课程设计齿轮传动设计

1、共享知识分享快乐3.2高速级齿轮传动的设计3.2.1 传动齿轮的设计要求1）齿轮材料：软齿面齿轮传动小齿轮：45号钢，调质处理，齿面硬度为 240HBs大齿轮：45号钢，正火处理，齿面硬度为 200HBS2）轴向力指向轴的非伸出端；3）每年300日，每班8小时，两班制4）齿宽系数？ = 0.81.0;5）螺旋角6=820;6）中心距取整，分度圆直径精确计算（保留小数点后两位）。3.2.2 选择齿轮类型，精度等级及齿数1）参考表10.6,取通用减速器精度等级为7级精度2）取小齿轮齿数为 z1 = 24 ,齿数比u = 4.785 ,即大齿轮齿数z 2 = u?Z1 = 4.785 ?24= 11

2、4.84，取z2= 115;3）选择斜齿圆柱齿轮，取压力角a= 20 ;4）初选螺旋角B= 14.3.2.3 按齿面接触疲劳强度设计I .计算小齿轮的分度圆直径，即23口也？（看/）2II d u 中）1）确定公式中的各参数值a）试选载荷系数KHt =1.3b）计算小齿轮传递的转矩T1=9.55* 106?nP=9.55* 106*4.496/1450（N ?mm）=2.96* 104N?mmc）取齿宽系数d=1.0d）由图10.20查得区域系数Zh=2.433; 1e）由表10.5查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa2f）计算接触疲劳强度用重合度系数Zeot=arctan（tan %

3、/tan B）=arctan（tan20 7tan14 ）=20.562 0Oat1 =arccos ZiCOS （z 1 + 2han cos B）=arccos24*cos20.562 /（24+2*1*cos14 ）=29.974 O（at2 =arccos z2 cos tx/（z 2 + 2h?n cos B）=22.963 0a=z1（tan at1 - tan + z2（tan 盘-tan 臼/2 九=24*（tan29.974 -tan22.963 ）+115*（tan22.963 -tan20.562 ）/2 几 =1.474华二？d4tan B /= 1*24*tan14

4、/产1.905Z=3尸（1-1.474 - ,、1.905丁？(1 - 1.905)+询=0.728g)螺旋角系数 Zf3=Vf= cosl4=0.985h)计算接触疲劳许用应力田由图10.25c,d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为oHiimi =500MPa , OHlim2 =375MPa应力循环次数分别为Ni=60 n1jLh =60*1450*1*(2*8*300*8)=3.341*109N2=Ni?u= 3.341 ?109?4785=6.98 ?108由图10.23查得接触疲劳寿命系数KhN1 = 0.90, KHN2 = 0.95取失效概率为1%安全系数s=1,则小齿轮和大

5、齿轮的接触疲劳许用应 力分别为KhN1 0Hlim10Hli = 450MPasr 1KHN2 CHlim2clc.coh2 = = 356MPas取较小值为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即田=田2 = 356MPa3Vz2KHT1?山？(ZhZeZ e Q 2田)2）试算小齿轮分度圆直径2.1)i.=43.178mm调整小齿轮分度圆直径计算实际载荷前的数据准备ii.九 4t n1v =60 ?10007？ 43.178 ?145060 ?1000m/s = 3.28m/s齿宽 b= ?dd1t = 43.178mm2）计算实际载荷系数Khi. 由表10.2查得使用系数Ka = 1.0ii. 根

6、据v=3.28m/s, 7级精度，由图10.8查得动载系数Kv = 1.10iii. 齿轮的圆周力国=2T? = 2?2.96 ?104?N = 1.371 ?103Nd1t43.17 8KaFm1.0? 1.371 ?103b =43.178查表10.3得齿间载荷分配系数N?mm = 31.752N/mmKHa = 1.4 100?/?iv.由表10.4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时,Khb = 1.419计算圆周速度vM载荷系数为 Kh = KaKvKhoc Khb = 2.2253）按实际载荷算得的分度圆直径为3 /Khdi = dit k-= 51.65mm即相应的齿

7、轮模数 mn = d1 cos ?z1 = 51.648 ?cos14 /24 mm 2.088mm3.2.4按齿根弯曲疲劳强度设计1.试算齿轮模数，即mnt3/KrT1Y 丫200?dZ2B? (YFaYsa、(IT)1）确定公式中各参数值a）试选载荷系数Kr= 1.3b）计算弯曲疲劳强度的重合度系数YBb = arctan（tan B cos） = arctan （tan14 0 cos20.562= 13.140* = 2#%=上554二= 0.25+ 0.75? ”0.733c）弯曲疲劳强度的螺旋角系数丫6d)计算分叶Y 3 = 1 - 3p p 12014-= 1 - 1.905?-

8、0= 0.778小齿轮和大齿轮的当量齿数Zv1 = Z1?cos3 = 24?cos314 0 = 26.27ZV2 = Z2?COS3 厂 115?cos3 14 = 125.890查图 10.17 得齿形系数 YFa1 = 2.62, a2 = 2.17由图10.18查得应力修正系数Ysa1 = 1.6, Xa2 = 1.80由图10.24b,c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为OFiim1 = 380MPa, OFiim2 = 320MPa由图10.22查得弯曲疲劳寿命系数Kfn1 = 0.85, Kfn2 = 0.88取弯曲疲劳安全系数s=1.4,即小齿轮及大齿轮的弯曲疲劳许用

9、应力分 别为OF1 =件2 =KfN1 PFlim1sKfN2 PFlim20.85? 380MPa= 230.71MPa 1.40.88 ?3201.4MPa= 201.14MPaYFa1 Ysa1午1YFa2Ysa2 0F22.62 ?1.6:v = 0.0182 230.712.170.? 1.80”=0.0194201.14取较大值即2）试算齿轮模数YFaYsa CFYFa2 Ysa2r .= 0.0194件2mnt3V25工 X cos2 ?Z2=1.258mmB ?FaYsa、 .(J2.调整齿轮模数1）计算实际载荷前的数据准备i. 计算圆周速度vd1 = mntZ1?cos1.1

10、85 ?24?cos14 mm = 31.12mmii.iii.v=冗n1?=兀？31.12?1450?(m?) = 236 m?v.60 ? 1000?60?1000 ( 2.36 .s齿宽 b= ?dd1 = 1.0?31.12mm = 31.12mm计算齿高h及宽高比b hh = (2h?n + c?)mnt = 2.831mh= 31.12?2.831 =位992)i.ii.计算实际载荷系数Kf根据v=2.36 m/s , 7级精度，由图10.8查得动载系数Kv = 1.05由 Ft1 = 2T1?= 1.902 ?103Nd1KA Ft1 ?b = 61.12 N?m V-Ht-?(

11、,)% u (TH 1)确定公式中的各参数值a)试选载荷系数KHt =1.3b)计算小齿轮传递的转矩丁2=9.55* 10由图10.25c,d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 0Hlim1 =500MPa ,CHlim2 =375MPa?占9.55* 106*5.689/327.3(N ?mm)=1.66* 10b）计算接触疲劳许用应力用N?mmc)取齿宽系数d=1.0d)由图10.20查得区域系数Zh=2.433;1e)由表10.5查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa2f)计算接触疲劳强度用重合度系数Zeot=arctan(tan 如/cos B)=arctan(tan20 7

12、cos14 )=20.562 0at1 =arccos zicos “(z i + 2h?ncos 0)=arccos24*cos20.562 /(24+2*1*cos14 )=29.974 o(at2 =arccos z2 cos tx/(z 2 + 2han CoS 0)=arccos76*cos20.562 /(76+2*1*cos14)=24.079 a = z1(tan 如 -tan tx) + z2(tan at2 - tan /2 冗=24*(tan29.974 -tan20.562 )+71*(tan24.079 -tan20.562 )/2 几 =1.638华=?dz1tan

13、 B /= 1*24*tan14 7 7t=1.905应力循环次数分别为N1=60 n2jLh=60*327.3*1*(2*8*300*8)=7.54*103 2?1.3?1.66?105 3.16 + 12.433 ? 189.8 ? 0.671 ? 0.985 2 1? 316 ?(3675) ?=73.18mm3.调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷前的数据准备N2=Ni?u = 7.54 ?i. 计算圆周速度v 齿轮的圆周力 Ft1 = 2T2?dlt = 2?1.66?105?73 18 = 4.536 ?103N8?3 16=2.39 ?108由图10.23查得接触疲劳寿命系数KH

14、N1 = 0.95, KHN2 = 0.98取失效概率为1%安全系数s=1,则小齿轮和大齿轮的接触疲劳许用应 力分别为Khn1 初m1 = 0.95?500Mpa = 475MPas1*2 = Khn2 0Hlim2 = 0.98 ? 375 Mpa= 367.5MPas1取较小值为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即田=田2 = 367.5MPa2)试算小齿轮分度圆直径3 2KHtT2 u + 1ZHZEZd1t -?U?(洞九 d1t n2 v =60 ?1000兀？73.18 ? 327.3-60 ?1000m/s = 1.25m/sd0HKa%b1.0? 4.536 ?10373.18N?m

15、m=61.98N/mm 3邓尸2丫丫QS2 B? YFaYsa0.0187 = 1.915mmi?7Z2( of )mm = 180.36mm ,取整即 a = 180mm2cos144）对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 mn大于由齿根弯曲疲劳 强度计算的法面模数，从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中取整mn = 2mm , 为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径di =85.50mm ,计算小齿轮的齿数，即z1 = d1cos ?mn = 85.50 ?cos14 ?2 = 41.48取Z1 = 42,则大齿轮齿数 Z2 = UZ2 = 3.16 ?42 = 1

16、32.72,取Z2 = 133 , Z1Z2互 为质数3.3.5几何尺寸计算1.计算中心距 + Z2)mn (42 + 133) ?22.3.按圆整后的中心距修正螺旋角（Z1 + Z2）mn3= arccos=2a计算小齿轮和大齿轮的分度圆直径(42+ 133) ?2arccos门 c= 13.5362 ?1804.d1d2Z1mn42 ?25/c -mm = 86.40mm cos B cos13.536Z2mn133 ?2=mm = 273.60mmcos B cos13.536计算齿轮宽度b = ?dd1 = 1.0 ? 86.40mm = 86.40mm取b2 = 86mm , b1

17、= b + (5 10),取b1 = 91mm3.3.6主要设计结论小齿轮齿数Z1 = 42,大齿轮齿数Z2 = 133,模数m = 2mm,压力角a = 20 螺旋 角 0= 13.536 = 13 32 9变位系数 x1 = X2 = 0,中心距 a = 180mm，齿宽 b1= 91mm, b2 = 86mm。小齿轮选用45号钢（调质），大齿轮采用45号钢（正火）。盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人32 71.3? 1.66? 105?0.684 ?0.778 ?cos2141.0? 2422.调整齿轮模数1)计算实际载荷前的数据准备i. 计算圆周速度vd1 = mntZ1?

18、cos f 1.915 ?24?cos14 mm = 47.37mmv= 7t 4 n2?60?1000 = K?47.37?327.3?60?1000(m?s)= 0.812m?sii. 齿宽 b= ? dd1 = 1.0? 47.37mm = 47.37mmHi.计算齿高h及宽高比hh= (2han + c?)mnt = (2 ? 1 + 0.25) ? 1.915mm = 4.308mmb= 47.37?4.308 = 1* 1 ii.002)计算实际载荷系数Kfv. 根据v=0.812m/s, 7级精度，由图10.8查得动载系数Kv = 1.01vi. 由 Ft1 = 2,2? = 2?1.66?105?47 3