harbin institute of technology
機械設計大作業
說明書設計題目： 齒輪傳動設計
院系： 能源學院
班級： 1402403
設計者學號
指導教師： 張鋒
設計時間： 2016.11.1-2016.11.8
目錄設計任務書
齒輪傳動設計與計算1
1 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級1
2 初步計算主要尺寸1
2.1 小齒輪傳遞的轉矩1
2.2 初選齒數、齒寬係數、載荷係數2
2.3 齒形係數和應力修正係數2
2.4 重合度係數的確定2
2.5 許用彎曲應力的確定2
2.6 初算模數3
3 計算傳動尺寸4
3.1 計算載荷係數4
3.2 修正並圓整4
3.3 計算傳動尺寸4
齒輪的結構設計5
4 確定齒輪結構形式5
5 確定輪轂孔徑5
6 確定齒輪結構尺寸5
參考文獻7
設計任務書
一、 設計資料及要求
1.設計資料
表1-1帶式運輸機中齒輪傳動的已知資料
2. 設計要求
（1）繪製大齒輪工作圖一張，按照工作圖要求標註全部尺寸及必要的極限偏差、必要的幾何公差、全部表面結構要求，填寫齒輪嚙合特性表、填寫標題欄，編寫技術要求。
（2）撰寫設計說明書乙份，主要是傳動裝置第二級——齒輪傳動的設計計算。
二、傳動裝置簡圖
圖1-1 傳動裝置簡圖
齒輪傳動設計與計算
1 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級
帶式輸送機為一般機械，且要求成批生產，故毛坯需選用模鍛工藝，起模斜度為1:10。大小齒輪均選用40cr，採用硬齒面。
表面淬火，查參考文獻[1]表8.2得齒面硬度為4855hrc，平均硬度51.5hrc。選用8級精度。
2 初步計算主要尺寸
因為齒輪採用硬齒面開式傳動，齒面抗點蝕能力強，且開式齒輪傳動的主要失效形式是齒面磨損，因此初步確定按齒根彎曲疲勞強度設計齒輪傳動主要引數和尺寸。根據參考文獻[1]式(8.25)得
式中——齒形係數，反映了輪齒幾何形狀對齒根彎曲應力的影響。
——應力修正係數，用以考慮齒根過度圓角處的應力集中和除彎曲應力以外的其它應力對齒根應力的影響。
——重合度係數，是將全部載荷作用於齒頂時的齒根應力折算為載荷作用於單對齒嚙合區上界點時的齒根應力係數。
——許用齒根彎曲應力。
2.1 小齒輪傳遞的轉矩
由參考文獻[3]得
式中——齒輪的傳動效率
——滾動軸承的效率
由參考文獻[2]表9.1得，取，，代入上式，得
故小齒輪傳遞的轉矩為
2.2 初選齒數、齒寬係數、載荷係數
初選小齒輪，設計要求中齒輪傳動比，則，取。
傳動比誤差
故符合要求。
由參考文獻[1]表8.6，選取齒寬係數。
初取載荷係數。
2.3 齒形係數和應力修正係數
由參考文獻[1]圖8.19查得齒形係數，。
由參考文獻[1]圖8.20查得應力修正係數，。
2.4 重合度係數的確定
根據參考文獻[1]式(8.14)得
根據參考文獻[1]式(8.14)得
2.5 許用彎曲應力的確定
根據參考文獻[1]式(8.29)得
式中——齒輪的齒根彎曲疲勞極限應力。
——安全係數。
——壽命係數。
由參考文獻[1]圖8.28(h)查得彎曲疲勞極限應力。
由參考文獻[1]表8.6取=1.25。
小齒輪與大齒輪的應力迴圈次數可按下式計算
式中——齒輪轉速r/min。
——齒輪每轉一周同一側齒面嚙合的次數。
——齒輪的工作壽命h（小時）。
代入數值，小齒**齒輪的應力迴圈次分別為
由參考文獻[1]圖8.30得，彎曲疲勞強度壽命係數。
故彎曲應力
所以2.6 初算模數
根據參考文獻[1]式(8.25)得
對於開式齒輪傳動，為考慮齒面磨損，要將計算所得模數m增大10%15%，故
3 計算傳動尺寸
3.1 計算載荷係數
由參考文獻[1]表8.1查得使用係數。
由參考文獻[1]圖8.7得動載荷係數。
由參考文獻[1]圖8.11得齒向載荷分布係數。
由參考文獻[1]表8.4得齒間載荷分布係數，則
2.2 修正並圓整
對進行修正，並圓整為標準模數
由參考文獻[1]表8.4，圓整為。
2.3 計算傳動尺寸
中心距圓整為，則變位係數
取，。齒輪結構設計
4 確定齒輪結構形式
齒頂圓直徑
為了減小齒輪重量、轉動慣量和節約材料，採用模鍛腹板式結構。
5 確定輪轂孔徑
根據參考文獻[1]式(10.2)得
式中 d——軸的直徑。
——軸剖面中最大扭轉剪應力mpa。
p——軸傳遞的功率kw。
n——軸的轉速r/min。
——許用扭轉剪應力mpa。
c——由許用扭轉剪應力確定的係數。
根據參考文獻[1]表10.2查得c=106～97，取c=110。
所以本方案中，軸頸上有乙個鍵槽，應將軸徑增大5%，即
將計算尺寸圓整，取。
根據參考文獻[2]表11.28查得，鍵的公稱尺寸，輪轂上鍵槽的寬度，，。
6 確定齒輪結構尺寸
由參考文獻[1]圖8.38得大齒輪主要尺寸：
，取；，取；
，取；，取；
，取；，取。
參考文獻
[1] 王黎欽，陳鐵鳴. 機械設計. 4版. 哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2008.
[2] 王連明，宋寶玉. 機械設計課程設計. 5版. 哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，2007.
[3] 張鋒，宋寶玉. 機械設計大作業指導書. 北京:高等教育出版社，2009.
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