華科機械設(shè)計第3章設(shè)計例題

1、機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題 例題：例題： 兩級圓柱齒輪減速器由電機驅(qū)動。輸入功率兩級圓柱齒輪減速器由電機驅(qū)動。輸入功率 p17kw，輸入轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)速 n11000r/min，高速級傳動比，高速級傳動比 i 4.6，單向運，單向運轉(zhuǎn)、載荷有輕微沖擊、預(yù)期壽命轉(zhuǎn)、載荷有輕微沖擊、預(yù)期壽命 10 年、每天工作年、每天工作 8h。試設(shè)計高速級齒輪傳動。試設(shè)計高速級齒輪傳動。一、要求分析一、要求分析屬中速、中載的一般齒輪傳動屬中速、中載的一般齒輪傳動二、設(shè)計方案二、設(shè)計方案方案一：斜齒圓柱齒輪、材料方案一：斜齒圓柱齒輪、材料可采用軟齒面，也可采用硬齒面可采用軟齒面，也

2、可采用硬齒面采用斜齒輪，使傳動平穩(wěn)采用斜齒輪，使傳動平穩(wěn)方案二：斜齒圓柱齒輪、材料方案二：斜齒圓柱齒輪、材料用用45鋼、軟齒面；鋼、軟齒面；用用45鋼、硬齒面。鋼、硬齒面。機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題三、設(shè)計過程三、設(shè)計過程1）材料及熱處理）材料及熱處理 45 45大齒輪材料大齒輪材料 45 45小齒輪材料小齒輪材料小齒輪熱處理小齒輪熱處理 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)正火正火表面淬火表面淬火大齒輪熱處理大齒輪熱處理表表33，取中間值，取中間值小齒輪硬度小齒輪硬度 230hbs 50hrc190hbs 50hrc大齒輪硬度大齒輪硬度1170接觸疲接觸疲勞極限勞極限 1limh 5

3、80圖圖316，軟齒面查圖，軟齒面查圖b“碳鋼碳鋼”2limh 5501170表面淬火表面淬火軟齒面時小齒輪硬度取大些軟齒面時小齒輪硬度取大些表表332）確定許用應(yīng)力）確定許用應(yīng)力硬齒面查圖硬齒面查圖c“調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼”彎曲疲彎曲疲勞極限勞極限 1limf 220340圖圖3172limf 210340 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 一一 方案方案 二二 機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題應(yīng)力循應(yīng)力循環(huán)次數(shù)環(huán)次數(shù)1n)830010(10001606011 tann14.41082ninn/12 3.13108每年按每年按300天計算天計算接觸壽接觸壽命

4、系數(shù)命系數(shù)1nz圖圖31812nz1彎曲壽彎曲壽命系數(shù)命系數(shù)1ny圖圖31912ny1 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 一一 方案方案 二二 安全系數(shù)安全系數(shù)minhs表表341表表34minfs1.4許用接觸許用接觸疲勞應(yīng)力疲勞應(yīng)力1hp minh1n1limh1hp/ sz 58011702hp minh2n2limh2hp/ sz 5501170許用彎曲許用彎曲疲勞應(yīng)力疲勞應(yīng)力 1fp minf1nst1limf1fp/ syy 314 4862fp minf2nst1limf2fp/ syy 300 4862st y查線查線 2，不允許，不允許出現(xiàn)點蝕出現(xiàn)點蝕方案一查線方

5、案一查線 1方案二查線方案二查線 2機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題3）確定有關(guān)參數(shù)）確定有關(guān)參數(shù)12初選螺旋角初選螺旋角選擇齒輪選擇齒輪精度等級精度等級表表358級級齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)d 表表360.90.5齒數(shù)齒數(shù)1z閉式軟齒面閉式軟齒面 z12040閉式硬齒面閉式硬齒面 z1172526變位系數(shù)變位系數(shù) vakkkkk 1.251.25其中其中kk估計齒輪圓周速度估計齒輪圓周速度v9m/s2z21 z2z1i z14.6（圓整）（圓整）11997載荷系數(shù)載荷系數(shù)00ak表表31，輕微沖擊，輕微沖擊vk斜齒輪斜齒輪 kv1.021.21.11.1軟齒面軟齒面 1

6、1.2，硬齒面，硬齒面 1.11.351.151.25 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 一一 方案方案 二二 k斜齒輪斜齒輪 k1.21.41.21.3初選范圍初選范圍 1015機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題4）設(shè)計計算）設(shè)計計算設(shè)計準則設(shè)計準則材料系數(shù)材料系數(shù)ez2.450.8重合度系數(shù)重合度系數(shù)hz節(jié)點區(qū)域系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)189.8z表表32z斜齒輪斜齒輪 z0.750.880.989因因hp2hp1，故取，故取hp=hp2550mpa 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 一一 方案方案 二二 u減速傳動：減速傳動：u i4.6閉式軟

7、齒面：按接觸強度設(shè)計，閉式軟齒面：按接觸強度設(shè)計，按彎曲強度校核按彎曲強度校核閉式硬齒面：按彎曲強度設(shè)計，閉式硬齒面：按彎曲強度設(shè)計，按接觸強度校核按接觸強度校核mm123d12hphe1uuktzzzzd mpa圖圖311 12coscos z螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù)許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力hp 齒數(shù)比齒數(shù)比方案一：方案一：按接觸強按接觸強度設(shè)計度設(shè)計閉式閉式 軟齒面軟齒面閉式閉式 硬齒面硬齒面機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題計算模數(shù)計算模數(shù)nm71.986mm222.36mma中心距中心距162350n.mm 11o33212612cos986.71cos11n

8、zdm 反算螺旋角反算螺旋角小齒輪轉(zhuǎn)矩小齒輪轉(zhuǎn)矩1t10001710955010955031131 npt分度圓直徑分度圓直徑 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 一一 2.71mm圓整為圓整為 3 12cos2)11926(3cos2)(21n zzma圓整為圓整為 2222222)11926( 3cos2)(cos121n1 azzm 3216 . 416 . 49 . 0162350898. 12550989. 08 . 045. 28 .189 d機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題計算齒寬計算齒寬vb272mm按彎曲強按彎曲強度校核度校核79.61

9、mm1vz27.6560000100061.7910006011 ndv當量齒數(shù)當量齒數(shù)精確計算分精確計算分度圓直徑度圓直徑1dzm213311cos/263cos/o1n 4.17m/s與假設(shè)相符與假設(shè)相符 3vcoszz 364.39mm2d213311cos/1193o 注意：應(yīng)使（注意：應(yīng)使（d1d2）/2a65.7161.799 . 01d2 db b178mmmm)105(21 bb計算圓周計算圓周速度速度2vz126.541fay2.6齒形系數(shù)齒形系數(shù)2fay2.2 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 一一 圖圖314fpsafa1n1f2 yyyydbmkt應(yīng)圓整應(yīng)圓

10、整b機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題重合度系數(shù)重合度系數(shù)y0.89校核計算校核計算彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力1.61略略92. 085. 0 y結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力修正系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)sa1y1.82sa2y85. 065. 0 y螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù)方案一設(shè)計完成（閉式軟齒面）方案一設(shè)計完成（閉式軟齒面）89. 075. 061. 16 . 261.79372162350898. 12 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 一一 圖圖315y0.75大則取小值大則取小值f1 彎曲強度彎曲強度滿足要求滿足要求mpa100 mpa3141hp 61. 16 . 282

11、. 12 . 2100sa1fa1sa2fa21f yyyy f2 彎曲強度彎曲強度滿足要求滿足要求mpa3002hp mpa96 機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題22.44方案二：方案二：按彎曲強按彎曲強度設(shè)計度設(shè)計當量齒數(shù)當量齒數(shù)mmcos23fpsafad2121n yyzyyktm v1zo331v112cos/21cos/ zz103.65v2zo332v212cos/97cos/ zz1fay2.76齒形系數(shù)齒形系數(shù)2fay2.22圖圖3141.55應(yīng)力修正系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)sa1y1.79sa2y圖圖315 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案

12、 二二 重合度系數(shù)重合度系數(shù)y0.8992. 085. 0 y85. 065. 0 y螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù)y0.8齒數(shù)少取大值齒數(shù)少取大值閉式閉式 硬齒面硬齒面機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題比較彎曲比較彎曲強度大小強度大小0088. 048655. 176. 2fp1sa1fa1 yy0082. 048679. 122. 2fp2sa2fa2 yy小小齒齒輪輪大大齒齒輪輪小齒輪強小齒輪強度弱些度弱些代入大值代入大值計算計算設(shè)計模數(shù)設(shè)計模數(shù)nm3fpsafad2121cos2 yyzyykt 32o20088. 05 . 02189. 08 . 012cos162

13、350234. 22 mm70. 2 165.87mma中心距中心距 12cos2)9721(75. 2cos2)(21n zzma圓整為圓整為 166 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 二二 向上靠標準模數(shù)，取向上靠標準模數(shù)，取 mn2.75mm機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題 12o126反算螺旋角反算螺旋角1662)9721(75. 2cos2)(cos121n1 azzm 59.08mm精確計算分精確計算分度圓直徑度圓直徑1dzm61212cos/2175. 2cos/o1n 272.92mm2d61212cos/9775. 2o 計算齒寬計算

14、齒寬vb230mm60000100008.5910006011 ndv3.09m/s與假設(shè)相符與假設(shè)相符54.2908.595 . 01d2 db b135mmmm)105(21 bb計算圓周計算圓周速度速度b按接觸強按接觸強度校核度校核mpa12hp211heh uubdktzzzz材料系數(shù)材料系數(shù)ez2.45hz節(jié)點區(qū)域系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)189.8表表32mpa圖圖311 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 二二 機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題0.82重合度系數(shù)重合度系數(shù)zz斜齒輪斜齒輪 z0.750.880.989hp2hp1 1170mpa 11

15、70mpau減速傳動：減速傳動：u i4.6z61212coscos 螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù)許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力hp 齒數(shù)比齒數(shù)比 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 方案方案 二二 校核計算校核計算接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力uubdktzzzz12211he h 6 . 46 . 508.5930162350234. 22989. 082. 045. 28 .1892 mpa1170mpa1089hp 結(jié)論：接觸強度滿足要求結(jié)論：接觸強度滿足要求略略結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計方案二設(shè)計完成（閉式硬齒面）方案二設(shè)計完成（閉式硬齒面）機械設(shè)計機械設(shè)計第三章第三章 齒輪傳動設(shè)計例題齒輪傳動設(shè)計例題兩組方案主要結(jié)果比較兩組方案主要結(jié)果比較 45鋼鋼 45 鋼鋼 齒輪材料齒輪材料 齒輪熱處理齒輪熱處理 表面淬火表面淬火小齒輪調(diào)質(zhì)小齒輪調(diào)質(zhì)大齒輪正火大齒輪正火螺旋角螺旋角 齒數(shù)齒數(shù) 26 2179.61 59.08分度圓直徑分度圓直徑（mm） 1d2d364.39 272.923 2.75 模數(shù)（模數(shù)（mm） 齒寬（齒寬（mm） 78 35 中心距（中心距（mm）222 166設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 方案方案 一一 方案方案 二二 12o126