齒 輪 傳 動 設 計 示 例(直齒圓柱齒輪)

齒輪傳動設計示例設計一輸送機用一級閉式直齒圓柱齒輪傳動，已知輸入功率P=9.2kW，n1=970r/min，i=4.76，運轉平穩(wěn)，對稱布置，單向工作，單班工作，預期壽命5年（每年300天計）。計算與說明主要結果選定材料，精度等級，確定參數(shù)(1)選材料，由表10-1小齒輪45鋼調質，HBS1=236大齒輪45鋼正火，HBS2=190(2)一般工作機，選8級精度(3)選z1=21，z2=iz1=4.76x21=99.96取z2=100i=z2/z1=4.762允許誤差±5%(4)由表10-7選d=1.22.按齒面接觸疲勞強度設計(1)初選Kt=1.3(2)小齒輪傳遞的轉矩T1=9.55x106P/n1=9.55x106x9.2/970=90577N.mm(3)由圖10-21c、d，小齒輪σHlim1=570MPa大齒輪σHlim2=390MPa(4)工作循環(huán)次數(shù)N1=60n1jhh=60x970x1x1x8x300x5=6.984x108N2=N1/i=6.984x108/4.76=1.467x108由圖10-19KHN1=1，KHN2=1(5)計算許用接觸疲勞應力取SH=1[σH]1=KHN1σHlim1/SH=1x570/1=570MPa[σH]2=KHN2σHlim2/SH=1x390/1=390MPa(6)標準直齒輪=20°，ZH=2.5，由表10-6，ZE=189.8MPa1/2(7)計算圓周速度v=πd1tn1/60x1000=πx70.576x970/60x1000=3.58m/s＜5m/s(8)計算齒寬b=ddt1=1.2x70.576=84.691mm(9)復核載荷系數(shù)由v=3.58m/s，8級精度查圖10-8，得Kv=1.17直齒輪，由表10-3，KHα=KFα=1由表10-2，得KA=1由表10-4，插值計算KHβ=1.42mt=dt1/z1=70.576/21=3.361mmh=2.25mt=2.25x3.361=7.562mmb/h=70.576/7.562=9.33由圖10-13，得KFβ=1.3K=KAKVKHαKHβ=1x1.17x1x1.42=1.66(10)校正分度圓直徑(11)計算模數(shù)及主要尺寸m=d1/z1=76.568/21=3.65mm根據(jù)模數(shù)標準，取m=3.75mmd1=mz1=3.75x21=78.75mmd2=mz2=3.75x100=375mmb=dd1=1.2x78.75=94.5mm取b2=90mm，b1=100mm校核齒根彎曲強度(1)由圖10-20c,σFlim1=270MPaσFlim1=310MPa循環(huán)次數(shù)大于4x106，KFN1=1，KFN2=1取SF=1.25，則[σF]1=KFN1σFlim1/SF=1x270/1.25=216MPa[σF]2=KFN2σFlim2/SF=1x310/1.25=248MPa(2)計算KK=KAKVKFαKFβ=1x1.17x1x1.3=1.52(3)由表10-5，查得YFa1=2.76，YSa1=1.56YFa2=2.18，YSa2=1.79(4)校核所以抗彎強度足夠(5)驗算Ft=2T1/d1=2x90577/78.75=2300NKAFt/b=1x2300/95=24N/mm＜100N/mm合理小齒輪HBS1=236大齒輪HBS2=1908級精度z1=21，z2=100d=1.2Kt=1.3T1=90577N.mmKHN1=1KHN2=1[σH]1=570MPa[σH]2=390MPad1t=70.576mmKv=1.17KHα=KFα=1KA=1KHβ=1.42KFβ=1.3K=1.66m=3.75mmd1=78.75mmd2=375mmb2=95mmb1=100mm[σF]1=216MPa[σF]2=248MPaK=1.52σF1=51MPaσF2=46MPa計算示例1一對閉式標準直齒圓柱齒輪傳動，已知n1=970r/min，z1=20，i=3，m=6mm，b=120mm，載荷系數(shù)K=1.2，大齒輪的齒根彎曲疲勞應力σF2=49.7MPa，且YFa1YSa1=4.48，YFa2YSa2=4.18，試:(1)計算小齒輪的齒根彎曲疲勞應力σF1(2)按齒根彎曲疲勞強度計算傳遞的功率P。解：(1)因為則(2)因為得T1=107010N.mm有T1=9.55x106P/n1=9.55x106P/970=107010則P=10.7kW二、設計一輸送機用一級閉式斜齒圓柱齒輪傳動，已知輸入功率P=9.2kW，n1=970r/min，i=4.76，運轉平穩(wěn)，對稱布置，單向工作，單班工作，預期壽命5年（每年300天計）。計算與說明主要結果選定材料，精度等級，確定參數(shù)(1)選材料，由表10-1小齒輪45鋼調質，HBS1=236大齒輪45鋼正火，HBS2=190(2)一般工作機，選8級精度(3)選z1=21，z2=iz1=4.76x21=99.96取z2=100i=z2/z1=4.762允許誤差±5%(4)由表10-7選d=1.22.按齒面接觸疲勞強度設計(1)初選βt=15°(2)初選Kt=1.3(3)由圖10-30，得ZH=2.42(4)計算εα(5)計算許用接觸疲勞應力由圖10-21c，小齒輪σHlim1=570MPa大齒輪σHlim2=390MPaN1=60n1jhh=60x970x1x1x8x300x5=6.984x108N2=N1/i=6.984x108/4.76=1.467x108由圖10-19KHN1=1，KHN2=1[σH]1=KHN1σHlim1/SH=1x570/1=570MPa[σH]2=KHN2σHlim2/SH=1x390/1=390MPa(6)計算d1t，由表10-6，ZE=189.8MPa1/2注意：[σH]代小值。(7)計算圓周速度v=πd1tn1/60x1000=πx58.563x970/60x1000=2.97m/s＜5m/s(8)復核載荷系數(shù)b=dd1t=1.2x58.563=70.276mmb/h=70.276/2.25mnt=70.276x21/2.25x58.563xcos15°=11.6上式中mnt=d1tcosβt/z1εβ=0.318dz1tanβt=0.318x1.2x21xtan15°=2.15由表10-2，得KA=1由v=2.97m/s，8級精度查圖10-8，得Kv=1.16假設KAFt/b＜100N/mm，由表10-3，KHα=KFα=1.4由表10-4，KHβ=1.417由圖10-13，得KFβ=1.35K=KAKVKHαKHβ=1x1.16x1.4x1.417=2.3(9)修正分度圓直徑mn=d1cosβt/z1=70.830xcos15°/21=3.26mm根據(jù)模數(shù)標準，取mn=3.5mm(10)計算主要尺寸a=(z1+z2)mn/2cosβ=(21+100)3.5/2cos15°=219.220mm圓整，取a=220mmβ=arcos[(z1+z2)mn/2a]=arcos[(21+100)3.5/2x220]=15°44′24〞d1=mnz1/cosβ=3.5x21/cos15°44′24〞=76.363mmd2=mnz2/cosβ=3.5x100/cos15°44′24〞=363.635mmb=dd1=1.2x76.363=91.6mm，b2=92mm，b1=97mm3.校核齒根彎曲強度(1)由圖10-20c,σFlim1=270MPaσFlim2=310MPa取SF=1.25，KFN1=KFN2=1[σF]1=KFN1σFlim1/SF=1x270/1.25=216MPa[σF]2=KFN2σFlim2/SF=1x310/1.25=248MPa(2)確定齒形系數(shù)和應力校正系數(shù)zV1=z1/cos3β=21/cos315°44′24〞=23.6zV2=z2/cos3β=100/cos315°44′24〞=112由表10-5插值計算得YFa1=2.65，YSa1=1.58YFa2=2.15，YSa2=1.82則，Yβ=1-εββ/120°=1-1x15°44′24〞/120°=0.87εβ＞1.62，取εβ=1代入即可。(3)校核Ft=2T1/d1=2x90577/76.363=2372NK=KAKVKFαKFβ=1x1.16x1.4x1.35=2.19

所以抗彎強度足夠KAFt/b=1x2372/92=25.8N/mm＜100N/mm合理HBS1=236HBS2=1908級精度z1=21z2=100d=1.2βt=15°Kt=1.3ZH=2.42εα=1.