機(jī)械課程設(shè)計圓柱齒輪設(shè)計傳動零件的設(shè)計計算

1、五、傳動零件的設(shè)計計算1.設(shè)計高速級齒輪1)選精度等級、材料及齒數(shù)(1)確定齒輪類型：選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪齒輪傳動，壓力角取20°。(2)材料選擇：由表10-1,選擇小齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為 240HBS,大齒輪材料為45鋼(正火)，硬度為200HBs，二者材料硬度差為 40HBSo(3)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度。(4)選小齒輪齒數(shù)(一般初選20-25) Zi=24,大齒輪齒數(shù)工?=高XZ = 4.816X24=115. 584,圓整取 Z2=115°2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式1029進(jìn)行試算，即4r > 2. 92 - 3

2、 也.(昌 J式1-0. 5斤.確定公式各計算數(shù)值(公式中u= i高)(1)試選載荷系數(shù)£=1.3(2)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩TiTi=T( ,.|=2. 679X 104 (N-mrn)(注：見“四、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 的計算”)(3)選取齒寬系數(shù)念=0.3(4)由表105查得材料的彈性影響系數(shù)：Ze=1 89.8MPa1/2 由圖10-20查的區(qū)域載荷系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動ZH=2.5(5)由圖1025d查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限him = 55°MPa由圖1025c查得大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極= 450MPa1 / 10(6)由式10-15計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)A； =

3、6皿訊=60 x 1440 x 1 x (2 x 8 x 300 x 10) =4.147X109N2 = M /£高=8.611 X108(7)由圖10-23曲線1查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)Kg = 0. 90, Kg = 0. 95(8)計算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=l,由式1014得="h- = - 9。； 550 = 4g5MPa廿維先=WU = 427. 5MPa試算小齒輪分度圓直徑九，代入心中的較小值. ( ZE )241-0. 5)U凡二2 92 x:L 3 x 26790 ，4口叼0. 3 x (1 - 0. 5 x 0. 3尸 x

4、4. 816427. 5=54. 707mm(10)計算圓周速度V= dlr(l - 0. 5犬)=54. 707 x (1 - 0. 5 x 0. 3)胸=46. 501mm嘰'% =，7x 46.501 x 1440 = 3.506r/s60 x 100060 x 1000(11)計算齒寬bb =(%Ji? + 1) / 2 = (0. 3 X 54. 707 x A 8162 + 1) / 2 = 40. 303nlm(12)計算當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù)d =6 / dr = 40. 303 / 46. 501 = 0. 867(13)計算載荷系數(shù)K根據(jù)v=3.506m/s, 7級精度

5、，由圖108查得動載荷系數(shù)Kv= L12假設(shè)KjJb<100N/，由表103查得Ka = Kga = 1由表10-2查得使用系數(shù)Ka=1由表104查得K耶=1. 12 + 0. 18(1 + 0. 6.)媚 + 0. 23 x 10-3 b=1. 12 + 0. 18 x (1 + 0. 6 x 0. 8672) x 0. 8672 + 0. 23 x 10-3 x 40. 303 = 1. 326故載荷系數(shù)K = K.KKK = 1 x 1. 12 x 1 x 1. 326 = 1. 485 /i v nu np(14)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式1012得a = dl

6、z X 鄧 / K± = 54. 707 x Vl- 485/1. 3 = 57. 188領(lǐng)(15)計算模數(shù)mm =4 / Z、= 57. 188 / 24 = 2. 3833)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計由式1027得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為> IK網(wǎng)丁、Fasa' 式1 - 0. 5+ 1%確定公式內(nèi)的計算數(shù)值(1)試選 Kfi=1.3由分錐角戔=arctan(l / u) = arc tan (1 / 4. 816) = 11. 730° 和8 = 900 - 11. 730° = 78. 270°，可得當(dāng)量齒數(shù) Zyl = zjcos。1=24

7、/ cos (11. 730°) = 24. 512，% = z/cos瓦=115/cos (78. 270°) = 565. 667(2)由圖1024c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限0/121 = 380Mpa由圖io24b查得大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限3/10(3)由圖1022查得彎曲疲勞壽命系數(shù)辱= = 0. 88, % = 0. 91(4)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=L7,由式1012得凡”組二號汽=9.7。6" 匕息="外 =號汽=.7。6；匹查取齒形系數(shù)由圖1017查得% = 2.62, Yfa2 = 2. 11取應(yīng)力校正

8、系數(shù)由圖由一 18查得Li = 1. 59 YSa2 = 1. 89(7)計算大小齒輪的2. 62 x 1. 59 八八八山人b尸=0. 0212196. 7062. 11 x 1. 89 八八=0. 0207192. 706(8)設(shè)計計算身(1 一 0. 5%)-；/ + 1 匕/1.3 x 2. 679 x 101八-c=3 / X 0. UzlzV 0. 3 X (1 - 0. 5 X 0. 3)2 X 242 x V4. 8162 + 1=1. 063mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，可取由齒根彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)m= 1.063mm,并就

9、近圓整為標(biāo) 準(zhǔn)值m=1.25mmo但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分 度圓直徑di=57.188 mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有Zi=di/1.25=45.750,取 Zi=46大齒輪齒數(shù)= 4. 816 x 46 = 221. 536 取 Z2 = 2214)幾何尺寸計算(1)計算分度圓直徑4 = Zrm = 46 x 1. 25 = 57. 5d、= Zm = 221 x 1. 25 = 276. 25(2)計算分錐角4=arctan(l / u) = arctan (46 / 221) = 11. 7579° = 11O45*28H夕=90° - 11

10、。45'28” = 88° 1432" 一計算齒寬b =由4 = 0. 867 x 57. 5 = 49. 853mm取 bi = 50zzzot4)驗算口 27；2 x 2.679 x 104G =931. 826N457.5必=1 X 931. 826 = 18 636N /加 < 100/V / 刖b 50合適2.設(shè)計低速級齒輪1)選精度等級、材料及齒數(shù)(1)確定齒輪類型：兩齒輪均取為漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。(2)材料選擇：小齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS,大齒輪材料為45鋼(正火)，硬度為200HBS,二者材料硬度差為40HBS。(3)運(yùn)

11、輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度。(4)選小齒輪齒數(shù)(一般初選23-30) Z3 = 28,大齒輪齒數(shù)Z4 = i ftXZ3 = 3. 705X28=103. 74,圓整取 2產(chǎn)103。2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式109a進(jìn)行試算，即.2 2.323 口4 .竺1(二確定公式各計算數(shù)值(公式中u= i低)(1)試選載荷系數(shù)勺=1.3(2)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T3T3=Ti出，239X 105 (Nm)(注：見“四、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 的計算”)(3)由表107選取齒寬系數(shù)為=1(4)由表106查得材料的彈性影響系數(shù)：ZE=189.8MPa1/2(5)由圖1025d查

12、得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限= 550MPa由圖1025c查得大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極= 450MPa(6)由式10-15計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)A； = 602k = 60 x 299. 003 x 1 x (2 x 8 x 300 x 10) = 8. 611 x 10sN. =/ 4 = 8. 611x 10s / 3. 705 = 2. 324 x 108氣o IK(7)由圖10-23曲線1查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)% = 0- 90,k=0. 95(8)計算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=l,由式1014得=“心3bHha0. 90 x 550-&空,=495MPa%=

13、"耍0.95 x 450=427. oMPa試算小齒輪分度圓直徑出,，代入中的較小值d址 > 2. 3239/10=2. 32 x 31. 3 x 1. 239 x 1054. 705X X3. 705189. 8 丫U27.5J=79. 553/22山(10)計算圓周速度VMa60 X 1000n x 79. 553 x 299. 003,/60 x1000=1. 245s / s(11)計算齒寬bb =如八=1 x 79. 553 = 79. 553題(12)計算齒寬與齒高之比b/h模數(shù)d3t79.553 Q O11= - = = 2. 841/nm' z2 28齒

14、高h(yuǎn) = 2. 25以=2. 25 x 2. 841 = 6. 392mm79. 5536. 392=12. 446(13)計算載荷系數(shù)K根據(jù)v=L245 m/s, 7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)Kv= 1.04假設(shè)七5/6<100M，由表10 3查得由表10-2查得使用系數(shù)Ka=1由表104查得KhP = 1. 12 + 0. 18(1 + 0. 6松* + 0. 23 x 10-36=1. 12 + 0. 18(1 + 0. 6 x I2) x I2 + 0. 23 x 10-3 x 79. 553 = 1. 426由圖1013查得K印=1. 320故載荷系數(shù)K = KAKKH

15、aKps = 1 x 1.04 x 1 x 1.426 = 1.483 a v nu np(14)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式1012得4=d3t x 鄧 / 電 =79. 553 x -1. 483 / L 3 = 83. 1r23mm(15)計算模數(shù)ms = & / Z, = 83. 123 / 28 = 2. 9692)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計由式105得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為確定公式內(nèi)的計算數(shù)值(1)由圖1024C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限b/iini = 380M71aIII圖1024b查得大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限逅 2 = 36GMPa(2)由圖10 22查得彎曲

16、疲勞壽命系數(shù)0. 88O. 91計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)為S=L4,由式1012得="汩 3S° = 238. 857.必S1.4=是匹l =。- 91 - 360 = 234 oOOMPa F 4 S1.4(4)計算載荷系數(shù)K = KaKvKfoK印=1 x 1. 04 x 1 x 1. 320 = 1. 373(5)查取齒形系數(shù)由圖1017查得%3 = 2. 62 ,=2.11(6)取應(yīng)力校正系數(shù)由圖1018查得L = L59 % = 1.89計算大小齒輪的匕也，并比較 = 0-01742. 11 x 1. 89234. 000=0.017011/

17、10(8)設(shè)計計算2. 62 x 1. 59x238. 85712 x 1. 373 x 1. 239 x 105V 1 X 282=1. 9621nm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于小齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度計算的模數(shù)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)m= 1.962mm,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m = 2mmo但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直 徑d3=83.123mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有Z3=d3/m=83.123/2=41.562,取Z=42大齒輪齒數(shù) Z,1 = i低Z3 = 3. 705 X 42 = 155.61 取Z2 = 1553)幾何尺寸計算(1)計算分度圓直徑dz = Zzm = 42 x 2 = 84d、= ZAm = 155 x 2 = 310(2)計算齒根圓直徑df