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获得软齿面的热处理方法有正火和调质。由于小齿轮受 力比大齿轮多，常采用调质的小齿轮与正火的大齿轮配对，故由教材表8.2得：小齿轮采用调质处理，大齿轮采用正火处理。大小齿轮面硬度均为50HRC。 (3)、精度等级： 此处大小齿轮选用7级精度。 7级精度 小齿轮调质 大齿轮正火 2、初步确2、初步确定主要参数 定主要参 P6 (1)、小齿轮传递转矩T2?9.55?102?391824.86N?mm； 数 Z1=19 n2 (3)、传动比误差?i2? 3、齿根弯 (4)、螺旋角β=12o； (5)、齿宽系数?d?0.50，由教材P144表8.6查得； (6)、端面重合度????11????1.88?3.2????cos??1.63ZZ?12??? (2)、小齿轮齿数Z1=19,大齿轮齿数Z2=64； Z2?Z1i2??1.51%?2%Z2=64 ?d?0.50 ，故符合条件； ； (7)、轴面重合度???0.318?dZ1tan??0.64。 曲疲劳强3、齿根弯曲疲劳强度计算 度计算 度设计： mn? 因为大小齿轮均采用硬齿面，初步决定按齿根弯曲疲劳强32KT2Y?Y?cos?YFYS2?dZ12???F 式中各参数如下所示： (1)、Kt?KAKvtK?K??1.54 式中：使用系数KA=1.00，由教材P130表8.3查得； 动载系数Kvt=1.20； 14
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齿向载荷分布系数Kβ=1.07，由教材图8.11查得； 齿间载荷分布系数Kα=1.20，由教材表8.4查得。 (2)、小齿轮当量齿数ZV1?Z1cos3??20.30， 大齿轮当量齿数ZV2?Z2cos??68.39。 3 (3)、小齿轮的齿形系数YF1=2.78,由教材P139图8.19查得， 大齿轮的齿形系数YF2=2.34,由教材P139图8.19查得。 (4)、小齿轮应力修正系数YS1=1.55，由图8.20查得， 小齿轮应力修正系数YS2=1.73，由图8.20查得。 (5)、重合度系数Yε=0.71，由教材P140图8.21查得。 (6)、螺旋角系数Yβ=0.94，由教材P143图8.26查得。 (7)、小齿轮的许用弯曲应力???F1?YN1?Flim1SF?288MPa， 大齿轮的许用弯曲应力???F2?YN2?Flim2SF?288MPa 式中：小齿轮寿命系数YN1=1.00，由图8.30查得， 大齿轮寿命系数YN2=1.00，由图8.30查得， 小齿轮应力循环次数N1?60n2aLh?11.76?107次 大齿轮应力循环次数N2?n2i2?3.49?107次， 小齿轮的弯曲疲劳极限应力σFlim1=360Mpa， 大齿轮的弯曲疲劳极限应力σFlim2=360Mpa， 安全系数SF=1.25，由P147表8.7查得。 则初步算得小、大齿轮的模数分别为： 3 mn1t?2KT2Y?Y?cos?YF1YS12?dZ12???F1?4.06mm 15
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mn2t?32KT2Y?Y?cos?YF2YS22 ?3.98mm 4、齿轮参数计算 5、齿面接?dZ12???F2 mnt=4.06mm 由于mn1t?mn2t，则初步选取mnt=4.06mm。 算得小齿轮运动速度为： V??mntz1n2(60?1000cos?)?0.40m/s mn?4mm 由教材P131图8.7查得KV=1.11， 对其进行修正，修正模数mn?mnt3KV/KVt?3.96mm, 根据教材P124表8.1对其圆整为mn?4mm。 4、齿轮参数计算 中心距 a?mn(z1?z2)/(2cos?)?169.71mm a?170mm???12.45 圆整为 a?170mm ??12.45? 修整螺旋角??arccos?m(z?z)/2an12??d1=77.83mm d2=262.17mm b2=39mm b1=46mm b??dd1?38.92mm 所以：小齿轮分度圆直径d1?mnz1/cos??77.83mm； 大齿轮分度圆直径d2?mnz2/cos??262.17mm； 小齿轮宽度b2=39mm；大齿轮宽度b1=46mm。 触疲劳强5、齿面接触疲劳强度计算 度计算 式中各参数： (1)、K、T2、b、d1、i2值同前。 (2)、由表8.5查得弹性系数ZE?189.80MPa。 (3)、由图8.14查得节点区域系数ZH?2.45。 16
由式（8.20）：?H?ZEZHZ?Z?2KT2(i2?1)i2bd21????H进行校核 机械设计课程设计
(4)、由图8.15查得重合度系数Z??0.82。 (5)、由图8.24查得螺旋角系数Z??0.99。 (6)、许用接触应力???H?ZN?HlimSH?1.00?12001.00?1200MPa ???H =1200Mpa 其中：由图8.29查得寿命系数ZN1?ZN2?1.00； 由图8.28查得接触疲劳极限应力 ?Hlim1??Hlim2?1200MPa； 由表8.7查得安全系数SH?1.00。 所以： ?H= 931.88Mpa ?H?ZEZHZ?Z?2KT1(i1?1)i1bd21 2?1?1.07?1.2?1.11??3.42?1?3.42?39?77.83?H??? ?189.80?2.45?0.82?0.99??931.88MPa????H ?H 合格 故满足齿面接触疲劳强度。 高速级和低速级各个齿轮参数整理如下：
表4 齿轮参数表格（除齿数未注尺寸；mm）
名称 模数 齿数 螺旋角 分度圆直径 齿宽 中心距 小齿轮1 3 17 12.01o 52.16 27 135 大齿轮2 3 71 12.01 o 217.84 34 小齿轮3 4 19 12.45 o 77.83 39 170 大齿轮4 4 64 12.45 o 262.17 46 17
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3.4. 齿轮结构设计
3.4.1高速级齿轮结构设计
项 目 1、小齿轮1、小齿轮结构设计 结构设计 e?计算及说明 结 果 端面模数mt?mn/cos?=3/cos12.01?=3.07mm 端面压力角?t?arctantan?ncos??arctantan20?cos12.01=20.41? 端面齿顶高系数h*at?h*ancos?=1?cos12.01?=0.978 端面顶隙系数c*t?c*ncos?=0.25?cos12.01?=0.245 齿顶高ha?h*atmt=0.978?3.07=3.00mm 齿根高hf?(h*at?c*t)mt=（0.980+0.245）?3.00=3.676mm 全齿高h?ha?hf=3.00 +3.676=6.676mm 齿顶圆直径da1?d1?2ha=52.16+2?3=58.16mm 齿根圆直径df1?d1?2hf=52.16-2?3.676=44.81mm 由第4章轴的计算可知小齿轮处直径取dmin=25mm，则小齿轮处的键选择为8?7?25。 则小齿轮的齿根圆到键槽地面的径向距离 df1?d????t?h??6.405mm?2.5mn?7.5mm 2?2?ha?3.00mm hf?3.676mm da1?58.61mmdf1?44.81mm 选齿轮轴 2、大带结构设计 所以I轴为齿轮轴，如图3所示。 2、大齿轮结构设计 由于da2=217.84mm>200mm,故选择腹板式结构，如图2所示腹板式结构 （具体由教材图8.23a所示）。 齿顶圆直径da2?d2?2ha=217.84+2?3=223.84mm 齿根圆直径df2?d2?2hf=217.84-2?3. 676=210.49mm 其相关尺寸如下： 18
da2?223.84mmdf2?210.49mm