2009级机械设计课程设计
六.设计低速级圆柱直齿传动
设计计算与说明 １）选用７级精度 ２）由表6.1选择小齿轮材料为４０Ｃｒ（调质），硬度为２８０ＨＢＳ，大齿轮材料为４５钢（调质），硬度为２４０HBS。 ３）选小齿轮齿数Z1?24， 大齿轮齿数Z?iZ?4?24?96 221取Z?96 2由设计计算公式进行试算，即 主要结果 Z1?24 Z2?96 1） 确定公式各计算数值 kTu?1ZE2d1t?2.323t1?()?du[?H] （1）试选载荷系数Kt?1.3 （2）计算小齿轮传递的转矩 按齿面接触疲劳强度设计T2?95.5?105P2/n2?95.5?105?3.99/720?5.292?10N?mm4 ??1 （3）选取齿宽系数d1/2Z?198.8MPaE（4）由表6.3查得材料的弹性影响系数 （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?60n1jLh?60?305.7?1?(8?250?2?8)?5.87?108 88 N2?5.87?10/4?1.48?10
（７）由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数 ZN1?0.96 ZN2?1.05 11
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（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，由式１０－１２得 [?H1]? ZN1?Hlim1?0.96?600MPa?576MPa SZN2?Hlim2?1.05?550MPa?577.5MPa S [?H2]?２） 计算 （１） 试算小齿轮分度圆直径d1t，代入[?H]中的较小值 51.3?1.615?105189.82d1t?2.323?()?70.86mm 14576（２） 计算圆周速度v v??d1tn160?1000?3.14?70.86?305.7?1.134m/s 600000按齿面接触疲劳强度设计（３） 计算齿宽ｂ b??dd1t?1?70.86?70.86mm （４） 计算齿宽与齿高之比ｂ／ｈ 模数mnt?d1t70.86??2.95mm Z124 齿高h?2.25mnt?2.25?2.95?6.64mmb/h?70.86/6.64?10.67
（５） 计算载荷系数K 根据v?1.134m/s，７级精度，查得动载荷系数KV?1.09 假设KAFt/b?100N/mm，由表查得 KH??KF??1.2 由表6.2查得使用系数KA?1 由表查得 2?3KH??1.12?0.18(1?0.6?2d)?d?0.23?10b22?3?1.12?0.18(1?0.6?1)?1?0.23?10?70.86?1.424 查得KF??1.35 12
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设计计算与说明 主要结果 按齿面接触疲劳强度设计故载荷系数K?KAKVKH?KH??1?1.09?1.2?1.424?1.862 （６）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得 d1?d1t3K/Kt?70.8631.862/1.3?79.87mm （７）计算模数ｍ m?d1/Z1?70.86/24?2.953 弯曲强度的设计公式为 mn?3YY?F?S? 2[?F]?dZ12KT1１）确定公式内的计算数值 （１） 由图6.15查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE1?500MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE2?380MPa （２） 由图6.16查得弯曲疲劳寿命系数 ZN1?0.85 ZN2?0.88 按齿根弯曲强度设计（３） 计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为１％，安全系数为S=1.3，由式１０－１２得 [?F1]?ZN1?FE10.85?500?MPa?326.92MPa S1.3ZN2?FE20.88?380?MPa?257.23MPa S1.3[?F2]?
（４） 计算载荷系数 K?KAKVKF?KF??1?1.09?1.2?1.35?1.766 （５）查取齿形系数 由表6.4查得YFa1?2.65 YFa2?2.26 （６）查取应力校正系数 由表6.4查得 YSa1?1.58 YSa2?1.74 13
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设计计算与说明 主要结果 YY （７）计算大小齿轮的FaSa，并比较 [?F] YFa1YSa12.65?1.58??0.01281[?F]1326.92m?2.5 YFa2YSa22.26?1.74??0.01527[?F]2257.23Z1?28 Z2?112 按齿根弯曲强度设计 大齿轮的数据大 ２） 设计计算 42?1.766?16.15?10 m?3?0.01527?2.47mm 21?24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度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数2.47，并就近圆整为标准值 ｍ＝2.5ｍｍ 按接触强度算得的分度圆直径d1?70.86mm 算出小齿轮齿数Z1?d1/m?70.86/2.5?28.3 取Z1?28 大齿轮齿数Z2?i2Z1?4?28?112 取Z2?112 １）计算分度圆直径 d1?Z1m?28?2.5?70mmd2?Z2m?112?2.5?280mm几何尺寸计算２）计算齿根圆直径 d1?70 d2?280 df1?m(Z1?2.5)?2?(28?2.5)?51mmdf2?m(Z2?2.5)?2?(112?2.5)?119mm ３）计算中心距 a?(d1?d2)/2?(70?280)/2?175mm ４）计算齿宽宽度b??dd1?1?70.86?70.86 2T2?161500Ft?1??4893.9N d166验算 KAFt1?4893.9??74.15N/mm?100N/mm b66合适
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七.减速器轴及轴承装置、键的设计
设计计算与说明 主要结果 1． 轴1的设计： a) 求作用在锥齿轮上的力：因为锥齿的dm1=72mm，节锥角 б1=26.1°，则周向分力为：Ft=2T2/ dm1=2*72/0.061=1769.9N，垂直于分度圆圆锥母线分力为：F′= Fttgα=1390.29*tg26.1=566.38N，径向分力为：Fr1= F′cosб1=458.77N，轴向分力为Fa1= F′sinб1=169.98N，法向载荷为Fn= Ft/cosα=1966.5N，如图： a15-2估算轴最小直径。选轴材料为b) 初步确定轴最小半径：先按式○a表11.3取C=112，则有dmin=19.088mm，这是安45钢（调质），由○装联轴器的直径，为使所选的轴直径d1与联轴器孔径相适应，故要选联轴器的型号：联轴器计算转矩Tca=KAT2=1.3*54.16=66508Nmm（查a表得取KA=1.3）○，则查表选用YL5YLD5型联轴器，其公称转矩为63Nm，半联轴器孔径为d1=24mm，故取dⅠ-Ⅱ=24mm，半联轴器长L=40mm，半联轴器与轴配合毂长为L1=38mm。 c) 轴的结构设计：轴上零件装配如图： ⅠⅡⅢⅣⅤ Ⅵ Ⅶ 15