河南工业大学机械设计课程设计
铸钢 ZG45 ZG55 正火 163~197 179~207 重型机械中的低速齿轮 球墨铸铁 灰铸铁 QT700-2 QT600-2 HT250 HT300 225~305 229~302 170~241 187~255 可用来代替铸钢 低速中载、不受冲击的齿轮。 常用的热处理方法与化学方法包括表面淬火、渗碳淬火、调制、正火、渗碳。表面淬火一般用于中碳钢和中碳合金钢如45、40Cr等，表面淬火后轮齿变形小，可不磨齿硬度可达52~56HRC面硬芯软，能承受一定冲击载荷。
调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、35MnTi等调质处理后吃面硬度为220~260HBS.，因为硬度不高。故可以在热处理后经切齿型，且在使用中易于饱和。
正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理 ，大直径的齿轮可用铸钢正火处理。
由于该齿轮工作在高速中等冲击载荷下，为了能达到要求并根据上述知识，采用硬齿面，大、小齿轮均用45钢、表面淬火处理，齿芯硬度：220~260HBS，齿面硬度：40~50HRC。 4.3确定设计公式及校核公式
该齿轮传动为闭式硬齿面，具有一定的齿面抗点蚀能力，主要失效形式是齿根折断，故按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度校核。
设计公式为：
m?32KFT1YFaYSa?2?dz1[?F]渗碳淬火因渗碳钢量0.15~0.25%的低碳钢和地毯合金钢如20、20等。吃面硬度达56~62HRC，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传动。
校核公式为：
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?H?zEzH4.4计算过程
（1）齿数z
2KT1u?1.????Hbd12u
对于软吃面的闭式传动，在满足弯曲疲劳强度的条件下，宜采用较多齿数，一般取z1=20~40.因为当中心距确定后，齿数多，则重合度大，可提高传动的平稳性。对于硬齿面的齿轮传动，首先应具有足够大的模数以保证齿根弯曲疲劳强度，为减小传动尺寸，宜取较小齿数，但要避免发生根切，一般取z1=17~20。根据设计要求取z1=18，z2=iz1=6×18=108。
（2）载荷系数K，按表6－5取K=1.5
表6－5 载荷系数K 载荷状态 工作机器 原动机：电动机、往复式发动机 内燃机、燃气轮多缸 单缸 机 1 1.25 1.5 均匀轻微冲击 运输机、轻、中型的卷扬机、起重机、发电机鼓风机 中、小冲击 重型运输机、卷相机、起重机、混泥土搅拌机、机床主传动 较大冲击 碎矿机、特重型起重机、轧钢机、锻压机
（3）转矩T1=9.55×106×P1/n1 =9.55×106×10/1200 =79583.3N·mm （4）弯曲疲劳许用应力
1.25 1.5 1.75 1.75 ≥2 2.25 ??F???FlimYNSF- 7 -
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按齿面硬度中间值查图6-18得， σ
图6-18 齿轮材料的σ
Flim
Flim1
=310MPa, σ
Flim2
=300MPa
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按一年工作300天计算，应力循环次数， N1=60njLh
=60×1200×1×10×300×16 =3.456×109
N2= N1/i=3.456×109/6=5.76×108 由图6-20得弯曲疲劳寿命系数 YN1=0.86，YN2=0.9
图6-20 弯曲疲劳寿命系数YN
按一般可靠性要求，取SF=1,则
[σFl]=
?Flim1SF=310?0.86MP=266.6MP
aa1
=300?0.9MP=270MP [σF2]= ?Flim2aaSF1表 6—24 齿形系数
z(zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 YFa 2.97 2.91 2.85 2.80 2.76 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.53 YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62 z(zv) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 ∞ YFa 2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 2.22 2.20 2.18 2.14 2.12 2.06 YSa 1.625 1.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.75 1.77 1.78 1.79 1.83 1.865 1.97 - 9 -
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查表 6—24得 YFa1=2.91,YSa1=1.53 YFa2=2.20,YSa2=1.78 由公式
[?]YYF1Fa1和
Sa1[?]YYF2Fa2F1Fa1得
Sa2[?]YYF2Fa2=
Sa1266.6=59.88 2.91?1.53[?]YY取其中的较小者。 （5）计算齿轮的模数
=
Sa2=68.95 2702.20?1.78查表6—7按齿轮相对轴承对称布置取φd=0.6 表6—7 齿宽系数φd
将以上数据代入下式，得
m?32KFT1YFaYSa?2 ?dz1[?F] =2?1.5?79583.330.6?182?59.88=2.7372
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