第一次讨论课2011010541

1、机械设计第一次讨论课林志杭 机 14 20110105412.标准直齿圆柱齿轮传动设计方案见表 1,齿轮精度为6级，工作寿命50000(小 时)，工作转速1440(r/min),传动平稳，分别选择软齿面材料(例如结构钢正火) 和硬齿面材料(例如合金钢渗碳淬火)，比较其承载能力，并分析产生这种结果的 原因。圆柱齿轮传动设计中齿数选择应遵循的什么原则。表1标准直齿圆柱齿轮传动设计方案万案小齿轮乙大齿轮Z2齿宽b模数m中心距a0120601056.02400224721055.02400330901054.02400432961053.7524005401201053.024006481441052

2、.524007601801052.024008802401051.524009962881051.25240101203601051.0240硬齿面齿轮：齿面硬度350HBW (38HRC);软齿面齿轮：齿面硬度w 350HBW (38HRC)齿轮重合度变化情况:悅=響:一巧一| Xtlun Luri Q*) 士 Zj(ldn Oc施Inn a ) |重合度重合度所以齿轮的重合度随齿数的增加而增加设计功率40kW 时，软齿面材料（例如结构钢正火）齿轮受力情况:小齿轮:亠小轮计鼻接 做壷力 /MPi 小轮擡催疲 劳许用应力 /MPa小轮计鼻弯 由应力 /MPi小轮甯曲疲 劳许用匡力 /MPa大齿

3、轮:+大轮计算 撩穆賣力 .MPj疲劳许甩 应力/MPj碑圭应力/MPj尢轮琴左 aww 应力/MPa极限传递功率:損I&倚翻津(KWJ1十槻限便通 功率(kW)设计功率40kW 时，硬齿面材料(例如合金钢渗碳淬火)受力情况: 小齿轮:大齿轮:极限传递功率:700血5004003OC200IDQ0202+30 JZ 斗召 旳 蓟 9$功年kW)输入极限传递功率时齿轮的受力情况: 软齿面:小轮:Zl大轮:450十先耗计霁推曲电九咼拔禅廈劳许fl应力.MPa*尢飾算弯曲应 力 eiPi亠大柱畛龍建劳许硬齿面:小轮:i&oo140012001000800600400200>3&

4、#39;S-" * 2 - -. _. 一、"丿亠*' *|i|4|p/MP1力 /MPa占小轮计弄育曲应力 /MPa小轮g牡建券许刚鬼 力MPa小耙 10 24 30 32 40 4B 6C 60 96Hl大轮:zl.M巴主廷茫蝕茂曲许用鱼 力-MPa亠先轮井算号d£Z为:M內大禅寧0更曲P阳虫右-HP1小 _ K T 1 YF* Y s»计算弯曲应力'L 显含模数mfi u y 7 J? K T I L u + 】计算接触应力不显含模数m 分析及结论: 由以上图像可知：齿数越大重合度越高。同样条件下，硬齿面齿轮力学性能比软齿面要好，尽

5、可能选择硬齿面齿轮。当选择硬齿面齿轮，由于硬齿面抗点蚀能力强，但易发生齿根折断，齿根疲劳折 断将是主要失效形式（即先发生弯曲疲劳失效）。在设计计算时，通常按弯曲疲 劳强度设计。由于计算弯曲疲劳应力随齿数增大而增大，因此应当选取较小的齿数设计方案（齿数不能过少，否则会发生根切现象）当不得不选择软齿面齿轮，由于软齿面抗点蚀能力差，润滑条件良好，齿面点蚀 将是主要的失效形式（即先发生解除疲劳失效）。在设计计算时，通常按齿面接 触疲劳强度设计。由于计算接触疲劳应力和齿数无关。同时，为了提高啮合度，应当适当增大齿数。 （齿数不能过多，否则加工难度大，齿轮的相对精度下降）4.图2所示为手动蜗杆传动起重装置

6、。已知模数m=4m,咼杆分度圆直径di=40mm 蜗杆头数zi=1,蜗轮齿数乙=90,滚筒直径D=300mm起重量Fq=8000N蜗轮副 的当量摩擦系数fv=0.12 （忽略轴承的效率），作用在手柄上的推力F =150N,求：（1）重物升高1m时蜗杆的转数，此装置能否自锁；（2）所需手柄长度L；（3）重物上升时蜗轮受力；（4） 重物下降时蜗轮受力，此时推动手柄所需的力F'；（5）重物停止在空中时蜗杆受力。D（1）q=d1/m=40/4=10tan y =z1q=1/10=0.1<0.12=fv所以可以自锁 滚筒周长D* n =0.3 n上升1m，蜗轮转n2=1/(0.3 n )蜗

7、杆转 n1=n2*z2/z1=95.5（2）当量摩擦角书v=arctan（fv）啮合效率 n 1= tan丫 / tan（ 丫 + v）传动比 i=z2/z1T2=FQ*D/2=1200N.mT2=T1*i*n 1代入数据联立解得 L=.92mm圆整 L=200mm（3）轴向力 Fa2=2T1/d1=1484.50 N 方向：垂直纸面向里切向力Ft2 =2T2d2=6666.67 N方向：水平向左径向力 Fr2= Ft2（tan a n/cos 丫）=2438.57N方向：竖直向下1 改变（4）重物下降，所以蜗杆蜗轮副摩擦力方向改变，蜗杆传动的啮合效率nn 1= tan（丫 -书 v）/ tan 丫 =-0.T1'= T2/（i*n1）轴向力Fa2=2T1'/d仁-3380 N方向：垂直纸面向外切向力Ft2'=2T2d2=6666.67 N方向：水平向左径向力 Fr2'= Ft2'/（tan a n/cos丫 ）=2438.57N方向：竖直向下F'=T1/L=338.4N( 1) 重物静止时，手柄输入力矩为零：T1'='0T2'='FQ*D/2=1200 N.m蜗杆受力：轴向力 Fa1'='2T2&#