例题103 试设计减速器中直齿锥齿轮传动已知输入功率P10kw齿轮转速n1960rmin齿数u32电动机驱动工作寿命15年(设年工作300天)两班制带式输送机工作稳转变
[解] 1选定齿轮类型精度等级材料齿数
(1)选标准直齿锥齿轮齿轮传动压力角取20°
(2)齿轮精度材料例题101
(3)选齿轮齿数z124齿轮齿数z2uz132×24768取z277
2齿面接触疲劳强度设计
(1)式(1029)试算齿轮分度圆直径
d1t≥34KHtT1∅R(105∅R)2u∙(ZHZE[σH])2
1) 确定公式中参数值
① 试选KHt13
② 计算齿轮传递转矩
T1955×106×10960N∙mm9948×104N∙mm
③ 选取齿宽系数∅R03
④ 图1020查区域系数ZH25
⑤ 表105查材料弹性影响系数ZE1898MPa12
⑥ 计算接触疲劳许应力[σH]
图1025d查齿轮齿轮接触疲劳极限分σHliml600MPaσHlim2550MPa
式(1015)计算应力循环次数:
N160n1jLh60×960×1×2×8×300×154147×109
N2N1u4147×109321296×109
图1023查取接触疲劳寿命系数KHN1090KHN2095
取失效概率1安全系数S1式(1014)
[σH]1KHN1σHlim1S090×6001MPa540MPa
[σH]2KHN2σHlim2S095×5501MPa523MPa
取[σH]1[σH]2中较者作该齿轮副接触疲劳许应力
σH[σH]2523MPa
2)试算齿轮分度圆直径
d1t≥34KHtT1∅R(105∅R)2u∙(ZHZE[σH])2
34×13×9948×10403×105×032×7724×25×18985232mm
84970mm
(2)调整齿轮分度圆直径
1)计算实际载荷系数前数准备
①圆周速度v0
dm1d1t105∅R84970×105×03mm72225mm
vmπdm1n160×1000π×72225×96060×1000ms3630ms
②量齿轮齿宽系数∅d
b∅Rd1tu2+1203×84970×(7724)2+12mm42832mm
∅dbdm142832722250593
2)计算实际载荷系数KH
①表102查系数KA1
②根Vm3630ms8级精度(降低级精度)图108查动载系数Kv1173
③直齿锥齿轮精度较低取齿间载荷分配系数KHα1
④表104插值法查7级精度齿轮悬臂时齿载荷分布系数KHβ1345
实际载荷系数
KHKAKVKHαKHβ1×1173×1×13441578
3)式(1012)实际载荷系数算分度圆直径
d1d1t3KHKHt84970×3157813mm90634mm
相应齿轮模数
md1z19063424mm3776mm
3齿根弯曲疲劳强度设计
(1)式(1027)试算模数
mt≥3KFtT1∅R105∅R2z12u2+1∙YFaYsaσF
1) 确定公式中参数值
① 试选KFt13
② 计算YFaYsa[σF]°
分锥角δ1arctan1uarctan247717312°δ290°17312°72688°量齿数Zv1z1cosδ124cos17312°2514Zv2Z2cosδ277cos72688°25876
图1017查齿形系数YFa1262YFa2211
图1018查应力修正系数Ysa1159Ysa2189
图1024c查齿轮齿轮齿根弯曲疲劳极限分σFlim1500MPaσFlim2380MPa
图1022取弯曲疲劳寿命系数KFN1085KFN2088
取弯曲疲劳安全系数S17式(1014)
σF1KFN1σFlim1S085×50017MPa250MPa
σF2KFN2σFlim2S088×38017MPa197MPa
YFa1Ysa1σF1263×16025000167
YFa2Ysa2σF2213×18719700202
齿轮YFaYsa[σF]齿轮取
YFaYsaσFYFa2Ysa2σF200202
2)试算模数
mt≥3KFtT1∅R105∅R2z12u2+1∙YFaYsaσF
313×9948×10403×(105×03)2×242×(7724)2+1×00202mm
1840mm
(2)调整齿轮模数
1)计算实际载荷系数前数准备
①圆周速度v
d1m1z11840×24mm44160mm
dm1d1105∅R44160×105×03mm37536mm
vmπdm1n160×1000π×37536×96060×1000ms1887ms
③ 齿宽b
b∅Rd1u2+1203×44160×77242+12mm22260mm
2)计算实际载荷系数KF
①根v1887ms8级精度图108查动载系数Kv112
②直齿锥齿轮精度较低取齿间载荷分配系数KFα1
③表104插值法查KHβ1340KFβ1270
载荷系数
KFKAKvKFαKFβ1×112×1×12701425
2) 式(1013)实际载荷系数算齿轮模数
mmt3KFKFt1840×3142513mm1897mm
齿根弯曲疲劳强度计算模数选择标准模数m2mm接触疲劳强度算分度圆直径d190634mm算出齿轮齿数z1d1m9063424532
取z146齿轮齿数z2uz132×461472两齿轮齿数互质取z2147
4尺寸计算
(1)计算分度圆直径
d1z1m46×2mm92mm
d2z2m147×2mm294mm
(2)计算分锥角
δ1arctan1uarctan4614717°22'34″
δ290°17°22'34″72°37'26″
(3)计算齿轮宽度
b∅Rd1u2+1203×90×147462+12mm4621mm
取b1b246mm
5结构设计绘制齿轮零件图(略)
6设计结
齿轮z146z2147模数m2mm压力角α20°变位系数x10x20分锥角δ117°22'34″δ272°37'26″齿宽b1b246mm齿轮选40 Cr(调质)齿轮选45钢(调质)齿轮7级精度设计
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