机械设计讲义-9齿轮习题课

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1、例3（P102例4-1）二级圆柱齿轮减速器如图所示。电动机驱动，电动机转速n=1470r／min，双向运转，1载荷有中等冲击，要求该减速器能传递17kW的功率。两班制工作，折旧期8年，每年工作260天。减速器高速级传动比为i＝3.7，低速级传1动比i＝2.75。要求结构紧凑些。试设计此减2速器的两级齿轮传动(传动效率忽略不计)。1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn解题分析1、根据题意，本题属设计题，即选择齿轮材料、通过承载能力计算确定齿轮传动参数和尺寸。

2、2、考虑到要求结构紧凑，采用硬齿面齿轮，但因低速级齿轮传动，传递的转矩大，因而大齿轮尺寸较大，不便于硬化处理。故考虑低速级采用中硬齿面，高速级采用中硬齿面。3、因双向运转，轮齿弯曲疲劳极限应力应乘以0.8。4、高速级采用斜齿轮，低速级采用直齿轮。需用公式（直齿，软齿面）22K×Tu±1æz×zö1HEd³3××ç÷1ç[]÷fduèsHøK×F×u±1t[]s=ZZ×£sHHEHb×du1K×FtsF=×YF£[]sFb×m2PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint

3、.cn解(1)选择齿轮材料、热处理方法并确定许用应力参考表4-2初选材料小齿轮：40CrMnMo，调质，齿面硬度294～326HBS大齿轮：37SiMn2MoV，调质，齿面硬度263～294HBS根据小齿轮齿面硬度310HBS和大齿轮齿面硬度280HBS按图4-6MQ线查得齿面接触疲劳极限应力如下：σ=770MPa，σ=750MPaHlim3Hlim4按图4-7MQ线查得轮齿弯曲疲劳极限应力如下：σ=640MPa，σ=620MPaEF3EF43PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.

4、fineprint.cnN=60gnt=60´1´1470´8´260´16=7.9´10833h3.714708N=60gnt=60´1´´8´260´16=2.9´1044h3.7´2.75按图4-8a）查得接触寿命系数Z=1，Z=1.07N3N4按图4-8b）查得弯曲寿命系数Y=0.9，Y=0.95N3N4再查表4-3，取安全系数如下：S＝1.1，S＝1.25HminFmin于是s770Hlim3[s]=Z=´1=700MPa,H3N3S1.1Hs750Hlim4[s]=Z=´1.07=729.5MP

5、aH4N4S1.1Hs640EF3[s]=Y´0.8=´0.9´0.8=369MPa,F3N3S1.25Fs620EF4[s]=Y´0.8=´0.95´0.8=377MPaF4N4S1.25F4PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn(2)分析失效、确定设计准则由于要设计的齿轮传动是封闭在减速器箱体内的，属闭式传动，且大齿轮是软齿面齿轮，最大可能的失效是齿面疲劳；但如模数过小，也可能发生轮齿疲劳折断。因此，本齿轮传动可按齿面接触疲劳承载能力进行设计，确定主要参

6、数，再验算轮齿的弯曲疲劳承载能力。由于无严重过载，不必验算齿轮传动过载能力。(3)按齿面接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数根据式(4-9)设计式为：22KTu±1æZZö3HEd³3ç÷3ç÷fu[s]dèHø因属减速传动，u=i=2.75；2外啮合，取“+”号。5PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn确定计算载荷小齿轮转矩6P3617T=9.55´10=9.55´10=408.6Nm3n14703.73KT=KKKKT3Aabv3初选，查表4-7，考虑本齿轮

7、传动是直齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，载荷有中等冲击，轴承相对齿轮不对称布置。取载荷系数K＝1.8；KT=KKKKT=1.8´408.6=735.5Nm3Aabv36PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn区域系数查图4-13，标准齿轮，Z=2.5H弹性系数查表4-8，Z=189.9MPaE齿宽系数表4-11软齿面取；fd=bd=11因小齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将[s]=700MPa代入。H3于是：322´735.5´102.75+1æ2.5´189

8、.9öd3³3ç÷=97.4mm12.75è700øa=(1+u)d3=(1+2.75)´97.4=182.6mmP22取aP=185mm7PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn按经验式m＝(0.007～0.02)a，取m=0.015a＝0.015×185=2.78mm，取标准模数m=3mm2a2´185Pz===32.93m(1+u)3(1+2.75)取z=33