齿轮设计实例Word格式.docx
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取KA=1（表8-2），KV=1.15，Kβ=1.09（表8-3），故
K=1×
1.15×
1.09=1.25
小轮传递的转矩
T1=9.55×
106p/n=9.55×
106×
5.5/960=54713.5N
mm
弹性变形系数ZE=189.8（表10-5）。
节点区域系数ZH=2.5。
将以上数据代入上式得
④确定主要参数
求中心距a
a=（d1+d2）/2=d1（1+i/2）=51.86×
（1+4.45）/2=141.32mm
圆整后，取a=145mm，则d1的计算值变为53.2mm。
计算模数
m=d1/z1=53.2/22=2.4mm
按表10-1取标准模数m=2.5mm。
求z1、z2
总齿数zc=z1+z2=2a/m=2×
145/2.5=116
若Zc不等于整数时，可改变模数值使之成为整数。
因
zc=z1（1+i）
故z1=zc/（1+i）=116/（1+4.45）=21.28
取z1=22（因最后d1必须大于接触强度公式所求d值）。
则
z2=zc-z1=116-22=94
实际i=z2/z1=94/22=4.27
传动比的变动量为
可用。
求小齿轮工作宽度
d1=z1m=22×
2.5=55mm>
51.86mm
计算齿轮的工作宽度
b=?
dd=1×
55=55mm
取b2=55mm，b1=60mm.
⑤校核弯曲强度
，
分别验算两轮齿根弯曲强度。
计算圆周力
N
齿形系数YFa、应力修正系数Ysa
可由图8-23、10-24查得，当
z1=22，YFa1=2.78，Ysa1=1.61，
z2=94，YFa2=2.22，Ysa2=1.87，
⑥主要几何尺寸
m=2.5mm，z1=22，z2=94，
d1=55mm，d2=z2m=94×
2.5=235mm，
da1=m（z1+2）=2.5×
（22+2）=60mm，
da2=m（z2+2）=2.5×
（94+2）=240mm，
df1=m（z1-2.5）=2.5×
（22-2.5）=48.75mm
df2=m（z2-2.5）=2.5×
（94-2.5）=228.75mm
b=55，取b1=60mm，b2=55mm，
a=（d1+d2）/2=（55+235）/2=145mm
2．结构设计
上述齿轮轮齿部分的主要几何尺寸设计完成后、尚需根据工艺要求，材料特性等，按经验公式和资料来确定齿轮各部分的结构和尺寸。
3．绘制齿轮工作图（略）
【例2】设计一闭式直齿圆柱齿轮传动。
已知传递的功率P1=20kW，小齿轮转速n1=1000r/min，传动比i=3，每天工作16h，使用寿命5年，每年工作300天，齿轮对称布置，轴的刚性较大，电机带动，中等冲击，传动尺寸无严格限制。
设计步骤见表
计算与说明
主要结果
1．选定材料、热处理方式、精度等级、齿数等
40Cr调质HB1=241～286，取260HBW；
45调质HB2=197～255，取230HBW；
7级精度
取z1=27，则大轮齿数z2=iz1=3×
27=81，
2．确定许用弯曲应力
Hlim1=710MPa，?
Hlim2=580MPa，
Flim1=600MPa，?
Flim2=450MPa，
安全系数取SHlim=1.1SFlim=1.25
N1=60×
1000×
5×
300×
16=14.4×
108
N2=N1/i=14.4×
108/3=4.8×
得：
ZN1=0.975ZN2=1.043
YN1=0.884YN2=0.903
3．按齿面接触强度设计
（1）工作转矩
（2）载荷系数
KA=1.5KV=1.15K?
=1.09
K=KAKVK?
=1×
1.09=1.88
（3）计算齿面弯曲应力
查的弹性变形系数：
ZE=189.8
节点区域系数：
ZH=2.5。
则：
，取m=4mm
d?
=mz1=4×
27=108mm
dd?
=108mm
4．校核弯曲强度
查得：
YFa1=2.58，YSa1=1.62，
YFa2=2.33，YSa2=1.75，
大小齿轮满足强度要求。
5．主要几何尺寸
d1=108mm，
d2=d1i=108×
3=324mm，
a=（d1+d2）/2=（108+324）/2=216mm
6．绘制齿轮工作图（略）
40Cr调质硬度260HBW；
45调质硬度230HBW；
z1=27
z2=81
ZN1=0.975
ZN2=1.043
[?
H1]=629.3MPa
H2]=550MPa
F1]=424.32MPa
F2]=325.08MPa
m=4mm
=108mm
b=108mm
YFa1=2.58，
YSa1=1.62，
YFa2=2.33，
YSa2=1.75，
F1=48.83MPa
F2=45.39MPa
d2=324mm
a=2=216mm
【例3】设计一闭式斜齿圆柱齿轮传动。
初选螺旋角?
=14°
重合度影响系数：
Z?
=0.8。
取d1=85mm
，取mn=3mm
=85mm
当量齿数
YFa1=2.53，YSa1=1.63，
YFa2=2.22，YSa2=1.80，
d1=85mm，
d2=d1i=85×
3=255mm，
a=（d1+d2）/2=（85+255）/2=170mm
m=3mm
=85mm
b=85mm
Zv1=31.2
Zv2=93.6
F1=106.51MPa
F2=103.21MPa
d2=255mm
a=2=170mm
【例4】设计一闭式单级圆锥齿轮传动。
已知传递的功率P1=10kW，小齿轮转速n1=960r/min，传动比u=2.55，每天工作16h，使用寿命10年，小锥齿轮悬臂布置。
40Cr调质HB1=241～286，取250HBW；
45调质HB2=217～255，取220HBW；
取z1=24，则大轮齿数z2=uz1=2.55×
24=61，
960×
10×
16=2.76×
109
N2=N1/u=2.76×
107/2.55=1.08×
安全系数取SH=1.1SF=1.4
ZN1=ZN2=1
YN1=YN2=1
KA=1KV=1.12K?
=1.13
1.12×
1.13=1.27
（3）齿宽系数?
R=0.3
（4）分度圆直径
弹性变形系数：
ZH=2.5
取dm1=d1（1-0.5?
R）=93.74×
（1-0.5×
0.3）=80mm
，取m=4mm
两轮大端分度圆直径：
d1=mz1=4×
24=96mm
d2=mz2=4×
61=244mm
锥距：
dR=0.3×
131.10=39.33mm
取齿宽b=?
YFa1=2.62，YSa1=1.59，
YFa2=2.12，YSa2=1.82，
5．齿轮结构设计（略）
z1=24
z2=61
Hlim1=710MPa
Hlim2=580MPa
Flim1=600MPa
N1=2.76×
N2==1.08×
H1]=620MPa
H2]=500MPa
F1]=364.29MPa
F2]=420MPa
T1=99479N.mm
K=1.27
=96mm
b=244mm
YFa1=2.62，
YSa1=1.59，
YFa2=2.12，
YSa2=1.82，
F1=94.87MPa
F2=300MPa
【例5】设计一ZA型单级闭式蜗杆减速器。
已知传递的功率P1=7.5kW，转速n1=1440r/min，传动比i12=27，工作寿命5年，单向传动。
工作平稳，每日工作8h。
1.选定蜗杆类型、材料、精度等级
根据题目要求，选用ZA型蜗杆传动
蜗杆：
45钢，调质处理硬度HRS220～250；
蜗轮：
ZCuSn10Pb1金属模铸造；
8级精度
2．选择齿数
z1=2，z2=iz1=2×
27=54
蜗轮转速：
n2=n1/i=1440/27=53.33
效率?
=0.805
KA=1KV=1K?
=1
1×
1=1
（3）确定许用应力
Hlim=200MPa?
Flim=58MPa，
安全系数取SHlim=1SFlim=1
N=60×
53.33×
8=3.84×
107
（4）计算齿面接触应力
查得弹性变形系数：
ZE=160
查表得：
m=6.3mm，d1=80mm，d2=mz2=6.3×
54=340.2mm。
8°
57’02”
（1）当量齿数、齿形系数、螺旋角影响系数
齿形系数YFa2=1.425，
螺旋角影响系数
蜗轮轮齿弯曲强度足够。
d1=80mm，z1=2，z2=54
a=（d1+d2）/2=（80+340.2）/2=210.1mm
6．其他尺寸计算及结构设计从略（略）
蜗杆45钢调质
硬度230HBW；
ZCuSn10Pb1金属模铸造
z1=2
z2=54
T2=1081N.m
K=1
ZN=0.845
YN=0.67
H]=169MPa
F]=38.86MPa
m2d2=2990.97mm2
m=6.3mm
d1=80mm
d2=340.2mm
zv?
=54.67mm
YFa2=1.425
Y?
≈0.9357
F=14.57MPa
a=210.1mm
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