基础齿轮传动设计例题

1、 选择齿轮精度等级、材料、齿数1. 解： 级精度。1）带式输送机属于一般机械，且转速不高，故选择8）因载荷平稳，传递功率较小，可采用软齿面齿轮。参考表2，45钢调质处理，齿面硬度217255HBS11-1，小齿轮选用钢正火处理，齿面45=460MPa；大齿轮选用=595MPa，FE1HLim1 。=320MPa，硬度162217HBS，=390MPaFE2HLim2。=86，取zz=iz=3.57×24=85.683）选小齿轮齿数z=24，则2211的误差小，与要求的传动比3.5724=3.58/z=86/故实际传动比i=z12 u=i=3.58。于3%。齿数比的闭式软齿面齿轮传动，

2、应按齿面350 HBS对于齿面硬度小于 接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。 2. 按齿面接触强度设计11-3 设计公式2?1?2KTuZZd?1HE?3? ?1u?Hd1）查表11-3，原动机为电动机，工作机械是输送机，且工作平稳，取载荷系数K=1.2。 2）小齿轮传递的转矩 P2.7T66mm?73671N10.55?9?.?955?10? 1350n13）查表11-6，齿轮为软齿面，对称布置，取齿宽系数=1。 d数系性弹取故，钢锻是都料材轮齿两，11-4表查）41/2。 Z=189.8MPaE5）两齿轮为标准齿轮，且正确安装，故节点区域系数Z=2.5。 H6）计算许用接触应力 ?Z?NH

3、Lim? SHH应力循环次数 8 ×10×300×10)=10.083500××1×(2×8=60n小齿轮NjL=6h1188 ×10/3.58=2.82N大齿轮=N/i=10.08×1012据齿轮材料、热处理以及N、N，查接触疲劳寿命系数图21表，不允许出现点蚀，得接触疲劳寿命系数Z=1，Z=1。 N2N1查表11-5，取安全系数S=1.1。 H计算许用接触应力 ?Z595?1?1N1HLim?540?.9MPa S1H1.11H?Z1390?N22HLim?5.?MPa?354 S2H11.2H取小值

4、代入计算。 H2 ）计算72?Z1Z2KTu?d?H1E?3?1u?2dH25.8?2.58?1189.2?1.2?736713?mm81?.56?35.5835413.?8）计算主要尺寸 模数m=d/z=81.56/24=3.4mm 11查表4-1，取标准值m=4mm。 分度圆直径d=mz=4×24=96mm 11 d=mz=4×86=344mm 22齿宽b=d=1×96=96mm，取b=96mm，b=b+6=102mm 2112d中心距a=(d+d)/2=(96+344)/2=220mm 213. 验算轮齿弯曲强度 2KTYY?Sa1Fa? 按公式11-5校核

5、FFmbd11）由z=24，z=86查图11-8，得齿型系数Y=2.77，Fa112Y=2.23。 Fa22）由z=24，z=86查图11-9，得应力集中系数Y=1.58，Sa121Y=1.77 Sa23）计算许用弯曲应力 ?Y?NFE? SFF据齿轮材料、热处理以及N、N，查弯曲疲劳寿命系数图21表，得弯曲疲劳寿命系数Y=1，Y=1。 N2N1查表11-5，取安全系数S=1.25。 F计算许用弯曲应力 ?Y460?1?1N1FE?368MPa? S1F1.25F?Y1320?N22FE?256MPa S2F25.1F 4）校核计算2KTYY2?1.2?73671?2.77?1.58?11Sa

6、Fa1? 1F96?96bdm?41? ?MPa?368.?2099MPa?1F2KTYY2?1.2?73671?2.23?1.77?21Fa2Sa? 2F96?96?bdm41? ?MPa256?18.93MPa2F 弯曲强度足够。 4. 验算齿轮的圆周速度?dn3.14?96?35011?1.76m/sv? 6060?10001000?对照表11-2可知，选用9级精度较为合宜。 5、齿轮结构设计（略） 试设计非均匀密度材料搅拌机的传动装置单级斜齿圆 例2 速转率P=22kW，电动机功器柱齿轮减速中的齿轮传动，单向传4.6=970r/min，用联轴器与高速齿轮轴联接，传动比为n1 年。动，单

7、班工作制，预计寿命10 选择齿轮材料、精度等级、参数解：1. ）考虑传递功率较大，且有一定冲击，大、小齿轮均采用1为度轮的齿面硬调质后表面淬火。参考表11-1，取小齿40Cr；大齿轮的齿面硬度=730MPa=1180MPa5055HRC，FE1HLim1 4852HRC，=730MPa。=1180MPa，FE2HLim2 6级精度等级。2）取。=10623=105.8×，取z）选小齿轮齿数z=23，则z=iz=4.632211 。23=4.61，齿数比u=i=4.61故实际传动比i=z/z=106/120 =134）初选螺旋角 按轮齿弯曲强度设计2. YYKT22SaFa1?cos?

8、m?3?n 设计公式11-112?Z?F1d 。，取载荷系数K=1.6）查表111-3 2）小齿轮传递的转矩P22T66mmN?.?910559?.?5510216600? 1970n1数布置，取齿宽系11-6，齿轮为硬齿面，对称3）查表 。=0.8d ）计算当量齿数4033=24.86 cosz=z/cos13=23/1V1033=114.60 cos=z/cos13=106/z2V2 Y=2.17。查图11-8，得齿型系数Y=2.74，5）椐z、zFa2V1Fa1V2，Y=1.59力修正系数图6）椐z、z查11-9，得应Sa1V1V2=1.80 YSa2 =1.25。）查表11-5，取安全

9、系数S7F 8）计算许用弯曲应力/1.25=584MPa =730=/SFFE1F1 /1.25=584MPa/S=730=FFE2F2 ，并比较8）计算大、小齿轮的YY/FFaSa1.59/584=0.0075 4×=2.7YY/F1Sa1Fa11.80/584=0.0069 =2.17×YY/F2Sa2Fa2 小齿轮的数值大，按小齿轮计算。 9）设计计算YY2KT2?1SaFa11cos?m?3?n2?Z11dF2?1.6?216600 20?0.0075?cos13?2?.2mm320.8?23查表4-1，取标准值m 。=2.5mmn 10）计算主要参数 中心距)z?

10、zm()23?1062.5?(21nmm165.5a? 0?cos213?cos2 a=165mm。圆整取 中心距圆整后修正螺旋角)?zm(z)?106.5?(232021n?24?arccos?12.?arccos 165?2a2 等参数。修正不多，故不再修正Y、Y因SaFa0=58.84mm 23/cos12.24=2.5×/cos分度圆直径 d=mz11n0=271.16mm ×=2.5106/cos12.24d=mz/cos22n58.84=47.07mm =0.8×齿宽 b=d1d =53mm。=48mm b取b12 3、验算齿面接触强度11-8 验算公

11、式KT21u?1?ZZZ? ?HEHH2ubd11/2 Z=189.8MPa。11-41）查表，弹性系数E0）节点区域系数图表，得=202）查标准斜齿圆柱齿轮（n =2.5）=2.44Z。（本教材规定标准齿轮ZHH0?99?0.Z?cos?cos1224 3）螺旋角系数 ?4）查表11-5，取安全系数S=1。 H ）许用接触应力5=1180MPa /S=HHLim1H1=1180MPa /S=HHLim2H2 ）齿面接触应力62KTu?1?1?Z?ZZ?HHE2bdu12?1.6?2166004.61?1?189.8?2.44?0.9961844.48?58. ?MPa?MPa?1180?11

12、02H安全。 4. 验算齿轮的圆周速度 ?dn3.14?58.84?97011?2.?v99m/s 60?100060?1000对照表11-2可知，选用6级精度是合宜。 5、齿轮结构设计（略） 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。 解：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241286HBS；大齿轮选用35SiMn，调质，硬度220269HB

13、S。取=720MPa，=600MPa，=690MPa，HLim2HLim1FE1 。=580MPaFE23）选小齿轮齿数z=28，则z=iz=2.5×28=70，齿数比121u=i=2.5。 4）确定许用应力 查表11-5，取安全系数S=1，S=1.25。 FH计算许用接触应力 =/S=720MPa HHLim1H1=/S=690MPa HHLim2H2代入计算。 取小值H2计算许用弯曲应力 =/S/1.25=480MPa =600FFE1F1/1.25=464MPa =580=/SFFE2F2 2. 按齿面接触强度设计11-15 设计公式2?KT4ZZd?1HE?3? 2?1)5?

14、1?0.?u(?HRR 。11-3，取载荷系数K=1.61）查表 ）小齿轮传递的转矩22.P2T66mmN?10?56026.7?9.55?10?9.55? 1375n1齿宽系数布置，取）查表11-6，齿轮为软齿面，悬臂3 =0.3。d1/2 。）查表11-4，弹性系数Z=189.8MPa4E数系节点区域安轮，且正确装，故标5）两齿轮为准齿 。Z=2.5H ）设计计算62?KTZZ4d?1EH?3?2?1)?0.5?u(1?HRR2 52.189.8?4?1.656026.7?mm68.7?32690)0?.30?32.5(1?.5.0? ）计算主要尺寸728=2.45 /z大端模数 m=d=

15、68.711 。m=2.5，取标准值4-1查表28=70mm =2.5×分度圆直径 d=mz1170=175mm =2.5× d=mz22 °1155=arctan u=arctan2.5=68分度圆锥角 2 °485=90°-=21215.m22222mm24?94.z?z?28?70R 外锥距 e1222齿宽b=Re=0.3×94.24=28.27mm，取b=29mm。 d（bRe/3=94.24/3=31.41mm，取b=30mm） 3. 验算轮齿弯曲强度 KFYY?Sat1Fa? 校核按公式11-16FF)?0.51bm(?R1)由公式11-12和公式11-13有 2T2T2?56026.711F?N 1t0?5214bsin870?29sindd?11m12）计算当量齿数 z281?z? 1V0?cos58cos2141z702?z? 2V