齿轮传动设计大作业

Harbin Institute of Technology

机械设计大作业说明书

课程名称： 机械设计

设计题目： 齿轮传动设计 院 系： 机电工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 设计时间： 2014 年 11月 14日

目录

一．设计任务书 ....................................................................................................... 2 二．设计内容 ........................................................................................................... 2

1. 选择齿轮材料、热处理方式、精度等级 ............................................................. 2

齿轮传动作业

1.在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮1主动）。

2.两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向n1如图所示，为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr和圆周力Ft的方向。

提示

3.图示定轴轮系，已知z1=z3=25，z2=20，齿轮1的转速为450r/min，工作寿命为Lh=2000h。齿轮1为主动且转向不变，试问：

(1)齿轮2在工作过程中轮齿的接触应力和弯曲应力的循环特性系数r各为多少？ (2)齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数N2各为多少？

4.设计铣床中的一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=7.5kW,小齿轮主动,转速n1=1450r/min,齿数z1=26,z2=54,双向传动,工作寿命Lh=12000h。小齿轮对轴承非对称布置,轴的刚性较大,工作中受轻微冲击,7级制造精度。

5.设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=40kW，转速n1=2800r/min，传动比为3.2,工作寿命Lh=1000h,小齿轮作悬臂布置,工作情况系数为1.25。

6.设计由电动机驱动的闭式圆锥齿

一、转矩与功率

式中：P──齿轮传递的功率（kW）；T──传递的转矩（N.m）；n──齿轮的转速(r/min)。

二、传动比i计算

式中：n1、n2分别为两齿轮的转速（r/min）。

三、圆柱齿轮传动简化设计计算公式

齿轮类型 直齿轮 斜齿轮 式中：K──载荷系数，

接触强度 弯曲强度 。载荷平稳、精度高、速度较低、齿轮对称于轴承布置、

，

斜齿轮时，应取小值；反之，取大值。T1──小齿轮传递的额定转矩（N.m）。齿宽系数：

；齿数比：

，z1、z2分别为小齿轮、大齿轮的齿数；YFS──复合齿形系数；

。

为试验齿轮的接触疲劳极限应用

──许用弯曲应力

为抗弯强度计

──许用接触应用（N/mm2）， （N/mm2）， （N/mm2），

为接触强度计算的最小安全系数，一般大小1.1。

，

为齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值，

算的最小安全系数，一般应大小1.4。

四 、齿轮疲劳强度校核公式

项目 强度条件 齿面接触疲劳强度 或 齿根弯曲疲劳强度 或 × 计算应力 N/mm2 许用应用 N/mm2 安全系数 式中：mn──法面模数（mm）；b──齿宽 （mm）；d1──小齿轮分度圆直径（mm）；Ft──分度圆上的圆周力（N）；KA──

机械设计之齿轮传动设计

齿轮传动设计

主要内容

1、齿轮传动的失效形式，各种失效的机理和特点，预防止措施及齿轮传动计算准则。 2、齿轮材料的基本要求，软齿面与硬齿面的常用热处理方法及材料选用原则。 3、齿轮传动的受力分析，计算载荷，各种载荷系数的物理意义与影响因素。

4、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算与齿根弯曲疲劳强度计算、斜齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动的计算特点。

5、齿轮传动设计中主要参数的选择原则及影响因索，各参数间的相互影响关系。

基本要求

1、掌握齿轮传动的失效形式(轮齿折断、点蚀、磨损、胶合、塑性变形)的特点、失效部位、失效机理、防止或减轻失效的惜施，以及针对不同失效形式的设计计算准则。 2、掌握选用齿轮材料的基本要求，软齿面与硬齿面的常用材料与热处理方法，合理地选

用齿轮的配对材料及热处理方法。

3、熟练掌握齿轮传动的受力分析方法。

4、理解齿轮计算中要用计算载荷而不用名义载荷的道理，了解四个载荷系数的物理意义及其影响因素，采取哪些措施可减小载荷系数。

5、掌握直齿圆柱齿轮的接触疲劳强度计算与齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据，以及力学模型、应力的类型与变化特性；掌握公式中各参数的意义

题 目 系 别 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师

摘要

齿轮传动的设计 机械工程系 车辆工程 141 周六圆 1608140134

陈丰

齿轮传动式机械中最重要的应用最广泛的一种传动形式，对齿轮传动的最基本要求是运转平稳且有足够的承载能力。齿轮传动具有承载能力大，效率高，允许速度高，尺寸紧凑寿命长等特点，因此传动系统中一般首先采用齿轮传动，并且齿轮机构可以用来传递在任意两轴间的运动和动力，是现代机器应用最广泛的一种机械传动机构。

1 传动装置总体设计

1.1设计任务书 1设计任务

设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱直齿齿轮减速器传动。 2 设计要求

（1）外形美观，结构合理，性能可靠，工艺性好； （2）多有图纸符合国家标准要求；

（3）按毕业设计（论文）要求完成相关资料整理装订工作。 3 原始数据

（1）运输带工作拉力 F=4KN （2）运输带工作速度V=2.0m/s

(3)输送带滚筒直径 D=450mm （4）传动效率??0.96 4工作条件

两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限10年，年工作300天。 1.2 确定传动

齿 轮 传 动

1、齿轮传动常见的失效形式有哪些？简要说明闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计准则。 【答】

齿轮传动常见的失效形式有以下几种：（1）轮齿折断；（2）齿面点蚀；（3）齿面磨损；（4）齿面胶合；（5）塑性变形。

闭式硬齿面的设计以保证齿根弯曲疲劳强度为主；闭式软齿面的设计通常以保证齿面接触疲劳强度为主；开式齿轮传动的设计目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。

2、简要分析说明齿轮轮齿修缘和做成鼓形齿的目的。 【答】

齿轮轮齿修缘是为了减小齿轮传动过程中由于各种原因引起的动载荷。做成鼓形是为了改善载荷沿接触线分布不均的程度。

3、软齿面齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度大30～50 HBS？ 【答】

金属制的软齿面齿轮配对的两轮齿中，小齿轮齿根强度较弱，且小齿轮的应力循环次数较多，当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。所以要求小齿轮齿面硬度比大齿轮大30~50HBS。

4、齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽应比大齿轮的齿宽大5～10 mm？ 【答】

将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽5~10mm，以防止大小

哈尔滨工业大学

机械设计作业设计计算说明书

题目: 齿轮传动设计 系别: 班号: 姓名: 日期:

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 5.1.4 nm(r/min) Pd（KW）2.2 940 nw(r/min) 80 i1 2.1 轴承座中 心高H（mm） 160 最短工作 年限L 5年2班 工作环境 室内 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6.2查得：

小齿轮调质处理，齿面硬度为217?225HBS，平均硬度236HBS； 大齿轮调质处理，齿面硬度为217?225HBS，平均硬度236HBS。

大、小齿轮齿面平均硬度差为46HBS，属于30?50HBS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，

1.机械设计作业任务书 ............................................................................ 1 2.选择电动机............................................................................................. 2 3.确定设计功率 ........................................................................................ 2 4.选择带的型号 ........................................................................................ 2 5.确定带轮的基准直径 ............................................................................ 2 6.验算带的速度 ...................................

1

第12章 齿轮传动

一、 选择题

12－1 在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是___. （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动 （4）摩擦轮传动

12－2 在机械传动中，传动效率高、结构紧凑、功率和速度适用范围最广的是___. （1）带传动 （2）摩擦轮传动 （3）链传动 （4）齿轮传动 12－3 成本较高，不宜用于轴间距离较大的单级传动是___. （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动

12－4 能缓冲减振，并能起到过载安全保护作用的是___. （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动 12－5 要实现两平行轴之间的传动，可采用___.

（1）圆柱齿轮传动 （2）直齿锥齿轮传动 （3）准双曲面齿轮传动 （4）曲线齿锥齿轮传动

12－6 要实现两相交轴之间的传动，可采用___.

（1）圆柱直齿轮传动 （2）圆柱斜齿轮传动 （3）直齿锥齿轮传动 （4）准双曲面齿轮传动

12－7 要实现两交错轴之间的传动，除了采用交错轴斜齿轮传动外，还可采用___. （1）圆柱直齿轮传动 （2）曲线齿锥齿轮传动 （3）直齿锥齿轮传动 （4）准双曲面齿

一、作业P233#10-2：如图所示的齿轮传动，齿轮A、B和C的材料都是中碳钢调质，其硬度：齿轮A为240HBS，齿轮B为260HBS，齿轮C为220HBS，试确定齿轮B的许用接触应力[σH]和许用弯曲应力[σF]。假定：

（1） 齿轮B为“惰轮”（中间轮），齿轮A为主动轮，设KFN=KHN=1； （2） 齿轮B为主动，齿轮A和C均为从动，设KFN=KHN=1。 C B A

解：齿面接触疲劳许用应力的计算式为：[?H]?KHN??Hlim

SHKFN??Flim

SF齿根弯曲疲劳许用应力的计算式为：[?F]?取SH=1 SF=1.4（1.25~1.5之间均可） 查P204图10-20（c），知在脉动循环交变应力作用下，B齿轮的弯曲疲劳强度极限σlim为： σlim=σFE=350Mpa （注意超出范围则采用外插法取值，为近似值，且设应力校正系数YST=1） 而受对称循环交变载荷作用时的应力极限值为脉动循环交变应力的70%——见P203倒数第6行） 查P207图10-21（d），知B齿轮的接触疲劳强度极限σHlim为：σHlim=620Mpa （1）、（2）两种情况下，B齿轮上的每个齿在一转的过程中，导致轮齿齿根弯曲的力的方