機械設(shè)計基礎(chǔ)齒輪傳動設(shè)計例題

1、例1設(shè)計用于帶式輸送機傳動裝置的閉式單級直齒圓柱齒輪傳動。傳遞功率 p=2.7kw,小齒輪轉(zhuǎn)速ni=350r/min,傳動比i=3.57。輸送機工作平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)，兩班工作制，齒輪對稱布置，預(yù)期壽命10年，每年工作300天。解：1.選擇齒輪精度等級、材料、齒數(shù)1）帶式輸送機屬于一般機械，且轉(zhuǎn)速不高，故 初選擇8級精度。2）因載荷平穩(wěn)，傳遞功率較小，可采用軟齒面齒輪。參考表5-6, 小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度220250hbs, hl =595mpa, e1=230mpa;大齒輪選用45鋼正火處理，齒面硬度170200hbs,hlim2 =520mpa,（t fe2=200mpa。3）初

2、選小齒輪齒數(shù) 4=24,貝u z2=iz1=3.57x 24=85.68,取 z2=87, 故實際傳動比i=z2/z1=87/24=3.62,與要求白傳動比3.57的誤差小于 3%。對于齒面硬度小于350 hbs的閉式軟齒面齒輪傳動，應(yīng)按齒面 接觸強度設(shè)計，再按齒根彎曲強度校核。2.按齒面接觸強度設(shè)計2設(shè)計公式5-48 d1 3 ；u 1 zezhzuh1）查表5-8,原動機為電動機,取載荷系數(shù)k=1.2。工作機械是輸送機，且工作平穩(wěn),2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩p2.795509550 73.671n m口3503）查表5-13,齒輪為軟齒面，對稱布置，取齒寬系數(shù)。d=14）查表5-10,兩齒輪材料

3、都是鍛鋼，故取彈性系數(shù)ze=189.8mpa2。5）兩齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，且正確安裝，故節(jié)點區(qū)域系數(shù)zh=2.5,取重合度系數(shù)z=0.9。6）計算許用接觸應(yīng)力hhlimznzwzxsh應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小齒輪 ni=60nijlh=60x350xlx(2 x8x300x 10)=10.08 x 108大齒輪 n2= ni= 10.08 x108/3.62=2.78x 108據(jù)齒輪材料、熱處理以及 ni、n2,查接觸疲勞壽命系數(shù)圖表,不允許出現(xiàn)點蝕，得接觸疲勞壽命系數(shù)zni = 1, zn2 = 1,兩齒輪均為軟齒面故zw=1 , zx=1。一般傳動，取安全系數(shù)sh=1.1o計算許用接觸應(yīng)力hlim1zn

4、1zwzx 595j 540.9mpashi1.1hlim2z n2z wz x520 1- 427.7mpash21.112取小值0h2代入計算。7）計算d122000kti u 1 zezhz2000 1.2 73.671 3.62 1189.8 2.5 0.9 2 81.56mm3.62427.78）計算主要尺寸模數(shù) m=dz1=81.56/24=3.4mm查表5-2,取標(biāo)準(zhǔn)值 m=4mm。分度圓直徑 d1=mz=4x 24=96mm2=m多=4x 87=348mm齒寬 b= ddi=1 x 96=96mm 取 b2=96mm bi=b2+6=102mm中心距 a=(di+d2)/2=(

5、96+348)/2=222mm3 .驗算輪齒彎曲強度按公式5-42校核2000ktyfaysaybd12000ktyfsybd1m1)由 zi=24, z2=87根據(jù)ppt中p9192,得齒型系數(shù)yfa1=2.65,yfa2=2.21。2）由 4=24, z2=87,根據(jù) ppt中p9192,得應(yīng)力集中系數(shù)ysa1=1.58, ysa2=1.77。y 1,保守考慮取 ye=1。3）計算許用彎曲應(yīng)力 f據(jù)齒輪材料、熱處理以及 nfey sty ny xsfn2,查彎曲疲勞壽命系數(shù)圖表,得彎曲疲勞壽命系數(shù) yni = 1, yn2=1，試驗齒輪應(yīng)力修正系數(shù) yst=2;彎曲疲勞強度計算尺寸系數(shù) y

6、x=1。一般傳動，取安全系數(shù) 4=1.25。計算許用彎曲應(yīng)力feystynyxf1sf230 2 368mpa1.25fe2y sty n2yxf2s200 2 320mpa1.254）校核計算f12000ktyfa1ysa1bdim2 1.2 966796 2465 .0f1368mpaf22000ktyfa2ysa22 1.2 73671 2.21 1.771 fa2 sa2 18.76mpabd1m96 96 4f2 320mpa彎曲強度足夠。4 .驗算齒輪的圓周速度d1nl v 60 10003.14 96 350 1.76m/s60 1000對照表5-12可知，選用9級精度較為合宜。

7、修正k5、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計（略）例2試設(shè)計非均勻密度材料攪拌機的傳動裝置一一單級斜齒圓 柱齒輪減速器中的齒輪傳動，電動機功率p=22kw,轉(zhuǎn)速n1=970r/min, 用聯(lián)軸器與高速齒輪軸聯(lián)接，傳動比為 4.6,單向傳動，單班工作制， 預(yù)計壽命10年。解：1.選擇齒輪材料、精度等級、參數(shù)1）考慮傳遞功率較大，且有一定沖擊，大、小齒輪均采用40cr調(diào)質(zhì)后表面淬火。參考表 5-6,取小齒輪的齒面硬度為 5055hrc, lim1=1180mpa,（t fe1=365mpa;大齒輪的齒面硬度 4852 hrc, hlim2=1180mpa,（t fe2=365mpa。2）初選取8級精度等級。3）選小齒輪

8、齒數(shù) 4=23,則 z2=iz1=4.6x 23=105.8,取 z2=106。 故實際傳動比 i=z2/z1=106/23=4.61,齒數(shù)比 u=i=4.61。4）初選螺旋角（3 =1302.按輪齒彎曲強度設(shè)計斗八一匚,2000kti yfaysay2設(shè)計公式 5-61mn 32- cos；dz1f1)查表5-8,取載荷系數(shù)k=1.6。2)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩t19550 9550 -22-216.6n m1 1n,9703)查表5-13,齒輪為硬齒面，對稱布置，取齒寬系數(shù)。d=0.8。4)計算當(dāng)量齒數(shù)zv1=zcos3 (3 =23/ cos3130=24.86zv2=z2/cos3 (3 =

9、106/ cos3130=114.605)樨 zv1、zv2 和 ppt中 p9192,得齒型系數(shù) yfa1=2.74, yfa2=2.176)樨zv1、zv2和ppt中p9192,得應(yīng)力彳正系數(shù) ysa1=1.59,ysa2=1.80, y 1131 10.89161201207）取安全系數(shù)異=1.25。8）計算許用彎曲應(yīng)力f1feysty ny xsf365 21.25584mpafe2y sty n n xsf365 2 584mpa1.258)計算大、小齒輪的yfa ys小f,并比較yfa1 ysa1/ (t f1=2.74x 1.59/584=0.0075yfa2 ysa2/ 6 f

10、2=2.17 x 1.80/584=0.0069小齒輪的數(shù)值大，按小齒輪計算9）設(shè)計計算2.2mm2000kti yfaysay2。2000 1.6 216.62 0mn 3：2 cos 3 20.0075 0.8916 cos 13dz；f.0.8 232查表4-1,取標(biāo)準(zhǔn)值 mn=2.5mm。10）計算主要參數(shù)中心距a m023（23 106） 165.5mm2 cos2 cos 13圓整取a=165mm中心距圓整后修正螺旋角mn（z1 z2）2.5 （23 106）0arccos arccos 12.242a2 165因（3修正不多，故不再修正 yfa、ysa等參數(shù)。分度圓直徑 d 1=

11、mnz1/cos b =2.5 x 23/cos12.24 0=58.84mm d2=mz2/cos b =2.5 x 106/cos12.24 0=271.16mm齒寬 b= 6 dd1=0.8x 58.84=47.07mm取 b2=48mmb 1=53mm3、驗算齒面接觸強度2000kt1 u 1驗算公式5-62h zezh z z ,2bd1u1）查表 5-10,彈性系數(shù) ze=189.8 mpa1/22）查標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪（n=20）節(jié)點區(qū)域系數(shù)圖表，得zh=2.44。（本教材規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)齒輪 zh=2.5）3）螺旋角系數(shù)zcosvcos12.240 0.99, ze=0b84） 一般傳動

12、，取安全系數(shù)sh = 1。5）許用接觸應(yīng)力(t h1 = (t hliml。 zn.zw.zx/0=1180mpa(t h2= (t hlim2。zn.zw.zx / sh=1180mpa6)齒面接觸應(yīng)力hzezh z z2000kt1u1bd.12u安全。189.8 2.44 0.99 0.88l 2000 1.6 216.6 4.61 148 58.844.61969.76mpa h 1180mpa4.驗算齒輪的圓周速度dm v 60 10003.14 58.84 97060 10002.99m/s對照表5-12可知，選用9級精度合宜5、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計（略）例 3 設(shè)計某閉式一級直齒圓錐齒輪

13、傳動，小齒輪主動，傳遞功率p1=2.2kw 轉(zhuǎn)速n1=375r/min ,傳動比i=2.5 ,載荷有中等沖擊， 小齒輪懸臂布置，長期單向運轉(zhuǎn)，原動機為電動機。解： 1. 選擇齒輪精度等級、材料、齒數(shù)及確定許用應(yīng)力1)直齒圓錐齒輪加工多為刨齒，選用8 級精度。2)參考表11-1,小齒輪選用40cr,調(diào)質(zhì)，硬度241286hbs 大齒輪選用 35simn,調(diào)質(zhì)，硬度 220269hbs 取 0 hlimi =720mpa, ei=600mpa hlim2 =690mpa, (t fe2=580mpa。3)選小齒輪齒數(shù) 4=28,貝u z2=izi=2.5x 28=70,齒數(shù)比 u=i=2.54)確

14、定許用應(yīng)力查表11-5，取安全系數(shù)sh=1， sf=1.25。計算許用接觸應(yīng)力(t h1 = (t hliml / sh=720mpa(t h2= (t hlim2 / sh=690mpa取小值bh2代入計算。計算許用彎曲應(yīng)力(tfi=(tfei/sf=600/1.25=480mpa2= (t fe2/ sf=580/1.25=464mpa2 . 按齒面接觸強度設(shè)計設(shè)計公式 11-15d1 34kt1ru(1 0.5 r)22zezh1）查表11-3,取載荷系數(shù)k=1.6。2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩9.55 106p2.29.55 106 56026.7n mmni3753)查表11-6,齒輪為軟齒

15、面，懸臂布置，取齒寬系數(shù)。d=0.3。4)查表 11-4,彈性系數(shù) ze=189.8 mpa1/2。5)兩齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，且正確安裝，故節(jié)點區(qū)域系數(shù)zh=2.5。6)設(shè)計計算d1 34kt1ru(1 0.5 r)22zezh4 1.6 56026.73 0.3 2.5 (1 0.5 0.3)2189.8 2.5 268.7mm6907）計算主要尺寸大端模數(shù)m=di/zi=68.7/ 28=2.45查表4-1,取標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5。分度圓直徑d i=mz=2.5 x 28=70mm2=m多=2.5 x 70=175mm分度圓錐角s 2=arctan u= arctan2.5=6811 55s 1=90 - 5 2=21 48 5外錐距 re ； z2 z2 25、282 70294.24mm齒寬 b=ddre=0.3x 94.24=28.27mm,取 b=29mm(bwre/3=94.24/3=31.41mm,取 b=30mrm3 .驗算輪齒彎曲強度kftlyfaysa按公式11-16校核 f bm(i 0.5 r)1）由公式11-12和公式11-13有?n2tl2tl2 56026.7ft11- 0dm1d1 bsin 170 29sin 21048 52）計算當(dāng)量齒數(shù)z 28?zv1- ncos 1 c