機械設(shè)計作業(yè)

10-1試剖析圖10-47所示的齒輪傳動各齒輪所受的力（用受力爭表示各力的作用地點及方向）。[解]受力爭以下列圖：10-6設(shè)計銑床中的一對圓柱齒輪傳動，已知P17.5kW,n11450rmin,z126,z254，壽命Lh12000h，小齒輪相對其軸的支承為不對稱部署，并畫出大齒輪的機構(gòu)圖。[解](1)選擇齒輪種類、精度等級、資料①采用直齒圓柱齒輪傳動。②銑床為一般機器，速度不高，應(yīng)采用7級精度（GB10095-88）。③資料選擇。由表10-1選擇小齒輪資料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪資料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，兩者資料硬度差為40HBS。（2）按齒面接觸強度設(shè)計KT1u1ZE2d1t2.323ΦduσH1）確立公式中的各計算值①試選載荷系數(shù)Kt1.5②計算小齒輪傳達的力矩T195.5105P195.51057.5n1145049397Nmm③小齒輪作不對稱部署，查表10-7，選用Φd1.01④由表10-6查得資料的彈性影響系數(shù)ZE189.8MPa2⑤由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲憊強度極限σ600MPa；大齒輪的接觸疲憊Hlim1強度極限σHlim2550MPa。⑥齒數(shù)比uz254z12.0826⑦計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160njLh6014501120001.0441091N2N11.0441090.502109u2.08⑧由圖10-19取接觸疲憊壽命系數(shù)KHN10.98,KHN21.0⑨計算接觸疲憊許用應(yīng)力取無效概率為1%，安全系數(shù)S1σKHN1σHlim10.98600588MPaH1S1Kσ1.03550σH2HN2Hlim2S1566.5MPa2）計算①計算小齒輪分度圓直徑d，代入σ中較小值1tH22d1t2.323KT1u1ZE2.3231.5493972.081189.853.577mmΦduσH12.08566.5②計算圓周速度ννd1tn13.1453.57714506010006010004.066ms③計算尺寬bbΦdd1t153.57753.577mmb④計算尺寬與齒高之比hmtd1t53.577z1262.061mmh2.25mt4.636mmb53.577h4.636⑤計算載荷系數(shù)

11.56依據(jù)ν4.066ms，7級精度，查圖10-8得動載荷系數(shù)Kv1.2直齒輪，KHKF1由表10-2查得使用系數(shù)KA1.25由表10-4用插值法查得KHβ1.420由b11.56，KHβ1.420，查圖10-13得KFβ1.37h故載荷系數(shù)KKAKvKHKH1.4202.13⑥按實質(zhì)的載荷系數(shù)校訂所算的分度圓直徑d1d1t3K53.57732.1360.22Kt1.5⑦計算模數(shù)md160.22m262.32mmz1取m2.5⑧幾何尺寸計算分度圓直徑：d1mz12.52665mmd2mz22.554135mm中心距：d1d265135100mma22確立尺寬：2KT1u12b2.5ZEd12uσH222.13493972.0812.5189.86522.08566.551.74mm圓整后取b252mm,b157mm。（3）按齒根曲折疲憊強度校核①由圖10-20c查得小齒輪的曲折疲憊強度極限σFE1500MPa；大齒輪的曲折疲憊強度極限σFE2380MPa。②由圖10-18取曲折疲憊壽命KFN10.89,KFN20.93。③計算曲折疲憊許用應(yīng)力取曲折疲憊安全系數(shù)S1.4σF1KFN1σFE10.89500317.86MPaS1.4KFN2σ0.93500σF2FE2252.43MPaS1.4④計算載荷系數(shù)KKAKKFKF1.251.211.372.055⑤查取齒形系數(shù)及應(yīng)力校訂系數(shù)由表10-5查得YFa12.6YFa22.304YSa11.595YSa21.712⑥校核曲折強度依據(jù)曲折強度條件公式σ2KT1YYσ進行校核Fbd1mFaSaFσF1σF2

2KT1YY22.055493972.61.59599.64MPaσFa1Sa152652.5F1bd1m2KT1YFa2YSa222.055493972.31.71294.61MPaσF2bd1m52652.5因此知足曲折強度，所選參數(shù)適合。10-7某齒輪減速器的斜齒輪圓柱齒輪傳動，已知n1750rmin，兩齒輪的齒數(shù)為z124,z2108,β922',mn6mm,b160mm，8級精度，小齒輪資料為38SiMnMo（調(diào)質(zhì)），大齒輪資料為45鋼（調(diào)質(zhì)），壽命20年（設(shè)每年300工作日），每天兩班制，小齒輪相對其軸的支承為對稱部署，試計算該齒輪傳動所能傳達的功率。[解]（1）齒輪資料硬度查表10-1，依據(jù)小齒輪資料為38SiMnMo（調(diào)質(zhì)），小齒輪硬度217~269HBS，大齒輪資料為45鋼（調(diào)質(zhì)），大齒輪硬度217~255HBS（2）按齒面接觸疲憊硬度計算Φdεd13uσH2T12Ku1ZHZE①計算小齒輪的分度圓直徑d1z1mn246145.95mmcosβcos922'②計算齒寬系數(shù)Φdb1601.096d1145.951③由表10-6查得資料的彈性影響系數(shù)ZE189.8MPa2，由圖10-30選用地區(qū)系數(shù)ZH2.47④由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲憊強度極限σHlim1730MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限σ550MPa。Hlim2⑤齒數(shù)比uz2108z1244.5⑥計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160n1jLh6075013002025.4108N2N15.41081.2108u4.5⑦由圖10-19取接觸疲憊壽命系數(shù)KHN11.04,KHN21.1⑧計算接觸疲憊許用應(yīng)力取無效概率為1%，安全系數(shù)S1Kσ1.04730σH1S1759.2MPaσKHN2σHlim21.15502605MPaHS1⑨由圖10-26查得ε10.75,ε20.88,則εε1ε21.63⑩計算齒輪的圓周速度νd1n11000605.729ms601000計算尺寬與齒高之比bhmntd1cosβ145.95cos922'z16mm26h2.25mnt2.25613.5mmb160h11.8513.5計算載荷系數(shù)依據(jù)ν5.729ms，8級精度，查圖10-8得動載荷系數(shù)Kv1.22由表10-3，查得KHKF1.4按稍微沖擊，由表10-2查得使用系數(shù)KA1.25由表10-4查得KHβ1.380{按Φd=1查得}由b11.85，KHβ1.380，查圖10-13得KFβ1.33h故載荷系數(shù)KKAKvKHKH1.251.221.4由接觸強度確立的最大轉(zhuǎn)矩Φε3uminσ,σ2T1dd1H1H22Ku1ZHZE21.0961.63145.9534.560522.9464.512.47189.81284464.096N（3）按曲折強度計算Φdεd12mnσT1F2KYβYFaYSa①計算載荷系數(shù)KKAKKFKF1.251.221.41.332.840②計算縱向重合度ε0.318Φztanβ24tan922'1.380βd1③由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)β0.92Y④計算當(dāng)量齒數(shù)zv1z124cos3βcos922'3zv1z2108cos3βcos922'3

24.99112.3⑤查取齒形系數(shù)YFa及應(yīng)力校訂系數(shù)YSa由表10-5查得YFa12.62YFa22.17YSa11.59YSa21.80⑥由圖10-20c查得小齒輪的曲折疲憊強度極限σ520MPa；大齒輪的曲折疲憊強度極限FE1σ430MPa。FE2⑦由圖10-18取曲折疲憊壽命KFN10.88,KFN20.90。⑧計算曲折疲憊許用應(yīng)力取曲折疲憊安全系數(shù)S1.4KFN1σ0.88520σF1FE1305.07MPaS1.5KFN2σ0.90430σF2S1.5258MPaσ⑨計算大、小齒輪的F，并加以比較YFaYSaσF1305.0773.23YFa1YSa12.621.59σ2258F66.05YFa2YSa22.171.