XY-6钻机回转器设计
查得7级精度、齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布系数KH??1.45。 所以可以算的实际载荷系数
KH?KAKVKH?KH??1?1.13?1.45?1.1?1.8 ③由表10-7【2】选取齿宽系数?d=0.7。 ④由图表10-20【2】查得区域系数ZH=2.5。
⑤由表10-5【2】查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2。 ⑥由下式计算接触疲劳强度用重合度系数Z?： 由于
Z??4???3??a1?arccos[Z13cos?/(Z13?2ha)]?arccos[53?cos20?/(53?2?1)]?25.1???a2?arccos[Z23cos?/(Z23?2ha)]?arccos[39?cos20?/(39?2?1)]?26.64????[Z13(tan?a1?tan?)?Z23(tan?a2?tan?)]/2π
? ?[53?(tan25.1?tan20?)?39?(tan26.64??tan20?)]/2π
?1.73
所以
4?1.73Z??0.87? 3
2)由此可算得齿轮的齿面接触疲劳强度
?H?2KHT1u?1?ZHZEZ?3u?dd12?1.8?1.55?106（53/39)?1???2.5?189.8?0.8730.7?265（53/39) ?355.97MPa 3)计算接触疲劳许用应力??H?
由图10-25d【2】查得两齿轮的接触疲劳极限分别为?Hlim1=600MPa、和
?Hlim2=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（/53/39）?7.58?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
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XY-6钻机回转器设计
[?H]1?[?H]2?KHN1?Hlim1SKHN2?Hlim2S?0.96?600MPa?576MPa10.98?550?MPa?539MPa1 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
[?H]?[?H]2?539MPa
由于?H≤??H?，所以该齿轮副的接触疲劳强度满足要求。 6.3.3 齿轮副Z16和Z18的设计计算和强度校核 1. 齿轮副Z16和Z18各参数的确定
参考表10—6【2】，齿轮副Z16和Z18仍选用7级精度，由表10-1【2】，选择齿轮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Z16齿数Z16=55，齿轮Z18齿数Z18=63。选择其模数m=5。 2. 几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径
d1?Z16m?55?5mm?275mm
d2?Z18m?63?5mm?315mm （2）计算中心距
a?(d1?d2）/2?(275?315)/2mm?295mm （3）计算齿轮宽度
b??dd1?0.6?275mm?135mm 取b1=138mm，b2?b?135mm。 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?H??ZHZEZ?3 u?dd1
1）确定公式中的各参数值 ①计算齿轮Z16?55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;
Z1?Z10?Z15?Z1622?26?27?55n?n??1500?r/min?122.28r/min1 Z7?Z6?Z21?Z1851?47?69?63
所以 T1=9550000?58.2/122.28N?mm=4.55?106N?mm
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XY-6钻机回转器设计
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?275?122.28v??m/s?1.76m/s 60?100060000
结合7级精度、由图10-8【2】查得动载系数Kv?1.05；齿轮的圆周力
Ft1?2T1/d1?2?4.55?106/275N?3.3?104NKAFt1/b?1?3.3?104/135N/mm?245.1N/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】用插值法查得7级精度、齿轮相对支撑非对称布置时，得齿向载荷分布系数KH??1.38。 所以可以算的实际载荷系数
KH?KAKVKH?KH??1?1.05?1.38?1.1?1.59 ③由表10-7【2】选取齿宽系数?d=0.6。 ④由图10-20【2】查得区域系数ZH=2.5。
⑤由表10-5【2】查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2。 ⑥由下式计算接触疲劳强度用重合度系数Z?： 由于
Z??4???3? ?a1?arccos[Z16cos?/(Z16?2ha)]?arccos[55?cos20?/(55?2?1)]?24.9?? ??arccos[Zcos?/(Z?2h)]?arccos[63?cos20?/(63?2?1)]?24.4?a21818a ???[Z16(tan?a1?tan?)?Z18(tan?a2?tan?)]/2π? ?[55?(tan24.9?tan20?)?63?(tan24.4??tan20?)]/2π
?1.78 所以
4?1.78Z??0.86? 3
2)由此可算得齿轮的齿面接触疲劳强度
?H?2KHT1u?1?ZHZEZ?u?dd132?1.59?4.55?106（63/55)?1???2.5?189.8?0.860.6?2753（63/55）34
?530.38MPaXY-6钻机回转器设计
3)计算接触疲劳许用应力??H?
由图10-25d【2】查得两齿轮的接触疲劳极限分别为?Hlim1=600MPa和
?Hlim2=550MPa。由下式计算应力循环次数:
N1?60n1jLh?=60?122.28?1?（2?8?300?10)=3.52?108 N2?N1/u?3.52?108（/63/55）?3.07?108
由图10-23【2】查取接触疲劳寿命系数KHN1= 0.97, KHN2=0.99。 取失效概率为1％、安全系数S=1、由式（10-14）得
[?H]1?[?H]2?KHN1?Hlim1SKHN2?Hlim2S?0.97?600MPa?582MPa10.99?550?MPa?544.5MPa1 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 [?H]?[?H]2?54.4 5MPa 由于?H≤??H?，所以该齿轮副的接触疲劳强度满足要求。
6.4 传动箱内各齿轮主要参数确定
根据传动路线设计，以及主要齿轮副的设计计算，选择各齿轮的主要设计参数，见表6—1。
6.5 轴的设计计算与强度校核
在传动箱中共有三根轴，见图6.1。其中III轴是输出轴，直接把动力输送给升降机和回转器，所受的冲击力最严重，受力形式更复杂。III轴总共输出十
表6—1 传动箱内各齿轮的主要设计参数 齿轮编号 Z13 Z14 种转速，其中八个正转速度和两个反转速度。相比较而言，当回转器立轴转速为
齿数 Z 53 29 27 模数 m 5 5 5 齿宽 b 60 55 60 变位系数 0 1.0 0 材料 40Cr 40Cr 硬度 应力角 备注 调质 调质 280HBS 20° 280HBS 20° 20CrMnTi 230HBS 20° Z15
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XY-6钻机回转器设计
Z16 Z17 Z18 Z19 55 32 63 32 32 69 31 39 5 5 5 5 5 5 5 5 55 65 60 50 50 65 55 65 0 0.4 0 0 -1.03 0 0.6 0
40Cr 45钢 40Cr 45钢 40Cr 45钢 280HBS 20° 240HBS 20° 280HBS 20° 240HBS 20° 280HBS 20° 240HBS 20° 调质 调质 调质 调质 20CrMnTi 230HBS 20° 20CrMnTi 230HBS 20° Z20 Z21 Z22 Z23 85r/min时，III轴所受到的扭矩最大，受力形式最严峻，故以下对III轴的设计计算及强度校核均以此种工作状态进行处理。 6.5.1 III轴的设计计算及强度校核 1.求III轴上的功率P、转速n和转矩T 若取总传递效率?=0.95，则
P?60?0.95kW?57kW 又
n?1500?22?26?27?55r/min?122.28r/min51?47?69?63 于是 P57T?9550000?9550000?N?mm?4.45?106N?mm n122.282.求作用在齿轮上的力 III轴结构图如图6.2所示
轴上齿轮Z18是直齿圆柱齿轮，为动力输入齿轮，齿轮Z24为圆弧锥齿轮，是动力输出齿轮。由齿轮设计可知齿轮Z18的模数为5mm，齿数为63，所以其分度圆直径为d1=5?63mm=315mm，故齿轮Z18所受到的力为
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