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1、4传动零件的设计计算五、传动零件的设计计算 1设计高速级齿轮 1）选精度等级、材料及齿数 (1) 确定齿轮类型：两齿轮均取为渐开线标准直齿圆柱齿轮。 (2) 材料选择：小齿轮材料为45钢，硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢，硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS。 (3) 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。 (4) 选小齿轮齿数Z1？，大齿轮齿数Z2i高Z1？=？，圆整取Z2=？。 2）按齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式109a进行试算，即 d1t2.323ktT1u+1ZE2 FdusH确定公式各计算数值(公式中u= i高) (1) 试选载荷系数Kt=1.3 (
2、2) 小齿轮传递的转矩T1 T1=T出=？(Nmm) (3) 由表107选取齿宽系数fd=1 (4) 由表106查得材料的弹性影响系数：ZE=189.8 (5) 由图1021d查得 小齿轮的接触疲劳强度极限 sHlim1=580MPa 由图1021c查得 大齿轮的接触疲劳强度极 sHlim2=390MPa (6) 由式10-13计算应力循环次数 N1=60n1jLh=60?1(2830010)=? N2=N1/i高=? (7) 由图1019曲线1查得接触疲劳强度寿命系数 KHN1=?,KHN2=? (8) 计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1，由式1012得 sKHN1
3、sHlim1?H1=S=?=?MPa sKHN2sHlim2H2=S=?=?MPa (9) 试算小齿轮分度圆直径d1t，代入sH中的较小值 2d2.3231.3?189.81t1?=?mm (10) 计算圆周速度V v=pd1tn1p?601000=601000=?m/s (11) 计算齿宽b b=fdd1t=1?=?mm (12) 计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 md1tt=z=?=?mm 1?齿高 h=2.25mt=2.25?=?mm bh=?=? (13) 计算载荷系数K 根据v= ? m/s，7级精度，由图108查得动载荷系数Kv= ? 假设KAFt/b100N/mm，由表103查得
4、 KHa=KFa=1 由表102查得使用系数KA=? 由表104查得 KHb=1.12+0.18(1+0.6fd2)fd2+0.2310-3b=1.12+0.18(1+0.6?)?+0.2310?=? 由图1013查得 22-3KFb=? 故载荷系数 K=KAKvKHaKHb=?=? (14) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式1010a得 d1=d1t3K/Kt=?3?/?=?mm (15) 计算模数 m=d1/Z1=?/?=? 2）按齿根弯曲强度设计 由式105得弯曲强度的设计公式为 m3确定公式内的计算数值 2KT1YFaYSa 2FdZ1sF(1) 由图1020c查得小齿轮的
5、弯曲疲劳强度极限 sFE1=440MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 sFE2=320MPa (2) 由图1018查得弯曲疲劳寿命系数 KFN1=?,KFN2=? (3) 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1.4，由式1012得 sF1=sF2= (4) 计算载荷系数 KFN1sFE1?=?MPa S?KFN2sFE2?=?MPa S?K=KAKVKFaKFb=?=? (5) 查取齿形系数 由表105查得 YFa1=?，YFa2=? (6) 取应力校正系数 由表105查得 YSa1=? YSa2=? YY (7) 计算大小齿轮的FaSa，并比较 sFYFa1YSa1?=?sF
6、1?YFa2YSa2?=?sF2?(8) 设计计算 m32KT1YFaYSa32?=?mm 22?FdZ1sF?对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取由弯曲强度算得的模数m=？，并就近圆整为标准值m？mm。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=? mm来计算应有的齿数。于是有Z1=d1/m=?，取Z1=? ？=？大齿轮齿数Z2=i高Z1=？ 取Z2=？ 3）几何尺寸计算 (1) 计算分度圆直径 d1=Z1m=?=?d2=Z2m=?=?(2) 计算齿根圆直径 df1=m(Z1-2.5)=?(?-2.5)=?df2=m(Z2-
7、2.5)=?(?-?)=?(3) 计算中心距 a=(d1+d2)/2=(?+?)/2=?mm (4) 计算齿宽 b=fdd1=?=?mm 取B1=?mm B2=?mm 4）验算 Ft=2T12?=?N d1?KAFt?=?N/mm100N/mm b?合适 2设计低速级齿轮 1）选精度等级、材料及齿数 (1) 确定齿轮类型：两齿轮均取为渐开线标准直齿圆柱齿轮。 (2) 材料选择：小齿轮材料为45钢，硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢，硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS。 (3) 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。 (4) 选小齿轮齿数Z3？，大齿轮齿数Z4i低Z3？
8、=？，圆整取Z4=？。 2）按齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式109a进行试算，即 d1t2.323ktT1u+1ZE2 FdusH确定公式各计算数值(公式中u= i低) (1) 试选载荷系数Kt=1.3 (2) 小齿轮传递的转矩T3 T3=T出=？(Nmm) (3) 由表107选取齿宽系数fd=1 (4) 由表106查得材料的弹性影响系数：ZE=189.8 (5) 由图1021d查得 小齿轮的接触疲劳强度极限 sHlim3=580MPa 大齿轮的接触疲劳强度极 sHlim4=390MPa (6) 由式10-13计算应力循环次数 N3=60n3jLh=60?1(2830010)=? N4=
9、N3/i低=? (7) 由图1019曲线1查得接触疲劳强度寿命系数 KHN3=?,KHN4=? (8) 计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1，由式1012得 sH3=KHN3sHlim3?=?MPa S?sH4=KHN4sHlim4?=?MPa S?(9) 试算小齿轮分度圆直径d3t，代入sH中的较小值 2d.323ktT3Fu+1(ZEs)2=2.3231.3?189.83t2=?mm duH1?(10) 计算圆周速度V v=pd3tn3p?601000=601000=?m/s (11) 计算齿宽b b=fdd3t=1?=?mm (12) 计算齿宽与齿高之比 b/h
10、模数 md3tt=z=?=?mm 3?齿高 h=2.25mt=2.25?=?mm bh=?=? (13) 计算载荷系数K 根据v= ? m/s，7级精度，由图108查得动载荷系数Kv= 假设KAFt/b100N/mm，由表103查得 KHa=KFa=1 由表102查得使用系数KA=? 由表104查得 KHb=1.12+0.18(1+0.6f22d)fd+0.2310-3b=1.12+0.18(1+0.6?2)?2+0.2310-3?=? 由图1013查得 ? KFb=? 故载荷系数 K=KAKvKHaKHb=?=? (14) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式1010a得 d3=d3
11、t3K/Kt=?3?/?=?mm (15) 计算模数 m=d3/Z3=?/?=? 2）按齿根弯曲强度设计 由式105得弯曲强度的设计公式为 m3确定公式内的计算数值 2KT1YFaYSa 2FdZ1sF(1) 由图1020c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 sFE3=440MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 sFE4=320MPa (2) 由图1018查得弯曲疲劳寿命系数 KFN3=?,KFN4=? (3) 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1.4，由式1012得 sF3=sF4= (4) 计算载荷系数 KFN3sFE3?=?MPa S?KFN4sFE4?=?MPa S?K=KA
12、KVKFaKFb=?=? (5) 查取齿形系数 由表105查得 YFa3=?，YFa4=? (6) 取应力校正系数 由表105查得 YSa3=? YSa4=? YY (7) 计算大小齿轮的FaSa，并比较 sFYFa3YSa3?=?sF3?YFa4YSa4?=?sF4?(8) 设计计算 m32KT3YFaYSa2?3=?mm 22?FdZ3sF?对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取由弯曲强度算得的模数m=？，并就近圆整为标准值m？mm。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d3=? mm来计算应有的齿数。于是有Z3=d3/m=?，取Z3=? ？=？大齿轮齿数Z4=i低Z3=？ 取Z2=？ 3）几何尺寸计算 (1) 计算分度圆直径 d3=Z3m=?=?d4=Z4m=?=?(2) 计算齿根圆直径 df3=m(Z3-2.5)=?(?-2.5)=?df4=m(Z4-2.5)=?(?-?)=?(3) 计算中心距 a=(d+d)/2=(?+?0)/2=?mm (4) 计算齿宽 取B3=?mm 4）验算 合适 34b=fdd3=?=?mm B4=?mm FT32t=2d=?=?N 3?KAFt?b=?=?N/mm100N/mm
