机械设计齿轮传动设计答案

1、题10-6图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器，第一级斜齿轮的螺旋角Pi的旋向已给出。(1)为使n轴轴承所受轴向力较小，试确定第二级斜齿轮螺旋角P的旋向，并画出各轮轴向力、径向力及圆周力的方向。若已知第级齿轮的参精品资料为:Z1=19,Z2=85,mn=5mm, 5 =20° ,a=265mm, 轮 1 的 传动功P=6.25kW,n i=275 r/min。试求轮1上所受各力的大小。解答:1. 各力方向：见题解10-6图。2 .各力的大小：9550 X 企=9550 X”m = 2 1 70 4 Nih2 7 5cos % = mn(Z1+Z2)_ 5x(1985)2a2265= 0.98

2、11, P =11.1 48d1= 96.83mmcosFt12 0 0T0 4 4 8N3,Fr1Ft1tan nd1c o S1=1 6 613, Fa Ft1 t a n1题10-7 图示为直齿圆锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器,为使n轴上的轴向力抵 消一部分，试确定一对斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向；并画出各齿轮轴向力、径向力 及圆周力的方向。解答：齿轮3为右旋，齿轮4为左旋；力的方向见题解10-7图。111«入II 输出题解10-7图题10-9 设计一冶金机械上用的电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动，已 知:P = 15 kW, ni =730 r/min, n2 =130 r/min,

3、齿轮按8级精度加工，载荷有严重冲击, 工作时间t =10000h,齿轮相对于轴承为非对称布置，但轴的刚度较大，设备可靠度要求较高，体积要求较小。(建议两轮材料都选用硬齿面)解题分析：选材料-确定许用应力-硬齿面，按轮齿的弯曲疲劳强度确定齿 轮的模数-确定齿轮的参数和几何尺寸-校核齿轮的接触疲劳强度-校核齿轮的 圆周速度解答:根据题意，该对齿轮应该选用硬齿面，其失效形式以轮齿弯曲疲劳折断 为主。1. 选材料大、小齿轮均选用20CrMnTi钢渗碳淬火(1表11-2)，硬度为5662HRC , 由1图 11-12 和1图 11-13 查得： 升讪=430MPa,crH佃=1500MPa2. 按轮齿弯

4、曲疲劳强度进行设计(1 )确定b FP按1式(11-7 P227 )计算，取YsT=2,SFmin =1.6 ;齿轮的循环次数:Nj =60 na =60X730X1X10000 =4.38咒108,取 Y nj =1，则:bFP1 = lim Yst Yn = 430 x 2 "mPa = 538MPaSF min1 .6(2 )计算小齿轮的名义转矩T1T9550存955"忽“巾十环(3) 选取载荷系数KK=KaKvKbK a 1.5 X 1.02 X 1.1 X 1.0 = 1.68(4) 初步选定齿轮参数选 Z1 =24, Z2 =门忆1 / n2 =730 X 24

5、/130 =134.769, 取 Z135取屮 d =0.6, P0=120, u= =5.625Z1(5) 确定复合齿形系数Yfs因两轮所选材料及热处理相同，则Cfp相同,小齿轮齿根强度弱，故设计时按 小齿轮的复合齿形系数Yfsi代入即可。Zv1 =Z1/cos3 P0 =24/cos3120 =25.645，由1图 11-18 查得 Yfs 4.20将上述参数代入求mn的式中，得:mn =12.6x3严dKTiYfsiZ1 b FP1=12.珂営9X3820mm = 2.461mm按1表4-1取标准模数mn =2.5mm，则中心距:a = mn-（乙孑丄）/5"235）mm=20

6、3.19 mm，取 a =2052cosP0mm，cosP =2"os120mn（乙+乙）2®（24 + 135）=0.96952a2x205P =14.18720=14 °11 14(6) 计算几何尺寸d1二296<25m61.888mm,d22S93rm348.176 mmb =Vd xd1 =0.6 咒 61.888 mm =37.133 mm，取 b2 = b = 38 mmbi = b2 中（5 10）mm = 43 48mm，取 d =45mm3. 校核齿面的接触强度由1式（11-21 ）: bH= 109ZEjKf（g），取 Ze =189.8

7、7MPaKT1 u +1°H =109"89.8xJ1mR62il1M Pa=1068-55 MPa因可靠性要求较高，取 Sh min =1.3, Zw=1，由1图 11-15，取 Zn1=1.04limSH minZ N 1Zw150x1.01 MPa =1200 MPa1.3,故接触疲劳强度也足够。60x10004.校核速度:"冷=3W61.888m0m/s=2.364 m/s由1表11-4知，选8级精度合格。题10-10设计一对由电动机驱动的闭式直齿锥齿轮传动（刀=90° ）,已知:P1 =4 kW, n1 = 1440 r/min,i = 3.5

8、,齿轮为8级精度，载荷有不大的冲击,单向转动工作，单班 制，要求使用10年，可靠度要求一般。（小齿轮一般为悬臂布置）解题分析：选材料-确定许用应力-软齿面，按齿面接触疲劳强度确定齿轮 大端的分度圆直径-确定齿轮的参数和几何尺寸-校核齿轮的弯曲疲劳强度解答： 根据题意，选用软齿面齿轮，其主要失效形式为齿面疲劳点蚀。1.选材料，定许用应力：两轮均选用45号钢，小齿轮调质齿面硬度为229286 HBS，大齿轮正火齿面硬度为 169217 HBS由1图 11-12b 查得：bFlim1 =22M0PoaNim2=2 1M0P;a 由1图 11-13b，查得:H I i m =60M PabHiim=5

9、5 0M PaSf min =1.3,Yst =2,SHmin =1, Zw1 = Zw2 = 1N1 =60na =60X1440X1x（10X300X8） = 2.28X1010 ； N N1/6.109由1图 11-14 和1图 11-15 :取Yn2 =丫N1 =1,Zn2 =1，所以:b FP1bFP2b F lim 1YSTSF min CT F lim 2YstSF min誉"MP a =338M PaYn2 =咛咒伽Pa=323M PaSH minHlim2 Zn2Zw 二型伽Pa =550MPa12. 接触疲劳强度设计：由1式(5-57), 对齿轮为钢制时，有d【冷

10、耘&32460(1).计算小齿轮的名义转矩T, = 9550 邑=9550 XN m =26.53N，mn11440(2).选取齿宽系数.取屮R =0.3(3) .选取载荷系数.因小齿轮悬臂布置，取K=1.25 X 1.06 X 1.08 X 1.05 = 1.5(4) .计算小齿轮大端分度圆直径dd礼1-0.324(?3"5502 加竺垄乎诃= 56.745 mm324600.3X3.5(5) .确定齿数和模数. 取乙=26,Z2 =iZ1 =91,大端模数m二1-56Z126mm =2.183 mm ,查1表 4-6, m = 2.25mm(6).计算主要几何尺寸小=mZ

11、1= 58.5mm,d2 =204.75mmR = >/(0.56)2 +(0.5d2)2 ，= 106.47mmb =屮 rR =0.3X 106.47mm = 31.94mm，取b = 32mm3. 校核齿根弯曲疲劳强度由1式(11-25)可知：升2360 KT1bm2Z1(10.計 r)2YfSZv1 =cos®= 27.04,Zv2 =Z2=331.15COSb由1图11-18查得:Yfs1 =4.19,Y fs2 =3.9,YFS1-43h0.0124,YfS23.9 =0.0121b FP1crFP2323因为YfsL>Yf，所以校核小齿轮即可。>bFP1 bFP2(1).确定YfsMfp的大值Z2毎=arctan