XY-6钻机回转器设计
由图10-25d【2】查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为?Hlim1=600MPa、
?Hllim2?550MPa。
由下式计算应力循环次数:
N1?60n1jLh?=60?357.95?1?（2?8?300?10)=1.03?109 N2?N1/u?1.03?109/(69/27)?4.03?108
由图10-23【2】查取接触疲劳寿命系数KHN1= 0.96, KHN2=0.98。 取失效概率为1％、安全系数S=1、由式（10-14）得
KHN1?Hlim10.96?600?MPa?576MPa [?H]1?S1 KHN2?Hlim20.98?550[?H]2??MPa?539MPaS1
9Pa [?H]?[?H]2?53M
取[?H]1和[?H]2中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 2）试算小齿轮分度圆直径
d1t?32KHtT1u?1ZHZEZ?2?（?)?du[?H] 32?1.3?1.55?106（69/27）?12.5?189.8?0.872???（）mm1（69/27）539
=148.71mm （2）调整小齿轮分度圆直径
1）计算实际载荷系数前的数据准备。 ①圆周速度v。
πdnπ?148.71?357.951t1v??m/s?2.79m/s60?100060000
②齿宽b。
b??dd1t?1?148.71mm?148.71mm 2）计算实际载荷系数KH
①由表10-2【2】查得使用系数KA?1。
②根据v=2.79m/s、7级精度、由图10-8【2】查得动载系数Kv?1.12。 ③齿轮的圆周力。
Ft1?2T1/d1t?2?1.55?106/148.71N?2.08?104N
KAFt1/b?1?2.08?104/148.71N/mm?139.8N/mm?100N/mm
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XY-6钻机回转器设计
查表10-3【2】得齿间载荷分配系数KH??1.1。
④由表10-4【2】用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时， 得齿向载荷分布系数KH??1.42。 由此，得到实际载荷系数
KH?KAKVKH?KH??1?1.12?1.42?1.1?1.75 3）由下式，计算实际载荷系数所得到的分度圆直径
K1.75 d1?d1t3H?148.71?3mm?150.2mmKHt1.3 及相应的齿轮模数
m?d1/Z15?150.2/27mm?5.12mm 3.按齿根弯曲疲劳强度设计 （1）由下式计算模数，即
1)确定公式中的各参数值 ①试选KFt=1.3 。
②由下式计算弯曲疲劳强度用重合度系数。
aYSa ③计算Y[F ?F]mt?32KFtT1Y?YFaYSa?()2[?F]?dz15Y??0.25?0.75???0.25?0.75?0.6861.72 由图10-17【2】查得齿形系数YFa1?2.65、YFa2?2.23。 由图10-18【2】查得应力修正系数YSa1?1.58、YSa2?1.76。 由图10-24c【2】查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 ?Flim1?500MPa、?Flim2?380MPa。
由图10-22【2】查得弯曲疲劳寿命系数KFN1?0.85、KFN2?0.88。 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由下式可得
KFN1?Flim10.85?500?MPa?303.57MPaS1.4K?0.88?380[?F]2?FN2Flim2?MPa?238.86MPaS1.4YFa1YSa12.65?1.58??0.0138[?F]1303.57[?F]1?
YFa2YSa22.23?1.7628
??0.0164[?F]2238.86XY-6钻机回转器设计
aYSa 因为大齿轮的Y[F大于小齿轮，所以取 ?F] 2)试算模数
=
（2）调整齿轮模数
1）计算实际载荷系数前的数据准备。 ①圆周速度v。
d1?mtZ15?3.96?27mm?106.92mm
πdnπ?150.2?357.95v?11?m/s?2.81m/s 6000060000 ②齿宽b。
b??dd1?0.8?106.92mm?85.54mm ③宽高比b/h。
??h?(2h?c)mt?(2?1?0.25)?3.96mm?8.91mm b/h?85.54/8.91?9.6
2）计算实际载荷系数KF。
①根据v=2.81m/s，7级精度，由图10-8【2】查得动载系数Kv?1.1。 ②由
3YFaYSaYFa2YSa2??0.0164[?F][?F]2
mt?32KFtT1Y?YFaYSa?()2[?]?dz15F2?1.3?1.55?106?0.686?0.0164mm1?272 =3.96mm
Ft1?2T1/d1?2?1.55?106/106.92N?2.9?104N
KAFt1/b?1?2.9?104/85.54N/mm?339.02N/mm?100N/mm
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XY-6钻机回转器设计
查表10-3【2】得齿间载荷分配系数KF??1.1。
③由表10-4【2】用插值法查得KH??1.422，结合b/h=9.6查图10-13【2】，得KF??1.34。则载荷系数为KF?KAKVKF?KF??1?1.1?1.34?1.1?1.62。 3)由下式，可得按实际载荷系数算得的齿轮模数
K1.62 m?mt3F?3.96?3mm?4.42mmKFt1.3
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，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数4.42mm，并就近圆整为标准值 m?5mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1?150.2mm，算出小齿轮齿数Z15?27 ，则大齿轮齿数由传动比和小齿轮齿数决定，故取大齿轮齿数Z21?69。
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4.几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径
d1?Z15m?27?5mm?135mm d?Zm?69?5mm?345mm
（2）计算中心距
a?(d1?d2）/2?(135?345)/2mm?240mm （3）计算齿轮宽度
b??dd1?0.7?135mm?94.5mm
考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽b和节省材料，一般将小齿轮略加宽（5-10）mm，即
221b1?b?（5~10）mm?94.5?（5~10）mm?99.5~104.5mm
取b1=100mm，而大齿轮齿宽等于设计齿宽，即b2?b?94.5mm。 6.3.2 齿轮副Z13和Z23的设计计算和强度校核
为了保证回转器和升降机能够得到预先选定的转速和缠绳速度，依照已经设计的传动箱尺寸，结合变速箱的输出功率和齿轮Z15和Z21的虑到生产工艺经济性，下面对齿轮副Z13和Z23进行基本的参数选择和强度校核。 1.齿轮副Z13和Z23各参数的确定
参考表10—6【2】，齿轮副Z13和Z23仍选用7级精度，由表10-1【2】，选择
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XY-6钻机回转器设计
齿轮Z13材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS,齿轮Z23材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。由传动方案设计得出齿轮Z13齿数Z13=53，齿轮Z23齿数Z23=39。选择其模数m=5。 2. 几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径
d1?Z13m?53?5mm?265mm
d2?Z23m?39?5mm?195mm （2）计算中心距
a?(d1?d2）/2?(265?195)/2mm?230mm （3）计算齿轮宽度
b??dd1?0.6?265mm?105mm 取b1=106mm，b2?b?105mm。 3. 按齿面接触疲劳强度校核 由下式计算齿面接触疲劳强度，即
2KHT1u?1???ZHZEZ?H3 u?dd1
1）确定公式中的各参数值 ①计算齿轮Z13传递的转矩。
P/n1 T1?9550000 其中P为传到传动箱的功率，P=60?97%=58.2KW;
Z?Z22?26n1?n?110?1500?r/min?357.95r/min
Z7?Z651?47
所以 T1=9550000?58.2/357.95N?mm=1.55?106N?mm ②计算实际载荷系数KH
由表10-2【2】查得使用系数KA?1；由于圆周速度
πd1n1π?265?357.95v??m/s?4.97m/s 60?100060000
结合7级精度、由图10-8【2】查得动载系数Kv?1.13；齿轮的圆周力
Ft1?2T1/d1?2?1.55?106/265N?3.1?104NKAFt1/b?1?3.1?104/105N/mm?295.2N/mm?100N/mm 查表10-3【2】得齿间载荷分配系数KH??1.1；由表10-4【2】用插值法
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