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1、1例 1 设计用于带式输送机传动装置的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。传递功率 P=2.7kW，小齿轮转速 n1=350r/min，传动比i=3.57。输送机工作平稳，单向运转，两班工作制，齿轮对称布置，预期寿命 10 年，每年工作 300 天。解：1. 选择齿轮精度等级、材料、齿数1）带式输送机属于一般机械，且转速不高，故初选择 8 级精度。2）因载荷平稳，传递功率较小，可采用软齿面齿轮。参考表 5-6，小齿轮选用 45 钢调质处理，齿面硬度220250HBS， HLim1=595MPa， FE1=230MPa；大齿轮选用 45 钢正火处理，齿面硬度170200HBS， HLim2=520MPa，
2、 FE2=200MPa。3）初选小齿轮齿数 z1=24（55） ，则z2=iz1=3.5724=85.68（196） ，取 z2=87。故实际传动比i=z2/z1=87/24=3.62，与要求的传动比 3.57 的误差小于 3%。对于齿面硬度小于 350 HBS 的闭式软齿面齿轮传动，应按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。2. 按齿面接触强度设计设计公式 5-48 213120EHdZKTu1）查表 5-8，原动机为电动机，工作机械是输送机，且工作平稳，取载荷系数 K=1.2。22）小齿轮传递的转矩 112.79503.6150PNmnT3）查表 5-13，齿轮为软齿面，对称布置，取齿宽
3、系数 d=1。4）查表 5-10，两齿轮材料都是锻钢，故取弹性系数 ZE=189.8 MPa1/2。5）两齿轮为标准齿轮，且正确安装，故节点区域系数 ZH=2.5，取重合度系数 Z=0.9。6）计算许用接触应力 NWXHLimZS应力循环次数小齿轮 N1=60n1jLh=603501(2830010)=10.08齿轮 N2= N1/i=10.08108/3.62=2.78108据齿轮材料、热处理以及 N1、N 2，查接触疲劳寿命系数图表，不允许出现点蚀，得接触疲劳寿命系数 ZN1=1，Z N2=1，两齿轮均为软齿面故 ZW=1，ZX=1 。一般传动，取安全系数 SH=1.1。计算许用接触应力
4、1159140.NWXHLimMPaZS 22501427.NWXHLimMPaZ取小值 H2代入计算。7）计算 2 213312001.763.2189.50.81.647EHdZKTu m 8）计算主要尺寸3模数 m=d1/z1=81.56/24=3.4mm（1.48）查表 5-2，取标准值 m=4mm（1.5） 。分度圆直径 d1=mz1=424=96mm（1.5*55=82.5）d2=mz2=487=348mm（1.5*196=285）齿宽 b= dd1=196=96mm（82.5） ，取b2=96mm，b 1=b2+6=102mm（88）中心距 a=(d1+d2)/2=(96+348
5、)/2=222mm（183.75）3. 验算轮齿弯曲强度按公式 5-42 校核 112020FaSFSF FKTYKTYbdbdm1）由 z1=24，z 2=87，根据 PPT 中 P9192，得齿型系数YFa1=2.65， YFa2=2.21。 （Y FS1=3.944，Y FS2=3.948）2）由 z1=24，z 2=87，根据 PPT 中 P9192，得应力集中系数YSa1=1.58， YSa2=1.77。 Y1，保守考虑取 Y=1（0.689）(0.667)。3）计算许用弯曲应力 STNXFE据齿轮材料、热处理以及 N1、N 2，查弯曲疲劳寿命系数图表，得弯曲疲劳寿命系数 YN1=1
6、，Y N2=1,试验齿轮应力修正系数 YST=2;弯曲疲劳强度计算尺寸系数 YX=1。一般传动，取安全系数 SF=1.25。计算许用弯曲应力 112068.5STNXFEMPaY4222 0321.5STNXFEMPaY4）校核计算 11 1202.7362.51820.(43.96)36894FaSF FKTY MPaMPabdm 122 2.7.606FaSF F 弯曲强度足够。4. 验算齿轮的圆周速度 smndv /76.10635914.3061 对照表 5-12 可知，选用 9 级精度较为合宜。修正 K，考虑弯曲疲劳有很大余量将 m 值减小，增大 z 的个数，再进行计算。5、齿轮结构
7、设计（略）例 2 试设计非均匀密度材料搅拌机的传动装置单级斜齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，电动机功率 P=22kW，转速n1=970r/min，用联轴器与高速齿轮轴联接，传动比为 4.6，单向传动，单班工作制，预计寿命 10 年。解：1. 选择齿轮材料、精度等级、参数1）考虑传递功率较大，且有一定冲击，大、小齿轮均采用40Cr 调质后表面淬火。参考表 5-6，取小齿轮的齿面硬度为55055HRC， HLim1=1180MPa， FE1=365MPa；大齿轮的齿面硬度4852 HRC， HLim2=1180MPa， FE2=365MPa。2）初选取 8 级精度等级。3）选小齿轮齿数 z1=23，
8、则 z2=iz1=4.623=105.8，取 z2=106。故实际传动比 i=z2/z1=106/23=4.61，齿数比 u=i=4.61。4）初选螺旋角 =13 02. 按轮齿弯曲强度设计设计公式 5-61 21320cosFaSndYKTmZ1）查表 5-8，取载荷系数 K=1.6。2）小齿轮传递的转矩 11295016.970PNmn3）查表 5-13，齿轮为硬齿面，对称布置，取齿宽系数 d=0.8。4）计算当量齿数zV1=z1/cos3=23 /cos3130=24.86zV2=z2/cos3=106 /cos3130=114.605）椐 zV1、 zV2 和 PPT 中 P9192，
9、得齿型系数YFa1=2.74， YFa2=2.17。6）椐 zV1、 zV2 和 PPT 中 P9192，得应力修正系数YSa1=1.59， YSa2=1.80， 1310.896207）取安全系数 SF=1.25。8）计算许用弯曲应力611365284.STNXFEMPaY222 .STXFE8）计算大、小齿轮的 YFa YSa/ F，并比较YFa1 YSa1/ F1=2.741.59/584=0.0075YFa2 YSa2/ F2=2.171.80/584=0.0069小齿轮的数值大，按小齿轮计算。9）设计计算 2 201332 2001.6.cos075.8916cos3.8FaSndY
10、KTm mZ查表 4-1，取标准值 mn=2.5mm。10）计算主要参数中心距 mzan 5.163cos2)0(5.cos2)(1 圆整取 a=165mm。中心距圆整后修正螺旋角 021 24.1652)3(.arcos)(arcos zmn因 修正不多，故不再修正 YFa、Y Sa 等参数。分度圆直径 d 1=mnz1/cos=2.523/cos12.24 0=58.84mmd2=mnz2/cos=2.5106/cos12.24 0=271.16mm齿宽 b= dd1=0.858.84=47.07mm取 b2=48mm b1=53mm。3、验算齿面接触强度7验算公式 5-62 120HE
11、HKTuZbd1）查表 5-10，弹性系数 ZE=189.8 MPa1/2。2）查标准斜齿圆柱齿轮（ n=200）节点区域系数图表，得ZH=2.44。 （本教材规定标准齿轮 ZH=2.5）3）螺旋角系数 ，Z=0.889.024.1coss4）一般传动，取安全系数 SH=1。5）许用接触应力 H1= HLim1。 ZN.ZW.ZX/SH=1180MPa H2= HLim2。 ZN.ZW.ZX /SH=1180MPa6）齿面接触应力安全。120.621.4189.24.98458.66710HEHKTubdMPaPa4. 验算齿轮的圆周速度 smndv /9.2106784.5.3106对照表
12、5-12 可知，选用 9 级精度合宜。5、齿轮结构设计（略）8例 3 设计某闭式一级直齿圆锥齿轮传动，小齿轮主动，传递功率 P1=2.2kW，转速 n1=375r/min，传动比 i=2.5，载荷有中等冲击，小齿轮悬臂布置，长期单向运转，原动机为电动机。解：1. 选择齿轮精度等级、材料、齿数及确定许用应力1）直齿圆锥齿轮加工多为刨齿，选用 8 级精度。2）参考表 11-1，小齿轮选用 40Cr，调质，硬度 241286HBS；大齿轮选用 35SiMn，调质，硬度 220269HBS。取 HLim1=720MPa， FE1=600MPa， HLim2=690MPa， FE2=580MPa。3）选
13、小齿轮齿数 z1=28，则 z2=iz1=2.528=70，齿数比u=i=2.5。4）确定许用应力查表 11-5，取安全系数 SH=1，S F=1.25。计算许用接触应力 H1= HLim1/SH=720MPa9 H2= HLim2/SH=690MPa取小值 H2代入计算。计算许用弯曲应力 F1= FE1/SF=600/1.25=480MPa F2= FE2/SF=580/1.25=464MPa2. 按齿面接触强度设计设计公式 11-15 3 2211 )5.0(4HERR ZuKTd1）查表 11-3，取载荷系数 K=1.6。2）小齿轮传递的转矩 mNnPT 7.560237.2105.91
14、05.961613）查表 11-6，齿轮为软齿面，悬臂布置，取齿宽系数 d=0.3。4）查表 11-4，弹性系数 ZE=189.8 MPa1/2。5）两齿轮为标准齿轮，且正确安装，故节点区域系数 ZH=2.5。6）设计计算10mZuKTHERRd 7.686905.28.1)3.05.1(.23.07624).(23 2211 7）计算主要尺寸大端模数 m=d1/z1=68.7/28=2.45查表 4-1，取标准值 m=2.5。分度圆直径 d 1=mz1=2.528=70mmd2=mz2=2.570=175mm分度圆锥角 2=arctan u= arctan2.5=681155 1=90- 2=21485外锥距 mzmRe 24.970285.221 齿宽 b= dRe=0.394.24=28.27mm，取 b=29mm。（bRe/3=94.24/3=31.41mm，取 b=30mm）3. 验算轮齿弯曲强度按公式 11-16 校核 FRSaFtFbmYK)5.01(1)由公式 11-12 和公式 11-13 有 NbdTFmt ?58421sin9707.6sin20111 2）计算当量齿数11?58421coscs011 zzV ?6cs7cs022 zzV3）椐 zV1、 zV2 查图 11-8，得齿型系数 YFa1=？，Y Fa2=？。4）椐 zV1、 zV2 查
