ZDY1600型液压钻机设计说明书

3 4 5 6 7 压 力 角 20 20 β 角 15 15 旋 向 右旋 左旋 分度圆直径 87 221 齿轮宽度 90 95 4.5.2 低速级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算

(1) 传动方案按传动示意简图，选用二级斜齿圆柱齿轮传动. (2) ZDY1600(MKD—5)型钻机属于工程机器，选用7级精度. (3)选择齿轮材料:

大齿轮选用40MnB;齿面硬度240HB

小齿轮选用40Cr;齿面硬度280HB，齿面淬火

(4)初选小齿轮齿数Z3=25大齿轮齿数为Z4?Z3u?25?2.6?65 取Z4?65 u—齿数比，取u?1/i1?2.6

?(5)选取螺旋角. 初选螺旋角??15 4.5.2.1 按齿面接触强度设计 由设计公式计算，即

2KT2u?1?ZHZE3d3t???d??u????H?

确定公式内的各计算参数值 （1） 初选载荷系数 Kt?1.6 （3）选取齿宽系数?d?1

???? 24T?630.6N/m=63.06?10N/mm 2（2）小齿轮传递的转矩

1/2Z?189.8MPaE（4）查得材料的弹性影响系数

（5）查得材料的区域系数 ZH=2.425

（6）根据大 小齿轮齿数

查得小齿轮端面重合度 ??3?0.765 查得大齿轮端面重合度 ??4?0.875

则标准斜齿圆柱齿轮传动的端面重合度 ????3???4?0.765?0.875?1.64

（7）按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限 ?Hlim3?600MPa ?Hlim4?600MPa

（8）计算应力循环次数

9N?60njL?60?1140?1?(2?8?300?8)?2.627?1032h

N32.627?109N4???1.051?109u2.5

（9）查得接触疲劳寿命系数KHN3?0.95，KHN4?0.98

（10）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S?1， 得

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KHN3?Hlim3?0.96?600?576MPaS K?[?H]4?HN4Hlim4?0.98?600?588MPaS

则许用接触应力

??H3??H4????576?588?582MPa??H??22

2.设计计算

(1) 计算小齿轮分度圆直径d3t，有计算公式得 [?H]3?42?1.6?63.06?103.6?2.42?189.8?d3t?3???101.997mm1?1.642.6?582? v（2）计算圆周速度 ?d3tn2??101.997?1140v???6.09m/s60?100060?1000

(3) 计算齿宽b及模数mnt

b??dd3t?1?101.997mm?101.997mm

2 模数

mnt?d3tcos?101.997?cos15??3.941z325mm

齿高 h?2.25mnt?2.25?3.941?8.867mm

b/h?101.977/8.867?11.501

(4)计算纵向重合度?

??0.318?dz3tan??0.318?1?25?tan15?2.13 ? (5)计算载荷系数k

已知使用系数KA=1，根据v?6.09m/s，7级精度， 查得 动载系数Kv?1.115 根据齿宽 齿宽系数查的

K?齿向载荷分布系数 H?1.4

KK?1.295 根据b/h H?查的 F?

K?KH??1.2 齿间载荷分布系数H?

K?KAKVK?K??1?1.115?1.4?1.2?1.87故载荷系数 (6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得:

?d3?d3t3 (7) 计算模数

mn?K1.87?101.997?3?107.438Kt1.6mm

4.5.2.2按齿根弯曲强度设计

d3cos?107.438cos15?mm?4.151Z325mm

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确定公式内的各计算参数值 （1）根据齿轮的硬度查得

2KT2Y?cos2?YFaYSamn?32?dz3????F?

小齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE3?500MPa

大齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE4?500MPa

（2）根据计算的应力循环次数N3 N4查得 KFN3?0.87

KFN4?0.90 (3) 计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由公式得

KFN3?FE30.87?500????310.714MPa?F?3S1.4 K?0.90?500?351.429MPa??F?4?FN4FE4?S1.4

（4） 计算载荷系数

K?KAKVKF?KF??1?1.12?1.295?1.2?1.74 （5）根据纵向重合度

???2.13查得螺旋角影响系数

Y??0.87

(6) 计算当量齿数

Z25?25.882 ZV3?3?cos?cos15Z65?67.293 ZV4?4?cos?cos15 (7) 查取齿形系数

查得 YFa3?2.602 YFa4?2.251 (8) 查取应力校正系数

查得 YSa3?1.579

YSa4?1.745

YYYY2.602?1.579(9) 计算大 小齿轮的FaSa并加以比较 Fa3Sa3??0.01322

310.714??F???F?1

YFa4YSa4??F?4?2.259?1.745?0.01122

351.429小齿轮的数值大

2.设计计算

422?1.74?62.9?10?0.87?cos15 mn?3?0.01322?2.841mm

1?252?1.64 27

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法向模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度法向模数，取mn=4.0mm，已可满足弯曲强度.但为同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算的的分度圆直径d3?107.438mm来计算应有的齿数.于是由

dcos?107.438cos15 Z3?3??25.94

mn4取Z3=25， 则Z2?uZ1?2.6?25?65 大小齿轮齿数应互为质数， 故取Z4?64 4.5.2.3 几何尺寸计算 (1) 计算中心距

Z1?Z2?mn?25?64??4? a???184.279mm 2cos?2?cos15 将中心距圆整为 195mm (2) 按圆整后的中心距修正螺旋角

?Z?Z4?mn2?arccos?27?67??4?15.4

??arccos32a2?195 因?值改变不多，故参数?? K? ZH 等不必修正，在保证完成斜变作用的情况下，为不使轴承承受过大的轴向力， ?之不易选的过大.故取??15? (3) 计算大 小齿轮的分度圆直径

zm25?4 d3?3n2?m ??103.528mcos?cos15zm64?4 d4?4n2?m ??265.031mcos?cos15 (4) 计算齿轮宽度

b??dd3?1?103.528?103.528 mm 圆整后取B4?105mm B3?110mm 4.5.2.4最终确定的低速级斜齿圆柱齿轮的基本参数 序 项 目 1 齿 数 2 模 数 3 压 力 角 4 β 角 5 旋 向 6 分度圆直径 7 齿轮宽度 4.5.3 键的设计 4.5.3.1 键的选择

小齿轮 25 4 15° 104 大齿轮 65 15° 265 备注 键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来确定。根据传动要求应选渐开线花键，其强度计算校核公式如下

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