da2?d2?2mcos?2?187?2?2.5cos63?26?6???190.23mm (5-22) 齿宽
b??RR?0.3?99.6?29.88mm (5-23)
取b1?b2?29.88mm ④ 校核齿根弯曲疲劳强度
复合齿形系数YFS1?4.1,YFS2?3.8取Y??0.7 校核两齿轮的弯曲强度
?F1?4KT1YFS1?R?1?0.5?R?Z1m1??223222 (5-24)
=
4?1.03?6080?4.10.3?1?0.5?0.3??25?2.51?2.532MPa
=180.6MPa???F1?
?F2??F1YFS23.8?180.6?MPa?167.3MPa???F2? (5-25) YFS14.1所以圆锥齿轮校核达到要求。 齿轮的几何尺寸如表5-1。
表5-1 齿轮的几何尺寸
名称 符号 公式 d1?mz1?2.75?25?68mm 分度圆直径 d d2?mz2?2.75?68?187mm 齿顶高 齿根高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿顶角 ha ?ha?ham?1?2.75?2.75mm ?hf?ha?c?m??1?0.2??2.75?2.2mm hf da df ??da1?d1?2hacos??71.23mm df1?d1?2hfcos??190.93mm tan?a?haR?2.7599.6?0.025 33
??
齿根角 分度圆锥角 顶锥角 根锥角 锥距 齿宽 ?f tan?f?hfR?2.299.6?0.022 sin??mz2R?2.75?252?99.6?0.3451 ? ?a ?f R b ?a????a?24? ?f????f?24.5? R?mz2sin??99.6mm b??0.2~0.35?R?30mm 至此圆锥齿轮的设计校核完毕。 （2）直齿圆柱齿轮计算 ① 齿轮相关参数的选择
选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数
a 根据设定的传动方案，采用软齿面直齿轮传动。
b 电动飞行器为高精密机器，飞行速度较高，故采用1级精度。 c 材料选择：20CrMnTi，渗碳淬火，查表的硬度为HRC58?62。 d 取小齿轮齿数Z1?19，则大齿轮齿数Z2?iZ1?1.6?19?30.4，取Z2?30
② 按齿面接触疲劳强度设计 设计计算公式：
KT?u?1?ZEd1t?2.323t12?du??H? (5-26)
2③ 确定公式内的各计算数值 试选载荷系数：Kt?1.4 计算小齿轮的转矩：
95.5?105P395.5?105?0.68T1???9.31?103N?mm (5-27)
n3697由参考文献?17?表10-7选取齿宽系数?d?1
由参考文献?17?表10-6选取材料的弹性系数ZE?189.8MPa
34
按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度?Hlim1?594.4MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2?427.1MPa
应力循环次数公式：
N1?60n1jLh (5-28)
由式5-31计算应力循环次数：
N1?60?697?1??12?180?10??9.033?108N2?9.033?10?3.277?2.75?1088
由参考文献?17?图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1?1.2；KHN2?1.23 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，取安全系数S=1.由式：
??H??KHN?Hlim (5-29)
S得
??H?1?KHN1?Hlim1?1.2?594.4?734.1MPa
S ??H?2?KHN2?Hlim2?1.23?427.1?527.5MPa S④ 计算
试算小齿轮分度圆直径d1t，代入??H?中较小的值
KT?u?1??ZE?d1t?2.323t1??? (5-30) ??d?u????H??32??1.4?9.3?10?1.6?1?189.8 =2.32?3
1?1.6?734.122 =26.04mm 计算圆周速度v
v??d1tn160?1000?0.561ms (5-31)
计算齿宽b
b??d?d1t?1?26.04?26.04mmv (5-32)
计算齿宽与齿高之比bh
35
模数mt?d1t26.04??1.37齿高h?2.25mt?3.08 z119b26.04??8.5 h3.08齿宽与齿高之比
计算载荷系数：
根据v?0.565ms，1级精度，由参考文献?17?图10-8查得动载荷系Kv?1 直齿轮，假设KAFtb?100Nmm，由参考文献?17?表10-3KH??KF??1.2 由参考文献?17?表10-2查得使用系数KA?1.5
由参考文献?17?表10-4查得1级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时
2?3KH??1.12?0.181?0.6?2??0.23?10b dd??将数据代入后得
KH??1.12?0.181?0.6?12?12?0.23?10?3?51.885?1.420 由系数
??b?8.5，KH??1.420，查得参考文献?17?图10-13得KF??1.481；故载荷hK?KAKVKH?KH??1.5?1?1.2?1.421?2.558 (5-33)
按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式
d1?d1t3得d1?96.2mm 计算模数m，
m?d196.2??5.06 (5-35) z119K (5-34) Kt （3）按齿根弯曲强度设计
弯曲强度设计公式为：
m?32KT1?YFaYsa?? (5-36) 2??dz1???F??① 确定公式内的各计算数值
36
由参考文献?17?图10-20d查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
?FE1?465.6MPa，?FE2?311.1MPa
由参考文献?17?图10-18查得弯曲疲劳寿命系数
KHN1?1.2，KHN2?1.23
② 计算弯曲疲劳使用应力，取安全系数S?1.3 ??F??KFN?FE (5-37) S??F1??KFN1?FE1?1.2?465.6MPa?831.4MPa
S1.3??F2??KFN2?FE2?1.23?1050MPa?555.5MPa
S1.3计算载荷系数K
K?KAKVKF?KF??1.5?1?1.2?1.481?2.666 (5-38)
查取齿型系数
由参考文献?17?表10-5查得YFa1?2.91，YFa2?2.285 查取应力校正系数
由参考文献?17?表10-5查得YSa1?1.53，YFa2?1.735
计算大小齿轮的??F?（YFa为齿形系数，YSa为应力校正系数，?F弯曲疲劳使用应力），并加以比较
YFa1YSa1YFaYSa
??F1??2.91?1.53?0.00536
834.12.285?1.735?0.00714
555.5YFa2YSa2??F2??小齿轮的数值大。 ④ 设计计算
根据式5-39得m?4.7
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强
37