设计小型航空发动机的一对斜齿圆柱齿轮传动

设计小型航空发动机的一对斜齿圆柱齿轮传动。已知传递功率P1=130KW，转速n1=11460r/min,z1=23,z2=73,寿命Lh=100h，小齿轮做悬臂布置，使用系数KA=1.25解：1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）斜齿圆柱齿轮2）由表10-8P210选择6级精度（GB10095-88）3）材料选择。飞行器上的齿轮要求质量小，传动功率大和可靠性高，因此必须选择力学性能高，表面硬化处理的高强度合金钢。尺寸较小且要求较高，故采用锻造（锻钢）毛坯。选用材料20Cr2Ni4,该材料的热处理方法是渗碳后淬火，MPaMPasB1100,1200，芯部硬度350HBS,齿面硬度58-62HRC.4）由题小齿轮齿数z1=23，大齿轮齿数z2=73，传动比为i=3.175）初步选择螺旋角β=14°(螺旋角不宜过大，以减小轴向力Fa=Ft*tanβ)2.按齿面接触强度设计按式10-21试算，即dt1≥231)(12HEHdtZZuuTK(1)确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数KKKKKvAt***=1.62）由表10-7P205查得齿宽系数d=1bd=0.5(小齿轮做悬臂布置)3）计算小齿轮传递的转矩T=113*10*9550nP=11460130*10*95503=1.08*105N·mm4）由表10-6P201查得材料的弹性影响系数EZ=189.8Mpa21（两个锻钢齿轮配对）5）由图10-30P217选取区域系数HZ=2.4336）由图10-26P215查得1=0.77，2=0.87，则=1+2=1.647）由图10-21（e）P210按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为1limH=1650Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限2limH=1650Mpa8）由式10-13P206计算应力循环次数hjLnN1160=60*11460*1*100=6.876*10717.310*876.6712iNN=2.17*1079)由图10-19P207取接触疲劳寿命系数1HNK=1.15，2HNK=1.25（渗碳淬火钢）10)计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数为S=1，由式10-12P205得SKHNH1lim11][=1.15*1650Mpa=1897.5MpaSKHNH2lim22][=1.25*1650Mpa=2062.5Mpa则许用接触应力为：2][][][21HHH=25.20625.1897Mpa=1890Mpa(2)计算1）试算小齿轮分度圆的直径td1,由公式得3251)18908.189*433.2(*17.317.4*64.1*5.010*08.1*6.1*2tdmm=32mm2）计算圆周速度1000*6011ndvt=19.2m/s3）计算齿宽b及模数ntm齿宽tddb1=0.5*32mm=16mm模数11coszdmtnt=2314cos*32omm=1.43mm齿高h=2.25ntm=2.25*1.43mm=3.2mm26.505.43.21hb4)计算纵向重合度tan318.01zd=0.318*0.5*23*o14tan=0.915)计算载荷系数K已知使用系数AK=1.25；由表10-3P195查得齿间载荷分配系数1.1FHKK；(mmNmmNRbTKA/100/3.527)由表10-4P196查得接触疲劳强度计算的齿向载荷分布系数HK=1.1；根据v=19.2m/s和6级精度由图10-8P194查得动载系数12.1vK；由图10-13P198查得弯曲强度计算的齿向载荷分布系数FK=1.14.故载荷系数K=AKvKHKHK=1.25*1.12*1.1*1.1=1.694K与tK相近，故不必按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径。d=td1=32mm模数nm:nm=ntm=1.43mm3.按齿根弯曲强度设计由式10-17P216有32121][*cos2FSaFadnYYzYKTm（1）确定计算参数1）计算载荷系数K=AKvKFKFK=1.25*1.12*1.1*1.14=1.8812）由图10-20dP209查得齿轮的弯曲疲劳强度极限为MpaFEFE1050213）由图10-18P206取弯曲疲劳寿命系数95.01FNK，98.02FNK4）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12P205得：SKFEFNF111][=4.11050*95.0Mpa=712.5MpaSKFEFNF222][=4.11050*98.0Mpa=735Mpa5）根据纵向重合度91.0，从图10-28P217查得螺旋角影响系数Y=0.896）计算当量齿数18.2514cos23cos3311ovzz91.7914cos73cos3322ovzz7）查取齿形系数和应力校正系数由表10-5P200查得齿形系数1FaY2.616，2FaY2.22应力校正系数1SaY=1.592，2SaY=1.778）计算大小齿轮的][FSaFaYY并加以比较111][FSaFaYY=5.712592.1*616.2=0.005845222][FSaFaYY=73577.1*22.2=0.002325小齿轮的数值比较大（2）设计计算3225005845.0*64.1*23*5.0)14(cos*89.0*10*08.1*881.1*2onm=1.66mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数nm与由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大，取标准值nm=2mm。齿数不变。4.几何尺寸计算（1）计算中心距94.9814cos22*)7323(cos2)(21onmzzamm圆整为99mm（2）被圆整后的中心距修正螺旋角99*22*)7323(arccos2)(arccos21amzzn14°8′28″因值改变不多，故参数、K、HZ等不必修正。（3）计算大小齿轮的分度圆直径28814cos2*23cos11‘nmzd=47.44mm28814cos2*73cos22‘nmzd=150.56mm（4）计算齿宽1dbd=23.72圆整后取242Bmm,291Bmm