机械设计作业

10-1试剖析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力争表示各力的作用地点及方向）。[解]受力争以下列图：10-6设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知P17.5kW,n11450rmin,z126,z254，寿命Lh12000h，小齿轮相对其轴的支承为不对称部署，并画出大齿轮的机构图。[解](1)选择齿轮种类、精度等级、资料①采用直齿圆柱齿轮传动。②铣床为一般机器，速度不高，应采用7级精度（GB10095-88）。③资料选择。由表10-1选择小齿轮资料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮资料为45刚（调质），硬度为240HBS，两者资料硬度差为40HBS。（2）按齿面接触强度设计KT1u1ZE2d1t2.323ΦduσH1）确立公式中的各计算值①试选载荷系数Kt1.5②计算小齿轮传达的力矩T195.5105P195.51057.5n1145049397Nmm③小齿轮作不对称部署，查表10-7，选用Φd1.01④由表10-6查得资料的弹性影响系数ZE189.8MPa2⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲惫强度极限σ600MPa；大齿轮的接触疲惫Hlim1强度极限σHlim2550MPa。⑥齿数比uz254z12.0826⑦计算应力循环次数N160njLh6014501120001.0441091N2N11.0441090.502109u2.08⑧由图10-19取接触疲惫寿命系数KHN10.98,KHN21.0⑨计算接触疲惫许用应力取无效概率为1%，安全系数S1σKHN1σHlim10.98600588MPaH1S1Kσ1.03550σH2HN2Hlim2S1566.5MPa2）计算①计算小齿轮分度圆直径d，代入σ中较小值1tH22d1t2.323KT1u1ZE2.3231.5493972.081189.853.577mmΦduσH12.08566.5②计算圆周速度ννd1tn13.1453.57714506010006010004.066ms③计算尺宽bbΦdd1t153.57753.577mmb④计算尺宽与齿高之比hmtd1t53.577z1262.061mmh2.25mt4.636mmb53.577h4.636⑤计算载荷系数

11.56依据ν4.066ms，7级精度，查图10-8得动载荷系数Kv1.2直齿轮，KHKF1由表10-2查得使用系数KA1.25由表10-4用插值法查得KHβ1.420由b11.56，KHβ1.420，查图10-13得KFβ1.37h故载荷系数KKAKvKHKH1.4202.13⑥按实质的载荷系数校订所算的分度圆直径d1d1t3K53.57732.1360.22Kt1.5⑦计算模数md160.22m262.32mmz1取m2.5⑧几何尺寸计算分度圆直径：d1mz12.52665mmd2mz22.554135mm中心距：d1d265135100mma22确立尺宽：2KT1u12b2.5ZEd12uσH222.13493972.0812.5189.86522.08566.551.74mm圆整后取b252mm,b157mm。（3）按齿根曲折疲惫强度校核①由图10-20c查得小齿轮的曲折疲惫强度极限σFE1500MPa；大齿轮的曲折疲惫强度极限σFE2380MPa。②由图10-18取曲折疲惫寿命KFN10.89,KFN20.93。③计算曲折疲惫许用应力取曲折疲惫安全系数S1.4σF1KFN1σFE10.89500317.86MPaS1.4KFN2σ0.93500σF2FE2252.43MPaS1.4④计算载荷系数KKAKKFKF1.251.211.372.055⑤查取齿形系数及应力校订系数由表10-5查得YFa12.6YFa22.304YSa11.595YSa21.712⑥校核曲折强度依据曲折强度条件公式σ2KT1YYσ进行校核Fbd1mFaSaFσF1σF2

2KT1YY22.055493972.61.59599.64MPaσFa1Sa152652.5F1bd1m2KT1YFa2YSa222.055493972.31.71294.61MPaσF2bd1m52652.5因此知足曲折强度，所选参数适合。10-7某齿轮减速器的斜齿轮圆柱齿轮传动，已知n1750rmin，两齿轮的齿数为z124,z2108,β922',mn6mm,b160mm，8级精度，小齿轮资料为38SiMnMo（调质），大齿轮资料为45钢（调质），寿命20年（设每年300工作日），每天两班制，小齿轮相对其轴的支承为对称部署，试计算该齿轮传动所能传达的功率。[解]（1）齿轮资料硬度查表10-1，依据小齿轮资料为38SiMnMo（调质），小齿轮硬度217~269HBS，大齿轮资料为45钢（调质），大齿轮硬度217~255HBS（2）按齿面接触疲惫硬度计算Φdεd13uσH2T12Ku1ZHZE①计算小齿轮的分度圆直径d1z1mn246145.95mmcosβcos922'②计算齿宽系数Φdb1601.096d1145.951③由表10-6查得资料的弹性影响系数ZE189.8MPa2，由图10-30选用地区系数ZH2.47④由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲惫强度极限σHlim1730MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限σ550MPa。Hlim2⑤齿数比uz2108z1244.5⑥计算应力循环次数N160n1jLh6075013002025.4108N2N15.41081.2108u4.5⑦由图10-19取接触疲惫寿命系数KHN11.04,KHN21.1⑧计算接触疲惫许用应力取无效概率为1%，安全系数S1Kσ1.04730σH1S1759.2MPaσKHN2σHlim21.15502605MPaHS1⑨由图10-26查得ε10.75,ε20.88,则εε1ε21.63⑩计算齿轮的圆周速度νd1n11000605.729ms601000计算尺宽与齿高之比bhmntd1cosβ145.95cos922'z16mm26h2.25mnt2.25613.5mmb160h11.8513.5计算载荷系数依据ν5.729ms，8级精度，查图10-8得动载荷系数Kv1.22由表10-3，查得KHKF1.4按稍微冲击，由表10-2查得使用系数KA1.25由表10-4查得KHβ1.380{按Φd=1查得}由b11.85，KHβ1.380，查图10-13得KFβ1.33h故载荷系数KKAKvKHKH1.251.221.4由接触强度确立的最大转矩Φε3uminσ,σ2T1dd1H1H22Ku1ZHZE21.0961.63145.9534.560522.9464.512.47189.81284464.096N（3）按曲折强度计算Φdεd12mnσT1F2KYβYFaYSa①计算载荷系数KKAKKFKF1.251.221.41.332.840②计算纵向重合度ε0.318Φztanβ24tan922'1.380βd1③由图10-28查得螺旋角影响系数β0.92Y④计算当量齿数zv1z124cos3βcos922'3zv1z2108cos3βcos922'3

24.99112.3⑤查取齿形系数YFa及应力校订系数YSa由表10-5查得YFa12.62YFa22.17YSa11.59YSa21.80⑥由图10-20c查得小齿轮的曲折疲惫强度极限σ520MPa；大齿轮的曲折疲惫强度极限FE1σ430MPa。FE2⑦由图10-18取曲折疲惫寿命KFN10.88,KFN20.90。⑧计算曲折疲惫许用应力取曲折疲惫安全系数S1.4KFN1σ0.88520σF1FE1305.07MPaS1.5KFN2σ0.90430σF2S1.5258MPaσ⑨计算大、小齿轮的F，并加以比较YFaYSaσF1305.0773.23YFa1YSa12.621.59σ2258F66.05YFa2YSa22.171.