机械设计课程设计西工大4C(3)

Zm23?2d1?1n??47.087mmcos?cos12?19?58? Zm104?2d2?2n??212.913mmcos?cos12?19?58?4) 计算齿轮宽度 b??dd1?1?47.087=47.087mm 圆整后取b2?47mm；b1?52mm。 （7） 圆整中心距后的强度校核 1) 齿面接触疲劳强度校核 d1?47.087mmd2?212.913mm b2?47mm b1?52mm 按前述类似做法，为节省篇幅这里只给出计算结果： KH?KAKvKH?KH??1.25?1.1?1.4?1.42?2.734 ； ?d?1 ；T1?36.111?103N/mm ；d1?47.087mm ；u?4.521 ; ZH?2.5 ;Z??0.463 ;Z??0.988; 计算齿面接触应力 2KHT1u?1 ?H??ZHZEZ?Z?3?dd1u 2?2.734?36.111?1034.521?1???2.5?189.8?0.463?0.988 1?47.08734.521?314.48MPa?[?]1?511.5MPa满足齿面接触疲劳强度条件。 ?H?314.48MPa 2) 齿根弯曲疲劳强度校核 按前述计算方法，这里只给出计算结果： KF?KAKvKF?KF??1.25?1.1?1.4?1.3?2.503； YFa1?2.67；YSa1?1.59；YFa2?2.19；YSa2?1.8； T1?36.111?103N/mm； Y??0.682 ；Y??0.818 ；??12?19?58?；?d?1 ；mn?2 ；Z1?23 ； 计算齿根弯曲应力

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?F1?22KFTYYYYcos?1Fa1Sa1??32?dmnZ12?2.503?36.111?103?2.67?1.59?0.682?0.818?cos212?19?58?? ； 1?23?232?87.266MPa?[?F]2?241.57MPa ?F2?2KFTY1Fa2YSa2Y?Y?cos?32?dmnZ12?F1?87.266MPa 2?2.503?36.111?103?2.19?1.8?0.682?0.818?cos212?19?58??； 1?23?232?50.97MPa?[?F]2?241.57MPa齿根弯曲疲劳强度条件满足。 ?F2?50.97MPa （8） 主要设计结论 齿数Z1?23 、Z2?104，模数mn?2mm ，压力角??20? ，螺旋角 ??12?19'58'' ，变位系数x1?x2?0 。中心距a?130mm ，齿宽 b1?52mm、b2?47mm 小齿轮选用40Cr(调质)，大齿轮选用45钢（调质）。 齿轮精度等级为7级。 （9） 结构设计 由于小轮直径较小，将其加工为齿轮轴；大齿轮齿顶圆直径大于160mm， 而小于500mm，故以腹板式式结构为宜。 3.2低速级齿轮传动计算 （1） 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 1) 选用斜齿圆柱齿轮 2) 初选小齿轮材料小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮 材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 3) 精度等级取7 4) 初选小齿轮齿数Z1?26，则大齿轮齿数Z2?i2Z1?3.342?26?86.9，取Z1?26 Z2=87 ??14? Z2=87，初选螺旋角??14? （2） 按按齿面接触强度设计 11

由参考文献[2]式10-24试算小齿轮分度圆直径，即 d1t?32KHtT2u?1ZHZEZ?Z?2() （1.1） ?du[?H]确定公式内的各计算数值 1) 工作时有轻微振动，选Kt?1.3 2) 由参考文献[2]图10-20选取区域系数ZH?2.433 3) 由参考文献[2]表10-7选取齿宽系数?d?1 4) 由参考文献[2]表10-5查得材料的弹性影响系数ZE?189.8MPa1/2 5) 由计算公式10-21计算接触疲劳强度用重合度系数Z? Kt?1.3 ZH?2.433 ?d?1 ZE?189.8MPa1/2 ?t?arctan(tan?n/cos?)?arctan(tan20/cos14)?20.562ooo ?at1?arccos[z1cos?t/(z1?2han?cos?)?arccos[26cos20.562/(26?2?1?cos14)]?29.974ooo ?at2?arccos[z2cos?t/(z2?2han?cos?)?arccos[87cos20.562/(87?2?1?cos14)]?23.671ooo ??=[z1(tan?at1?tan?t')?z2(tan?at2?tan?t')]/2?=[26(tan29.974o?tan20.562o)?87(tan23.671o?tan20.562o)]/2??1.710 ????dz1tan?/??1?26?tan14o/??2.063 Z???4???(1???)???3??4?1.7102.063(1?2.063)??0.628 31.710Z??0.628 6) 由参考文[2]式10-23可得螺旋角系数Z? Z??cos??cos14?0.985 Z??0.985 ?Hlim2?550MPa 7) 由参考文献[2]图10-25d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?600MPa ?Hlim1?600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2?550MPa 8) 由参考文献[2]式（10-15）计算应力循环次数 N1?60n2jLh?60?319.149?1?(2?8?300?10)?0.919?109

N1?0.919?109 12

0.919?109N2?N1/i2??0.275?109 3.3429) 由参考文献[2]图10-23查得接触疲劳寿命系数 KHN1?0.94，KHN2?0.97； 10) 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，由参考文献[2]式（10-14）得： KHN1??lim1?0.94?600MPa?564MPa SK??[?H]2?HN2lim2?0.97?550MPa?533.5MPa S[?H]1?N2?0.275?109 KHN1?0.94 KHN2?0.97 [?H]?[?H]2?533.5MPa 试计算小齿轮分度圆直径d1t，有计算公式得 d1t?3[?H]?533.5MPa 2KHtT2u?1ZHZEZ?Z?2()?du[?H] 32?1.3?158.085?103.342?12.433?189.8?0.68?0.9852?3()?53.495mm13.342533.5d1t?53.495mm （3） 调整小齿轮的分度圆直径 1) 计算圆周速度 v??d1t?n260?1000? 2) 计算齿宽b b?53.495mm b??dd1t?1?53.495?53.495mm 3) 计算实际载荷系数KH 由题意，齿轮工作时有轻微振动，由参考文献[2]表10-2查得使用系数 KA?1.25 根据vm?0.894m/s，7级精度，由参考文献[2]图10-8查得动载系数 KV?1.03 对于斜齿圆柱齿轮传动 2?158.085?103Ft1?2T1/d1t??5.910?103N/mm 53.495

3.14?53.495?319.149ms?0.894ms 60?1000v?0.894ms 13

1.25?5.910?103KAFt1/b??112.69N/mm?100N/mm 53.495由参考文献[2]表10-3查得齿间载荷分配系数KH??1.2 由传动简图可知斜齿圆柱齿轮均为两端支承，查表10-4用插值法得出 KH??1.2 KH??1.420 KH??1.420 由此，得到实际载荷系数KH?KAKVKH?KH??1.25?1.03?1.2?1.420?2.173 KH?2.173 4) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由参考文献[2]式（10-12） 得： K2.173 d1?d1t3?53.495?3mm?63.478mm d1?63.478mm Kt1.35) 计算模数 d1cos?63.487?cos14?mn??mm?2.569mm Z126（4） 按齿根弯曲强度设计 由参考文献[2]式（10-20） 2KFtT2Y?Y?cos2?YFaYSa? mnt?3 2?dz1[?F]mn?5.569 确定计算参数 1) 试选载荷系数KFt?1.3 2) 参考文献[2]式10-18，可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数Y? ?b?arctan(tan?cos?t)?arctan(tan14?cos20.562?)?13.140? ??v???/cos2?b?1.710/cos213.140??1.803 Y??0.25?0.75/??v?0.25?0.75/1.803?0.666 Y??0.666 3) 从参考文献10-19，可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数 ?14?Y??1????1?2.063?0.759 120?120?Y??0.759

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