齿轮设计。
1.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数。
1) 按图10-26所示的传动方案,选用支持圆柱齿轮传动,压力角取为20°。
2)带式输送机为一般工作机器,参考表10-6,选用7级精度。
3) 材料选择。由表10-1,选择小齿轮材料为40cr(调质),齿面硬度280hbs,大齿轮材料为45钢(调质),齿面硬度240hbs。
4)选择小齿轮的齿数=24,大齿轮齿数=3.2×24=76.8,取=77。
1.2按齿面接触疲劳强度设计。
(1)由式(10-11)试计算小齿轮分度圆直径,即:
(2)确定公式中的各参数值。
试选=1.3。
计算小齿轮传递的转矩:
由表10-7选取齿宽系数=1.
由图10-20查得区域系数=2.5。
由表10-5查得材料的弹性影响系数。
由式(10-9)计算接触疲劳强度用重合度系数。
计算接触疲劳许用应力。
由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限=600、=550。
由式(10-15)计算应力循环次数:
由图10-23查得接触疲劳寿命系数、。
取失效概率为1%(经验取值)、安全系数s=1,由式(10-14)得:
取和中较小的作为该齿轮副的接触疲劳许用应力,即:
试选小齿轮分度圆直径。
调整小齿轮分度圆直径。
计算实际载荷系数前的准备。
圆周速度:
齿宽b: 计算实际载荷系数。
由表10-2查得使用系数。
根据、7级精度,由图10-8查得动载系数。
齿轮的圆周力:
查表10-3得齿间载荷分配系数。
由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时,得齿向载荷分配系数。
由此,得到实际载荷系数:
由式(10-12),可得按实际载荷系数算得的分度圆直径:
以及相应的齿轮模数:
1.3按齿根弯曲疲劳强度设计。
由式(10-7)试算模数,即:
确定公式中的各参数值。
试选。由式(10-5)计算弯曲疲劳强度用重合度系数:
计算。由图10-17查得齿形系数、。
由图10-18查得应力修正系数、。
由图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为、。
由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数、。
取弯曲疲劳安全系数s=1.4(经验取值),由式(10-14)得:
因为大齿轮的大于小齿轮,所以两者取大者,即:
试算模数:调整齿轮模数。
计算实际载荷系数前的准备。
圆周速度v。
齿宽b: 宽高比b/h:
计算实际载荷系数。
根据,7级精度,由图10-8查得动载系数。
由,查表10-3得齿间分配系数。
由表10-4用插值法查得,结合,得。
则实际载荷系数为:
由式(10-13),可得按实际载荷系数算得的齿轮模数m:
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮的模数m主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取弯曲疲劳强度计算所得的模数1.783mm并且圆整之后取m=2mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径,算得小齿轮的齿数。
选取,则大齿轮的齿数,取。这样的设计既满足了齿轮接触疲劳强度又满足了弯曲疲劳强度,也做到了安全避免了浪费。
1.4几何尺寸计算。
计算分度圆直径:
计算中心距:
计算齿轮宽度:
考虑到安装误差,为了保证设计齿宽b和节省材料,一般将小齿轮略微加宽(5~10)mm,即取,而是大齿轮的齿宽等于设计齿宽,即。
1.5圆整中心距后的强度校核。
用变位法将中心距就近圆整到,在圆整时,以变位系数和不超出图10-21a中推荐的合理工作范围为宜。其他几何参数,保持不变。
计算变位系数和。
计算啮合角、齿数和、变位系数和、中心距变动系数和齿顶高降低系数。
从图10-21a可知,当前的变位系数和提高了齿轮强度,但重合度有所下降。
分配变位系数、。
由图10-21b可知,坐标点位于l14线和l15线之间。按这两条做射线,再从横坐标的处作垂直线,与射线交点的纵坐标分别是、。
齿面接触疲劳强度校核。
校核公式:
按上述(1.2按齿面接触疲劳强度设计)重新计算校核公式中的各参数值。
计算结果为:
将上述各参数代入校核公式中得:
齿面接触疲劳强度满足要求,并且齿面接触应力比标准齿轮有所下降。
齿根弯曲疲劳强度校核。
校核公式:
按上述(1.3按齿根弯曲疲劳强度设计)重新计算校核公式中的各参数值。
计算结果为:
将上述各参数代入校核公式中得:
齿根弯曲疲劳强度满足强度要求,并且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏的能力大于大齿轮。
1.6结构设计即绘制齿轮零件图。
1.7主要设计结论。
齿数,模数,压力角,变位系数、,中心距,齿宽。小齿轮选用40cr(调质),大齿轮选用45钢(调质)。齿轮按7级精度设计。
普通v设计。
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