斜齿轮设计(史上最详细的计算过程,有图有表有计算)

例题：已知小齿轮传递的额定功率P=95 KW，小斜齿轮转速n1=730 r/min,传动比i=3.11,单向运转，满载工作时间35000h。1.确定齿轮材料，确定试验齿轮的疲劳极限应力参考齿轮材料表，选择齿轮的材料为：小斜齿轮：38SiMnMo,调质处理，表面硬度320340HBS（取中间值为330HBS）大斜齿轮：35SiMn, 调质处理, 表面硬度280300HBS（取中间值为290HBS） 注：合金钢可提高320340HBS由图16.2-17和图16.2-26，按MQ级质量要求选取值，查得齿轮接触疲劳强度极限Hlim及基本值FE：Hlim1=800Mpa, Hlim2=760MpaFE1=640Mpa, FE2=600Mpa注：对于合金钢的计算公式为：Hlim1=1.5HBS+330=1.5330+330=825Mpa Hlim2=1.5HBS+330=1.5290+330=760Mpa2.按齿面接触强度初步确定中心距，并初选主要参数：按公式表查得：a476（u+1）3KT1aHP2u1)小齿轮传递扭矩T1：T1=9550Pn1=954995730=1243N.m2)载荷系数K：考虑齿轮对称轴承布置，速度较低，冲击负荷较大，取K=1.63)查表16.2-01齿宽系数：取=0.4 4)齿数比u=Z2/Z1=3.115)许用接触应力HP： HP=HlimSHmin查表16.2-46，取最小安全系数sHmin=1.1，按大齿轮计算HP2=Hlim2SHmin2=7601.1MPa=691MPa6)将以上数据代入计算中心距公式：a4763.11+131.612430.469123.11 =292.67mm取圆整为标准中心距a =300mm7）确定模数：按经验公式mn=(0.0070.02)=(0.0070.02)x300mm=2.16mm取标准模数mn=4mm8）初选螺旋角=9，cos= cos9=0.9889）确定齿数：z1=2acosmn(u+1)=23000.9884(3.11+1)=36.06Z2=Z1i=36.033.11=112.15 Z1=36,Z2=112 实际传动比i实=Z2/Z1=112/36=3.11110）求螺旋角：cos=mnZ1+Z22a=436+1122300=0.98667,所以=92211）计算分度圆直径：d1=mnZ1cos=4360.98667=145.946mmd2=mnZ2cos=41120.98667=454.053mm12）确定齿宽：b=a =0.4300=120mm13）计算齿轮圆周速度：V=d1n1601000=145.94673060100=5.58m/s根据齿轮圆周速度，参考表16.2-73，选择齿轮精度等级为8-7-7 (GB10095-2002)3.校核齿面接触疲劳强度根据H=ZHZEZF1bd1u+1uKAKVKHKHa1）分度圆上的圆周F1：F1=2T1d1=21243103145.946=17034N2）使用系数KA：查表16.2-36，KA=1.53）动载荷系数KV：KV=1+K1KAF1b+K2Z1V100u21+u2查表16.2-39得K1=23.9,K2=0.0087代入上式得KV=1+23.91.517034120+0.0087365.581003.1121+3.112 =1.23 4）接触强度计算的齿向载荷分布系数KH，根据表16.2-40，装配时候检验调整：KH=1.15+0.18bd12+0.3110-3b=1.15+0.18120145.9462+0.3110-3120=1.2695）齿间载荷分配系数KH:查表16.2-42，得：KAFtb=1.517034120=213 N/mm2,KH=1.16)节点区域系数ZH，查图16.2-15，ZH=2.477)弹性系数ZE，查表16.2-43，ZE=189.8MPa8)接触强度计算的重合度与螺旋角系数Z：当量齿数：ZV1=Z1COS3=360.986673=37.5 ZV2=Z2COS3=1120.986673=116.6当量齿轮的端面重合度av: av=aI+aII ,查图16.2-10，分别得到aI=0.83，aII=0.91，av: av=aI+aII=0.83+0.91=1.74按 m=bm=1204 =30, =922， 查图16.2-11， 得 =1.55按av= 1.74，=1.55，=922， 查图16.2-16， 得Z=0.76 9）将以上数据代入公式计算接触应力H=2.47189.80.7617034120145.9463.11+13.11 1.51.231.271.1 =649MPa10）计算安全系数SH根据表16.2-34，SH=HlimZHTZLVRZWZXH寿命系数ZNT：按式16.2-10N1=60n1Kh=60730135000=1.533109N2=N1i=1.5331093.11=4.93108对调质钢（允许有一点的点蚀），查图16.2-18，ZNT1=0.98,ZNT2=1.04滑油膜影响系数ZLVR ,:按v=5.58m/s选用220号齿轮油，其运动粘度V40=220mm2/s查图16.2-19， Z得LVR =0.95工作硬化系数ZW，：因小齿轮未硬化处理，齿面未光整，故ZW=1尺寸系数ZX：查图16.2-22，ZX =1将各参数代入公式计算安全系数SHSH1=Hlim1ZNT1ZLVRHZwZX=8000.980.951649=1.13SH2=Hlim2ZNT2ZLVRHZwZX=7601.040.951649=1.16根据表16.2-46，一般可靠度SHmin=11.1,SHSHmin,故安全。 4.校核齿根弯曲疲劳强度：根据表16.2-34F=FtbmnKAkvkFKFaYFSY弯曲强度计算的齿向载荷分布系数KF：根据表（16.2-40）KH=1.15+0.18bd12+0.3110-3b=1.15+0.18120145.9462+0.3110-3120=1.269取KF=KH=1.27弯曲强度计算的齿间载荷分配系数KFa:查表16.2-42，KFa= KHa=1.1复合齿形系数YFS，查图16.2-23，YFS1=4.03，YFS2=3.96弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数Y, 按av= 1.74，=922， 查图16.2-25，得Y=0.63 将以上数据代入公式计算弯曲应力F1=1703412041.51.231.271.14.030.63=232 MPaF2=1703412041.51.231.271.13.960.63=228 MPa计算安全系数SF,根据SF=FEYNTYrltYXF寿命系数YNT：对调质钢，查图16.2-27，YNT1=0.89，YNT2=0.9相对齿根圆角敏感系数查表16.2-48 得 Yrelt1=Yrelt2=1相对齿根表面状况系数YRrelT：查式16.2-21，根据齿面粗糙度Ra1= Ra2=1.6, YRrelT1=YRrelT2=1弯曲强度计算的尺寸系数Yx:查图16.2-28，Yx1= Yx2=1将各参数代入公式计算安全系数SFSF1=FE1YNT1Yrlt1YX1F1=6400.89111191232.45=2.46SF2=FE2YNT2Yrlt2YX1F2=6000.9111228=2.3