斜齿轮设计(史上最详细的计算过程,有图有表有计算)

1、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

2、=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16.2-4

3、6，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

4、 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：d2=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=

5、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

6、：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a

7、v= 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

8、/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

9、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=1703412041.5

10、1.231.271.13.960.63=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=fe2ynt