2009级机械设计课程设计
0轴 转速n(r/min） 转矩T (N·m) 功率P (kw) 两轴联接 传动比 i 传动效率η
n0=1440 T0=27.52 P0=4.15 联轴器 i01=1 1轴 n1=1440 T1=27.25 P1=4.11 锥齿轮 i12=2 2轴 n2=720 T2=52.92 P2=3.99 3轴 n3=180 T3＝207.45 P3=3.91 圆柱齿轮 i23=4 4轴 n4=90 T4＝397.9 P4=3.75 链 轮 i34=2 ?01?0.99 ?12?0.97 ?23?0.98 ?34?0.96 五：高速级齿轮的设计（锥齿轮的设计）
设计计算与说明 １）选用直齿锥齿轮传动。 ２）速度不高，故选用７级精度 ３）材料选择。由机械设计表6.1选取小齿轮材料为４０Ｃｒ（调质），硬度为２８０ＨＢＳ，大齿轮材料为４５钢（调质），硬度为２４０HBS，二者材料硬度差为４０HBS。 ４）选小齿轮齿数Ｚ1＝２４，大齿轮齿数Ｚ2＝ｉ1·Ｚ1＝2×24=48,取Z2=49。 符合互为质数。 主要结果 Ｚ1＝２４ Z2=75 选精度等级、材料和齿数
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由设计计算公式进行试算，即 3 d1t?2.92１）确定公式内的各计算数值 （１）试选载荷系数Kt?1.4 （2）计算小齿轮传递的转矩 ?ZE?KT1?????????1?0.5??2u ?H?RR254 T1?95.5?105P1/n1?95.5?10?4.11/1440?5.416?10N?mm （3）选取齿宽系数 ?R?1/3 按齿面接触强度设计（4）知齿轮，查得节点区域系数ZH?2.5 （4）由表6.3查得材料的弹性影响系数ZE?189.8MPa1/2 （5）由图6.14按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?600MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2?500MPa （6）由式6.11计算应力循环次数 N1?60njLh?60?960?1?(8?250?2?8)?1.843?109 99 N2?1.843?10/3.14?0.587?10
（7）由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数 ZN1?0.90 ZN2?0.95 （8）计算接触疲劳强度许用应力 取失效概率为１％，安全系数为S=1 [?H1]?ZN1?Hlim1?0.9?600MPa?540MPa S设计计算与说明 主要结果 7
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Z?[?H2]?N2Hlim2?0.95?550MPa?522.5MPa S[?H]?([?H1]?[?H2])/2?(540?522.5)/2MPa?531.25MPa ２）计算 （１）试算小齿轮分度圆直径d1t，由计算公式得 3d1t?2.92?189.8?1.4?4.11?104?69.21mm ?2??531.25???1???1?1?0.5????3.143?3?2（２）计算圆周速度 v??d1tn160?1000?3.14?69.21?1440?3.48m/s 6?104 m?3.0 （３）模数及主要尺寸的确定 模数：m?d1?72 按齿面接触强度设计d169.21??2.8，取m?3.0。 z124d2?147 分度圆直径：d1?m?z1?3?24?72mm d2?m?z2?3?49?147mm 节锥角：?1?arctgz124?arctg?26.1? z249
?2?90???1?63.9? 122d1?d2?81.5 2锥距 R? 平均分度圆直径：dm1?d1(1?0.5?R)?49?(1?0.5?0.3)?41.65mm 齿宽b??RR?0.3?81.5?24.45mm 取b?25 3 ）校核齿根弯曲疲劳强度 （1） 弯曲强度校核公式： ?F?Ftm?KA?KV?K?b?m?cos?m?(1?0.5?R)?YF?Y? 8
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（2）确定各参数 设计计算与说明 平均分度圆处螺旋角?m?0，则cos?m?1 查得动载系数KV?1.15 齿向载荷分布系数K??1.12 使用系数KA?1 故K?KAKVK??1.288 （3）分度圆圆周力 主要结果 Ft?1805 2T12T12?2.725?104Ft????1.805?103 dmm(1?0.5?R)z13.0?(1?0.5?1)243 （4）齿轮系数YF和应力修正系数YS cos?1?uu?11u?122?3.143.14?113.14?122?0.95 cos?2???0.304 齿根弯曲疲劳强度 Ze1?z124??25.26 cos?1cos?1 Ze2?z249??185.7 cos?2cos?2
查表6.4得YF1?2.65 YF2?2.23 YS1?1.58 YS2?1.76 （5）许用弯曲应力可由下式算得?FP??Flim?YN?YXSFmin?Ysr 由机械设计图6.15可查出弯曲疲劳极限应力 ?Flim?230MPa ?Flim2?170MPa 查得寿命系数 YN1?YN2?1.0 查得 Ysr1?0.85，Ysr2?1.12 查得安全系数是 SF?1.25 故许用弯曲应力 9
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设计计算与说明 主要结果 ?FP1??FP2??Flim1?YN?YXSFmin?Ysr1230?1?1??225.49MPa 1.2?0.85?170?1?1?126.49MPa 1.2?1.12?Flim2?YN?YXSFmin?Ysr2齿根弯曲疲劳强度1.805?103?1?1.15?1.12?F1??2.65?1.58 36?3.0?1?(1?0.5?0.33)?25.78MPa??FP1 ?F2??F1?YF22.23?25.78??21.69MPa??FP2 YF12.65因此满足齿根弯曲疲劳强度 齿面接触强度验算５）齿面接触强度验算 ?H? Ftm?KA?KV?K?u2?1??zE?zH b?d1(1?0.5?R)u接触强度寿命系数ZN?1 最小安全系数SHmin?1.1 ?HP2??Hlim?ZN?ZWSHmin?600?1?1?545MPa 1.1?H?Ftm?KA?KV?K?u2?1??zE?zHb?d1(1?0.5?R)u1.805?103?1?1.15?1.123.142?13???2.5?189.8?10 ?63.1436?72?10?(1?0.5?0.33)?494.5MPa?[?H]因此齿面强度足够
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