机床齿轮的设计及计算
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
54,26m
in,r 1450,kW 5.72111====z z n P ,寿命h 12000=h L ,小齿轮相对其轴的支承为不对称布置,并画出大齿轮的机构图。 [解] (1) 选择齿轮类型、精度等级、材料 ①选用直齿圆柱齿轮传动。
②铣床为一般机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。 ③材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr (调质),硬度为280HBS ,大齿轮材料为45刚(调质),硬度为240HBS ,二者材料硬度差为40HBS 。
(2)按齿面接触强度设计
[]
32
1t 1t 12⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛Z ⋅+⋅≥H H E d σZ u u ΦT K d αε 1)确定公式中的各计算值 ①试选载荷系数1.6
②由图10-30选取区域系数Z H =2.75
③由图10-26查得εα1=0.765 εα2=0.815 εα=εα1+εα2=1.58 ④由图10-19取接触疲劳寿命系数 0.1,98.021==HN HN K K 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数1=S
[]MPa 5881
60098.01lim 11=⨯==S σK σH HN H
[]MPa 5.5661
55003.12lim 22=⨯==S σK σH HN H
⑤许用接触应力[σH ]=
[][]=+=∂∂+2
5.566588221H H 577.25MPa
⑥计算小齿轮传递的力矩 mm
N 493971450
5.7105.95105.95511
51⋅=⨯⨯=⨯=n P T
⑦小齿轮作不对称布置,查表10-7,选取0.1=d Φ ⑧由表10-6查得材料的弹性影响系数2
1MPa 8.189=E Z ⑨由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
MPa 6001lim =H σ;大齿轮的接触疲劳强度极限MPa 5502lim =H σ。
⑩ 齿数比 08.226
5412===
z z u 计算应力循环次数
91110044.112000114506060⨯=⨯⨯⨯==h jL n N
99
1210502.008
.210044.1⨯=⨯=
=u N N 2)计算
①计算小齿轮分度圆直径1t d ,代入[]H σ中较小值
[]
32
1t 1t 12⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛Z ⋅+⋅≥H H E
d σZ u u ΦT K d αε ≥()322
25.57708.258.118.18975.208.3493976.12⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=49.48mm ②计算圆周速度ν s m 755.31000
601450
47.4914.31000
601
1t =⨯⨯⨯=
⨯=
n d νπ
③计算齿宽b
m m 48.4948.4911t =⨯==d Φb d ④计算齿宽与齿高之比h
b
mm 77.126
93
.04.43cos 11t n =⨯==
z d m t β mm 982.377.125.225.2nt =⨯==m h 4.12982
.348
.49==
h
b 计算纵向重合度εβ
εβ=0.318Φd z 1tan β=0.318×1×26×tan20○=3.009
⑤计算载荷系数K
根据s m 293.3=ν,7级精度,查图10-8得动载荷系数11.1=v K 由表10-4查得K H β的值与 直齿轮的相同,42.1=βH K 由表10-13查得26.1=βF K 由表10-3查得4.1==ααF H K K
故载荷系数 207.242.14.111.11=⨯⨯⨯==βαH H v A K K K K K ⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 01.556
.1207.24.4333
1t 1=⨯==t K K d d mm ⑦计算模数n m mm 988.126
20
cos 01.55cos 11n =⨯==
z d m β 3)按齿根弯曲强度设计
取[]3
2121n 2⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∂⋅≥F Sa Fa d Y Y Z COS Y KT m α
βεφβ
①计算载荷系数 055.237.112.125.1=⨯⨯⨯==βανF F A K K K K K ②根据纵向重合度εβ=3.099 , 从图10-28查得螺旋角影响系数Y β=0.835 ③计算当量齿数 Z V1=33.3120
26
331==COS COS Z β Z V2=
06.6520
54
332==COS COS Z β ④查取齿形系数
由表10-5查得Y Fa1=2.6 Y Fa2=2.30
⑤查取应力校正系数.
由表10-5查得Y sa1=1.59 Y sa2=1.71
⑥由图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa 5001=FE σ;大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa 3802=FE σ。
⑦由图10-18取弯曲疲劳寿命93.0,89.021==FN FN K K 。 ⑧计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数4.1=S []MPa 86.3174.1500
89.0111=⨯==S σK σFE FN F []MPa 43.2524
.150093.0222
=⨯==S σK σFE FN F
⑨计算载荷系数
055.237.112.125.1=⨯⨯⨯==βανF F A K K K K K ⑩根据大、小齿轮的
[]
F Sa
Fa Y Y ∂并加以比较 []013.086.31759
.16.2111=⨯=∂F Sa Fa Y Y []0156.043
.25271
.13.2222=⨯=∂F Sa Fa Y Y 大齿轮的数值大. 设计计算
m n ≥mm 348.20156.058
.126120cos 835.049397207.223
2
02=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯
对比计算结果,有齿面接触疲劳强度计算的法面模数m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取m n =2.4mm,已可以满足弯曲强度.但为了同时满足接触疲劳强度,需要接触疲劳强度算得的分度圆直径