武汉工程大学机械设计课程设计
计算齿宽： 大齿轮： 大齿轮齿宽： b2=45mm 小齿轮齿宽： b1=50mm b2?b??dd1?0.8?55.55mm?44.44mm， 小齿轮： b1?50mm，b2?45mm; （4）、 验算轮齿的弯曲疲劳强度 计算当量齿数: ZV1?Z127??29.399cos3?cos313.584? Z2112??121.9533cos?cos13.564? 查图得，齿形系数：YFa1?2.45，YFa2?2.18；应力修正系数：YSa1?1.625， YSa2?1.82。取Y??0.812，Y??0.676，则： 2KT1?F1??YFa1YSa1Y?Y? bd1mn 2?2.297?355102 ??2.45?1.625?0.812?0.676?cos13.584?20.8?8?27 ?68.13MPa??F1 YFa2YSa2?F2??F1 YFa1YSa1 2.18?1.82 ?68.13?MPa2.45?1.625 ?67.896MPa??F2错误！未找到引用源。 齿根弯曲强度足够。 （5）、齿轮结构设计 齿顶圆直径： 齿顶圆直径： da1=59.55mm da2=234.45mm da1?d1?2ha?（55.55?2?2）mm?59.55mm ZV2?da2?d2?2ha?（230.45?2?1.5）mm?234.45mm 齿根圆直径： df1?d1?2hf?（55.55-2?1.25?2）mm?50.55mm 武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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df2?d2?2hf?(230.45?2?1.25?2)mm?225.45mm高速级齿轮设计结果： Z1?27，Z2?112， d1=55.55 mm , d2=230.45 mm da1=59.55mm , da2=234.45mm df1=50.55mm , df2=225.45mm b1=50 mm , b2=45mm mn=2 mm , 错误！未找到引用源。 齿根圆直径： df1=50.55mm df2=225.45mm ??13.584? , a=143mm ， v=1.704m/s. 3. 低速级传动齿轮的设计计算 低速级主动轮输入功率1.947kW，转速43.49r/min，转矩T3=427.54 N·m，齿数比u=i3=3.17，单向运转，载荷平稳，每天工作16小时，预期寿命8年，电动机驱动。 （1）、选择齿轮的材料及热处理方式 大小齿轮均采用45钢表面淬火，齿面硬度40~50HRC，取45HRC。 （2）、确定许用应力 A．确定极限应力σHlim和σFlim 许用接触应力ζHlim3=ζHlim4=600MPa 许用弯曲应力ζFlim3=ζFlim4=550MPa B．计算应力循环次数N，确定寿命系数ZN,YN N3?60jnIIILh?60?1?43.49?（8?300?16）?1.002?108 N4?N3/u?1.002?108/3.17?3.161?107 查图表得，KHN3?0.96,KHN4?0.98,KFN3?0.96,KFN4?0.98。 C．计算许用应力 安全系数： S3?1，S4?1.4 故有： 武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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??H3??KHN1?Hlim3?0.96?600?576MpaS31??H4??KHN2?Hlim4S3?0.98?550?539Mpa1 ??H3??KFN3?Flim3?0.96?500?342.86MpaS41.4??H3??KFN4?Flim4S4?0.98?380?266.00Mpa1.4（3）、初步确定齿轮基本参数和主要尺寸 A．选择齿轮类型 初估齿轮圆周速度v<=2.5m/s，选用较平稳、噪声小、承载能力较强的斜齿圆柱齿轮传动。 B．初步选用7级精度 C．初选参数 初选：??15?，Z3?42, Z4=Z3u=42?3.17≈133，?3??4?0，齿宽系数?d?0.8。 D．初步计算齿轮主要尺寸 查得：Ysa3=2.448 ,Ysa4=1.675 ;YFa3=2.157 ,YFa4=1.82 ;取Yε=0.663，Yβ=0.633；由于载荷平稳，取载荷系数K=1.3，则： 小齿轮3齿数： Z3=42 大齿轮4齿数： Z4=133 变位系数： mn?3?32KT3Y?Y??dz12YY?FaSa?FP?3??4?0 齿宽系数： 2?1.3?427540?0.0148mm20.8?32?2.718mm ?d?0.8 YFa3YSa3YFa4YSa4YFa3YSa3比大，所以上式将代入） （因为?FP3?FP4?FP3武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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取标准模数mn=3mm，则中心距 法面模数： mn=3.5 mm 中心距： a=165mm 螺旋角： ??15.186?a?mn(Z3?Z4)3?(42?133)?mm?271.76mm 2cos?2?cos15?圆整后取a=276mm。 调整螺旋角： 计算分度圆直径： 分度圆直径： 42?3d3=130.56mm d3?mnZ3/cos??mm?130.56mm d4=413.44mm cos15.186?3?133 d4?mnZ4/cos??mm?413.44mm cos15.186?计算圆周速度： 圆周速度： v??d3n3/(60?1000)v=0.297 m/s 3.14?130.56?43.49 ?m/s60000 ?0.297m/s 符合估计值。 计算齿宽： 大齿轮4齿宽： b4=105 mm 大齿轮：b4?b??dd3?0.8?130.56mm?105mm， 小齿轮： 小齿轮3齿宽： b3=110 mm b3?b4?(5~10)mm?(105?5)mm?110mm; （4）、验算轮齿齿面接触疲劳强度 查得节点区域系数ZH?2.425;弹性系数ZE?189.8MPa;取重合度系数?mn(Z3?Z4)??2a??3?(42?133)?arccos2?272 ??15.186??arccos?Z??0.8;螺旋角系数Z??cos??cos15.186??0.982，则： 2KT3u?1?3ubd32?2.315?4275403.17?1?MPa33.170.8?130.56 ?H3?ZHZEZ?Z??2.43?189.8?0.496?0.982??271.67MPa??齿面接触疲劳强度满足要求。 武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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（5）、齿轮结构设计 齿顶圆直径： 齿顶圆直径： da3=136.56mm da4=419.44mm 齿根圆直径： df3=123.06mm df4=405.94mm da3?d3?2ha?（130.56?2?3）mm?136.56mm da4?d4?2ha?（413.44?2?3）mm?419.44mm 齿根圆直径： df3?d3?2hf?（130.56-2?1.25?3）mm?123.06mmdf4?d4?2hf?(413.44?2?1.25?3)mm?405.94mm低速级齿轮设计结果： Z3?42 ， Z4?133 d3=130.56mm , d4=413.44mm b3=110mm , b4=105mm da3=136.56mm , da4=419.44mm df3=123.06mm , df4=405.94mm mn=3 mm , 错误！未找到引用源。 v=0.297m/s. 4. 初算轴的直径及轴结构的初步设计 ??15.186? , a=272mm ， 已知，最小轴径的初算公式为dmin?C3Pn，轴的材料均选用45钢，调质处理，查得其许用应力[ζ-1]b=60MPa , C=118~107。 （1）、高速轴 因V带传动的压轴力会对轴端产生较大的弯矩，所以C应取大值，取C=110，则轴端直径 dmin?C3P2.112?118?3mm?17.04mm n568武汉工程大学机电工程学院 陈倩
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