机械设计基础齿轮传动设计例题

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1、例1设计用于带式输送机传动装置的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。传递功率P=2.7kW，小齿轮转速n1=350r/min，传动比i=3.57。输送机工作平稳，单向运转，两班工作制，齿轮对称布置，预期寿命10年，每年工作300天。解：1.选择齿轮精度等级、材料、齿数1）带式输送机属于一般机械，且转速不高，故初选择8级精度。2）因载荷平稳，传递功率较小，可采用软齿面齿轮。参考表5-6，小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度220~250HBS，σHLim1=595MPa，σFE1=230MPa；大齿轮选用45钢正火处理

2、，齿面硬度170~200HBS，σHLim2=520MPa，σFE2=200MPa。3）初选小齿轮齿数z1=24，则z2=iz1=3.57×24=85.68，取z2=87。故实际传动比i=z2/z1=87/24=3.62，与要求的传动比3.57的误差小于3%。对于齿面硬度小于350HBS的闭式软齿面齿轮传动，应按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。2.按齿面接触强度设计设计公式5-481）查表5-8，原动机为电动机，工作机械是输送机，且工作平稳，取载荷系数K=1.2。2）小齿轮传递的转矩3）查表5-1

3、3，齿轮为软齿面，对称布置，取齿宽系数φd=1。114）查表5-10，两齿轮材料都是锻钢，故取弹性系数ZE=189.8MPa1/2。5）两齿轮为标准齿轮，且正确安装，故节点区域系数ZH=2.5，取重合度系数Zε=0.9。6）计算许用接触应力①应力循环次数小齿轮N1=60n1jLh=60×350×1×(2×8×300×10)=10.08×108大齿轮N2=N1/i=10.08×108/3.62=2.78×108②据齿轮材料、热处理以及N1、N2，查接触疲劳寿命系数图表，不允许出现点蚀，得接触疲劳寿命系数ZN

4、1=1，ZN2=1，两齿轮均为软齿面故ZW=1，ZX=1。③一般传动，取安全系数SH=1.1。④计算许用接触应力取小值[σH2]代入计算。7）计算8）计算主要尺寸①模数m=d1/z1=81.56/24=3.4mm查表5-2，取标准值m=4mm。②分度圆直径d1=mz1=4×24=96mm11d2=mz2=4×87=348mm③齿宽b=φdd1=1×96=96mm，取b2=96mm，b1=b2+6=102mm④中心距a=(d1+d2)/2=(96+348)/2=222mm3.验算轮齿弯曲强度按公式5-42校

5、核1）由z1=24，z2=87，根据PPT中P91~92，得齿型系数YFa1=2.65，YFa2=2.21。2）由z1=24，z2=87，根据PPT中P91~92，得应力集中系数YSa1=1.58，YSa2=1.77。Yε≤1，保守考虑取Yε=1。3）计算许用弯曲应力①据齿轮材料、热处理以及N1、N2，查弯曲疲劳寿命系数图表，得弯曲疲劳寿命系数YN1=1，YN2=1,试验齿轮应力修正系数YST=2;弯曲疲劳强度计算尺寸系数YX=1。②一般传动，取安全系数SF=1.25。③计算许用弯曲应力4）校核计算11弯

6、曲强度足够。4.验算齿轮的圆周速度对照表5-12可知，选用9级精度较为合宜。修正K5、齿轮结构设计（略）例2试设计非均匀密度材料搅拌机的传动装置——单级斜齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，电动机功率P=22kW，转速n1=970r/min，用联轴器与高速齿轮轴联接，传动比为4.6，单向传动，单班工作制，预计寿命10年。解：1.选择齿轮材料、精度等级、参数1）考虑传递功率较大，且有一定冲击，大、小齿轮均采用40Cr调质后表面淬火。参考表5-6，取小齿轮的齿面硬度为50~55HRC，σHLim1=1180MPa，

7、σFE1=365MPa；大齿轮的齿面硬度48~52HRC，σHLim2=1180MPa，σFE2=365MPa。2）初选取8级精度等级。3）选小齿轮齿数z1=23，则z2=iz1=4.6×23=105.8，取z2=106。故实际传动比i=z2/z1=106/23=4.61，齿数比u=i=4.61。114）初选螺旋角β=1302.按轮齿弯曲强度设计设计公式5-611）查表5-8，取载荷系数K=1.6。2）小齿轮传递的转矩3）查表5-13，齿轮为硬齿面，对称布置，取齿宽系数φd=0.8。4）计算当量齿数zV1

8、=z1/cos3β=23/cos3130=24.86zV2=z2/cos3β=106/cos3130=114.605）椐zV1、zV2和PPT中P91~92，得齿型系数YFa1=2.74，YFa2=2.17。6）椐zV1、zV2和PPT中P91~92，得应力修正系数YSa1=1.59，YSa2=1.80，7）取安全系数SF=1.25。8）计算许用弯曲应力8）计算大、小齿轮的YFaYSa/[σF]，并比较YFa1YSa1/[σF