机械设计课程设计(齿轮设计)

5.2低速级齿轮传动设计

5.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

1）按图1-1所示的传动方案，选用圆柱斜齿轮传动。

2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095—88）。

3）材料选择。由[2]表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS ，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。 4）选小齿轮齿数3z =24，大齿轮齿数4z ，由43297.2z z i =⨯=，取97；

5）初选螺旋角14o β=。

5.2.2 按齿面接触强度设计 按[2]式（10-21）试算，即

3t d ≥

(1) 确定公式内的各计算数值

1）试选t K =1.3。

2）由[2]图10-30选取区域系数H Z =2.433. 3）由[2]图10-26查得1αε=0.78，2αε=0.86

则12αααεεε=+=0.78+0.86=1.64.

4）由[2]表10-7选取齿宽系数d φ=1.

5）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可得： 52 4.7310T =⨯ N m m ∙

6）由[2]表10-6查得材料的弹性影响系数E Z = 1

2189.8M Pa 。 7）由[2]图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

lim 1600H M P σ=。按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限lim 2550H M P σ=。

8）由[2]图10-19取接触疲劳寿命系数1H N K =0.90；2HN K =0.95. 9）计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1，由[2]式（10-12）得

[]1lim 1

10.9600540H N H K M Pa M Pa

S

σσ=

=⨯=

[]2lim 2

20.95550522.5H N H K M P a M P a S

σσ=

=⨯=

故[][][]12

540522.5

531.252

2

H H H M Pa σσσ++=

=

=

（2）计算

1）试算小齿轮分度圆直径1t d ，由计算公式得

3t d ≥

2)计算圆周速度。 32

89.06176.54

601000

601000

t d n v ππ⨯⨯=

=

=⨯⨯0.82m/s

3）计算齿宽b 及模数nt m

3189.0689.06t d b d m m m m

φ=⨯=⨯= 33

c o s 89.06

c o s 14

3.6024

o

t nt d m m m m m z β

⨯=

=

=

2.252.25

3.608.

nt h m

mm ==⨯= 89.06

/10.9958.1

b h =

= 4）计算纵向重合度βε

10.318tan 0.318124tan 14 1.903o

d z βεφβ==⨯⨯⨯=

5）计算载荷系数K 。

已知使用系数A K =1，根据v =0.82m/s ，7级精度，由[2]图10-8查得动

载系数V K =1.03；由表10-4查得H K β=1.429；

由[2]图10-13查得F K β=1.36； 由[2]表10-3查得H F K K αα==1.4

故载荷系数1 1.03 1.4 1.429 2.06A V H H K K K K K αβ==⨯⨯⨯=

6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由[2]式（10-10a ）得

3389.06103.83t d d mm ==⨯

=

7）计算模数n m

11

cos 66.81cos14

2.7024

o

n d m m m m m z β⨯=

=

=

5.2.3按齿根弯曲强度设计 由[2]式（10-17）

n m ≥

（1） 确定计算参数

1）计算载荷系数。

1 1.03 1.4 1.36 1.96A V F F K K K K K αβ==⨯⨯⨯=

2）根据纵向重合度βε=1.903，从[2]图10-28查得螺旋角影响系数Y β=0.88。 3）计算当量齿数。 333

3

2426.27cos cos 14

v o

z z β=

=

=

4433

97106.17cos cos 14

v o

z z β

=

==

4）查取齿形系数

由[2]表10-5查得1Fa Y =2.592；2Fa Y =2.176

5）查取应力校正系数

由[2]表10-5查得1Sa Y =1.596；2Sa Y =1.794

6）由[2]图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极1

FE σ

=500MP ，大齿轮的

弯曲疲劳强度极限2FE σ=380MP

7）由[2]图10-18取弯曲疲劳寿命系数K 1FN =0.85，K 2FN =0.88 8）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有： [F σ]1=

S K FE FN 1

1σ

=

4.1500

85.0⨯=303.57Mp

[F σ]2=

S

K FE FN 22σ

=4

.1380

88.0⨯=238.86MP