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斜齿轮设计计算过程(纯文档公式可编辑)


参考表 8.2-90(各类钢材和热处理的特点及使用条件)、表 8.2-91(调质及表面淬火齿轮用 钢的选择) 、表 8.2-95(齿轮常用钢材的力学性能) 、表 8.2-96(齿轮工作齿面硬度及其组 合应用举例) ,选择齿轮的材料为 小齿轮:40Cr,调质+高级感应加热淬火,表面硬度 320-340HBW 大齿轮:40Cr,调质+高级感应加热淬火,表面硬度 由图 8.2-16 和图 8.2-29,按.MQ 级质量要求取值,查得 ζ Hlim1=1020MPa,ζ Hlim2=1020MPa ζ FE1=800MPa,ζ FE2=800MPa (2)按齿面接触强度初步确定中心距,并初选主要参数 按表 8. 2-35 α ≥ 476(u + 1)
3

KT 1 2? a ζ
2 HP u

1)小齿轮传递转矩 T1: T1=9549*P/n1=9549*80/730=1046N.m 2)载荷系数 K:考虑齿轮对称轴承布置,速度较低,冲击负荷较大,取 K=1.6 3)齿宽系数?a :取?a = 0.4 4)齿数比 u:赞取 u=i=3.11 5)许用接触应力ζ HP 按表 8.2-35, ζ HP=ζ Hlim/ζ Hmin, 取最小安全系数 SHmin=1.1,按大齿轮计算,ζ HP2=ζ Hlim2/ζ Hmin=461MPa 6)将以上数据代人计算中心距的公式 a≥476*(3.11+1)*……=276.67mm 圆整为标准中心距 a=300mm。 7)确定模数:按经验公式 mn=(0.007~0.02)*a=2.1~6mm 取标准模数 mn=4mm 8)初取螺旋角β =9°,cos9° = 0. 98800 9)确定齿数:z1=2*a*cosβ /mn(u+1)=36.06 Z2=z1*u=112.15 取 z1=36,z2=112 实际传动比:i 实=z2/z1=3.111 10)精求螺旋角β : cosβ =mn(z1+z2)/2a=0.98667 所以β =9°22″ 11)计算分度圆直径: D1=mn*z1/cosβ =145.946mm D2= mn*z2/cosβ =454.053mm 12)确定齿宽:b=Φ d*a=0.4x300=120mm 13)计算齿轮圆周速度: V=π *d1*n1/60/1000=5.58m/s 根据齿轮圆周速度,参考表 8.2-100 和表 8.2-102,选择齿轮精度等级为 7 级 (3)校核齿面接触疲劳强度 根据表 8. 2-37 σH = ZH ZE Zβ Ft u + 1 KA KV KH β KH α bd1 u

1)分度圆上圆周力 Ft:: Ft=2T1/d1=14334N 2)使用系数 KA:参考表 8.2-40、表 8.2-41,查表 8.2-39,KA=1.5 3)动载荷系数 Kv: 根据表 8. 2-49 计算传动精度系数 C CL=-0. 50481n(z1)-1. 1441n(mn)+2. 8521n(fpt1)+3.32 =-0.50481n(36)-1.1441n (4)+2. 8521n(14)+3 .32=7 .45 cz=-0. 50481n (z1)-1 .1441n(mn))+2. 8521n(fpt1)+3·32 =7.26 C=int(max {C,C2})=8 0.667 B=0 .25(C-5) =0.520 A=50+56(1.0-B)=76.868 A KV = ( )?B = 1.206 A + 200V 4)接触强度计算的齿向载荷分布系数 KHβ : 根据表 8. 2-58,装配时检验调整 -4 KHβ =1.12+0.18*(b/d1)+2.3*10 *b=1.269 5)齿间载荷分配系数 KHα : 查表 8.2-62,因为 KAF1/b=1.5*14334/120=179.175N/mm,KHα =1.1 6)节点仄域系数 ZH 查图 8.2-13,ZH=2.47 7)弹性系数 ZE 查表 8.2-64,ZE=189.8 MPa 8)接触强度计算的重合度与螺旋角系数 Zeβ 当量齿数: 3 3 zv1=z1/cos β =36/0.98667 =37.5 3 3 zv2=z2/cos β =112/0.98667 =116.6 当量齿轮的端面重合度ε vα :ε vα =ε α Ⅰ+ε α Ⅱ 查图 8. 2-7,分别得到ε α Ⅰ=0.83, ε α Ⅱ=0.91, ε vα =0.83+0 .91=1.74 查图 8.2-9, ε β =1.55 查图 8.2-14 , Zε β = 0.76 9)将以上数据代人公式计算接触应力 ζ H=2.47 *189.8 *0.76 * 10)计算安全系数 SH 根据表 8. 2-37 , SH=ζ
Hlim NT L V R W X

14334

3.11+1

120 ?145.946 3.11

? 1.5 ? 1.206 ? 1.269 ? 1.1=588.79MPa

Z Z Z Z Z Z /ζ

H

寿命系数 ZNT:按式 8.2-7, N1=60n1kh=60*730*1*35000=1.533*109, N2=N1/i=1.533*109/3.11=4.93*108。 对调质钢(允许有一定的点蚀),查图 8.2-17 , ZNT1=0.98,ZNT2=1 .04 滑油膜影响系数 ZL、ZV、 ZR:查图 8.2-68,因

为 N1>N0( 表 8.2-66), 齿轮经滚齿加工, Ra10>0.4 μ m, 滑油膜影响系数 ZL 、 ZV 、 ZR 之积 (ZLZVZR)=0.85 工作硬化系数 ZW:因小齿轮未硬化处理,齿面未光整,故 ZW=l. 尺寸系数 ZX:查图 8. 2-22 , ZX1=ZX2=1.0 将各参数代人公式计算安全系数 SH SH1=ζ Hlim1ZNT1 ZLZVZRZX1/ζ H=1.13 SH2=ζ Hlim2ZNT2 ZLZVZRZX2/ζ H=1.14 根据表 8. 2-71,一般可靠度 SHmin=1.00~1.10,SH>SHmin,故安全。 (4)校核齿根弯曲疲劳强度 根据表 8.2-37 ζ f=Ft/b/mn*KA*KV*KFβ *YFS*Yε β 1)抗弯强度计算的齿向载荷分布系数 KFβ 根据式(8. 2-2)取 KFβ =KRβ =1.269 2)抗弯强度计算的齿间载荷分配系数 KFα : 查表 8.2-62. KFα =1.1 3)复合齿形系数 KFS 查图 8. 2-26,KFS1= 4.03,KFS2= 3.96 4)抗弯强度计算的重合度与螺旋角系数 Yε β 查图 8. 2-28, Yε β =0. 63 5)将以上数据代入公式计算弯曲应力 ζ F1=191.45MPa ζ F2=191.45MPa 6)计算安全系数 SF 根据表 8.2-37,SF=ζ FEYNTYδ REItYREItYX/ζ F 寿命系数人 YNT:对调质钢,查图 8.2-30,YNT1=0.89,YNT2=0.9 相对齿根圆角敏感系数 Yδ REIt:根据式(8.2.-18),Yδ REIt1=Yδ REIt2=1.0 相对齿根表面状况系数 YREIt:查表 8. 2-79,根 据齿面粗糙度 Ra1=Ra2=1.6, YREIt1=YREIt2= 1.0, 抗弯强度计算的尺寸系数 YX:查图 8. 2-31,YX1=YX2=1.0 将各参数代入公式计算安全系数 SF SF1=ζ FE1YNT1Yδ REIt1YREIt1YX1/ζ F1=2.97 SF=ζ FE2YNT2Yδ REIt2YREIt2YX2/ζ F2=3.08 根据表 8. 2-71,高可靠度 SHmin=2.0,SR>SHmin, 故安全。 5)齿轮主要几何尺寸 mn=4mm,β =9°22′ z1=36,z2=112 d1=mnz1/cosβ =145.946mm d2=mnz2/cosβ =454.053mm da1=d1+2ha=145.946+2*4=153.946mm da1=d1+2ha=145.946+2*4=153.946mm b2=b=Φ a*a=120mm b1=125mm (6)齿轮的结构和零件工作图(略)


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