机械专业齿轮设计实例解析.docVIP

【例1】设计一电动机驱动的带式运输机的两级减速器高速级的直齿圆柱齿轮传动。已知传递的功率P1=5.5kW，小轮转速n1=960r/min，齿数比u=4.45。 解： 1．轮齿部分主要几何尺寸的设计与校核 ① 选定材料、齿数、齿宽系数 由表10-7选择常用的调质钢 小轮：45调质 HB1=210～230， 大轮：45正火 HB2=170～210， 取小轮齿数Z1=22，则大轮齿数Z2=uZ1=4.45×22≈98， 对该两级减速器，取?d=1。 ②确定许用应力： 许用接触应力 许用弯曲应力 式中 ?Hlim1=560MPa，?Hlim2=520MPa（图8-7（c））， ?Flim1=210MPa，?Flim2=200MPa（图8-7（c））。 ?Flim按图8-26查取，应力修正系数YST=2，而最小安全系数?Hlim=?Flim=1（表8-5），故 MPa MPa MPa MPa ③ 按齿面接触强度设计 由式 d1≥ 计算小轮直径。 载荷系数K=KAKVKβ 取KA=1（表8-2），KV=1.15，Kβ=1.09（表8-3），故 K=1×1.15×1.09=1.25 小轮传递的转矩 T1=9.55×106p/n=9.55×106×5.5/960=54713.5Nmm 弹性变形系数ZE=189.8（表10-5）。 节点区域系数ZH=2.5。 将以上数据代入上式得 d1≥mm ④确定主要参数 求中心距a a=(d1+d2)/2=d1(1+i/2)=51.86×(1+4.45)/2=141.32 mm 圆整后，取a=145mm，则d1的计算值变为53.2mm。 计算模数 m=d1/z1=53.2/22=2.4mm 按表10-1取标准模数m=2.5mm。 求z1、z2 总齿数 zc=z1+z2=2a/m=2× 若Zc不等于整数时，可改变模数值使之成为整数。因 zc=z1(1+i) 故 z1=zc/(1+i)=116/(1+4.45)=21.28 取z1=22（因最后d1必须大于接触强度公式所求d值）。则 z2=zc-z1=116-22=94 实际 i=z2/z1=94/22=4.27 传动比的变动量为 可用。 求小齿轮工作宽度 d1=z1m=22×2.5=55mm 计算齿轮的工作宽度 b=?dd=1×55=55mm 取b2=55mm，b1=60mm. ⑤ 校核弯曲强度 由式 ， 分别验算两轮齿根弯曲强度。 计算圆周力 N 齿形系数YFa、应力修正系数Ysa 可由图8-23、10-24查得，当 z1=22，YFa1=2.78，Ysa1=1.61， z2=94，YFa2=2.22，Ysa2=1.87， 则 MPa MPa ⑥ 主要几何尺寸 m=2.5mm，z1=22，z2=94， d1=55mm，d2=z2m=94×2.5=235mm da1=m(z1+2)=2.5×(22+2)=60mm， da2=m(z2+2)=2.5×(94+2)=240mm， df1=m(z1-2.5)=2.5×(22-2.5)=48.75mm df2=m(z2-2.5)=2.5×(94-2.5)=228.75mm b=55，取b1=60mm，b2=55mm， a=(d1+d2)/2=(55+235)/2=145mm 2．结构设计 上述齿轮轮齿部分的主要几何尺寸设计完成后、尚需根据工艺要求，材料特性等，按经验公式和资料来确定齿轮各部分的结构和尺寸。 3．绘制齿轮工作图（略） 【例2】 设计一闭式直齿圆柱齿轮传动。已知传递的功率P1=20kW，小齿轮转速n1=1000r/min，传动比i=3，每天工作16h，使用寿命5年，每年工作300天，齿轮对称布置，轴的刚性较大，电机带动，中等冲击，传动尺寸无严格限制。 解：设计步骤见表 计算与说明 主要结果 1．选定材料、热处理方式、精度等级、齿数等 小轮：40Cr调质 HB1=241～286，取260HBW； 大轮：45调质 HB2=197～255，取230HBW； 7级精度 取z1=27，则大轮齿数z2=iz1=3×27=81， 对该两级减速器，取?d=1。 2．确定许用弯曲应力 ?Hlim1=710MPa，?Hlim2=580MPa， ?Flim1=600MPa，?Flim2=450MPa， 安全系数取SHlim=1.1 SFlim=1.25 N1=60×1000×5×300×16=14.4×108 N2= N1/i=14.4×108/3=4.8×108 得：ZN1=0.975 ZN2=1.043 YN1=0.884 YN2=0.903 3．按齿面接触强度设