齒輪設(shè)計(jì)-第六組

1、第六組 齒輪設(shè)計(jì)2015-11-3 SKY123.ORG設(shè)計(jì)者：第六組指導(dǎo)老師：陳光群齒輪設(shè)計(jì)齒輪設(shè)計(jì)組別：第六組 成員：方智勇、王星、沈佳俊、楊鵬龍、柯曉鵬、滕歡；一、設(shè)計(jì)要求題號輸入功率（KW）n1(rmp)n2(rmp)載荷特性日工作小時（h）生產(chǎn)批量工作環(huán)境3-63.2020045平穩(wěn)12成批閉式二、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1、齒輪類型選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為20o。2、精度等級選擇根據(jù)P205表10-6，選用6級精度。3、材料選擇由P191表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240

2、HBS。4、試計(jì)算小齒輪和小齒輪齒數(shù)（1）、計(jì)算傳動比uu=n1n2=20045=4.444（2）、試取小齒輪齒數(shù)z1z1=23（3）、試計(jì)算大齒輪數(shù)z2z2=u*z1=23*4.444=102.12 齒數(shù)為整數(shù)，試取z2=103，103與23互為質(zhì)數(shù)，成立三、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1、根據(jù)P203式10-11試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，即d1t32KHtT1d×u+1u×(ZHZEZH)2（1）、確定公式中的各參數(shù)值（1）、試選取接觸疲勞強(qiáng)度載荷系數(shù)KHt接觸疲勞強(qiáng)度載荷系數(shù)KHt取值范圍為1.21.8，試取KHt =1.5（2）、計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=9.55×

3、;106×Pn1=9.55×106×3.2200Nmm=1.528×105Nmm（3）、選取圓柱齒輪的齒寬系數(shù)d根據(jù)P206表10-7兩支承相對于小齒輪作不對稱布置，d取值范圍0.71.15。試取d=1 允許（4）、確定區(qū)域系數(shù)ZH根據(jù)P203圖10-20 n=20o時的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH由于齒輪為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪所以 ZH=2.5（5）、確定材料的彈性影響系數(shù)ZE根據(jù)P202表10-5確定ZE=189.8MPa1/2（6）、計(jì)算直齒圓柱齒輪的重合度根據(jù)=（z1×（tan1-tan'）+ z2×（tan2-tan'） ）

4、21=arccosz1cosz1+2ha*=arccos23×cos20o23+2×1=30.172°2=arccosz2cosz2+2ha*=arccos103×cos20o103+2×1=22.810°=z1×tan1-tan'+ z2×tan2-tan'2 =23×tan30.172o-tan20o+103×tan22.810o-tan20o2=1.724（7）、計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Z根據(jù)P202式10-9 Z=4-3=4-1.7243=0.871（8）、查詢小齒輪

5、和大齒輪的接觸疲勞極限根據(jù)P211圖10-25d查得小齒輪的接觸疲勞極限為Hlim1=600MPa。大齒輪的接觸疲勞極限為Hlim2=550MPa。（9）、計(jì)算小齒輪和大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)根據(jù)P209式10-15計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)試取工作年限為10年N1=60×n1×j×Lh=60×200×1×12×300×10=4.32×108N2=N1u=4.32×108×23103=9.647×107（10）、選取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN根據(jù)P208圖10-23查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN小

6、齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.94大齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN2=0.97（11）、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力H試取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1。根據(jù)P207式10-14得H1=KHN1×Hlim1S=0.94×6001MPa=564 MPaH2=KHN2×Hlim2S=0.97×5501MPa=533.5 MPa取H1和H2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞需用應(yīng)力。即H=H2<H1，H=H2=533.5MPa（2）、試算小齒輪分度圓直徑d1td1t32KHtT1d×u+1u×ZHZEZH2=32×1.5×1

7、.528×1051×4.444+14.444×2.5×189.8×0.871533.52=69.589mm2、調(diào)整小齒輪分度圓直徑（1）、計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（1）、圓周速度vv=d1tn160×1000=×69.589×20060×1000ms=0.729ms（2）、齒寬bb=dd1t=1×69.589=69.589mm（2）、計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH（1）、確定使用系數(shù)KA根據(jù)P192表10-2查得使用系數(shù)KA=1（2）、確定動載系數(shù)Kv根據(jù)v=0.729ms、6級精度，由P194圖10

8、-8 查得動載系數(shù)Kv=1.02（3）、計(jì)算齒輪的圓周力Ft1Ft1=2T1d1t=2×1.528×10569.589N=4.392×103N（4）、確定齒間載荷分配系數(shù)KHaKAFt1b=1×4.392×10369.589Nmm=63.114Nmm<100Nmm根據(jù)P195表10-3得齒間載荷分配系數(shù)KHa=1.2（5）、計(jì)算齒向載荷分布系數(shù)KH根據(jù)P196表10-4用插值法查得6級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時。設(shè)：x為小齒輪為6級精度，相對支承非對稱布置時的齒向載荷分布系數(shù)KH。用插值法：1.404-xx-1.410=40-69.

9、58969.589-80 得 x=1.4084齒向載荷分布系數(shù)KH=1.4084（6）、求得實(shí)際載荷系數(shù)KH由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)KH=KAKvKHaKH=1×1.02×1.2×1.4084=1.724（3）、計(jì)算得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1，和相應(yīng)的齒輪模數(shù)m（1）、計(jì)算得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑根據(jù)P204式10-12，d1=d1t3KHKHt=69.589×31.7241.5=72.894mm（2）、按實(shí)際載荷系數(shù)算得的相應(yīng)的齒輪模數(shù)mm=d1z1=72.89423=3.169mm四、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1、根據(jù)P200式10-7試

10、算模數(shù)，即mt32KFtT1Ydz12（YFaYsaF）(1)、確定公式中的各參數(shù)值（1）、試選彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的載荷系數(shù)KFt彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算得載荷系數(shù)KFt取值范圍為1.21.8，試取KFt =1.5（2）、計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)根據(jù)P200式10-5 Y=0.25+0.75a=0.25+0.751.724=0.685（3）、計(jì)算 YFaYsaF確定小齒輪齒形系數(shù) YFa1根據(jù)P200圖10-17查得小齒輪齒形系數(shù) YFa1=2.72確定大齒輪齒形系數(shù) YFa2根據(jù)P200圖10-17查得大齒輪齒形系數(shù) YFa2=2.18確定小齒輪應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1根據(jù)P201圖10-18查得小

11、齒輪應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1=1.58確定大齒輪應(yīng)力修正系數(shù) Ysa2根據(jù)P201圖10-18查得大齒輪應(yīng)力修正系數(shù) Ysa2=1.81確定小齒輪的齒根彎曲疲勞極限 Flim1根據(jù)P209圖10-24c查得小齒輪的齒根彎曲疲勞極限 Flim1=500MPa確定大齒輪的齒根彎曲疲勞極限 Flim2根據(jù)P209圖10-24c查得大齒輪的齒根彎曲疲勞極限 Flim2=400MPa確定小齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1根據(jù)P208圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.9確定大齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN2根據(jù)P208圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN2=0.93確定YFaYsaF根據(jù)P

12、207 可知S的范圍為1.251.5 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 允許根據(jù)P207式10-14F1=KFN1×Flim1S=0.9×5001.4MPa=321.428MPaF2=KFN2×Flim2S=0.93×4001.4MPa=265.715MPaYFa1Ysa1F1=2.72×1.58321.428=0.01337YFa2Ysa2F2=2.18×1.81265.715=0.01485因?yàn)榇簖X輪的YFaYsaF大于小齒輪，所以取 YFa1Ysa1F1=YFa2Ysa2F2=0.01485（2）、試算模數(shù)mtmt32KFtT1Yd

13、z12YFaYsaF=32×1.5×1.528×105×0.6851×232×0.01485mm=2.06572、調(diào)整齒輪模數(shù)（1）、計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（1）、計(jì)算圓周速度vd1=mtz1=2.0657×23=47.5111mmv=d1n160×1000=×47.5111×20060×1000ms=0.4975ms（2）、計(jì)算齒寬bb=dd1=1×47.5111mm=47.5111mm（3）、計(jì)算寬高比bhh=2ha*+c*mt=2×1+0.25×

14、;2.0657mm=4.647825mmbh=47.51114.647825=10.222（2）、計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF（1）、確定動載系數(shù)Kv根據(jù)v=0.4975ms，6級精度，由P194圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.01（2）、計(jì)算齒間載荷分配系數(shù)KFa由Ft1=2T1d1=2×1.528×10547.5111N=6.432×103NKAFt1b=1×6.432×10347.5111Nmm=135.379Nmm>100Nmm根據(jù)P195表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)KFa=1.0（3）、用插值法計(jì)算KH根據(jù)P196表10-4用插值法得

15、KH設(shè)：x為小齒輪d1=47.5111mm，精度等級61.404-xx-1.410=40-47.511147.5111-80 x=1.405 即 KH=1.405 （4）、求得實(shí)際載荷系數(shù)KFKF=KAKvKFaKF=1×1.01×1.0×1.405=1.419（3）、按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)m根據(jù)P204式10-13，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)m=mt3KFKFt=2.0657×31.4191.5mm=2.028mm根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的（GB1357-78）模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列（優(yōu)先選用）1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、1

16、4、16、20、25、32、40、50 模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列。選取標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=72.894mm，算得小齒輪齒數(shù)z1z1=d1m=72.8942.5=29.158取z1=30，則大齒輪齒數(shù)z2=uz1=4.444×30=133.32，取z2=133， z1與z2互為質(zhì)數(shù)。五、幾何尺寸計(jì)算1、計(jì)算分度圓直徑d1=z1m=30×2.5mm=75mmd2=z2m=133×2.5mm=332.5mm2、計(jì)算中心距a=d1+d22=75+332.52=203.75mm3、計(jì)算齒輪寬帶b=dd1=1×75mm=75mm考慮到不可避免

17、的安裝誤差，以及為了保證設(shè)計(jì)齒寬b下節(jié)省材料，一般將小齒輪略加寬（510）mm，即b1=b+510mm=75+510mm=8085mm。取b1=80mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即b2=b=75mm。4、計(jì)算P221圖10-37如圖所示的D0、D1、D2、D3、D4、da、C根據(jù)P231圖10-37，使用模型法，量的軸孔直徑D4=8mm。D4D42=Dada2=8D42=3680 D41=17.78mmD4D41=Dada1=8D1=36337.5 D42=75mmD02=337.5-1014mn=337.5-12×2.5=307.5mmD12=D0+D32=307.5+1202=213.75mmD22=0.250.35D0-D3=0.3×307.5-120=56.25mmD32=1.6D4=1.6×75=120mmC2=0.20.3B=0.25×75=18.75mm5、計(jì)算普通平鍵的長L、寬b、高h(yuǎn)根據(jù)P106表6-1 已知d1=75mm、d2=332.5mm 小齒輪：鍵寬b1×鍵高h(yuǎn)1=6×6 鍵長L1=70mm大齒輪：鍵寬b2×鍵高h(yuǎn)2=20×12 鍵長L2=70mm六、主要設(shè)計(jì)結(jié)論齒數(shù)：