機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)例題

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例1設(shè)計(jì)用于帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的閉式單級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。傳遞功率P=2.7kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=350r/min，傳動(dòng)比i=3.57。輸送機(jī)工作平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，兩班工作制，齒輪對(duì)稱布置，預(yù)期壽命10年，每年工作300天。

解：1.選擇齒輪精度等級(jí)、材料、齒數(shù)

1）帶式輸送機(jī)屬于一般機(jī)械，且轉(zhuǎn)速不高，故初選擇8級(jí)精度。2）因載荷平穩(wěn)，傳遞功率較小，可采用軟齒面齒輪。參考表5-6，小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度220~250HBS，σσσ

FE1=230MPa；大齒輪選用

HLim1=595MPa，

45鋼正火處理，齒面硬度170~200HBS，

HLim2=520MPa，σFE2=200MPa。

3）初選小齒輪齒數(shù)z1=24（55），則z2=iz1=3.57×24=85.68（196），取z2=87。故實(shí)際傳動(dòng)比i=z2/z1=87/24=3.62，與要求的傳動(dòng)比3.57的誤差小于3%。

對(duì)于齒面硬度小于350HBS的閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，應(yīng)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲強(qiáng)度校核。

2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)

2000KT1u?1?ZEZHZ??設(shè)計(jì)公式5-48d1?3??du????H?????21）查表5-8，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)械是輸送機(jī)，且工作平穩(wěn)，取載荷系數(shù)K=1.2。

P2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1?955?0?n12.795?50?3507N3?.m6713）查表5-13，齒輪為軟齒面，對(duì)稱布置，取齒寬系數(shù)φd=1。

1

4）查表5-10，兩齒輪材料都是鍛鋼，故取彈性系數(shù)ZE=189.8MPa1/2。

5）兩齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，且正確安裝，故節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5，取重合度系數(shù)Zε=0.9。

?HLimZNZWZX?6）計(jì)算許用接觸應(yīng)力????H?SH①應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

小齒輪N1=60n1jLh=60×350×1×(2×8×300×10)=10.08×108大齒輪N2=N1/i=10.08×108/3.62=2.78×108

②據(jù)齒輪材料、熱處理以及N1、N2，查接觸疲乏壽命系數(shù)圖表，不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，得接觸疲乏壽命系數(shù)ZN1=1，ZN2=1，兩齒輪均為軟齒面故ZW=1，ZX=1。

③一般傳動(dòng)，取安全系數(shù)SH=1.1。④計(jì)算許用接觸應(yīng)力

??????H1?HLim1ZZZSN1WH1X?595?1520?1?HLim2ZN2ZWZX?540.9MPa?????427.7MPa??H2?1.11.1SH2取小值[σ

H2]代入計(jì)算。

7）計(jì)算

2000KT1u?1?ZEZHZ?3???d1?du????H?2?2000?1.2?73.6713.62?1189.8?2.5?0.9???3??????81.56mm?13.62427.7???28）計(jì)算主要尺寸

①模數(shù)m=d1/z1=81.56/24=3.4mm（1.48）查表5-2，取標(biāo)準(zhǔn)值m=4mm（1.5）。

②分度圓直徑d1=mz1=4×24=96mm（1.5*55=82.5）

2

d2=mz2=4×87=348mm（1.5*196=285）

③齒寬b=φdd1=1×96=96mm（82.5），取b2=96mm，b1=b2+6=102mm（88）

④中心距a=(d1+d2)/2=(96+348)/2=222mm（183.75）3.驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度按公式5-42校核

?F?2000KTY2000KTY1FaYSaY?1FSY??????F

bd1bd1m1）由z1=24，z2=87，根據(jù)PPT中P91~92，得齒型系數(shù)YFa1=2.65，YFa2=2.21。（YFS1=3.944，YFS2=3.948）

2）由z1=24，z2=87，根據(jù)PPT中P91~92，得應(yīng)力集中系數(shù)YSa1=1.58，YSa2=1.77。Yε≤1，保守考慮取Yε=1（0.689）(0.667)。

?FEYSTYNYX??3）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力???F?SF①據(jù)齒輪材料、熱處理以及N1、N2，查彎曲疲乏壽命系數(shù)圖表，得彎曲疲乏壽命系數(shù)YN1=1，YN2=1,試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)YST=2;彎曲疲乏強(qiáng)度計(jì)算尺寸系數(shù)YX=1。

②一般傳動(dòng)，取安全系數(shù)SF=1.25。③計(jì)算許用彎曲應(yīng)力

??????F1?FE1YYYSSTN1FX?230?2?368MPa1.25??????F2?FE2YYYSSTN2FX?200?2?320MPa1.254）校核計(jì)算

3

?F1?2000KTY2?1.2?73671?2.65?1.581Fa1YSa1??368MPa??20.08MPa(43.96)????F1?bd1m96?96?4?F2?2000KTY2?1.2?73671?2.21?1.771Fa2YSa2??320MPa??18.76MPa????F2?bd1m96?96?4彎曲強(qiáng)度足夠。

4.驗(yàn)算齒輪的圓周速度

3.14?96?350v???1.76m/s

60?100060?1000對(duì)照表5-12可知，選用9級(jí)精度較為合宜。

修正K，考慮彎曲疲乏有很大余量將m值減小，增大z的個(gè)數(shù)，再進(jìn)行計(jì)算。

5、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（略）

例2試設(shè)計(jì)非均勻密度材料攪拌機(jī)的傳動(dòng)裝置——單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器中的齒輪傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率P=22kW，轉(zhuǎn)速n1=970r/min，用聯(lián)軸器與高速齒輪軸聯(lián)接，傳動(dòng)比為4.6，單向傳動(dòng)，單班工作制，預(yù)計(jì)壽命10年。

解：1.選擇齒輪材料、精度等級(jí)、參數(shù)

1）考慮傳遞功率較大，且有一定沖擊，大、小齒輪均采用40Cr調(diào)質(zhì)后表面淬火。參考表5-6，取小齒輪的齒面硬度為50~55HRC，σσ

HLim1=1180MPa，σFE1=365MPa；大齒輪的齒面硬度HLim2=1180MPa，σFE2=365MPa。

?d1n148~52HRC，

2）初選取8級(jí)精度等級(jí)。

4

3）選小齒輪齒數(shù)z1=23，則z2=iz1=4.6×23=105.8，取z2=106。故實(shí)際傳動(dòng)比i=z2/z1=106/23=4.61，齒數(shù)比u=i=4.61。

4）初選螺旋角β=1302.按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式5-61mn?32000KT1YFaYSaY?2?cos?2?dZ1??F?1）查表5-8，取載荷系數(shù)K=1.6。2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1?9550?P22?9550??216.6N?mn19703）查表5-13，齒輪為硬齒面，對(duì)稱布置，取齒寬系數(shù)φd=0.8。4）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)

zV1=z1/cos3β=23/cos3130=24.86zV2=z2/cos3β=106/cos3130=114.60

5）椐zV1、zV2和PPT中P91~92，得齒型系數(shù)YFa1=2.74，YFa2=2.17。6）椐zV1、zV2和PPT中P91~92，得應(yīng)力修正系數(shù)YSa1=1.59，YSa2=1.80，Y??1????120?1?1?13?0.89161207）取安全系數(shù)SF=1.25。8）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力

??????F1???????F2?FE1YYYSSTN