机械课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书(3)

机械设计 一级直齿圆柱齿轮减速器

ⅰ）接触疲劳极限应力

由《机械设计》P209图10-21中的MQ取值线，根据两齿轮的齿面硬度，

查得45钢的调质处理后的接触疲劳强度极限为

?Hlim1=580MPa ， ?Hlim=530MPa 2ⅱ）接触疲劳寿命系数ZN

应力循环次数公式为： N=60 n jth

工作寿命每年按300天，每天工作16小时，故 N1=60×240×1×(300×10×16) =6.912×108

N16.91?28108 N2= ? 1 0 ?1.4?15i24.885查《机械设计》P207图10-19，且允许齿轮表面有一定的点蚀 KHN1=0.90; KHN2=0.92。

ⅲ) 接触疲劳强度的最小安全系数SHmin 查《机械设计》得安全系数：SHmin＝1 ⅳ）计算接触疲劳许用应力?HP。

将以上各数值代入许用接触应力计算公式得 ?p1??Hlim1KHN1SHmin?580?0.90MPa?522MPa 1530?0.92MPa?487.6MPa 1?p2??Hlim2KHN2SHmin?ⅴ）齿数比

因为 Z2=i2 Z1，所以Z2?4.885Z1 ⅵ）齿宽系数

由于本设计的齿轮传动中的齿轮为对称布置，且为软齿面传动，查《机械设计》P205表10-7，得到齿宽系数的范围为0.9~1.4。取?d?1。 ⅶ）计算小齿轮直径d1

由于?p1??p2，故应将?p2代入齿面接触疲劳设计公式，得

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机械设计 一级直齿圆柱齿轮减速器

d1?3(

3.53ZE??H?2KM1u?1?3?3.53?189.8?1.3?2101004.885?1??mm?85.327mm)????????487.6??du14.885???2④ 圆周速度v

v1??n1d160?1000???240?85.32760?1000?1.07m/s

查《机械设计》P197表10－22，v1<2m/s，该齿轮传动选用8级精度。 ⑤ 计算齿宽b

b??d.d1t?1?85.327?85.327mm ⑥ 计算齿宽与齿高之比 模数mt?d1t85.327??3.555mm z124齿高h?2.25mt?2.25?3.555mm?8.000mm，则b/h=85.327/8.000=10.67 ⑦ 计算载荷系数

根据V=0.93m/s,8级精度，由图10-8查得动载系数Kv=1.06；

KH??KF??1;

由图表10-2查得使用系数KA?1;

由表10-4用插值法查得 8级精度、小齿轮相对于支撑对称布置时，

KH??1.310；

由表10-13查得KF??1.24;

故载荷系数为K=KAKVKH?KH??1?1.06?1?1.310?1.389 ⑧ 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10-10a）得

d1?d1t.3K1.389?85.327?3?87.204mm KT1.3⑨ 计算模数

m?d187.204??3.634mm z124（3） 按齿根的弯曲强度设计

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齿根弯曲疲劳强度的设计公式为m?① 齿形系数YF

32KT1YFaYSa() 2?dz1[?F]根据Z1、Z2,查《机械设计》表10-5，得YF1＝2.65，YF2＝2.165 ② 弯曲疲劳许用应力?FP的计算公式 ?FP=?FlimSFminKFN

ⅰ)弯曲疲劳极限应力?Flim

根据大小齿轮的材料、热处理方式和硬度，由《机械设计》图10-20c的MQ取值线查得小齿轮和大齿轮的极限应力为： ?Flim1=215MPa，?Flim2=200MPa ⅱ）弯曲疲劳寿命系数KFN

根据N1=6.912?108>3?106和N2=1.415?108>3?106，查《机械设计》图10-18

得，

KFN1?0.86 , KFN2?0.89 ⅲ)弯曲疲劳强度的最小安全系数SFmin

本传动要求一般的可靠性，查《机械设计》查得，取SFmin＝1.4。 ⅳ）弯曲疲劳许用应力

将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得 ?FP1=?Flim1SFminKFN1=215?0.86MPa=132.07MPa 1.4200?0.89MPa=127.14MPa 1.4 ?FP2=?Flim2SFminKFN2=ⅴ）计算载荷系数K

K=KAKVKF?KF??1?1.06?1?1.24?1.314 ⅵ）查取应力校正系数

由表10-5查得，YSa1?1.58,YSa2?1.804

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ⅶ）设计计算

52KT1YFaYSa2?1.314?2.101?102.65?1.583m?3()??mm?3.120mm ?dz12[?F]1?242132.07根据《机械原理》P180表10-1查圆柱齿轮模数系列表的：m=3。 按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=87.204mm，算出小齿轮的模数

Z1?d187.204??29；Z2?4.885?29?141.67?142。 m3（4） 几何尺寸计算 ① 分度圆直径d

d1?mz1?3?29mm?87mm d2?mz2?3?142mm?426mm ② 中心距a

11 a?(d1?d2)?(87?426)mm?256.5mm

22③ 齿轮宽度b

大齿轮宽度 b2??dd1?1?87mm?87mm 小齿轮宽度 b1?b2?(5?10)mm?93mm

**④ 其他几何尺寸的计算（ha?1，c?0.25）

齿顶高 ha?ha*m 由于正常齿轮ha*?1， 所以ha?ha*m?1?3mm?3mm 齿根高hf?(ha*?c*)m 由于正常齿c*?0.25 所以hf?(ha*?c*)m?(1?0.25)?3mm?3.75mm 全齿高 h?ha?hf?(2ha*?c*)m?(2?1?0.25)?3mm?6.75mm 齿顶圆直径 da1?d1?2ha?87?6?93mm da2?d2?2ha?426?6?432mm

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齿根圆直径 df1?d1?2hf?87?2?3.75?79.5mm df2?d2?hf?426?2?3.75?419.5mm 齿厚 S?3、 轴的设计

（1） 高速轴的设计

① 选择轴的材料和热处理

采用45钢，并经调质处理，查《机械设计》P362表15－1，得其许用弯曲应力：

P?m3.14?3???4.71mm 222???1??60MPa，由表15-3查得：A?126?103。

② 初步计算轴的直径

由前计算可知：P1=5.28KW,n1=240r/min 其中，A取112。 d主?A3P5.281?112?3?31.38mm n1240 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则 d=31.38?105%=32.95mm?33.0mm 查《机械设计手册》P458附录1，取d=35mm ③ 轴的结构设计

高速轴初步确定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。根据轴上零件的安装和固定要求，初步确定轴的结构。设有7个轴段。

1段：该段是小齿轮的左轴端与带轮连接，该轴段直径为d1=35mm，查《机械设

计手册（软件版）》，取该轴伸L1＝80mm。

2段： 参考《机械设计》P365表15-2，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=38mm。 此轴段一部分用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。 3段：此段装轴承，取轴肩高度h为1mm，则d3=d2+2h=40mm。

选用深沟球轴承。查《机械设计》P310附录13-1，此处选用的轴承代号为6308，其内径为40mm，宽度为23 mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小1~2mm。取此段长L3=21mm。

4段与6段：为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便，齿轮与轴承之间

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