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1、减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 一、高速级齿轮 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 （2）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。 （3）材料选择：查表可选择小齿轮材料为40Cr (调质)，硬度为280HBS ；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。 （4）选小齿轮齿数120Z =，大齿轮齿数2 4.2432085Z =?=，取285Z = （5）选取螺旋角，初选螺旋角14= 2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即 1t d （1）确定公式内的各计算数值
2、 试选 1.6t k =，由图10-2610.740=，20.820=则有12 1.560=+= 小齿轮传递转矩187.542T N m = 查图10-30可选取区域系数 2.433H Z = 查表10-7可选取齿宽系数1d = 查表10-6可得材料的弹性影响系数12 189.8E Z MP =。 查图10-21d 得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限 lim1600H a MP =，大齿轮的接触疲劳强度极限lim2550H a MP =。 按计算式计算应力循环次数 ()811606057612830058.29410h N n jL =?=? 8 828.29410 1.95104.24
3、3 N ?=? 查图可选取接触疲劳寿命系数1 1.02HN k =，2 1.12HN k =。 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数1S =，按计算式(10-12)得 1lim1 1 1.02600612HN H H a k MP S = =?= 2lim2 2 1.12550616HN H H a k MP S = =?= （2）计算相关数值 试算小齿轮分度圆直径1t d ，由计算公式得 150.07t d mm = 计算圆周速度 11 50.07576 1.509601000 601000 t d n v m s ?= = =? 计算齿宽b 及模数nt m 1150.0750.
4、07d t b d mm =?= 11cos 50.07cos14 2.42920 t nt d m mm Z ?= = 2.25 2.25 2.429 5.466nt h m mm mm =?= 50.079.165.466 b h = 计算总相重合度 10.318tan 0.318120tan14 1.586d Z =?= 计算载荷系数k 查表可得使用系数1A k =，根据 1.509v m s =，7级精度，查表10-8可得动载系数 1.07V k =，由表10-4查得 H K 的值与直齿轮的相同，为 1.419 1.350F k =， 1.4H F k k = 故载荷系数1 1.07
5、1.4 1.419 2.126A V H H k k k k k =?= 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得 12 612616 6142 2 H H H a MP += = = 1145.81455.046t d d mm =?= 计算模数n m 11cos 55.046cos14 2.67120 n d m mm Z ?= = 3、按齿根弯曲强度设计，按计算式(10-17)试算即 S a n m （1）确定公式内的各计算数值 、计算载荷系数 1 1.07 1.4 1.35 2.022A V F F k k k k k =?= 根据纵向重合度 1.586=，查图10-28可得
6、螺旋角影响系数0.88Y =。 查图可选取区域系数 2.433H Z =，30.795=，40.875=则有 34 1.67=+= 查表取应力校正系数1 1.569Sa Y =，2 1.783Sa Y =。 查表取齿形系数1 2.724Fa Y =，2 2.194Fa Y =。(线性插值法) 查图10-20C 可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1500FE a MP =，大齿轮的弯曲疲劳强度极限2380FE a MP =。 查图可取弯曲疲劳寿命系数10.87FN k =，20.90FN k =。 计算弯曲疲劳许用应力 ，取弯曲疲劳安全系数 1.4S =，按计算式(10-22)计算得 1110.875
7、00 310.7141.4FN FE F a k MP S ?= 222 0.90380244.2861.4 FN FE F a k MP S ?= 计算大、小齿轮的 Fa Sa F Y Y 并加以计算 11 1 2.724 1.569 0.014 310.714 Fa Sa F Y Y ?= = 22 2 2.194 1.783 0.016 244.286Fa Sa F Y Y ?= = 大齿轮的数值较大。 （2）设计计算 0.016 1.979n m mm ?= 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故取2n m mm =，已可满足弯曲强度，但
8、为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径155.046d mm =来计算应有的齿数，于是有 11cos 55.046cos14 26.7052 n d Z m ?= = 取127Z =，则211 4.24327115Z i Z =? 4、几何尺寸计算 （1）计算中心距 ()()12271152146.3472cos 2cos14 n Z Z m a mm +?= =? 将中心距圆整为147a mm =。 （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 ()()12271152arccos arccos 14.98622147 n Z Z m a +?=?。 因值改变不多，故参数、k 、H
9、Z 等不必修正。 （3）计算大、小齿轮的分度圆直径 11272 55.901cos cos14.986 n Z m d mm ?= =。 221152 238.099cos cos14.986 n Z m d mm ?= =。 （4）计算齿轮宽度 1155.90155.901d b d mm =?= 圆整后取155B mm =，260B mm =。 二、低速级齿轮 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 （2）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。 （3）材料选择，在同一减速器各级小齿轮(或大齿轮)的材料，没有特殊情况，应选用相同牌
10、号，以减少材料品种和工艺要求，故查表可选择小齿轮材料为40Cr (调质)，硬度为52HRC ；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为45HRC. （4）选小齿轮齿数323Z =，大齿轮齿数423 3.03170.92470Z =?= （5）选取螺旋角，初选螺旋角14= 2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即 3t d （1）确定公式内的各计算数值 试选 1.6t k = 小齿轮传递转矩2356.695T N m = 查表10-7可选取齿宽系数1d =, 查图10-26可选取区域系数 2.433H Z =， 30.765=，40.870=则有 3 4 1.635 =+= 查表可得材料的弹性影响系数1
11、 2 189.8E Z MP =。 查图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限lim3600H a MP =，大齿轮的接触疲劳强度极限lim4550H a MP =。 按计算式计算应力循环次数 ()8326060135.7531283005 1.95510h N n jL =?=? 8 74 1.95510 6.450103.031 N ?=? 查图可选取接触疲劳寿命系数3 1.12HN k =，4 1.18HN k =。 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数1S =,于是得 3lim3 3 1.12600672HN H H a k MP S =?= 4lim44 1.18550
12、649HN H H a k MP S =?= 34 672649 660.52 2 H H H a MP += = = （2）计算相关数值 试算小齿轮分度圆直径1t d ，由计算公式得 376.848t d mm = 计算圆周速度 3276.848135.7530.546601* t d n v m s ?= =? 计算齿宽b 及模数nt m 3176.84876.848d t b d mm =?= 33cos 76.848cos14 3.24023 t nt d m mm Z ?= = 2.25 2.25 3.2407.29nt h m mm =?= 76.84810.547.29 b h
13、= 计算总相重合度 30.318tan 0.318123tan14 1.824d Z =?= 计算载荷系数k 查表可得使用系数1A k =，根据0.546v m s =，7级精度，查表可得动载系数 1.04V k =， 1.425H k =， 1.36F k =， 1.4H F k k = 故载荷系数1 1.04 1.4 1.424 2.075A V H H k k k k k =?= 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得 3376.84883.804t d d mm =?= 计算模数n m 33cos 83.804cos14 3.53523 n d m mm Z ?= = 3、
14、按齿根弯曲强度设计，按计算式试算即 n m （1）确定公式内的各计算数值 计算载荷系数 1 1.04 1.1 1.36 1.556A V F F k k k k k =?= 根据纵向重合度 1.824=，查图可得螺旋角影响系数0.88Y =。 计算当量齿数 333323 25.178cos cos 14 V Z Z = = 4433 70 76.628cos cos 14 V Z Z = = 查表可取齿形系数3 2.616Fa Y =，4 2.227Fa Y =。 查表可取应力校正系数3 1.591Sa Y =，4 1.763Sa Y =。(线性插值法) 查图可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限350
15、0FE a MP =，大齿轮的弯曲疲劳强度极限4380FE a MP =。 查图可取弯曲疲劳寿命系数30.90FN k =，40.93FN k =。 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 1.4S =，按计算式计算 3330.90500 321.4291.4FN FE F a k MP S ?= 444 0.93380252.4291.4 FN FE F a k MP S ?= 计算大、小齿轮的 Fa Sa F Y Y 并加以计算 33 3 2.616 1.591 0.013321.429 Fa Sa F Y Y ?= = 44 4 2.227 1.763 0.016252.429 Fa
16、Sa F Y Y ?= = 大齿轮的数值较大。 （2）设计计算 0.016 2.572n m mm ?= 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故取3n m mm =，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径383.804d mm =来计算应有的齿数，于是有 33cos 83.804cos14 27.1053 n d Z m ?= = 取326Z =，则423 3.0312884.86885Z i Z =?= 4、几何尺寸计算 （1）计算中心距 ()()3428853174.6892cos 2cos14 n Z Z m a mm +?= =? 将中心距圆整为175a mm =。 （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 ()()3428853arccos arccos 14.4032 2175 n Z Z m a +?=?。 因值改变不多，故参数、k 、H Z 等不必修正。 （3）计算大、小齿轮的分度圆直径 33283 86.726cos cos14.403 n Z m d mm ?= =。 44853 263.274cos cos14.403n Z m d mm ?= =。 （4）计算齿轮宽度 3186.72686.726d b d mm =?= 圆整后取390B mm =，495B mm =。