直齿锥齿轮传动计算例题

例题10-3 试设计一减速器中的直齿锥齿轮传动。已知输入功率P=10kw，小齿轮转速n1=960r/min，齿数比u=3.2，由电动机驱动，工作寿命15年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。

[解] 1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）选用标准直齿锥齿轮齿轮传动，压力角取为20°。

（2）齿轮精度和材料与例题10-1同。

（3）选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=uz1=3.224=76.8，取z2=77。

2.按齿面接触疲劳强度设计

（1）由式（10-29）试算小齿轮分度圆直径，即

1)确定公式中的各参数值。

①试选=1.3。

②计算小齿轮传递的转矩。

9.948

③选取齿宽系数=0.3。

④由图10-20查得区域系数。

⑤由表10-5查得材料的弹性影响系数。

⑥计算接触疲劳许用应力[]。

由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为

，。

由式（10-15）计算应力循环次数：

，

由图10-23查取接触疲劳寿命系数，。

取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-14）得

取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即

2）试算小齿轮分度圆直径

(2)调整小齿轮分度圆直径

1）计算实际载荷系数前的数据准备。

①圆周速度

3.630m/s

②当量齿轮的齿宽系数。

0.342.832mm

2)计算实际载荷系数。

①由表10-2查得使用系数。

②根据Vm=3.630m/s、8级精度（降低了一级精度），由图10-8查得动载系数Kv=1.173。

③直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数。

④由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮悬臂时，得齿向载荷分布系数

。

由此，得到实际载荷系数

3)由式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径为

及相应的齿轮模数

3.按齿根弯曲疲劳强度设计

（1）由式（10-27）试算模数，即

1）确定公式中的各参数值。

①试选。

②计算

°

由分锥角°和°°

，

°，可得当量齿数

°

。

°

由图10-17查得齿形系数、。

由图10-18查得应力修正系数、。

由图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为、。

由图10-22取弯曲疲劳寿命系数、。

取弯曲疲劳安全系数S=1.7，由式（10-14）得

因为大齿轮的大于小齿轮，所以取

2)试算模数。

=1.840mm

（2）调整齿轮模数

1）计算实际载荷系数前的数据准备。

①圆周速度v。

③齿宽b。

2)计算实际载荷系数。

①根据v=1.887m/s，8级精度，由图10-8查得动载系数。

②直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数。

③由表10-4用插值法查得，于是。

则载荷系数为

2）由式（10-13），可得按实际载荷系数算得的齿轮模数为

按照齿根弯曲疲劳强度计算的模数，就近选择标准模数=2mm，按照接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数

。

取，则大齿轮齿数。为了使两齿轮的齿数互质，取。

4.几何尺寸计算

（1）计算分度圆直径

（2）计算分锥角

°′″

°°°

（3）计算齿轮宽度

取。

5.结构设计及绘制齿轮零件图（从略）

6.主要设计结论

齿轮、，模数，压力角°，变位系数、，分锥角°′″、°′″，齿宽。小齿轮选用40 Cr（调质），大齿轮选用45钢（调质）。齿轮按7级精度设计。