机械基础-案例06 闭式直齿圆柱齿轮传动

闭式直齿圆柱齿轮传动
设计一闭式直齿圆柱齿轮传动。

已知传递的功率P 1=20kW ，小齿轮转速
n 1=1000r/min ，传动比i=3，每天工作16h ，使用寿命5年，每年工作300天，齿轮对称布置，轴的刚性较大，电机带动，中等冲击，传动尺寸无严格限制。

解：设计步骤见表 1．选定材料、热处理方式、精度等级、齿数等
小轮:40Cr 调质 HB 1=241～286，取260HBW ； 大轮：45调质 HB 2=197～255，取230HBW ； 7级精度
取z 1=27，则大轮齿数z 2=i z 1=3×27=81， 对该两级减速器，取z=1。

2．确定许用弯曲应力
δHlim1=710MPa ，δHlim2=580MPa ， δFlim1=600MPa ，
δFlim2=450MPa ，
安全系数取S Hlim =1.1 S Flim =1.25
N 1=60×1000×5×300×16=14.4×108 N 2= N 1/i=14.4×108/3=4.8×108 得：Z N1=0.975 Z N2=1.043
Y N1=0.884 Y N2=0.903
MPa 3
.6291.1975
.0710][min
1
1lim 1=⨯==
H N H H S Z σσ
MPa 550
1
.1043
.1580][min
2
2lim 2=⨯=
=
H N H H S Z σσ
MPa 32
.42425.11884.0600][min
1
11lim 1=⨯⨯==
F X N F F S Y Y σσ
MPa 08
.32525
.11
903.0600][min
2
22lim 2=⨯⨯=
=
F X N F F S Y Y σσ
3．按齿面接触强度设计 （1）工作转矩
mm N n P T ⋅=⨯=⨯=191000
1000
20
1055.91055.96116
1
（2）载荷系数
K A =1.5 K V =1.15 K =1.09
K = K A K V K =1×1.15×1.09=1.88 （3）计算齿面弯曲应力
查的弹性变形系数：Z E =189.8 节点区域系数： Z H =2.5。

则：
mm
Z Z u u KT d 84
5508.1895.2313119100088.12][123
2
32
H E H d 11=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯+⋅⨯⨯=
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛±⋅≥σφ
mm z d m 11
.327
8411===，取m=4mm
d =mz 1=4×27=108 mm b=
Φd =108 mm
4．校核弯曲强度
查得：Y Fa1=2.58，Y Sa1=1.62，
Y Fa2=2.33，Y Sa2=1.75， 则：
MPa m
bd Y Y KT 32.424][83.484
10810862
.158.219100088.122F11Sa1
Fa11F1=≤=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
=
σσ
d=108mm b=108 mm
=2.58，Y
Fa1
=1.62，Y
Sa1
Y
=2.33，Fa2
=1.75，Y
Sa2
σ
=
F1
48.83MPa
=
σ
F2
45.39MPa d
= 324 mm 2
a=2=216 mm。