机械设计基础齿轮传动设计例题.docx
- 文档编号:7816860
- 上传时间:2023-01-26
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:150.04KB
机械设计基础齿轮传动设计例题.docx
《机械设计基础齿轮传动设计例题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械设计基础齿轮传动设计例题.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机械设计基础齿轮传动设计例题
例1设计用于带式输送机传动装置的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。
传递功率P=2.7kW,小齿轮转速n1=350r/min,传动比i=3.57。
输送机工作平稳,单向运转,两班工作制,齿轮对称布置,预期寿命10年,每年工作300天。
解:
1.选择齿轮精度等级、材料、齿数
1)带式输送机属于一般机械,且转速不高,故初选择8级精度。
2)因载荷平稳,传递功率较小,可采用软齿面齿轮。
参考表5-6,小齿轮选用45钢调质处理,齿面硬度220~250HBS,σHLim1=595MPa,σFE1=230MPa;大齿轮选用45钢正火处理,齿面硬度170~200HBS,σHLim2=520MPa,σFE2=200MPa。
3)初选小齿轮齿数z1=24(55),则z2=iz1=3.57×24=85.68(196),取z2=87。
故实际传动比i=z2/z1=87/24=3.62,与要求的传动比3.57的误差小于3%。
对于齿面硬度小于350HBS的闭式软齿面齿轮传动,应按齿面接触强度设计,再按齿根弯曲强度校核。
2.按齿面接触强度设计
设计公式5-48
1)查表5-8,原动机为电动机,工作机械是输送机,且工作平稳,取载荷系数K=1.2。
2)小齿轮传递的转矩
3)查表5-13,齿轮为软齿面,对称布置,取齿宽系数φd=1。
4)查表5-10,两齿轮材料都是锻钢,故取弹性系数ZE=189.8MPa1/2。
5)两齿轮为标准齿轮,且正确安装,故节点区域系数ZH=2.5,取重合度系数Zε=0.9。
6)计算许用接触应力
①应力循环次数
小齿轮N1=60n1jLh=60×350×1×(2×8×300×10)=10.08×108
大齿轮N2=N1/i=10.08×108/3.62=2.78×108
②据齿轮材料、热处理以及N1、N2,查接触疲劳寿命系数图表,不允许出现点蚀,得接触疲劳寿命系数ZN1=1,ZN2=1,两齿轮均为软齿面故ZW=1,ZX=1。
③一般传动,取安全系数SH=1.1。
④计算许用接触应力
取小值[σH2]代入计算。
7)计算
8)计算主要尺寸
①模数m=d1/z1=81.56/24=3.4mm(1.48)
查表5-2,取标准值m=4mm(1.5)。
②分度圆直径d1=mz1=4×24=96mm(1.5*55=82.5)
d2=mz2=4×87=348mm(1.5*196=285)
③齿宽b=φdd1=1×96=96mm(82.5),取b2=96mm,b1=b2+6=102mm(88)
④中心距a=(d1+d2)/2=(96+348)/2=222mm(183.75)
3.验算轮齿弯曲强度
按公式5-42校核
1)由z1=24,z2=87,根据PPT中P91~92,得齿型系数YFa1=2.65,YFa2=2.21。
(YFS1=3.944,YFS2=3.948)
2)由z1=24,z2=87,根据PPT中P91~92,得应力集中系数YSa1=1.58,YSa2=1.77。
Yε≤1,保守考虑取Yε=1(0.689)(0.667)。
3)计算许用弯曲应力
①据齿轮材料、热处理以及N1、N2,查弯曲疲劳寿命系数图表,得弯曲疲劳寿命系数YN1=1,YN2=1,试验齿轮应力修正系数YST=2;弯曲疲劳强度计算尺寸系数YX=1。
②一般传动,取安全系数SF=1.25。
③计算许用弯曲应力
4)校核计算
弯曲强度足够。
4.验算齿轮的圆周速度
对照表5-12可知,选用9级精度较为合宜。
修正K,考虑弯曲疲劳有很大余量将m值减小,增大z的个数,再进行计算。
5、齿轮结构设计(略)
例2试设计非均匀密度材料搅拌机的传动装置——单级斜齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动,电动机功率P=22kW,转速n1=970r/min,用联轴器与高速齿轮轴联接,传动比为4.6,单向传动,单班工作制,预计寿命10年。
解:
1.选择齿轮材料、精度等级、参数
1)考虑传递功率较大,且有一定冲击,大、小齿轮均采用40Cr调质后表面淬火。
参考表5-6,取小齿轮的齿面硬度为50~55HRC,σHLim1=1180MPa,σFE1=365MPa;大齿轮的齿面硬度48~52HRC,σHLim2=1180MPa,σFE2=365MPa。
2)初选取8级精度等级。
3)选小齿轮齿数z1=23,则z2=iz1=4.6×23=105.8,取z2=106。
故实际传动比i=z2/z1=106/23=4.61,齿数比u=i=4.61。
4)初选螺旋角β=130
2.按轮齿弯曲强度设计
设计公式5-61
1)查表5-8,取载荷系数K=1.6。
2)小齿轮传递的转矩
3)查表5-13,齿轮为硬齿面,对称布置,取齿宽系数φd=0.8。
4)计算当量齿数
zV1=z1/cos3β=23/cos3130=24.86
zV2=z2/cos3β=106/cos3130=114.60
5)椐zV1、zV2和PPT中P91~92,得齿型系数YFa1=2.74,YFa2=2.17。
6)椐zV1、zV2和PPT中P91~92,得应力修正系数YSa1=1.59,YSa2=1.80,
7)取安全系数SF=1.25。
8)计算许用弯曲应力
8)计算大、小齿轮的YFaYSa/[σF],并比较
YFa1YSa1/[σF1]=2.74×1.59/584=0.0075
YFa2YSa2/[σF2]=2.17×1.80/584=0.0069
小齿轮的数值大,按小齿轮计算。
9)设计计算
查表4-1,取标准值mn=2.5mm。
10)计算主要参数
①中心距
圆整取a=165mm。
②中心距圆整后修正螺旋角
因β修正不多,故不再修正YFa、YSa等参数。
③分度圆直径d1=mnz1/cosβ=2.5×23/cos12.240=58.84mm
d2=mnz2/cosβ=2.5×106/cos12.240=271.16mm
④齿宽b=φdd1=0.8×58.84=47.07mm
取b2=48mmb1=53mm。
3、验算齿面接触强度
验算公式5-62
1)查表5-10,弹性系数ZE=189.8MPa1/2。
2)查标准斜齿圆柱齿轮(αn=200)节点区域系数图表,得ZH=2.44。
(本教材规定标准齿轮ZH=2.5)
3)螺旋角系数
,Zε=0.88
4)一般传动,取安全系数SH=1。
5)许用接触应力
[σH1]=σHLim1。
ZN.ZW.ZX/SH=1180MPa
[σH2]=σHLim2。
ZN.ZW.ZX/SH=1180MPa
6)齿面接触应力
安全。
4.验算齿轮的圆周速度
对照表5-12可知,选用9级精度合宜。
5、齿轮结构设计(略)
例3设计某闭式一级直齿圆锥齿轮传动,小齿轮主动,传递功率P1=2.2kW,转速n1=375r/min,传动比i=2.5,载荷有中等冲击,小齿轮悬臂布置,长期单向运转,原动机为电动机。
解:
1.选择齿轮精度等级、材料、齿数及确定许用应力
1)直齿圆锥齿轮加工多为刨齿,选用8级精度。
2)参考表11-1,小齿轮选用40Cr,调质,硬度241~286HBS;大齿轮选用35SiMn,调质,硬度220~269HBS。
取σHLim1=720MPa,σFE1=600MPa,σHLim2=690MPa,σFE2=580MPa。
3)选小齿轮齿数z1=28,则z2=iz1=2.5×28=70,齿数比u=i=2.5。
4)确定许用应力
①查表11-5,取安全系数SH=1,SF=1.25。
②计算许用接触应力
[σH1]=σHLim1/SH=720MPa
[σH2]=σHLim2/SH=690MPa
取小值[σH2]代入计算。
③计算许用弯曲应力
[σF1]=σFE1/SF=600/1.25=480MPa
[σF2]=σFE2/SF=580/1.25=464MPa
2.按齿面接触强度设计
设计公式11-15
1)查表11-3,取载荷系数K=1.6。
2)小齿轮传递的转矩
3)查表11-6,齿轮为软齿面,悬臂布置,取齿宽系数φd=0.3。
4)查表11-4,弹性系数ZE=189.8MPa1/2。
5)两齿轮为标准齿轮,且正确安装,故节点区域系数ZH=2.5。
6)设计计算
7)计算主要尺寸
①大端模数m=d1/z1=68.7/28=2.45
查表4-1,取标准值m=2.5。
②分度圆直径d1=mz1=2.5×28=70mm
d2=mz2=2.5×70=175mm
③分度圆锥角δ2=arctanu=arctan2.5=68°11′55″
δ1=90°-δ2=21°48′5″
④外锥距
⑤齿宽b=φdRe=0.3×94.24=28.27mm,取b=29mm。
(b≤Re/3=94.24/3=31.41mm,取b=30mm)
3.验算轮齿弯曲强度
按公式11-16校核
1)由公式11-12和公式11-13有
2)计算当量齿数
3)椐zV1、zV2查图11-8,得齿型系数YFa1=?
,YFa2=?
。
4)椐zV1、zV2查图11-9,得应力修正系数YSa1=?
,YSa2=?
5)验算轮齿弯曲应力
结论。
4.验算齿轮的圆周速度
对照表11-2可知,选用8级精度是合宜。
5、齿轮结构设计(略)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计 基础 齿轮 传动 设计 例题