机械设计基础齿轮传动设计例题

例1 设计用于带式输送机传动装置的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。传递功率P=2.7kW，小齿轮转速n1=350r/min，传动比i=3.57。输送机工作平稳，单向运转，两班工作制，齿轮对称布置，预期寿命10年，每年工作300天。

解：1. 选择齿轮精度等级、材料、齿数

1）带式输送机属于一般机械，且转速不高，故选择8级精度。 2）因载荷平稳，传递功率较小，可采用软齿面齿轮。参考表11-1，小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度217~255HBS，σσσ

大齿轮选用FE1=460MPa；

HLim1=595MPa，

45钢正火处理，齿面硬度162~217HBS，

HLim2=390MPa，σFE2=320MPa。

3）选小齿轮齿数z1=24，则z2=iz1=3.57×24=85.68，取z2=86。故实际传动比i=z2/z1=86/24=3.58，和要求的传动比3.57的误差小于3%。齿数比u=i=3.58。

对于齿面硬度小于350 HBS的闭式软齿面齿轮传动，应按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。

2. 按齿面接触强度设计 设计公式11-3

?ZEZH2KTu?11d1?3?d?u??????H????2

1）查表11-3，原动机为电动机，工作机械是输送机，且工作平稳，取载荷系数K=1.2。

2）小齿轮传递的转矩

P2.76T1?9.55?10?n1?9.55?10?350?73671N?mm

63）查表11-6，齿轮为软齿面，对称布置，取齿宽系数φd=1。 4）查表11-4，两齿轮材料都是锻钢，故取弹性系数ZE=189.8 MPa1/2。

5）两齿轮为标准齿轮，且正确安装，故节点区域系数ZH=2.5。 6）计算许用接触应力

?????ZSHLimHHN

①应力循环次数

小齿轮N1=60n1jLh=60×350×1×(2×8×300×10)=10.08×108 大齿轮N2= N1/i=10.08×108/3.58=2.82×108

②据齿轮材料、热处理以及N1、N2，查接触疲劳寿命系数图表，不允许出现点蚀，得接触疲劳寿命系数ZN1=1，ZN2=1。

③查表11-5，取安全系数SH=1.1。 ④计算许用接触应力

??H1???HLim1SZN1H1595?1??540.9MPa

1.1?390?1?354.5MPa 1.1?????ZSHLim2H2H2N2取小值[σ

H2]代入计算。

7）计算

d?3?12KT1u?1?ZEZH??????du???H2???232?1.2?736713.58?1?189.8?2.5??????81.56mm13.58?354.5?2 8）计算主要尺寸

①模数m=d1/z1=81.56/24=3.4mm 查表4-1，取标准值m=4mm。

②分度圆直径d1=mz1=4×24=96mm d2=mz2=4×86=344mm

③齿宽b=φdd1=1×96=96mm，取b2=96mm，b1=b2+6=102mm ④中心距a=(d1+d2)/2=(96+344)/2=220mm 3. 验算轮齿弯曲强度

按公式11-5校核

?F2KT1YFaYSa??bd1m???

F1）由z1=24，z2=86查图11-8，得齿型系数YFa1=2.77，YFa2=2.23。 2）由z1=24，z2=86查图11-9，得应力集中系数YSa1=1.58，YSa2=1.77 3）计算许用弯曲应力

?????YSFEFFN

①据齿轮材料、热处理以及N1、N2，查弯曲疲劳寿命系数图表，得弯曲疲劳寿命系数YN1=1，YN2=1。

②查表11-5，取安全系数SF=1.25。

③计算许用弯曲应力

?????YSFE1F1FFE2F2FN1460?1??368MPa 1.25320?1??256MPa 1.25?????YS4）校核计算

N22KT1YFa1YSa12?1.2?73671?2.77?1.58?F1?bd1m?96?96?4?20.99MPa?????368MPaF1

2KT1YFa2YSa22?1.2?73671?2.23?1.77?F2?bd1m?96?96?4?18.93MPa?弯曲强度足够。

4. 验算齿轮的圆周速度

????256MPaF2

3.14?96?350v???1.76m/s

60?100060?1000对照表11-2可知，选用9级精度较为合宜。

5、齿轮结构设计（略）

例2 试设计非均匀密度材料搅拌机的传动装置——单级斜齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，电动机功率P=22kW，转速n1=970r/min，用联轴器和高速齿轮轴联接，传动比为4.6，单向传动，单班工作制，预计寿命10年。

?d1n1