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直齿轮设计计算实例

更新时间:2020-09-12 23:02:12

  已知条件:斜齿圆柱齿轮传动,输入功率为PII=3.96kw,齿轮转速为nII=169r/min,传动比为i2=2.64,由电动机驱动,工作寿命为10年,每年工作300天,每天工作16小时,轻微冲击,转向不变。

  1、齿轮基本参数选定(齿轮设计参照《机械设计》教材进行设计)

  (1)运输机为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度。

  (2)材料:参照表10-1高速级小齿轮选用45#钢调质处理,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用45#钢调质处理,齿面硬度为220HBS。

  (3)小齿轮齿数初选为,大齿轮齿数

  2、按齿面接触强度计算

  由设计计算公式(10-9a)进行计算,即

  

  (1)确定公式内的各计算数据

  ①试选载荷系数

  ②计算小齿轮传递的转矩

  

  ③由表10-7选取齿宽系数

  ④由表10-6查得材料的弹性影响系数

  ⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限

  ⑥由式10-13计算应力循环次数。

  

  

  ⑦由图10-19取接触疲劳寿命系数

  ⑧计算接触疲劳许用应力

  取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得

  

  

  ﹙2﹚计算

  ①试算小齿轮分度圆直径,代入中最小值。

  

  ②计算圆周速度v

  

  ③计算齿宽b

  

  ④计算齿宽与齿高之比

  模数

  齿高

  

  ⑤计算载荷系数

  根据,8级精度,由图10-8查得动载荷系数

  直齿轮,

  由表10-2查得使用系数

  由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,

  由查图得

  故载荷系数

  ⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式(10-10a)得

  

  ⑦计算模数m

  

  3、按齿根弯曲强度设计

   由式(10-5)得弯曲强度的设计公式为

  

  (1)确定公式内的各计算数值

  ①由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度极限

  ②由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,

  ③计算弯曲疲劳许用应力

  取弯曲疲劳安全系数S=1.3,由式(10-12)得

  

  ④计算载荷系数K

  

  ⑤查取齿形系数

  由表10-5查得

  ⑥查取应力校正系数

  由表10-5查得

  ⑦计算大、小齿轮的并加以比较

  

  故小齿轮的数值较大。

  (2)设计计算

  

   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,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取弯曲强度算得的模数2.22并就近圆整为标准值,按接触疲劳强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数

  

  大齿轮齿数

  4、几何尺寸计算

  (1)计算分度圆直径

  

  (2)计算中心距

  

  (3)计算齿宽

  

  取

  (4)计算齿顶圆和齿底圆直径