 按参考文献
8、1表 8.1，取m 3mm。（4）计算传动尺寸。中心距11a mz1 z2324122 219mm22改变m、Z的搭配，圆整中心距，取z1 24，z2120，m 3mm，则a i11mz1 z2324120 216mm22i5.08351201.66%5%，允许 5，i524由b2dd11.073.357 73.357mm，取b2 74mm。又b1 b25 10mm，取b180mm。五、校核齿根弯曲疲劳强度五、校核齿根弯曲疲劳强度F式中各参数：（1）K、T1、m、d1值同前。（2）齿宽b b2 74mm。（3）齿形系数YF和应力修正系数Ys。由参考文献1图 8.19 查得YF1 2.65，YF
9、2 2.15。由参考文献1图 8.20 查得YS11.58，YS21.82。-5-2KT1YFYsYFbmd1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）由参考文献1图 8.21 查得重合度系数Y 0.71。（5）许用弯曲应力可由参考文献1式（8.29）FYNF lim算得。SF由参考文献1图 8.28（f）、（b）查得弯曲疲劳极限应力Flim1 220MPa，Flim2170MPa由参考文献1图 8.30 查得寿命系数YN1YN21.0。由参考文献1表 8.7 查得安全系数SF1.25，故F1YN1F lim11.0220SF1.25176MPaF2YN2Flim2SF1.017
10、0136MPa1.25F12KT121.60117831.3YF1Ys1Y2.651.580.71 68.83MPa F1176MPabmd174373.3572KT121.60117831.3YF2Ys2Y2.151.810.71 63.97MPa F2136MPabmd174373.357F2满足齿根弯曲疲劳强度要求。六、计算齿轮传动其他尺寸六、计算齿轮传动其他尺寸（1）对于小齿轮：分度圆直径d1 mz1 324 72mm；*m 13 3mm；齿顶高ha1 ha*齿根高hf1 hac*m 10.2533.75mm；齿顶圆直径da1 d1 2ha1 72 23 78mm；齿根圆直径df 1
11、d12hf 1 7223.75 64.5mm；小齿轮齿宽b180mm。（2）对于大齿轮：分度圆直径d2 mz2 3120 360mm；*m 13 3mm；齿顶高ha2 ha-6-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*齿根高hf1 hac*m 10.2533.75mm；齿顶圆直径da2 d22ha2 360 23 368mm；齿根圆直径df 2 d22hf 2 36023.75 352.5mm；大齿轮齿宽b2 74mm。七、大齿轮结构设计七、大齿轮结构设计（1）齿轮结构形式的确定由于齿顶圆直径da2 d22ha2 36023 368mm 500mm，为了减少质量和节约材料，采用锻造
12、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d C3Pn由参考文献1表 10.2 查得C 126 103，由于齿轮不装在轴端部，故取C 125。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3 0.97，则P P3 3.76320.97 3.650kW1所以d C3P3.6501253 49.161mmn60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d 110%49.1
13、61 54.077mm根据参考文献2表 9.4，按标准GB T 28222005的Ra20系列圆整，取d 56mm。根据参考文献2表 11.28，键的公称尺寸bh 1610，采用普通平键连接，则轮毂0.2mm。上键槽的尺寸b 160.037mm，t1 4.30-7-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）齿轮结构尺寸的确定根据参考文献1由图 8.38 可知：dk 56mm；D11.6dk1.656 89.6mm；D2 da10m 368103 338mm；L 1.2 1.5dk1.2 1.556 67.2mm 84mm，取L 80mm；c 0.2 0.3b 0.2 0.374 14.8mm 22.2mm，取c 16mm；r 0.5c 0.516 8mm；D0 0.5D1 D2 0.589.6338 213.8mm；d0 0.25D2 D1 0.25338-89.6 62.1mm；02.5 4m 2.5 43 7.5mm 12mm 10mm，取010mm。齿轮零件工作图见 A2 图纸。八、参考文献八、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，2015.72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，2012.83张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京：高等教育出版社，2009.10-8-