（一）高速级齿轮传动的设计计算
１．齿轮材料，热处理及精度
考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 （1） 齿轮材料及热处理
① 材料：高速级小齿轮选用45?钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数Z1=24 高速级大齿轮选用45?钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS Z2=i×Z1=3.24×24=77.76 取Z2=78. ② 齿轮精度
按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。
２．初步设计齿轮传动的主要尺寸
按齿面接触强度设计
3d2KtT1u?11t??d???u?(ZHZE2[?) H]确定各参数的值: ①试选Kt=1.6
查课本P215图10-30 选取区域系数 ZH=2.433 由课本P214图10-26 ??1?0.78 ??2?0.82
则???0.78?0.82?1.6
②由课本P202公式10-13计算应力值环数
N1=60n1jLh =60×626.09×1×（2×8×300×8） =1.4425×109h
N2= =4.45×108h #(3.25为齿数比,即3.25=
Z2Z) 1③查课本P203 10-19图得：K??1=0.93 K??2=0.96 ④齿轮的疲劳强度极限
取失效概率为1%,安全系数S=1,应用P202公式10-12得: [?KHN1?Hlim1H]1=S=0.93×550=511.5 MPa
[?KHN2?Hlim2H]2=
S=0.96×450=432 MPa 许用接触应力
[?H]?([?H]1?[?H]2)/2?(511.5?432)/2?471.75MPa
⑤查课本由P198表10-6得：ZE =189.8MPa 由P201表10-7得: ?d=1
6
T=95.5×105×P1/n1=95.5×105×3.19/626.09
=4.86×104N.m
3.设计计算
①小齿轮的分度圆直径d1t
3d2KtT11t???u?1d??u?(ZHZE2[?) H]3=
2?1.6?4.86?1044.242.433?189.81?1.6?3.25?(471.75)2?49.53mm
②计算圆周速度?
???d1tn13.14?49.60?1000 ?53?626.0960?1000?1.62m/s
③计算齿宽b和模数mnt
计算齿宽b
b=?d?d1t=49.53mm 计算摸数mn 初选螺旋角?=14?
m1tcos?49.53?cosnt=
dZ?14?2.00mm 124④计算齿宽与高之比bh
齿高h=2.25 mnt=2.25×2.00=4.50mm
bh =49.534.5 =11.01 ⑤计算纵向重合度
??=0.318?d?1tan??0.318?1?24?tan14?=1.903 ⑥计算载荷系数K 使用系数KA=1
根据v?1.62m/s,7级精度, 查课本由P192表10-8得 动载系数KV=1.07,
查课本由P194表10-4得KH?的计算公式: KH?=1.12?0.18(1?0.6?22d) ??d+0.23×10?3×b =1.12+0.18(1+0.6?1) ×1+0.23×10?3×49.53=1.42 查课本由P195表10-13得: KF?=1.35 查课本由P193表10-3 得: KH?=KF?=1.2 故载荷系数:
K＝K K KH? KH? =1×1.07×1.2×1.42=1.82 ⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
d33K/K1=d1tt=49.53×
1.821.6=51.73mm 7
⑧计算模数mn
mn=
d1cos?51.73?cos14??2.09mm Z1244. 齿根弯曲疲劳强度设计
由弯曲强度的设计公式
3mn≥
2KT1Y?cos2?YF?YS?() 2[?F]?dZ1?a
⑴ 确定公式内各计算数值 ① 小齿轮传递的转矩 确定齿数z
因为是硬齿面，故取z＝24，z＝i z＝3.24×24＝77.76 传动比误差 i＝u＝z/ z＝78/24＝3.25 Δi＝0.032％5％，允许 ② 计算当量齿数
z＝z/cosz＝z/cos
＝24/ cos314＝26.27 ＝78/ cos314＝85.43
＝1
??＝48.6kN·m
③ 初选齿宽系数
按对称布置，由表查得④ 初选螺旋角 初定螺旋角 ⑤ 载荷系数K
K＝K K K
K＝14
=1×1.07×1.2×1.35＝1.73
⑥ 查取齿形系数Y和应力校正系数Y
查课本由P197表10-5得: 齿形系数Y
＝2.592 Y
＝2.211
＝1.774
应力校正系数Y
⑦ 重合度系数Y 端面重合度近似为＝1.655 ＝arctg（tg
/cos
＝1.596 Y
＝[1.88-3.2×（
11?）]cos?＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14?Z1Z2）＝arctg（tg20/cos14?）＝20.64690 ＝14.07609
因为＝/cos，则重合度系数为Y＝0.25+0.75 cos/＝0.673
8
⑧ 螺旋角系数Y 轴向重合度 Y＝1－
⑨ 计算大小齿轮的
＝0.78
49.53?sin14o＝＝1.825,
??2.09YF?FS?[?F]
安全系数由表查得S＝1.25
工作寿命两班制，8年，每年工作300天
小齿轮应力循环次数N1＝60nkt＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10 大齿轮应力循环次数N2＝N1/u＝6.255×10/3.24＝1.9305×10 查课本由P204表10-20c得到弯曲疲劳强度极限 小齿轮?FF1?500MPa 大齿轮?FF2?380MPa 查课本由P197表10-18得弯曲疲劳寿命系数: KFN1=0.86 KFN2=0.93 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4
KFN1?FF10.86?500??307.14 S1.4K?0.93?380?252.43 [?F]2=FN2FF2?S1.4YF?1FS?12.592?1.596??0.01347
[?F]1307.14[?F]1=
YF?2FS?2[?F]2
?2.211?1.774?0.01554
252.43大齿轮的数值大.选用. ⑵ 设计计算 ① 计算模数
3mn?2?1.73?4.86?104?0.78?cos214?0.01554mm?1.26mm 21?24?1.655对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取mn=2mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=51.73mm来计算应有的齿数.于是由:
51.73?cos14?z1==25.097 取z1=25
mn那么z2=3.24×25=81 ② 几何尺寸计算
计算中心距 a=
(z1?z2)mn(25?81)2==109.25mm
2cos?2?cos14?9
将中心距圆整为110mm 按圆整后的中心距修正螺旋角
(?1??2)mn(25?81)?2?arccos?14.01
2?2?109.25因?值改变不多,故参数??,k?,Zh等不必修正.
?=arccos
计算大.小齿轮的分度圆直径 d1=d2=
z1mn25?2?=51.53mm cos?cos14.01z2mn81?2?=166.97mm cos?cos14.01计算齿轮宽度
B=?d1?1?51.53mm?51.53mm 圆整的 B2?50
（二） 低速级齿轮传动的设计计算
⑴ 材料：低速级小齿轮选用45?钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数Z1=30 速级大齿轮选用45?钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS z2=2.33×30=69.9 圆整取z2=70. ⑵ 齿轮精度
按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。 ⑶ 按齿面接触强度设计 1. 确定公式内的各计算数值 ①试选Kt=1.6
②查课本由P215图10-30选取区域系数ZH=2.45 ③试选??12o,查课本由P214图10-26查得
B1?55
??1=0.83 ??2=0.88 ??=0.83+0.88=1.71 应力循环次数
N1=60×n2×j×Ln=60×193.24×1×(2×8×300×8) =4.45×108
N14.45?108??1.91×108 N2=i2.33由课本P203图10-19查得接触疲劳寿命系数 KHN1=0.94 KHN2= 0.97 查课本由P207图10-21d
按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?600MPa,
大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?550MPa
取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力 [?H]1=
KHN1?Hlim10.94?600?564MPa =
S110
机械课程设计-减速器设计说明书
