3 高速级齿轮设计

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1、3高速级齿轮设计3.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数3.1.1压力角选定直齿圆柱齿轮，属于一般用途的齿轮传动，压力角取20°。3.1.2精度选择带式输送机为一般工作机器（通用减速器），参考表10-6[2]，选用7级精度。3.1.3材料选择由表10-1[2]，选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45号钢（调质），齿面硬度为240HBS。硬度差为40HBS。3.1.4齿数选择闭式齿轮传动，试选小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2为：（3-1）式中：z1——小齿轮齿数；u——Ⅰ轴与Ⅱ轴之间的传动比。故由式3-1，得大齿轮齿数z2：取z2=97。3.2

2、按齿面接触疲劳强度设计3.2.1试算小齿轮分度圆直径小齿轮分度圆直径d1t可由下式近似计算：（3-2）（1）确定公式中的各参数值①试选KHt=1.3。②小齿轮传递的转矩T1为：（3-3）式中：PⅠ——Ⅰ轴的输入功率，单位：kW；nⅠ——Ⅰ轴的转速，单位：r/min。故由式3-3，得小齿轮传递的转矩T1：③因为小齿轮相对支承非对称布置，所以由表10-7[2]，可查得齿宽系数Φd=1。④由图10-20[2]，可查得区域系数ZH=2.5。⑤由表10-5[2]，可查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2。⑥接触疲劳强度用重合度系数Zɛ为：（3-4）式中：ɛα——端面重合度，按下

3、式计算：（3-5）式中：z1——小齿轮齿数；z2——大齿轮齿数；ha*——齿顶高系数；α——压力角，单位：°。故由式3-4、3-5，得接触疲劳强度用重合度系数Zɛ：⑦计算接触疲劳许用应力[σH]。由图10-25d[1]，可查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为：齿轮循环应力次数N为：（3-6）式中：n——Ⅰ轴的转速，单位：r/min；j——齿轮转过一圈的应力变化次数，因为电机单向转动，所以j=1；Lh——齿轮工作时间，设工作制度为二班制，一天按照8小时为一班，题目要求使用期限为10年，每年按300天工作时间计算，则，单位：h。故由式3-6，得齿轮循环应力次数N：齿轮接触疲劳许用应

4、力[σH]为：（3-7）式中：KHN——齿轮接触疲劳寿命系数，由图10-23[2]，可查得KHN1=0.90，KHN2=0.95。S——安全系数，这里取S=1。σHlim——齿轮接触疲劳极限，单位：MPa。故由式3-7，得两齿轮的接触疲劳许用应力[σH]：取[σH]1和[σH]2中较小者作为该处轮副的接触疲劳许用应力，即：[σH]=[σH]2=522.5MPa（2）由式3-2，近似得小齿轮分度圆直径d1t：3.2.2调整小齿轮分度圆直径（1）计算实际载荷系数KH前的数据准备①圆周速度v为：（3-8）式中：d1——小齿轮分度圆直径，这里为d1t，单位：mm；nⅠ——Ⅰ轴的转速，单位

5、：r/min。故由式3-8，得圆周速度v：②齿宽b为：（3-9）式中：d——齿轮分度圆直径，这里为d1t，单位：mm；Φd——齿宽系数。故由式3-9，得小齿轮齿宽b1t：（2）实际载荷系数KH为：（3-10）式中：KA——使用系数，由表10-2，可查得KA=1；Kv——动载系数，根据v=1.814m/s，7级精度，由图10-8[2]，可查得Kv=1.08；KHβ——齿向载荷分配系数，根据7级精度、小齿轮相对支承非对称布置，由表10-4[2]，用插值法可查得KHβ=1.416。KHα——齿间载荷分配系数，可由下式计算齿轮圆周力Ft1和，再结合表10-3[2]可查得KHα：（3-11

6、）式中：T1——小齿轮传递的转矩，单位：N·mm；d1t——小齿轮分度圆直径，单位：mm；b——齿轮齿宽，这里为小齿轮齿宽b1t，单位：mm。故由式3-11，得齿轮圆周力Ft1：根据，由表10-3[2]，可查得齿间载荷系数KHα=1.2。故由式3-10，得实际载荷系数KH：（3）按实际载荷系数KH求出分度圆直径与模数分度圆直径d1t’为：（3-12）式中：d1t——近似得出的小齿轮分度圆直径，单位：mm；KH——计算所得的实际载荷系数；KHt——假设的实际载荷系数。故由式3-12，得分度圆直径d1t’：齿轮模数m为：（3-13）式中：d——齿轮分度圆直径，这里为按实际载荷系数KH

7、求出的d1t’，单位：mm；z——齿轮齿数，这里为小齿轮模数z1。故由式3-13，得齿轮模数mt：3.3按齿根弯曲疲劳强度设计3.3.1试算小齿轮模数小齿轮模数m’可由下式近似算出：（3-14）（1）确定公式中的各参数值①试选KHt=1.3。②弯曲疲劳强度用重合系数Yɛ为：（3-15）式中：ɛα——端面重合度，按照4.2.1（1）⑥中计算所得ɛα=1.703。故由式3-15，得弯曲疲劳强度用重合系数Yɛ：③计算下式：（3-16）式中：YFα——齿形系数，由图10-17[2]，可查