圓柱齒輪設(shè)計說明書

1、圓柱齒輪設(shè)計說明書設(shè)計人：關(guān) 班級:2013機械電子工程（2）班學(xué)號：2指導(dǎo)老師： 完成日期：2015年11月17日一2015年11月30日目錄1. 電動機類型的選擇21.1 原始數(shù)據(jù)：21.2 減速器輸出軸的功率21.3 傳動比的分配22. 圓柱齒輪的設(shè)計：22.1 選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù) 23. 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 33.1 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計63.2 幾何尺寸的計算93.3 圓整中心距后的強度校核103.4 主要設(shè)計結(jié)論143.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計144. 參考文獻(xiàn)171. 電動機類型的選擇22 X 1049550=2.483 kw1.1原始數(shù)據(jù):參數(shù)：減速器的輸出軸轉(zhuǎn)矩/

2、（Kni）228減速器的輸出軸轉(zhuǎn)速rZmln）1041.2減速器輸出軸的功率（1）根據(jù)圓柱齒輪的傳動效率：取''根據(jù)V帶的傳動效率:取匕=O-95.（2）得出電動機的功率：PW2+佃 3Pfi =kw = _r - 2.695 kwd 1 * 2 0,97 X 0.95（3） 根據(jù)圓柱齒輪的及V帶的傳動比要求：選擇電動機型號：32s-電動機的參數(shù)如下:電機型號滿載轉(zhuǎn)速（r/mi n ）額定功率（kw）Y132S-69603總傳動比:960104= 9,231.3傳動比的分配(1)（2）根據(jù)圓柱齒輪的及V帶的傳動比的要求:= 3*12. 圓柱齒輪的設(shè)計:2.1選定齒輪的類型、精度

3、等級、材料及齒數(shù)(1) 根據(jù)題目的要求，選擇斜齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為20(2) 帶式輸送機為一般工作機器，參考表 10-6,選用7級精度。(3) 材料選擇。由表10-1,選擇小齒輪的材料為40CK調(diào)質(zhì))，齒面硬度280HBS 大齒輪的材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，齒面硬度240HBS(4) 選小齒輪的齒數(shù)ZI = 26，大齒輪的齒數(shù)= U *Z1 = 31 X26 =,取 z2 = 81.(5) 初選螺旋角13. 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計(1)由式(10-24)試算小齒輪分度圓直徑，即(ZiiZEZeZf1) 確定公式中的參數(shù)值。a)試選載荷系數(shù)b)由圖10-20查取區(qū)域系數(shù)C)由式(10-21)計

4、算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)at = arctan=arctanCOS 14=20.562°r=arccos ZICaJ>r(z1 + 2hrrJgtJs0)|=arcCOS 26 X cs205627(26 + 2 x 1 x CoSI4o) = 29.394Q=arccos z2cost(z2 + 2hnco5/?)=arccos 81 X CoS20562o(81 + 2 X 1 x COSI4o) = 23.881°引(伽】-伽叫)+勺(伽也叫)2 TT=26 X (tn29.3勺4。- rn20.562fl) + Hl x (t23.881o - Qn20.5

5、62o) 2= L6510 Zitan= 1 X 26 X tan 14 = 2,0634-fl -) 牛 S3 16512.063tl-2063> + TT = 06÷6d)由式（10-23）可得螺旋角系數(shù)Z = cs = 0.985e)計算小齒輪轉(zhuǎn)矩g)計算接觸疲勞許用應(yīng)力ii小齒輪的功率:P = r2 = 2.695 X 0.95 = 2.560 kw小齒輪的轉(zhuǎn)矩： PA 2.S60IT1 = 9.55 X 10 X- = 9.55 XloX -N.mm = 7.64 X 10 N.mm ln3201/2f)由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)'“:由圖10-25d

6、查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限由式（10-15）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):NL = 60h JLU = 60 X 320 x 1 x (5 X 250 X 6) = 3.84 X IOA8叫IOa/V7 = = 3,84 X =L233 X 1082 U8126由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式（10-14）得:r I HNXHlinI 0.95 X 600 b乩=i一KHN尹1.14 X 550MPa = 627 MPa取 和I中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 = 1 = 570 MPa（2）調(diào)整小齒輪的分度圓直徑1）計算實際載荷系前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備a）

7、圓周速度:Ir dutlV = 60 X IbOO X 41.160 X 3206氏 IbOO=0.69 m/sb）齒寬bh 0詐It = IX 41.160 = 41*160 mm2）計算實際載荷系數(shù)AjF=Ia）由表10-2查得使用系數(shù)A b）根據(jù)V ： ，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)/C1 = 1.032T11滬oC)齒輪的圓周力=1 X 3.712 X = 90.18 < 100 N/mm，由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)巧1 =廠=2 X 7.64 X = 3.712 X IOjV .d）由表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時，*砂= 1,417則

8、載荷系數(shù)為KH = KAKVKJfrKIifi = 1 X 103 X 1.4 X L417 = 2.0433）由式（10-12），可得按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑臂=41.160 X mm = 47.854 mm及相應(yīng)的齒輪模數(shù)：dlcosTnrI = ；= 47,854 X co514o26 = 1.786TZlTnZI由式（10-20）試算齒輪模數(shù)，即3.1按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計(1)1）確定公式中的各參數(shù)值a）試選載荷系數(shù)= IjYb)由式(10-18)，可得計算彎曲強度的重合度系數(shù)F= retdn (tan= UrCtan (tun 14¾sb20.562o) = 13.

9、140o1.651.j = L741(COSl3.140)0751.741=0.6810.75Y = 0.25 += 0.25 +tC）由式（10-19），可得計算彎曲強度的螺旋角系數(shù)卩Ffj = I-= I- 2.063 X 147120° = 0,7592由當(dāng)量齒數(shù)-Z01IZI= = : = 28.46HJZ n = Z- = : = 88.67Vi CQS CoS 14ftVi COS COS M查圖10-17,得出齒形系數(shù)= 257= 2 21,由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)YI = 1皿 = l-7¾由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為卜二

10、3 f ；Flim2 = 380 MPa由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)K FNl = 0.87 tK IrN2 = 0.91取彎曲疲勞安全系數(shù)是両，由式（10-14）得:,IFNHiml 0,87 X 500Nl =嘰=31074 呎N2FIn2 0,91 X 3H0N2 =247 叭YFSta譏=U.01602）試算齒輪模數(shù)ATrfTy/2 X 13 X 7.64 X 104× 0.681 X 0.759 X s計算實際載荷系數(shù)a)根據(jù)'：,7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù) b）由= < = 2× 花4 xp=4,3Z7x E N 瑋 爲(wèi) > W

11、DNmm.查得表10-3得齒間載荷分配系數(shù) 14°1 X 2620.0160=1318 mm(2)調(diào)整齒輪模數(shù)1) 計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備a)圓周速度叫t26= 1318 x° = 35317mmdn X 35.317 X 32060 X 1000 = 60 X IOOO- =b)齒寬bb = 0扉1 = IX 35.317 = 35317 TnmC)齒咼h及寬咼比b/hIOZ= 1X 4.327 Xh =（2%； + 匚；）叫汁= （"1+ 0.25） X 1.318 = 2.966 mmC）由表10-4用插值法查得 ：結(jié)合I 一 T查得10-13,得&#

12、39;則載荷系數(shù)為：KF = K聲I；KFgKF（I = IX 1.02 X 1.2 X 1O = 1.7143）由式（10-13）,可得按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)KFi714Tn =JTJr= 1318 X J?71 1.44-5 HTmKFt1.30對比計算結(jié)果，由齒面接觸強度計算的法面模數(shù)用N大于由齒根 彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，從滿足彎曲強度出發(fā)，從標(biāo)準(zhǔn) 中就近取叫二訶，為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸 疲勞強度算得的分度圓直徑d=47 854 mm來計算小齒輪的dcsfi 47.S+xc514d齒數(shù)，即TZI 25Zrh = 25 X 3.1 = 77*578 Z， 與互為質(zhì)數(shù)

13、。Jnn =2= 2父223.2幾何尺寸的計算(1)計算中心距(ZI勺)叫(25 + 78) X 2a = r= 2 X cpsir -i06153考慮到模數(shù)從1.445增大到2門門，為此將中心距圓整為106mm(2)按圓整后的中心距修正螺旋角(Z1Z2)JH71(25 + 78) X 2P = arcs- = W -TIO6= 13'664°(3)計算小、大齒輪的分度圓直徑幻叫 25x2旳二兩=罰麗嚴(yán)兒處rnn（4）計算齒輪寬度Ii = 0rt-J1 = IX 51.46 = 51.46考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計齒寬b和節(jié)省材料，-般將小齒輪齒寬略加寬（5-10）

14、 mm ,即b = b + （5 IO）Jnm = 573.3圓整中心距后的強度校核齒輪副的中心距在圓整之后，K/,金KFYFP等均產(chǎn)生變化，應(yīng)重新校核齒輪強度，以明確齒輪的工作能力。（1）齒面接觸疲勞強度的校核1）計算實際載荷系前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備a）圓周速度：dxtl X 51.46 X 320V = 60 X 1000 =60 X 1000一 = °恥陽書b)齒寬bh = 0#= 1 X 52 = 52 ITllTl2）計算實際載荷系數(shù)KHJF=Ia）由表10-2查得使用系數(shù)A b）根據(jù)7、' ，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)/C1 = 1.03C)齒輪的圓周力FtI=2

15、x7.64x2s2.969xl03w，由表10-3查得tsN=IX 2.969 X = S7J0< 100 Nnm齒間載荷分配系數(shù)d）由表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時，*妙=九417則載荷系數(shù)為Kif = K.KvKIhrKHe = 1 X L03 X 14 X 1.417 = 2.0433）計算小齒輪的赫茲應(yīng)力，即FKH7 W% = J麗I可廠'%e嗨4）確定公式中的參數(shù)值。a）載荷系數(shù)b）由圖10-20查取區(qū)域系數(shù)勺= 2/743LoS 13.664ojC）由式（10-21）計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)。=20.535°tan 20

16、76;=arccos HlCOSaf/(a1 ÷ 2hcs)=arccos 25 X cos20.535a(25 + 2 X 1 x C0513.664o) = 29.667° =arcco5 z2cosat(z2 + 2 町“孝)=arccos 78 X COS20.5357(78 + 2 X 1 x 3*664°) = 23.979°ZAtUnaflU- tanaJ + z2tanaM tana=25 X (tn29.6670 - tcm20.535) + 78 x (Um23,979。- Um2(X535°) /2 TT= L64(4 -

17、ff)(l - EP) lf _ 1r QiEH< 100V27Z7e）由= （2 冥 1 十 O.2） x 2 = 4.5 mmh =（蛻d）由式（10-23）可得螺旋角系數(shù)=1R9MP'e）由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù) H5）計算小齒輪的赫茲應(yīng)力滿足齒面接觸疲勞強度條件。（2）齒根彎曲疲勞強度校核1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備a）圓周速度b）齒寬bb = 0扉=IX 51.46 = 51.46 YnmG）齒咼h及寬咼比b/hb F 51.46A =11442）計算實際載荷系數(shù)KFd）根據(jù)'''：,7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)ZZ）I =屈

18、耶=0.rJB5rr X 51.46 X 320.查得表10-3得齒間載荷分配系數(shù) 2.74360 X 10002xz64x22t969xl0,IO31 X 2.969 X 51.4（5,u + 1 ht 殲 j'2 X 2t043× f64 X 104 Pr +1 =Jfjd IA3 U Z憶EZMB = J1 X 51.4633jX 189 X 0.66 X 0*985 = 567 MPa < af）由表10-4用插值法查得 S八 UE結(jié)合I 一 T 查得10-13,得'罔則載荷系數(shù)為：KF = K聲IK卜註KFcl = Ix 1.03 X L4 X L68

19、6 = 2.433）計算齒輪的彎曲應(yīng)力，即2KFTiYfYcos-2IiYFaYFF =34）確定公式中的各參數(shù)值a）載荷系數(shù)KF = 243b）由式（10-18），可得計算彎曲強度的重合度系數(shù)Yt0% = drctd （CU= drctan （CanI3.664oLU0.535o ） = 13*65F1.648% - 1,73B（COSl3.140）0 750 75r, = 0.25 ÷-r= 0.25 ÷= 0.682YG）由式（10-19），可得計算彎曲強度的螺旋角系數(shù)EIiYfi = I-= 1 1.935 X 13.6647120° = 0.780d）確定YYSaIYSa2由當(dāng)量齒數(shù)Zl25ZZ761, = 3- =3= 25.73JiZTi =J- =J = 80.27",r<>s3 B IrOS3 13.6 MaM c<3sj CoS 136fd °.查圖10-17,得出齒形系數(shù) = 2 = 2-2t由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù)Gl = Im% = Ig5）計算齒輪的彎曲應(yīng)力，即JKiTYYcos-2YYrfl%起兄2