完整版机械设计基础齿轮传动设计例题文档格式.docx
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2)小齿轮传递的转矩
3)查表5-13,齿轮为软齿面,对称布置,取齿宽系数φd=1。
4)查表5-10,两齿轮材料都是锻钢,故取弹性系数ZE=189.8MPa1/2。
5)两齿轮为标准齿轮,且正确安装,故节点区域系数ZH=2.5,取重合度系数Zε=0.9。
6)计算许用接触应力
①应力循环次数
小齿轮N1=60n1jLh=60×
350×
1×
(2×
8×
300×
10)=10.08×
108
大齿轮N2=N1/i=10.08×
108/3.62=2.78×
②据齿轮材料、热处理以及N1、N2,查接触疲劳寿命系数图表,不允许出现点蚀,得接触疲劳寿命系数ZN1=1,ZN2=1,两齿轮均为软齿面故ZW=1,ZX=1。
③一般传动,取安全系数SH=1.1。
④计算许用接触应力
取小值[σH2]代入计算。
7)计算
8)计算主要尺寸
①模数m=d1/z1=81.56/24=3.4mm
查表5-2,取标准值m=4mm。
②分度圆直径d1=mz1=4×
24=96mm
d2=mz2=4×
87=348mm
③齿宽b=φdd1=1×
96=96mm,取b2=96mm,b1=b2+6=102mm
④中心距a=(d1+d2)/2=(96+348)/2=222mm
3.验算轮齿弯曲强度
按公式5-42校核
1)由z1=24,z2=87,根据PPT中P91~92,得齿型系数YFa1=2.65,YFa2=2.21。
2)由z1=24,z2=87,根据PPT中P91~92,得应力集中系数YSa1=1.58,YSa2=1.77。
Yε≤1,保守考虑取Yε=1。
3)计算许用弯曲应力
①据齿轮材料、热处理以及N1、N2,查弯曲疲劳寿命系数图表,得弯曲疲劳寿命系数YN1=1,YN2=1,试验齿轮应力修正系数YST=2;
弯曲疲劳强度计算尺寸系数YX=1。
②一般传动,取安全系数SF=1.25。
③计算许用弯曲应力
4)校核计算
弯曲强度足够。
4.验算齿轮的圆周速度
对照表5-12可知,选用9级精度较为合宜。
修正K
5、齿轮结构设计(略)
例2试设计非均匀密度材料搅拌机的传动装置——单级斜齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动,电动机功率P=22kW,转速n1=970r/min,用联轴器与高速齿轮轴联接,传动比为4.6,单向传动,单班工作制,预计寿命10年。
1.选择齿轮材料、精度等级、参数
1)考虑传递功率较大,且有一定冲击,大、小齿轮均采用40Cr调质后表面淬火。
参考表5-6,取小齿轮的齿面硬度为50~55HRC,σHLim1=1180MPa,σFE1=365MPa;
大齿轮的齿面硬度48~52HRC,σHLim2=1180MPa,σFE2=365MPa。
2)初选取8级精度等级。
3)选小齿轮齿数z1=23,则z2=iz1=4.6×
23=105.8,取z2=106。
故实际传动比i=z2/z1=106/23=4.61,齿数比u=i=4.61。
4)初选螺旋角β=130
2.按轮齿弯曲强度设计
设计公式5-61
1)查表5-8,取载荷系数K=1.6。
3)查表5-13,齿轮为硬齿面,对称布置,取齿宽系数φd=0.8。
4)计算当量齿数
zV1=z1/cos3β=23/cos3130=24.86
zV2=z2/cos3β=106/cos3130=114.60
5)椐zV1、zV2和PPT中P91~92,得齿型系数YFa1=2.74,YFa2=2.17。
6)椐zV1、zV2和PPT中P91~92,得应力修正系数YSa1=1.59,YSa2=1.80,
7)取安全系数SF=1.25。
8)计算许用弯曲应力
8)计算大、小齿轮的YFaYSa/[σF],并比较
YFa1YSa1/[σF1]=2.74×
1.59/584=0.0075
YFa2YSa2/[σF2]=2.17×
1.80/584=0.0069
小齿轮的数值大,按小齿轮计算。
9)设计计算
查表4-1,取标准值mn=2.5mm。
10)计算主要参数
①中心距
圆整取a=165mm。
②中心距圆整后修正螺旋角
因β修正不多,故不再修正YFa、YSa等参数。
③分度圆直径d1=mnz1/cosβ=2.5×
23/cos12.240=58.84mm
d2=mnz2/cosβ=2.5×
106/cos12.240=271.16mm
④齿宽b=φdd1=0.8×
58.84=47.07mm
取b2=48mmb1=53mm。
3、验算齿面接触强度
验算公式5-62
1)查表5-10,弹性系数ZE=189.8MPa1/2。
2)查标准斜齿圆柱齿轮(αn=200)节点区域系数图表,得ZH=2.44。
(本教材规定标准齿轮ZH=2.5)
3)螺旋角系数
,Zε=0.88
4)一般传动,取安全系数SH=1。
5)许用接触应力
[σH1]=σHLim1。
ZN.ZW.ZX/SH=1180MPa
[σH2]=σHLim2。
ZN.ZW.ZX/SH=1180MPa
6)齿面接触应力
安全。
对照表5-12可知,选用9级精度合宜。
例3设计某闭式一级直齿圆锥齿轮传动,小齿轮主动,传递功率P1=2.2kW,转速n1=375r/min,传动比i=2.5,载荷有中等冲击,小齿轮悬臂布置,长期单向运转,原动机为电动机。
1.选择齿轮精度等级、材料、齿数及确定许用应力
1)直齿圆锥齿轮加工多为刨齿,选用8级精度。
2)参考表11-1,小齿轮选用40Cr,调质,硬度241~286HBS;
大齿轮选用35SiMn,调质,硬度220~269HBS。
取σHLim1=720MPa,σFE1=600MPa,σHLim2=690MPa,σFE2=580MPa。
3)选小齿轮齿数z1=28,则z2=iz1=2.5×
28=70,齿数比u=i=2.5。
4)确定许用应力
①查表11-5,取安全系数SH=1,SF=1.25。
②计算许用接触应力
[σH1]=σHLim1/SH=720MPa
[σH2]=σHLim2/SH=690MPa
[σF1]=σFE1/SF=600/1.25=480MPa
[σF2]=σFE2/SF=580/1.25=464MPa
设计公式11-15
1)查表11-3,取载荷系数K=1.6。
2)小齿轮传递的转矩
3)查表11-6,齿轮为软齿面,悬臂布置,取齿宽系数φd=0.3。
4)查表11-4,弹性系数ZE=189.8MPa1/2。
5)两齿轮为标准齿轮,且正确安装,故节点区域系数ZH=2.5。
6)设计计算
7)计算主要尺寸
①大端模数m=d1/z1=68.7/28=2.45
查表4-1,取标准值m=2.5。
②分度圆直径d1=mz1=2.5×
28=70mm
d2=mz2=2.5×
70=175mm
③分度圆锥角δ2=arctanu=arctan2.5=68°
11′55″
δ1=90°
-δ2=21°
48′5″
④外锥距
⑤齿宽b=φdRe=0.3×
94.24=28.27mm,取b=29mm。
(b≤Re/3=94.24/3=31.41mm,取b=30mm)
按公式11-16校核
1)由公式11-12和公式11-13有
2)计算当量齿数
3)椐zV1、zV2查图11-8,得齿型系数YFa1=?
,YFa2=?
。
4)椐zV1、zV2查图11-9,得应力修正系数YSa1=?
,YSa2=?
5)验算轮齿弯曲应力
结论。
对照表11-2可知,选用8级精度是合宜。