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齿轮传动设计例题 1. 闭式标准直齿圆柱齿轮传动（软齿面） * 例1 闭式标准直齿圆柱齿轮传动 如图所示，试设计此带式输送机减速器的高速级齿轮传动。已知输入功率P1=10kW ，小齿轮转速n1=960r/min ，齿数比u=3.2，由电动机驱动，工作寿命15年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。 * ?按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 ?运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。 ?材料选择 由表选择 小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS； 大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240 HBS。 ?选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=uz1=3.2×24=76.8， 取z2=77。 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 * ?确定公式的各计算数值 2、按齿面接触强度设计 ?试选载荷系数Kt=1.3。 ?计算小齿轮传递的转矩 * 2、按齿面接触强度设计 ?由表选取齿宽系数?d=1 ?由表查得材料的弹性影响系数ZE=189.8 MPa1/2 ?由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1=600 MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2=550 MPa。 ?计算应力循环次数 N1=60n1jLh=60×960×1×(2×8×300×15)=4.147×109 N2=N1/u=4.147×109/3.2=1.296×109 ?由图取接触疲劳寿命系数KHN1=0.90；KHN2=0.95。 * 2、按齿面接触强度设计 ?计算接触疲劳许用应力。 取安全系数S=1 * ?计算 ?试算小齿轮分度圆直径d1t，代入中较小的值。 2、按齿面接触强度设计 ?计算圆周速度 * ?计算齿宽b 2、按齿面接触强度设计 ?计算齿宽与齿高之比b/h * ?计算载荷系数 根据v=3.29m/s，7级精度，查图得动载系数Kv=1.12。 直齿轮，KH?= KF?= 1。 由表查得使用系数KA= 1 。 由表用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，KH?= 1.423。 由b/h=10.67，KH?= 1.423查图得KF?= 1.35；故载荷系数 K=KAKvKH?KH?=1×1.12×1×1.423=1.594 2、按齿面接触强度设计 * 2、按齿面接触强度设计 ?按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 ?计算模数 * ?确定公式的各计算数值 3、按齿根弯曲强度设计 ?由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE1=500 MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限?FE2=380 MPa。 ?由图取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85；KFN2=0.88 * 3、按齿根弯曲强度设计 ?计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 ?计算载荷系数 K=KAKvKF?KF?=1×1.12×1×1.35=1.512 * 3、按齿根弯曲强度设计 ?查取齿形系数 由表查得 YFa1=2.65；YFa2=2.226。 ?查取应力校正系数 由表查得 YSa1=1.58；YSa2=1.764。 ?计算大、小齿轮的 并加以比较。 ? * ?设计计算 3、按齿根弯曲强度设计 * 取何m? 齿面接触疲劳强度?d(a) 齿根弯曲疲劳强度?m 按2.05就近圆整取标准值2.5mm。 取z2=90 * 4、几何尺寸计算5、结构设计及绘制齿轮零件图 * 常用的齿轮材料及其机械性能 材料牌号 热处理方法 硬度 HBS HRC(齿面) 45 正火 169～217 调质 229～286 表面淬火 40～50 40Cr 调质 241～286 表面淬火 48～55 20Cr 渗碳淬火 56～62 20CrMnTi 渗碳淬火 56～62 * 圆柱齿轮的齿宽系数 装置状况 两支承相对于小齿轮做对称布置 两支承相对于小齿轮做对不称布置 小齿轮悬臂布置 ?d 0.9～1.4(1.2～1.9) 0.7～1.15(1.1～1.65) 0.4～0.6 注： 1）大、小齿轮皆为硬齿面时，取偏下限值；若皆为软齿面或仅大齿轮为软齿面时，可取偏上限值。 2）括号内的数值用于人字齿轮，此时b为人字齿轮的总宽度。 3）金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时， ?d可小到0.2。 4）非金属齿轮可取?d=0.5~1.2。 * 弹性影响系数 表中所列夹布塑胶的泊松比?为0.5，其余材料的?均为0.3。 弹性模量 E/MPa 齿轮材料 配对齿轮材料 灰铸铁 球墨铸铁 铸钢 锻钢 夹布塑胶 11.8×104 17.3×104 20.