齿轮设计例题,直齿轮设计,斜齿轮设计,锥齿轮设计,蜗轮蜗杆设计,齿轮设计例题直齿轮设计斜齿轮设计锥齿轮设计蜗轮蜗杆设计,直齿轮设计,例1：如图10-23所示，试设计此带式输送机减速器的高速级齿轮传动。已知输入功率P,1,10KW，小齿轮转速n,1,=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。,直齿轮设计例1：如图10-23所示，试设计此带式输送机减速器,计算与说明,主要结果,1.选齿轮类型、精度等级、材料及齿数,3）选材料,表10-1,小齿轮：40Cr调质，平均取齿面硬度为280HBS,大齿轮：45钢调质，平均取齿面硬度为240HBS,4）初选小齿轮齿数,z,1,24，则大齿轮齿数,z,2,=uz,1,=3.224=76.8,圆整，取z,2,77,1）确定公式内各计算数值,（1）试选载荷系数K,t,=1.3,（2）由表10-7选取齿宽系数,d,1,K,t,1.3,7级精度,小齿轮,280HBS,大齿轮,240HBS,z,1,24,z,2,77,1）选用直齿圆柱齿轮,2）运输机属于一般机械，速度不高选择精度等级7级,2.按齿面接触强度设计,齿面接触强度设计式,直齿轮,d,1,计算与说明主要结果1.选齿轮类型、精度等级、材料及齿数3）选,计算与说明,主要结果,（3）计算小齿轮转矩,T,1,T,1,9.5510,6,P/n,1,=9.5510,6,10/960=,9.94810,4,Nmm,T,1,9.94810,4,Nmm,K,HN1,0.9,K,HN2,0.95,H,1,540MPa,H,2,522.5MPa,（6）计算应力循环次数,（4）弹性系数Z,E,由,表10-6,，弹性系数,（5）由图10-21d按齿面硬度查得接触疲劳极限,Hlim1,、,Hlim2,Hlim1,600MPa，,Hlim2,550MPa,Hlim1,600MPa,Hlim2,550MPa,（7）由图10-19查得接触疲劳寿命系数K,HN1,0.9，K,HN2,0.95,（8）计算接触疲劳许用应力,取失效率为1，安全系数S1,计算与说明主要结果（3）计算小齿轮转矩T1T1 KHN1,计算与说明,主要结果,2）计算,d,1t,65.396,mm,（3）计算齿宽,b65.396mm,m,t,2.725mm,h=6.13mm,b/h=10.67,（2）计算圆周速度v,v3.29m/s,（1）试算小齿轮分度圆直径d,t1,，带入,H,中较小值,b=,d,d,t1,=165.396mm=65.396mm,（4）计算齿宽与齿高之比b/h,模数,m,t,=d,1t,/z,1,=65.396/24mm=2.725mm,齿高,h=2.25,m,t,=2.252.725mm=6.13mm,则,b/h=65.396/6.13=10.67,计算与说明主要结果2）计算d1t 65.396mm（3）,计算与说明,主要结果,（5）计算载荷系数,a）使用系数K,A,查表10-2，取K,A,1,b）动载系数K,v,由由v=3.29m/s，7级精度查,图10-8,，取K,v,1.12,c）齿间载荷分配系数，由表10-3注，对直齿圆柱齿轮，,取,K,H,K,F,1,K,A,1,K,v,1.12,K,H,1.423,K,F,1.35,d）,由b/h10.167，K,H,1.423查图10-13得K,F,1.35,故载荷系数：,（6）校正分度圆直径,（7）计算模数,模数,m=d,1,/z,1,=,69.995/24,mm=,2.92,mm,K,H,K,F,1,K1.594,d,1,69.995mm,m2.92mm,计算与说明主要结果（5）计算载荷系数a）使用系数KA 查,计算与说明,主要结果,3.按齿根弯曲疲劳强度计算,（3）计算弯曲疲劳许用应力,F,，取弯曲疲劳安全系数S=1.4,K,1.512,（4）计算载荷系数K,FE1,500MPa,FE2,380MPa,（1）由图10-20c，查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,FE1,500MPa,，,大齿轮弯曲疲劳强度极限,FE2,380MPa,（2）由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数,K,FN1,0.85、K,FN2,0.88,K,FN1,0.85,FN2,0.88,S,1.4,F,1,303.57MPa,F,2,238.86MPa,1）确定公式中各计算数值,齿根弯曲疲劳强度设计式,计算与说明主要结果3.按齿根弯曲疲劳强度计算（3）计算弯曲疲,计算与说明,主要结果,（7）计算比较大、小齿轮的Y,Fa,Y,Sa,/,F,m 2.176,大齿轮的Y,Fa,Y,Sa,/,F,比较大,2）设计计算,（5）查取齿形系数,Y,Fa,由表10-5查得Y,Fa,1,=2.65,Y,Fa,2,=2.226,Y,Sa,1,=1.58，Y,Sa,2,=1.764,Y,Fa1,=2.65,Y,Fa2,=2.226,Y,Sa1,=1.58,Y,Sa2,=1.764,（6）查取应力修正系数,Y,Sa,计算与说明主要结果（7）计算比较大、小齿轮的YFaYSa/,结果分析：,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数（即采用前者不会发生弯曲疲劳失效）。而齿面接触疲劳强度主要决定于齿轮的直径，因此可在直径不变的情况下，增加齿数，降低模数。采用由弯曲疲劳强度计算得出的模数2.05并圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径 d,1,=69.995mm，算出小齿轮齿数:,z,1,=d,1,/m=69.995/2.5 28,大齿轮齿数：z,2,=uz,1,=3.228=89.6，取z,2,=90,这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并使结构紧凑，避免浪费。,结果分析：这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触,计算与说明,主要结果,2)中心距,a,a,147.5mm,1)分度圆直径,d,1,、d,2,d,1,m,z,1,2.528mm=70.0mm,d,2,m,z,2,2.590mm=225.0mm,3)确定齿宽，,b,d,d,1,170mm=70mm,取,b,2,=70mm，,b,1,75 mm,m2.5mm,d,1,70mm,d,2,225mm,b,1,70mm,b,2,75mm,4.几何尺寸计算,z,1,28mm,z,2,90mm,5.结构设计（略）,计算与说明主要结果2)中心距aa147.5mm1)分度,斜齿轮设计,例1：如图10-23所示，试设计此带式输送机减速器的高速级齿轮传动。已知输入功率P,1,10KW，小齿轮转速n,1,=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。,斜齿轮设计例1：如图10-23所示，试设计此带式输送机减速器,计算与说明,主要结果,1.选齿轮类型、精度等级、材料及齿数,3）选材料,表10-1,小齿轮：40Cr调质，平均取齿面硬度为280HBS,大齿轮：45钢调质，平均取齿面硬度为240HBS,5）初选小齿轮齿数,z,1,24，则大齿轮齿数,z,2,=uz,1,=3.224=76.8,圆整，取z,2,77,1）确定公式内各计算数值,（1）试选载荷系数K,t,=1.6,（2）由表10-7选取齿宽系数,d,1,K,t,1.3,7级精度,小齿轮,280HBS,大齿轮,240HBS,z,1,24,z,2,77,1）选用斜齿圆柱齿轮,2）运输机属于一般机械，速度不高选择精度等级7级,2.按齿面接触强度设计,齿面接触强度设计式,直齿轮,d,1,4）选取螺旋角。初选螺旋角14,14,计算与说明主要结果1.选齿轮类型、精度等级、材料及齿数3）选,计算与说明,主要结果,（3）计算小齿轮转矩,T,1,T,1,9.5510,6,P/n,1,=9.5510,6,10/960=,9.94810,4,Nmm,T,1,9.94810,4,Nmm,K,HN1,0.9,K,HN2,0.95,H,1,540MPa,H,2,522.5MPa,H,531.25MPa,（7）计算应力循环次数,（4）弹性系数Z,E,由,表10-6,，弹性系数,（6）由图10-21d按齿面硬度查得接触疲劳极限,Hlim1,、,Hlim2,Hlim1,600MPa，,Hlim2,550MPa,Hlim1,600MPa,Hlim2,550MPa,（8）由图10-19查得接触疲劳寿命系数K,HN1,0.9，K,HN2,0.95,（9）计算接触疲劳许用应力。取失效率为1，安全系数S1,（5）区域系数Z,H,由,图10-3,0选取区域系数Z,H,2.433,计算与说明主要结果（3）计算小齿轮转矩T1T1 KHN1,计算与说明,主要结果,2）计算,d,1t,57.62,mm,（3）计算齿宽b及模数m,n,b57.62mm,m,nt,2.33mm,h=5.24mm,b/h=10.99,（2）计算圆周速度v,v2.9m/s,（1）试算小齿轮分度圆直径d,t1,b=,d,d,t1,=157.62mm=57.62mm,m,nt,=d,1t,cos/z,1,=57.62cos14/24mm=2.33mm,h=2.25,m,nt,=2.252.33mm=5.24mm,则,b/h=57.62/5.24=10.99,（10）由图10-26查得,1,=0.78，,2,=0.87，则,=,1,2,=0.780.871.65,=1.65,（4）计算纵向重合度,=0.318,d,z,1,tg=0.3181240,tg14,1.903,=1.903,计算与说明主要结果2）计算d1t 57.62mm（3）计,计算与说明,主要结果,（5）计算载荷系数,a）使用系数K,A,查表10-2，取K,A,1,b）动载系数K,v,由v=2.9m/s，7级精度查,图10-8,，取K,v,1.11,c）假设K,A,F,t,/b100,由表10-3查得K,H,K,F,1.4,d）由表10-4查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时,K,A,1,K,v,1.11,K,H,1.42,K,F,1.35,e）由b/h10.99，K,H,1.42查图10-13得K,F,1.35,f）载荷系数,（6）校正分度圆直径,（7）计算模数m,n,m,n,=d,1,cos/z,1,=64.17cos14/24mm=2.59mm,K,H,K,F,1.4,K2.21,d,1,64.17mm,m2.59mm,计算与说明主要结果（5）计算载荷系数a）使用系数KA 查,计算与说明,主要结果,3.按齿根弯曲疲劳强度计算,（5）计算弯曲疲劳许用应力,F,，取弯曲疲劳安全系数S=1.4,K,2.10,（1）计算载荷系数K,FE1,500MPa,FE2,380MPa,（3）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,FE1,500MPa，,大齿轮弯曲疲劳强度极限,FE2,380MPa,（4）由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数K,FN1,0.85、K,FN2,0.88,K,FN1,0.85,FN2,0.88,S,1.4,F,1,303.57MPa,F,2,238.86MPa,1）确定公式中各计算数值,齿根弯曲疲劳强度设计式,（2）根据纵向重合度,1.903查图10-28得螺旋角影响系数Y,0.88,Y,0.88,计算与说明主要结果3.按齿根弯曲疲劳强度计算（5）计算弯曲疲,计算与说明,主要结果,（7）计算比较大、小齿轮的Y,Fa,Y,Sa,/,F,m 1.82,大齿轮的Y,Fa,Y,Sa,/,F,比较大,2）设计计算,（7）查取齿形系数,Y,Fa,由表10-5查得Y,Fa1,=2.592,Y,Fa2,=2.211,Y,Sa1,=1.596，Y,Sa2,=1.774,Y,Fa1,=2.592,Y,Fa2,=2.211,Y,Sa1,=1.596,Y,Sa2,=1.774,（6）查取应力修正系数,Y,Sa,（6）当量齿数计算,计算与说明主要结果（7）计算比较大、小齿轮的YFaYSa