齿轮传动设计实例1

机械 齿轮

齿轮传动设计实例

已知：① T1=59.75Nm ② n1=369.2rpm

i=4.14

③ 载荷平稳，5年2班制工作

机械 齿轮

一、初选传动类型、精度等级、材料和热处理方式、部分参数 1 、传动类型：斜齿轮 2、精度等级 P76 表6-2 常用7、8、9级，取8级 3、材料和热处理 P77 表6 - 3 45 (锻钢) 软齿面(HB≤350) 小轮调质 HB1=240 △HB=50 大轮正火 HB2=190 4、Z1 : Z1 =20~40 取Z1 =21 Z2= Z1i=21×4.14=86.94 取 Z2=87 i′= Z2/Z1 =87/21=4.14 │ △ i / i │<5% 5、β: β=8 °~25° 初取β =10° 6、Ψd : P94 表6-7 0.9~1.4 取Ψd =1.0 二、初定小齿轮分度圆直径 d1

2KT1 (u + 1) Z E Z H Zε Zβ d1 ≥ [σ ]H ψd u 3

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1、K=KAKvKαKβ=1×1.07×1.42×1.06=1.61 1.07×1.42×1.06=KA:P82 表6-4 KA=1.0 Kv:P82 图6-11(b) 8级 估计v=4m/s 11( 估计v Kv=1.07 Kα: P84 图6-13 vZ1/100=0.84m/s

1 1 1 1 ε α = 1.88 3.2 + cosβ = 1.88 3.2 + cos10 o = 1.67 Z Z 21 87 1 2 bsinβ ψ d Z1 εβ = = tanβ = 1.42 > 1 πm n π ε γ = ε α + ε β = 3.09

Kα=1.42 Kβ: P85 图6-17 Kβ=1.06

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2、 ZEZHZεZβ=189.8×2.46×0.77×0.992=356.64MPa ZE: P87 表6-5 ZE=189.8 MPa ZH: P87 图6-19 ZH=2.46 Zε:

εβ 4 εα 1 1 Zε = (1 ε β ) + = = = 0.77 3 εα εα 1.67 (ε β > 1)cos10°=0.992

Zβ: Zβ= cosβ= 3、

[σ ]H = σ Hlim K HNSHP95 图6-27

HB1=240(调质): σHlim1=550MPa HB2=190(正火): σHlim2=450MPa N1=60n1Lh=60×369.2× (5×300×2×8)=5.28×108 N2=60n2Lh= N1/i=1.29×108

σHlim

KHN P95 图6-25 由曲线2: KHN1 =KHN2=1

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SH=1 [σ]H1= σHlim 1 KHN1=550MPa [σ]H2= σHlim 2 KHN2=450MPa4、相关数值代入设计公式：3

取[σ]H=450MPa

2 ×1.61× 59.75 ×10 (4.14 + 1) 356.64 d1 ≥ ( =52.04 mm) 1.0 4.14 450 2 3

5、校核齿轮圆周速度v v=πn1d1/60×1000=3.14×369.2×52.04/60×1000= 1.01m/s≠4m/s 修正d1: P82 图6-11(b) vZ1/100=0.212→Kv′=1.02

K 'v 1.02 K' = K = 1.61× =1.53 Kv 1.07' d1 = d 1 3

K' K

= 52.04 × 3

1.53 = 51.22(mm) 1.61

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三、确定参数尺寸 1、 mn=d1cosβ/Z1=51.22×cos10°/21=2.40mm 圆整： 取a=140mm 3、β: m n (Z1 + Z 2 ) P76 表6-1→ mn=2.5mm 2、a= mn( Z1 + Z2 )/ 2cos β=2.5(21+87)/2 cos10°=137.08(mm)

β = arccos

4、d:

2a

2.5(21 + 87) = arccos = 15o 21'32" 2 ×140

5、b:

mn Z1 2.5 × 21 = =54.44mm o cosβ cos15 21'32" mZ 2.5 × 87 d2 = n 2 = =225.58mm o cosβ cos15 21'32" d1 =

b=ψ d d1 = 1.0 × 54.44=54.44mm

四、校核齿根弯曲疲劳强度

b2=55mm (5~10mm) b1=60mm

2KT1 σ F1 = YFa1YSa1Yε Yβ ≤ [σ ]F1 bd1m n σ = 2KT1 Y Y Y Y = σ YFa2 YSa2 ≤ [σ ] F1 F2 F2 bd1m n Fa2 Sa2 ε β YFa1YSa1

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1、Yβ Yε:

β 15o 2

1'32" Yβ = 1 ε β = 1 1× = 0.872 o o 120 120Yε = 0.25 + 0.75 0.75 = 0.25 + = 0.7 εa 1.67

ε β ≥1 Yβ < 0.75

取ε β=1 取Yβ=0.75

2、 YFa YSa :Z V1 = Z V2 = Z1 Z2 cos 3β cos β3

= 21

cos 315o 21'32"

= 23.42 = 96.96

P89图

6-21

= 87

Y =2.68 YSa1=1.58 : Fa1 6-22 YFa2 =2.18 YSa2=1.78

cos 315o 21'32"

3、

[σ ]F

σ Flim K FN = SF

P96 图6-28 σFlim :

HB1=240: σFlim1=420MPa HB2=190: σFlim2=390MPa

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P95 图6-26 SF=1

KFN :

N1=5.28×108 KFN1 =1 N2=1.29×108 KFN2 =1

[σ]F1= σFlim 1 KFN!=420MPa [σ]F2= σFlim 2 KFN2=390MPa代入公式：

2 ×1.53 × 59.75 ×103 × 2.68 ×1.58 × 0.7 × 0.872=39.26MPa < [σ ]F1=420MPa σ F1 = 55 × 55.44 × 2.5 σ = σ 2.18 ×1.78 =35.97MPa < [σ ] = 390MPa F1 F2 F2 2.68 ×1.58

安全！