斜齿轮设计计算过程

参考表8.2-90(各类钢材和热处理的特点及使用条件)、表8.2-91（调质及表面淬火齿轮用钢的选择）、表8.2-95（齿轮常用钢材的力学性能）、表8.2-96（齿轮工作齿面硬度及其组合应用举例），选择齿轮的材料为小齿轮:40Cr，调质+高级感应加热淬火，表面硬度320-340HBW大齿轮:40Cr，调质+高级感应加热淬火，表面硬度由图8.2-16和图8.2-29，按.MQ级质量要求取值，查得σHlim1=1020MPa，σHlim2=1020MPaσFE1=800MPa，σFE2=800MPa(2)按齿面接触强度初步确定中心距，并初选主要参数按表8.2-351）小齿轮传递转矩T1：T1=9549*P/n1=9549*80/730=1046N.m2)载荷系数K:考虑齿轮对称轴承布置，速度较低，冲击负荷较大，取K=1.63）齿宽系数：取4）齿数比u：赞取u=i=3.115）许用接触应力σHP按表8.2-35,σHP=σHlim/σHmin，取最小安全系数SHmin=1.1，按大齿轮计算，σHP2=σHlim2/σHmin=461MPa6)将以上数据代人计算中心距的公式a≥476*（3.11+1）*……=276.67mm圆整为标准中心距a=300mm。7）确定模数:按经验公式mn=（0.007~0.02）*a=2.1~6mm取标准模数mn=4mm8)初取螺旋角β=9°，cos9°=0.988009)确定齿数:z1=2*a*cosβ/mn(u+1)=36.06Z2=z1*u=112.15取z1=36，z2=112实际传动比：i实=z2/z1=3.11110)精求螺旋角β:cosβ=mn(z1+z2)/2a=0.98667所以β=9°22″11)计算分度圆直径:D1=mn*z1/cosβ=145.946mmD2=mn*z2/cosβ=454.053mm12)确定齿宽:b=Φd*a=0.4x300=120mm13)计算齿轮圆周速度:V=π*d1*n1/60/1000=5.58m/s根据齿轮圆周速度，参考表8.2-100和表8.2-102，选择齿轮精度等级为7级(3)校核齿面接触疲劳强度根据表8.2-371)分度圆上圆周力Ft::Ft=2T1/d1=14334N2)使用系数KA:参考表8.2-40、表8.2-41，查表8.2-39，KA=1.53)动载荷系数Kv:根据表8.2-49计算传动精度系数CCL=-0.50481n(z1)-1.1441n(mn)+2.8521n(fpt1)+3.32=-0.50481n(36)-1.1441n(4)+2.8521n(14)+3.32=7.45cz=-0.50481n(z1)-1.1441n(mn))+2.8521n(fpt1)+3·32=7.26C=int(max{C，C2})=8B=0.25(C-5)0.667=0.520A=50+56(1.0-B)=76.8684)接触强度计算的齿向载荷分布系数KHβ:根据表8.2-58，装配时检验调整KHβ=1.12+0.18*(b/d1)+2.3*10-4*b=1.2695)齿间载荷分配系数KHα:查表8.2-62，因为KAF1/b=1.5*14334/120=179.175N/mm,KHα=1.16)节点仄域系数ZH查图8.2-13，ZH=2.477)弹性系数ZE查表8.2-64，ZE=189.88)接触强度计算的重合度与螺旋角系数Zeβ当量齿数:zv1=z1/cos3β=36/0.986673=37.5zv2=z2/cos3β=112/0.986673=116.6当量齿轮的端面重合度εvα:εvα=εαⅠ+εαⅡ查图8.2-7，分别得到εαⅠ=0.83,εαⅡ=0.91,εvα=0.83+0.91=1.74查图8.2-9,εβ=1.55查图8.2-14,Zεβ=0.769)将以上数据代人公式计算接触应力σH=2.47*189.8*0.76*=588.79MPa10)计算安全系数SH根据表8.2-37,SH=σHlimZNTZLZVZRZWZX/σH寿命系数ZNT:按式8.2-7,N1=60n1kh=60*730*1*35000=1.533*109，N2=N1/i=1.533*109/3.11=4.93*108。对调质钢(允许有一定的点蚀)，查图8.2-17,ZNT1=0.98，ZNT2=1.04滑油膜影响系数ZL、ZV、ZR：查图8.2-68，因为N1N0(表8.2-66),齿轮经滚齿加工，Ra100.4μm,滑油膜影响系数ZL、ZV、ZR之积(ZLZVZR)=0.85工作硬化系数ZW:因小齿轮未硬化处理，齿面未光整，故ZW=l.尺寸系数ZX:查图8.2-22,ZX1=ZX2=1.0将各参数代人公式计算安全系数SHSH1=σHlim1ZNT1ZLZVZRZX1/σH=1.13SH2=σHlim2ZNT2ZLZVZRZX2/σH=1.14根据表8.2-71，一般可靠度SHmin=1.00~1.10,SHSHmin,故安全。(4)校核齿根弯曲疲劳强度根据表8.2-37σf=Ft/b/mn*KA*KV*KFβ*YFS*Yεβ1)抗弯强度计算的齿向载荷分布系数KFβ根据式(8.2-2)取KFβ=KRβ=1.2692)抗弯强度计算的齿间载荷分配系数KFα:查表8.2-62.KFα=1.13)复合齿形系数KFS查图8.2-26，KFS1=4.03，KFS2=3.964)抗弯强度计算的重合度与螺旋角系数Yεβ查图8.2-28,Yεβ=0.635)将以上数据代入公式计算弯曲应力σF1=191.45MPaσF2=191.45MPa6)计算安全系数SF根据表8.2-37，SF=σFEYNTYδREItYREItYX/σF寿命系数人YNT:对调质钢，查图8.2-30,YNT1=0.89,YNT2=0.9相对齿根圆角敏感系数YδREIt:根据式(8.2.-18)，YδREIt1=YδREIt2=1.0相对齿根表面状况系数YREIt:查表8.2-79，根据齿面粗糙度Ra1=Ra2=1.6,YREIt1=YREIt2=1.0,抗弯强度计算的尺寸系数YX:查图8.2-31，YX1=YX2=1.0将各参数代入公式计算安全系数SFSF1=σFE1YNT1YδREIt1YREIt1YX1/σF1=2.97SF=σFE2YNT2YδREIt2YREIt2YX2/σF2=3.08根据表8.2-71，高可靠度SHmin=2.0,SRSHmin，故安全。5）齿轮主要几何尺寸mn=4mm,β=9°22′z1=36,z2=112d1=mnz1/cosβ=145.946mmd2=mnz2/cosβ=454.053mmda1=d1+2ha=145.946+2*4=153.946mmda1=d1+2ha=145.946+2*4=153.946mmb2=b=Φa*a=120mmb1=125mm(6)齿轮的结构和零件工作图(略)