将第11.1.1节的例题改为斜齿轮传动,试设计该齿轮传动。
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
(1)类型选择 根据题目要求,选用斜齿圆柱齿轮传动。
(2)精度选择 同例题直齿轮设计。
(3)材料选择 同例题直齿轮设计。
(4)初选齿数 z1=24,z2=iz1=3×24=72,考虑到均匀磨损,z2=73。
(5)初选螺旋角β=13° 螺旋角不能太大,如果螺旋角太大,齿轮产生轴向力大,对轴和轴承不利,也不能太小,太小不能发挥斜齿轮传动的优势。一般选螺旋角为7°~20°,优选8°~15°,本题初选β=10°。
2.按齿面接触疲劳强度设计
(1)确定设计公式中各参数
1)初选载荷系数Kt=1.3。
2)小齿轮传递的转矩,同直齿轮的设计。
3)选取齿宽系数Ψd。查表6-55,齿轮非对称布置,Ψd=1。
4)弹性系数ZE。查表6-57,一对钢制齿轮。
5)计算许用接触应力。小、大齿轮的许用接触应力[σH1]、[σH2]同直齿轮设计。
[σH1]=740MPa。
[σH2]=601.8MPa。
6)节点区域系数ZH。按β=10°,变位系数为0,查图6-36得ZH=2.46。
7)计算端面重合度εα,即
8)计算纵向重合度εβ,即
9)计算重合度系数Zε。因εβ>1,取εβ=1,故
10)螺旋角系数,即
(2)设计计算
1)试算小齿轮分度圆直径d1t,即
2)计算圆周速度v,即
选7级精度合格。
3)计算载荷系数K。查表6-54得使用系数KA=1;根据v=0.48m/s,7级精度查图6-25得动载系数Kv=1.1;假设为单齿对啮合,取齿间载荷分配系数Kα=1.1;查图6-26曲线2得齿向载荷分布系数Kβ=1.02,则
K=KAKvKαKβ=1×1.1×1×1.02=1.16
4)校正分度圆直径d1,即
(3)主要几何尺寸计算
1)计算模数mn:
mn=d1cos/βz1=39.2mmcos10°/24=1.6mm取标准值mn=2mm。
2)中心距a:
将中心距圆整为a=100mm(中心距应该向上圆整为5的倍数,一是便于加工测量,二是减少铸造箱体木模的数量,减少加工费用)。(www.daowen.com)
3)重新计算螺旋角β:
4)计算分度圆直径d1、d2:
复核中心距偏差:
参考GB/T 10095.3—2008,中心距极限偏差为0.027mm,故中心距偏差在允许的偏差范围内。
计算其他几何尺寸:
da1=d1+2mn=49.485mm+2×2mm=52.485mm
da2=d2+2mn=150.516mm+2×2mm=154.516mm
5)齿宽b:
b=ψdd1=1.0×49.485=49.485
取整50mm,b1=b2+5mm=55mm。
6)齿高h;
h=2.25mn=2.25×2mm=4.5mm
7)实际传动比:
理论传动比i0=3,则传动比相对误差,传动比相对误差在5%之内,因此合格。
3.校核齿根弯曲疲劳强度
(1)确定验算公式中各参数
1)小、大齿轮的许用弯曲应力[σF1]、[σF2]。同直齿轮设计:[σF1]=476MPa,[σF2]=345MPa。
2)当量齿数zv1、zv2:
3)当量齿轮的端面重合度εαv:
4)重合度系数Yε:
5)螺旋角系数Yβ:
6)齿形系数YFa1、YFa2。根据齿形的不同,查图6-28,按当量齿数zv1、zv2查该图,得YFa1=2.75,YFa2=2.24。
7)应力修正系数YSa1、YSa2。根据齿形的不同,查图6-29,按当量齿数zv1、zv2查该图得YSa1=1.61,YSa2=1.75。
(2)校核计算
4.静强度校核
传动平稳,无严重过载,故不需静强度校核。
5.结构设计及绘制齿轮零件工作图
(1)大齿轮 大齿轮分度圆直径小于500mm选用孔板轮,根据轴的强度计算,轴的最小直径为45mm,其他尺寸参考图6-42,齿轮用模锻,则结构尺寸如下。
D1=1.6×45mm=72mm;D2=154.516mm -10×2mm =134.516mm,且150.516mm-D2≥20mm,取D2为130mm;d0=0.25(130-72)mm=14.5mm,取整为14mm;L=b=50mm;c=(0.2~0.3)b=10~15mm,取为12mm;r=0.5c=6mm;n=0.5m=1mm。
大齿轮零件工作图如图11-7所示。
(2)小齿轮 小齿轮结构设计及零件工作图略。
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