直齿轮传动设计计算实例
倍杰教育 发布时间:2022/2/26
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已知条件:斜齿圆柱齿轮传动,输入功率为PI=4.17kw,齿轮转速为nI=626r/min,传动比为i2=3.7,由电动机驱动,工作寿命为10年,每年工作300天,每天工作16小时,轻微冲击,转向不变。
1、齿轮基本参数选定(齿轮设计参照《机械设计》教材进行设计)
(1)运输机为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度。
(2)材料:参照表10-1高速级小齿轮选用45#钢调质处理,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用45#钢调质,齿面硬度为220HBS。
(3)小齿轮齿数初选为
,大齿轮齿数
。
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2、按齿面接触强度计算
由设计计算公式(10-9a)进行计算,即
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(1)确定公式内的各计算数据
①试选载荷系数![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504429.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504429.gif)
②计算小齿轮传递的转矩
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③由表10-7选取齿宽系数![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504969.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504969.gif)
④由表10-6查得材料的弹性影响系数![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504550.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504550.gif)
⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
,大齿轮的接触疲劳强度极限![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504660.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504765.gif)
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⑥由式10-13计算应力循环次数=
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![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504790.gif)
⑦由图10-19取接触疲劳寿命系数
。
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⑧计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得
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﹙2﹚计算
①试算小齿轮分度圆直径
,代入
中最小值。
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②计算圆周速度v
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③计算齿宽b
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④计算齿宽与齿高之比![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504603.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504603.gif)
模数 ![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504184.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504184.gif)
齿高 ![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504373.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504373.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504257.gif)
⑤计算载荷系数
根据
,8级精度,由图10-8查得动载荷系数
;
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直齿轮,
;
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由表10-2查得使用系数
;
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504523.gif)
由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,
。
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由
,
查图得
;
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![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504615.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504546.gif)
故载荷系数![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504682.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504682.gif)
⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式(10-10a)得
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504137.gif)
⑦计算模数m
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3、按齿根弯曲强度设计
由式(10-5)得弯曲强度的设计公式为
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(1)确定公式内的各计算数值
①由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
,大齿轮的弯曲疲劳强度极限
;
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504084.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504554.gif)
②由图10-18取弯曲疲劳寿命系数
,
;
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504389.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504957.gif)
③计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.3,由式(10-12)得
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504478.gif)
④计算载荷系数K
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504761.gif)
⑤查取齿形系数
由表10-5查得
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504347.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504207.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504347.gif)
⑥查取应力校正系数
由表10-5查得
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504392.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504125.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504392.gif)
⑦计算大、小齿轮的
并加以比较
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![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504149.gif)
故小齿轮的数值较大。
(2)设计计算
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对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取弯曲强度算得的模数1.98并就近圆整为标准值
,按接触疲劳强度算得的分度圆直径
,算出小齿轮齿数
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![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504659.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504495.gif)
大齿轮齿数![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504677.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504677.gif)
4、几何尺寸计算
(1)计算分度圆直径
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504814.gif)
(2)计算中心距
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(3)计算齿宽
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取
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![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504179.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504131.gif)
(4)计算齿顶圆和 底圆直径
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![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504129.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504903.gif)
![](http://www.iw168.cn/upFiles/infoImg/coll/20150401/OT20150401133504769.gif)
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