机械设计齿轮传动设计答案

1、题10-6图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器，第一级斜齿轮的螺旋角Pi的旋 向已给出。(1) 为使n轴轴承所受轴向力较小，试确定第二级斜齿轮螺旋角P的旋向， 并画出各轮轴向力、径向力及圆周力的方向。(2) 若已知第一级齿轮的参数为：Zi=19,Z2=85,m=5mm鼻n = 200,a=265mm.轮1的传动功率P=6.25kW,ni=275 r/min。试求轮1上所受各力的大小。解答：1. 各力方向：见题解10-6图。P2 .各力的大小：= 9550 咒=9550 X N -m = 217 .045 N .mn1275cos 6 = mn(严)_ 5(19+85)di2a= COS一 96.83m

2、m2x265=0.9811, P =11.148Ft1瞥= 4483 N,Fr1=Fzta n,n-cos P7-=1663 N , Fa1 = Ft1 tan 匕=883 N题10-6图题10-7 图示为直齿圆锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器，为使n轴上的轴向力 抵消一部分，试确定一对斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向；并画出各齿轮轴向力、径向 力及圆周力的方向。解答：齿轮3为右旋，齿轮4为左旋；力的方向见题解10-7图。11111 D题10-9 设计一冶金机械上用的电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动 ，已 知：P = 15 kW, n1 =730 r/min, =130 r/min,齿轮按8级精度加工，载荷

3、有严重冲 击，工作时间t =10000h,齿轮相对于轴承为非对称布置，但轴的刚度较大，设备可 靠度要求较高，体积要求较小。(建议两轮材料都选用硬齿面)解题分析：选材料-确定许用应力-硬齿面，按轮齿的弯曲疲劳强度确定齿轮的模数-确定齿轮的参数和几何尺寸-校核齿轮的接触疲劳强度-校核齿轮 的圆周速度解答:根据题意，该对齿轮应该选用硬齿面，其失效形式以轮齿弯曲疲劳折 断为主。1. 选材料大、小齿轮均选用20CrM nTi钢渗碳淬火(1表11-2 ),硬度为5662HRC 由1图 11-12 和1图 11-13 查得：CTFiirn =430MPa,crH|im =1500MPa2. 按轮齿弯曲疲劳强

4、度进行设计(1)确定b FP按1式(11-7 P227 )计算，取Yst =2,SFmin =1.6 ;齿轮的循环次数:Ni =60niat =60730勺咒 10000 = 4.38咒108,取丫阳=1,则:bYstFP1 =Yn 431MPa =538MPaSF min1 .6(2) 计算小齿轮的名义转矩T1T1 =9550 也=9550x=196.23 rnn1730(3) 选取载荷系数KK=KaKvKbKa= 1. 5X 1. 02X 1. 1X 1.0 = 1.68(4) 初步选定齿轮参数选 Zj =24, Z2=n1=730x24/130 = 134.769, 取乙=135取屮d

5、=0.6, Po=120, u 厶=5.625Z1(5) 确定复合齿形系数Yfs因两轮所选材料及热处理相同，则bFP相同,小齿轮齿根强度弱，故设计时按 小齿轮的复合齿形系数Yfs1代入即可。Zv1 =Z1/cos3 P。=24/cos3 120 =25.645，由1图 11-18 查得 YFS4.20将上述参数代入求mn的式中，得：mn =12.6X3 KTfs1=12.6咒3.6896尹4.20口口 = 2.461mm門 dZ12 crFP1 0.6咒 24 X538按1表4-1取标准模数mn =2.5mm，则中心距：mm =203.19 mm， 取 a =205 mm，mn (Z1 +Z2

6、)2.5咒(24+135)2XCOS120COSmn(Z1+Z2)2a(6)计算几何尺寸=2.5咒(24 +135) =0.9695，P = 14.1872 =14 1T 142X205a= 2cosp0 二did2mnZ12.5x24 z o。一一= jT =亠亠亠mm = 61.888mm, cosP0.9695=2吐 135 mm =348.176 mm0.9695b =d X d1 =0.6X61.888mm =37.133 mm,取 b2 = b = 38 mmb =b2 +(5 10)mm = 43 48mm ,取 bi = 45mm3. 校核齿面的接触强度由1式(11-21):

7、CTH =0 Z. (KT1(J)，取 Ze =189.87iMPaY bd1 ubH 0989叫 3X1S22冗唸M p心068.55 MPa因可靠性要求较高，取Sh min =1.3, Zw =1，由1图11-15，取Zn1=1.04cthp = bH lim zZw =1500x1.04x1 MPa =1200 MPa SH min1 .3因为CT H CThp，故接触疲劳强度也足够。4.校核速度:冷=汽鵲严0m.364 m/s由1表11-4知，选8级精度合格。题10-10设计一对由电动机驱动的闭式直齿锥齿轮传动知：P1= 4 kW,n1 = 1440 r/min, i = 3.5,齿轮

8、为8级精度,载荷有不大的冲击，单向转动工作, 单班制,要求使用10年，可靠度要求一般。(小齿轮一般为悬臂布置)解题分析：选材料-确定许用应力-软齿面，按齿面接触疲劳强度确定齿轮大端的分度圆直径-确定齿轮的参数和几何尺寸-校核齿轮的弯曲疲劳强度解答：根据题意，选用软齿面齿轮，其主要失效形式为齿面疲劳点蚀。1.选材料，定许用应力：两轮均选用45号钢，小齿轮调质齿面硬度为 229286 HBS大齿轮正火齿 面硬度为 169217 HBSbFlim1 =2查得:（刀=90 0 ）,已由1 图 11-12b 查得：21 0P口Faim2 =2 M 0P 由1图 11-13b，bH liml =600MP

9、a,bH lim 2 = 550 MPaZwi = Zw2 1SF min - 1 .3,YST = 2,SH mi _ 1,N1 =60rhat =60咒 1440X1（10X300X8） =2.28咒 1010; N2 = Nj d = 6.5 109由1图 11-14 和1图 11-15 :取Yn2 =Yn1 =1,Zn2 =1，所以:FPIFP2HP2= b；im1YsT Yn1 =220：2x1 MP a =338MPa Sf min1.3=违严直Yn2导MPa=323MPaSF min1.3= ：Hlim2 Zn2Zw =警咒1咒1皿Pa =550MPaSH min12. 接触疲劳

10、强度设计：由1式(5-57), 对齿轮为钢制时，有3246012 KT1d Jr324601讥（1-0.5屮只）升p(1).计算小齿轮的名义转矩T1 =9550=9550 xN -m =26.53N en11440(2).选取齿宽系数.取屮R =0.3(3) .选取载荷系数.因小齿轮悬臂布置,取K=1.25 X 1.06 X 1.08 X 1.05 =1.5(4) .计算小齿轮大端分度圆直径32460d1 吨(10.號Lejafmz 56.745 mm(5).确定齿数和模数. 取乙=26,Z2 = iZ1 =91,大端模数 m=56.745 mm =2.183 mm,查1表 4-6, m= 2.25mm Z126(6) .计算主要几何尺寸小=mZ1 = 58.5mm, d2 = 204.75mmR = J(0.5d1)2 +(0.5d2)2 = 106.47 mmb =VrR =0.3x106.47mm =31.94mm,取 b =32mm2360KTi3. 校核齿根弯曲疲劳强度由1式(11-25)可知-F=bmZ1G7 yfs(1).确定Yfsfp的大值E =arctan 互=arctan26 = 15.95, g = 90 -=74.05 , Z291Zv1=27.04,COS 01Zv2 =Z =331.15COS。