设计铣床中的一对圆柱齿轮传动

设计铣床中的一对圆柱齿轮传动
设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知P1=7.5KW，n1=1450r/min，z1=26，z2=54，寿命Lh=12000h，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置，并画出大齿轮的结构图。

解：1.选定齿轮类型、精度等级、材料
无特别要求的情况下，优先选择直齿圆柱齿轮；
铣床属于金属切削机床，推荐精度等级为3~8级，类比选择精度等级为7级；
材料选择：选择小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度为280HBW；大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为240HBW；
2.属于软齿面，按齿面接触疲劳强度设计
设计公式为：
3.确定公式中的各个参数值和系数
（1）试选载荷系数Kt=1.3
（2）小齿轮传递的转矩为：
（3）查表10-8得齿宽系数φd=1.1
（4）查表10-6得弹性影响系数
（5）由图10-21c查得齿轮的接触疲劳强度极限为：
小齿轮：σlim 1=570Mpa
大齿轮：σlim 2=530Mpa
（6）齿数比u=z2/z1=2.077
（7）计算工作应力循环次数为：
（8）查图10-19得接触疲劳寿命系数：
小齿轮：KHN1=0.92
大齿轮：KHN2=0.93
（9）取接触疲劳强度安全系数SH=1
（10）则两齿轮的接触疲劳强度许用应力为：
小齿轮：
大齿轮：
4.代入接触疲劳强度设计式并进行设计计算
（1）按设计公式确定小齿轮分度圆的直径d1，计算时取上面计算出的两个许用应力中较小的一个代入：
（2）计算圆周速度v=Πd1tn1/60*1000=4.12m/s
（3）计算齿宽b
b=φd×d1t=1.1×54.3=59.73mm
（4）计算齿宽与齿高之比b/h
模数：m=d1t/z1=2.08mm
齿高：h=2.25m=2.25×2.08=4.68mm
b/h=59.73/4.68=12.76mm
（5）计算载荷系数
根据ν=4.12m/s，7级精度，得动载系数KV=1.15
直齿轮，假设KAFt/b>100N/mm查表10-3得齿间载荷分配系数KHα=KFα=1.1
查表10-2，得使用系数KA=1.0
查表10-4，知7级精度、小齿轮相对其轴的支承为不对称布置时的齿向载荷分布系数为：
载荷系数
（6）按实际的载荷系数校正前已计算出来的分度圆直径：修正后的分度圆直径为
（7）计算并确定模数m
∴取标准模数m=2.5
（8）计算分度圆直径
d1=mz1=2.5×26=65mm
5.校核齿根弯曲疲劳强度
校核公式为：
确定公式中的各个参数值和系数
（1）载荷系数K——与上面计算的K值不一样
其中KA和KV与前面一致
KHα=KFα=1.1
根据b/h=12.76和KHβ=1.51，得齿向载荷分布系数KFβ=1.6
∴ 载荷系数K=KAKVKFαKFβ=1×1.15×1.1×1.6=2.024
（2）小齿轮传递的转矩已在前面计算出为T1=49.4Nm
（3）齿宽系数仍取为φd=1.1
（4）模数按上面刚确定的值，即m=2.5
（5）小齿轮齿数按要求的26齿计算
（6）查表10-5得齿形系数为YFa1=2.6，YFa2=2.3
（7）查表10-5得应力校正系数为YSa1=1.595；，YSa2=1.715
对小齿轮：YFa1×YSa1=2.6×1.595=4.147
对大齿轮：YFa2×YSa2=2.3×1.715=3.9445
小齿轮的YFa×YSa=2.6×1.595=较大些，应取较大的值代入校核式进行计算。

（8）计算弯曲疲劳强度许用应力[σF]
取弯曲疲劳强度的安全系数为SF=1.4
根据工作应力循环系数N查图10-18，得弯曲疲劳寿命系数为：小齿轮和大齿轮均取KFN=0.9
对小齿轮：σFE1=450Mpa
对大齿轮：σFE2=330Mpa
设取σlmin=σF
对小齿轮：
对大齿轮：
（9）比较并判断
由知，满足弯曲疲劳强度的要求，可见前面设计所得到的数据是正确的。

6.几何齿轮计算
（1）计算分度圆直径d
d1=Z1m=26×2.5=65mm
d2=Z2m=54×2.5=135mm
（2）计算中心距
（3）计算齿轮宽度b
取B1=75mm、B2=70mm
7.验算前面预设的值
合适
8.图纸见附件。