《机械课程设计圆柱齿轮设计传动零件的设计计算.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械课程设计圆柱齿轮设计传动零件的设计计算.doc（16页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、五、传动零件的设计计算1 设计高速级齿轮1) 选精度等级、材料及齿数(1) 确定齿轮类型：选用标准直齿锥齿轮齿轮传动，压力角取20°。 材料选择：由表10-1，选择小齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS 大齿轮材料为45钢(正火)，硬度为200HBS二者材料硬度差为40HBS(3) 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度。 选小齿轮齿数(一般初选 20-25)乙= 24,大齿轮齿数Z2= i高XZ1 = 4.816X 24=115.584，圆整取 Z2=115o2) 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式10 29进行试算，即dt _ 2. 92 Jk"_2
2、 ( Ze)2R(1 一 0.5：R)2u f确定公式各计算数值(公式中u= i高)(1) 试选载荷系数Kt =1.3(2) 小齿轮传递的转矩T1=出=2.679 X 104 (N mm)(注：见“四、传动装置的运动和动力参数的计算”)(3) 选取齿宽系数'r = 0.3(4) 由表10 5查得材料的弹性影响系数：Ze=189.8MP/2由图10-20查的区域载荷系数标准直齿圆锥齿轮传动ZH=2.5(5) 由图10 25d查得小齿轮的接触疲劳强度极限二 Hlim1 = 550MPa由图10 25c查得大齿轮的接触疲劳强度极-Hlim2 = 450MPa(6) 由式10-15计算应力循环
3、次数9N1 = 60mjL h = 6014401(2830010) =4.147X 109N2 = N1 / i 高=8.611 X 108(7) 由图10 23曲线1查得接触疲劳强度寿命系数Khni = 0. 90, Khn2 = 0.95(8) 计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1，由式10 14得二 H1】KHn1 二 Hlim1S_0. 905501=495MPaKHn2Hlim2"J H2°. 95450 = 427.5MPa(9)dit _ 2.92 3"0.5皿為厂1.326790(1898、2一 2. 92. 0. 3 (1
4、 - 0. 50. 3)24.816( 427. 5)试算小齿轮分度圆直径d1t，代入二h】中的较小值=54. 707mm(10)计算圆周速度d m1 - d( (1 -0. 5：r)二 54. 707(1 - 0. 50. 3)mm二 46. 501mm(11)计算齿宽bd m1n160 1000二必 5011440 = 3.506m/ s60 1000二(Rdt . u21) / 2 二(0. 354. 707、4. 81621) / 2 = 40. 303mm(12)计算当量齿轮的齿宽系数 d化 二 b / dm1 = 40. 303 / 46. 501 二 0. 867(13) 计算载
5、荷系数K根据v= 3.506 m/s, 7级精度，由图10 8查得动载荷系数Kv= 1.12假设 KAFt /b <100N /mm，由表 10 3 查得K h ：二 kf = 1由表10-2查得使用系数Ka=1 由表10-4查得Kh?. - 1.12 0.18(1 o.6ddyd o.23 10-b-1. 120. 18 (10. 6 0.8672) 0.86720.23 10-340.303 =1.326故载荷系数K = KaKvKh K = 11. 1211.326 二 1.485(14) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10- 12得生 二 g 3 K / 忑 = 5
6、4.7071.485 / 1.3 = 57. 188mm(15) 计算模数mm 二 ch / Z1 = 57 . 188 / 24 = 2. 3833) 按齿根弯曲强度设计 由式10-27得弯曲强度的设计公式为IKFTYfsjm - 3,Ft 1 .Y R(1 0.强 rINJu2 + 1 Wf确定公式内的计算数值(1) 试选 Kfi=1.3由分锥角二 arctan (1 / u)二 arctan( 1 / 4. 816) = 11.730 和- 90 - 11.730 - 78. 270，可得当量齿数zv1 = z1/cos、v = 24 / cos( 11. 730 ) = 24. 512
7、 ,j2 = z2/cos2=115/ cos( 78. 270 ) = 565. 667(2) 由图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限"-'Fim1 二 38°MPa由图10-24b查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限Flim 2二 360MPa 由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数KFN = 0. 88, ©N2 = 0. 91(4) 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1.7,由式1012得；F1KFN1 二 Flim 1°88一二 196. 706MPa1.7KFN2二 Flim 2L91一- 192. 706MPa1.7(5
8、) 查取齿形系数由图10 17查得YFa12. 11取应力校正系数由图10 18查得(8)Ysa1计算大小齿轮的YFaYSa设计计算f丫 Fa 1丫 Sa1匚 F 1丫 Fa2丫 Sa2二 F 2=1.59 Ys：.2,并比较2. 621. 59196.7062. 111.89192. 7061. 890. 02120. 0207GE：Gr(1 - 0. 5r)2Z12 u21二 F41. 32. 67910'0. 3 ( 1 - 0.50. 3)2242v 4. 816210. 02121.063mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取由
9、齿根弯曲强度算得的模数m=1.063m m,并就近圆整为标准值m= 1.25mm。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径di=57.188 mm来计算应有的齿数。于是有Zi=di/1.25=45.750,取乙=46大齿轮齿数 Z2 二 i 高Z! = 4. 81646 二 221 . 536 取乙 二 2214）几何尺寸计算(1) 计算分度圆直径d二乙m 二 461.25 二 57. 5d2 二 Z2m = 2211. 25 二 276. 25(2) 计算分锥角、1 工 arctan (1 / u)工 arctan( 46 / 221) = 11. 7579 = 11 4
10、5'28"、2 = 90 - 11 45'28" = 88 14'32"(3) 计算齿宽b = dd1 = 0. 86757.5 = 49. 853mm取 b1= b2= 50mm4）验算KaFb1 x 931. 82650二 18 636N / mm ： 100N / mm2T1422. 679104d1-57. 5Ft=931. 826N合适2 设计低速级齿轮1）选精度等级、材料及齿数（1）确定齿轮类型：两齿轮均取为渐开线标准直齿圆柱齿轮。（2）材料选择：小齿轮材料为 45钢（调质），硬度为240HBS大齿轮材料为45钢（正火），硬度为
11、200HBS二者材料硬度差为40HBS（3）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度。 选小齿轮齿数(一般初选 23-30) Z3= 28,大齿轮齿数Z4= i低3.705 X 28=103.74，圆整取 乙=103。2) 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式10 9a进行试算，即_ 2.323 ktTl u Ze )2：d U 壮h确定公式各计算数值(公式中u= i低)试选载荷系数Kt =1.3(2) 小齿轮传递的转矩T3T3=Th出=1.239 X 105 (N mm)(注：见“四、传动装置的运动和动力参数 的计算”)(3) 由表10 7选取齿宽系数d =1(4) 由表10 6查得
12、材料的弹性影响系数：ZE=189.8MPa1/2(5) 由图10 25d查得小齿轮的接触疲劳强度极限二 Hlim3 = 550MPa由图10 25c查得大齿轮的接触疲劳强度极二 Hlim4 - 450 MPa(6) 由式10-15计算应力循环次数N3 = 6 0njLh - 60299.0031 (2 8 300 10)=8.611 108N4 二 N3/i 低=8.611 108 / 3. 705 = 2. 324 108(7) 由图10 23曲线1查得接触疲劳强度寿命系数KHN3 - 0 90, Khn4 二 0 95(8) 计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1，由式
13、10 14得匚 H3二KHN3；二 Hlim3°.90550 = 495MPa二 H4Khn4Hlim4°.95450 = 427. 5MPa(9) 试算小齿轮分度圆直径d3t，代入；h 中的较小值d3t 一2.323ktT3U 1 ( ZE )2U'c=2. 3231.3 1.239 1054. 705X X3. 705189. 8 V427.5二 79. 553mm(10)计算圆周速度Vd 3t n360 1000二 79 553299.°03 = 1.245m/ s60 1000(11)计算齿宽bddg二 179. 553 =79. 553mm(12
14、)计算齿宽与齿高之比b/h模数dat79. 553Z328=2. 841mm齿高-2. 25m = 2. 252. 841 = 6. 392mmb理竺2.4466. 392(13) 计算载荷系数K根据v=1.245 m/s, 7级精度，由图10 8查得动载荷系数Kv= 1.04假设 KAFt /b <100N /mm，由表 10 3 查得由表10-2查得使用系数Ka=1由表10-4查得K = 1. 120. 1810.6 I2) d20. 2310，b= 1.120. 18(10. 6 12)120.23 10 -79. 553 二 1.426由图10- 13查得心：=1.320故载荷系
15、数K = KAKvKH K = 11.0411.426 = 1.483(14) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10- 12得d3 二 d3t3 K_厂人 二 79. 5533,1.483 / 1.3 二 83. 123mm(15) 计算模数mm = d3 / Z3 = 83. 123 / 28 = 2. 9692)按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度的设计公式为、|2KT1 丫恥m - 32-PdZ12 冋确定公式内的计算数值(1)由图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限二 F|im1 = 380MPa由图10-24b查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限；Flim 2 = 360
16、MPa 由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数K FN 3 二 0 . 88K fn 4 二 0 . 91(3) 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1.4,由式10- 12得L- F3KFN3；- FE3S0. 883801. 4-238.857MPa计算载荷系数KFN4；二 FE4° 91360 = 234.000MPa1. 4K 二 KA©©：%'1.0411.320 = 1.373查取齿形系数由图10 17查得YFa3 =2.62Y，丫 F：.42. 11取应力校正系数由图10 18查得Ysa3=1.59Ys.41. 89计算大小齿轮的
17、YFaYSa，并比较(8)设计计算YFa3YSa3YFa4Ysa4"42. 621. 59238.8570. 01742. 111. 89234.000-0.01703 2KT3 Yf;Ys：2KT3r1 2822 “73 “39 105262 1.59238.8571.962mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取由弯曲强度算得的模数m=1.962mm，并就近圆整为标准值m= 2mm。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d3=83.123mm 来计算应有的齿数。于是有 Z3=d3/m=83.123/2=41.5
18、62,取 Z3=42大齿轮齿数 Z4 二 i 低Z3 = 3. 70542 二 155. 61 取 Z =1553）几何尺寸计算(1) 计算分度圆直径dg = Z3m = 422 = 8484d4 =乙 m = 1552 = 310(2) 计算齿根圆直径df 3二 m(Z3-2.5)二 2(42-2.5) = 79df 4二 m(Z4-2.5)二 2(155 - 2.5) = 305计算中心距a = ad4)/ 2 =(84310) / 2 =:197 mm计算齿宽b=dd3二 184 二 84 mm取b3=91 mm B4 = b二 84mm4）验算L2T32 1.239105“Ft32950 Nda8412950=35. 119 N / mm ： 100 N / mm合适