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[推荐] 渐开线齿轮设计计算书

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发表于 2008-8-21 20:24:59 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国山东聊城

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渐开线齿轮设计计算书
 楼主| 发表于 2008-8-21 21:52:04 | 显示全部楼层 来自: 中国山东聊城

渐开线齿轮设计计算书

渐开线齿轮设计计算书 ' M& o3 k5 D) t0 A# }  V
渐开线齿轮设计计算书 ! c4 \" k2 R) Z( n. C6 p& m
已知条件:增速齿轮; k7 `7 S' g' y
齿轮传递功率 P=3300 kW
% P% F0 a2 E$ X" `0 r& t高速轴转速 n1=11600 r/min
  j( h. O0 M4 n$ k% T4 r) i- V/ P传动比 i=1.68 D$ Q. Z" @3 O' K6 ?+ @
工作时间:50000小时
* h- M* \: l/ c/ k% t7 {$ A
2 l% S4 S) S. a% h  g. k7 ?
 楼主| 发表于 2008-8-21 21:53:22 | 显示全部楼层 来自: 中国山东聊城

渐开线齿轮设计计算书

渐开线齿轮设计计算书
4 h! P. I* _1 k一、确定齿轮类型. e, x. N3 @) X" n) x8 a7 z8 ]- s6 q5 ^9 n
标准斜齿轮,齿轮配合为外啮合传动。: i9 M9 b( Z/ Q, g% A8 Q1 s
' D& \5 X; M* k# ~, ]7 s
二、选择材料( z. w. P3 T& W% [6 c5 |! k0 m! e5 S& [! S
小齿轮:50SiMn,调质,HB=207~255$ S- ?$ ?7 W( M6 b8 n% q$ `
大齿轮:42SiMn,调质,HB=196~255
7 t1 F5 ^7 h! N  }根据图2.5-14(a)和图2.5-43(a),取σHlim1=1350 MPa,σHlim2=1350 MPa,σFlim1=360 MPa,σFlim2=360 MPa。) B! g1 P# W& T0 l2 I6 v
齿面粗糙度Rz1=3.2 μm,Rz2=3.2 μm,/ s7 D5 v; @' T  S' X$ }
齿根表面粗糙度Rz1=10 μm,Rz2=10 μm。1 U0 _  S) g1 _, e5 a+ K" c: e% u
大、小齿轮设计修缘量Ca1=30 μm,Ca2=30 μm。6 b) J6 X( p9 m! j; a3 w
油浴润滑,ν50=20 mm^2/s,胶合承载能力为FZG7级。
$ e7 u3 M4 g( F2 W" }/ r/ p4 F$ m+ Q
7 ^: L( Q% N. J2 U三、初步确定主要参数- Q4 ?, i2 X! Y) s& v# h
1.按接触强度初步确定中心距a(根据表2.5-1)- q1 U6 r, X- L
系数Aa:螺旋角β=8~12°,根据表2.5-2,对于钢对钢的齿轮副Aa=476
; Y! H4 R8 m0 p9 a+ S6 @载荷系数k:取k=2
# [* U: E3 t4 ^+ \- p, Y) I齿宽系数φa:根据表2.5-4,φa=0.5
6 Z" ]8 X6 U$ ~小齿轮的名义转矩:T1=9549*P/n1=2717 N·m1 S2 W! k/ |" ^5 R
许用接触应力:σHlim=min{σHlim1,σHlim2}=1350 MPa; A3 _0 V3 M$ k
σHP=0.9*σHlim=1215.00 MPa
7 a3 y$ W3 p: g计算:a=Aa*(u+1)*[(K*T1)/(Φa*u*бHP^2)]^(1/3)≥205.83 mm( H$ U' _" c( D' P
圆整为a=250 mm。
6 V& z4 A$ E3 J$ f* T8 W1 ?8 o+ ]2.初步确定模数、齿数、螺旋角
- y2 P" w, K4 n3 X& J7 V8 V根据表2.1-1,取模数m=3.5 mm
& h( Y" e5 v% o  R% s% q, t由表2.2-1的公式可导出
( Q1 {: y: M, e. s* ]9 s: F初选β=12°  {3 h* h" B9 w2 I# I, _! r
Ζ1=2acosβ/[m*(u+1)]=53.74
7 g  G% R; }$ c" ]; c! Y* Q取Ζ1=54,Ζ2=u*Ζ1=86.40,取Ζ2=87。; q4 H" n+ z4 L+ T* \7 {
Ζ2经圆整后,齿数比发生了变化,实际齿数比为u=Ζ2/Ζ1=1.611。
+ V4 C  I% T  i5 \7 G精算β=arccos[m*(Ζ2+Ζ1)/2a]=9°14′55″8 V, p" I0 k7 S" K7 Z

! U+ p3 C. q3 M. L- V& r/ R( D6 u四、其他几何参数的计算(根据表2.2-1)
3 a# E) t- }* a1.分度圆压力角
2 E1 C. j0 Q8 \" ?( yαn=20°00′00″
+ H: T& o. E7 W9 K: a3 J2.齿顶高系数( d6 _0 v! @# s( z7 a
hanˇ=15 }6 y. i1 H2 U' b" t6 F
3.顶隙系数
( D3 l) a: l; f8 m3 z  `) rcnˇ=0.25
& p( o# n! u* e% l6 k4.齿宽. C% g- Z' {4 F" B5 ~5 a4 ]
b1=140 mm,b2=140 mm$ Q+ y" a" C0 f0 \) z( y6 T- ]9 W
5.齿数比) Y  k; |. v' `2 \
u=Ζ2/Ζ1=1.611/ c: P% g/ H- q8 @5 b: {0 Y3 a5 F
6.分度圆直径5 C0 b  H# @6 W; {0 \& T
d1=mn*Ζ1/cosβ=191.489 mm1 b7 `( _6 R1 s" W- \/ L
d2=mn*Ζ2/cosβ=308.511 mm
9 n( z5 \0 @, ^  O6 J7.基圆直径
+ d' G3 M9 n3 @9 z& B) Vαt=arctan(tanαn/cosβ)=20°14′32″4 N& h4 R. l- [7 d: F+ q0 q
db1=d1*cosαt=179.662 mm
9 m' I" M) j$ }  s7 @db2=d2*cosαt=289.457 mm9 u# r# j* D' p. w" R; q- d
8.齿顶高" M# L8 a8 ?0 ?, `3 _9 i# [
ha1=ha2=hanˇ*mn=3.500 mm' z$ g; g+ B' O, @
9.齿根高
+ Z2 G2 ^1 f5 {hf1=hf2=(hanˇ+cnˇ)*mn=4.375 mm7 z" r4 p4 Q# l, m: h
10.全齿高
, D" }) z  L6 H% _7 Z' W3 {h1=h2=ha1+hf1=ha2+hf2=7.875 mm
* F2 t0 w7 M) o4 A1 z$ ^1 F11.齿顶圆直径
* C( Z! M" Q0 X2 I4 |# {da1=d1+2*ha1=198.489 mm
8 U6 d. R* a% d$ r% E+ yda2=d2+2*ha2=315.511 mm
, F0 l7 l' K; L( m# t12.齿根圆直径" v; B! G( t  z" t
df1=d1-2*hf1=182.739 mm# L" v# D3 g; f; P' t0 z" C
df2=d2-2*hf2=299.761 mm0 J' `- |$ ?( _) u: x8 Y5 e
13.齿顶压力角
& F/ F4 s0 S! V, k# x0 |αat1=arccos(db1/da1)=25°9′24″3 e0 J' a: \6 s8 Q
αat2=arccos(db2/da2)=23°26′52″
7 S; n/ Y9 l8 F5 T) @! _# N5 f2 v14.端面重合度
3 ~# d' V8 ^2 L* i  k3 h+ r: uα′t=αt) k8 G# U( L: x' Q3 |/ X, F
εα=[Ζ1(tanαat1-tanα′t)+Ζ2(tanαat2-tanα′t)]/2π=1.767: o4 S. f  M  Y  Z# ^
15.轴向重合度
/ r2 O, ~1 d0 l- q: q7 Gεβ=b*sinβ/(π*mn)=2.046(b=min{b1,b2})0 H: l/ f6 X0 E# R! ^
16.总重合度% b7 B; @* i. ]* f  j
εγ=εα+εβ=3.813% N+ c% |. D) C1 R% g' C/ H
17.当量齿数2 E4 P" L. P; N$ q' o
Ζv1=Ζ1/(cosβb^2*cosβ)=55.988
1 _! A$ W! c2 a5 _/ ]Ζv2=Ζ2/(cosβb^2*cosβ)=90.203
 楼主| 发表于 2008-8-21 21:57:35 | 显示全部楼层 来自: 中国山东聊城
五、齿厚测量尺寸的计算- j& t' ~  o  T6 S  c
1.公法线长度5 O. E6 U7 Y+ v% |

; m5 ?6 Y. D8 v, X0 Y跨齿数:Ζ1′=Ζ1*invαt/invαn=56.06
8 y/ _, k9 \, }, [' E2 MΖ2′=Ζ2*invαt/invαn=90.31: G7 U- a% D4 b) H7 M% \& P+ @
k1=αn*Ζ1′/180°+0.5=6.73# p- Y& i8 O" _4 n- K, s
k2=αn*Ζ2′/180°+0.5=10.53
4 s. O! G; z5 ]7 }# x* ]% c
7 R! S5 b) {. r" O$ z( J' \% D取k1=7,k2=11
0 l/ u. p/ \5 n- A6 E$ _Wk1=Wk1ˇ*mn=cosαn*[π(k1-0.5)+Ζ1′*invαn]*mn=69.9088 mm5 q5 r- j- x; d$ d: B, J
Wk2=Wk2ˇ*mn=cosαn*[π(k2-0.5)+Ζ2′*invαn]*mn=112.9178 mm
! z8 c  e! _4 W2.分度圆弦齿厚、弦齿高- U& {0 E% T4 Q
5 u3 i9 X/ \, l6 R8 t- n$ Y' t
弦齿厚:s1¨=mn*Ζv1*sin(π/2Ζv1)=5.4971 mm$ [8 x, K2 c& P2 k+ f, i3 O/ c
s2¨=mn*Ζv2*sin(π/2Ζv2)=5.4975 mm5 L' R: k' X$ g9 o; \- h' f
3 w; d1 n4 v! `$ ~+ `" \
弦齿高:h1¨=ha1+0.5*mn*Ζv1*[1-cos(π/2Ζv1)]=3.5386 mm
' x- }5 O* j. x& ]* ]/ Nh2¨=ha2+0.5*mn*Ζv2*[1-cos(π/2Ζv2)]=3.5239 mm
' s' S4 f& N' H& O$ @! L9 W% D3.固定弦齿厚、弦齿高2 v2 a0 |2 z4 G( s/ p+ D
) i1 f, ^9 l: u* r/ b' t0 j
弦齿厚:sc1¨=0.5*π*mn*cosαn^2=4.8547 mm" p4 i0 P7 }, x
sc2¨=0.5*π*mn*cosαn^2=4.8547 mm8 o$ Q* P  V8 Z
- O8 X& c: O7 l$ m
弦齿高:hc1¨=ha1-π*mn*sin(2αn)/8=2.6165 mm
' ?+ ?- [. P' p# {hc2¨=ha2-π*mn*sin(2αn)/8=2.6165 mm
4 X( [8 l9 P! y: n- d4.量柱(球)直径、量柱(球)跨距2 |1 u5 V) s' C: v. Y2 X
# F, Z7 c4 {" l( z3 B4 B# y
量柱(球)直径:dp1=1.68*mn=5.8800 mm
7 b0 \8 [6 p9 Vdp2=1.68*mn=5.8800 mm# p# ?: d6 s4 o
7 {$ e8 K) q1 k, o& Z: S5 h
量柱(球)中心的渐开线端面压力角:
! o: r- L3 c$ L( K/ p4 Z6 XinvαMt1=invαt+dp1/(mn*Ζ1*cosαn)-π/2Ζ1,αMt1=21°48′1″
$ N+ @+ `' `) X4 \* AinvαMt2=invαt+dp2/(mn*Ζ2*cosαn)-π/2Ζ2,αMt2=21°14′19″( Y+ y  e' W4 B9 Y! }

  j! L- ~9 W# b' w  H8 B/ W" T量柱(球)跨距:M1=d1*cosαt/cosαMt1+dp1=155.2486 mm
" V8 x& B6 k8 r3 L& }M2=d2*cosαt*cos(π/2Ζ2)/cosαMt2+dp2=245.5618 mm4 R! O, B0 @0 f( F6 @: r/ Y
6 J" l* h1 v6 |% E! Z, j7 M
六、接触疲劳强度的校核) d' Y$ M/ Q* C0 i0 q) R* D
1.名义切向力0 J- K2 a3 ?3 Y, B' M
Ft=2000T1/d1=28373 N
' S, h  P) G" R: I* w2 Y2.使用系数(根据表2.5-7)
6 H; H, G# l/ c/ k* nΚA=1.25,因为增速传动乘以1.1,得ΚA=1.375% j( q; o1 n8 ]' a
3.动载系数(根据表2.5-11)
" ?7 |' X; I) H! v0 u2 [) @) \# p/ Z2 W  S0 C. ~
计算单对齿刚度和啮合刚度(根据表2.5-32)
/ T: m1 P4 a3 P5 ]/ O( k0 g1 o6 r, N) T  d
理论修正值:Cm=0.8
; Y7 F: ^6 m0 h5 g5 L6 {6 q9 p
轮坯结构系数:实心齿轮CR=10 c( x& Q' ~  p, b% m0 p
- N# K$ a/ Y. p3 M8 h2 l# U  t, y
基本齿廓系数:CB1=[1+0.5*(1.2-hfp1/mn)]*[1-0.02*(20°-αn)]=0.97
/ R+ [/ x$ ]- ]6 jCB2=[1+0.5*(1.2-hfp2/mn)]*[1-0.02*(20°-αn)]=0.97& d# b5 f  O& C3 n; Q
CB=(CB1+CB2)/2=0.974 l( B/ a$ _0 v/ \7 ^' s

1 V$ P6 z8 k3 I/ C6 }1 u2 P齿轮柔度的最小值:
  B, f  Y' g( r; o, i' D! fq′=0.04723+0.15551/Ζv1+0.25791/Ζv2=0.05287 (mm?μm)/N
+ D0 A; u5 Y! K4 |( D6 u. X; v& ~$ ?$ m5 W) g) f
单对齿刚度理论值:Cth′=1/q′=18.92 N/(mm?μm)4 ~4 n7 ?# Y* P% K
ξ=2*E1*E2/(E1+E2)=1.003 {) I: d+ F( X0 R! k+ [, {

( O! R. q' n$ f& Y' s; a0 c单对齿刚度:c′=ξ*Cth′*Cm*CR*CB*cosβ=14.5623 N/(mm?μm)! G7 x+ ^  {# S. O
( k, y- N$ D1 J1 F0 w3 u$ W
啮合刚度:cr=(0.75*εα+0.25)*c′=22.9392 N/(mm?μm)5 f( U% `0 u2 }/ B6 r3 {& I
& r7 @: M! f# p" }. }
计算临界转速比(根据表2.5-12)
/ [% ^1 o  s- o( \/ I3 Q+ G
7 I8 k6 {6 ^/ V: x- }8 i. i平均直径:dm1=(da1+df1)/2=190.614 mm# @$ A/ W( R* N. ^/ D, U
dm2=(da2+df2)/2=307.636 mm4 R( x. x& }- B- e: T

+ r: M( n: L# u/ K" }轮缘内腔直径比:q1=Di1/dm1=0.0002 k) B3 p; P; X: u5 R; u
q2=Di2/dm2=0.000; v. ~8 E0 ?' e9 K" X
. H4 c# Z1 k# V3 e) T/ g
转动惯量:I1=πρ1*b1*(1-q1^4)*dm1^4/32=1415277.860 kg?mm^2
$ k2 C( D5 U2 p6 H& W+ T+ E" ?4 zI2=πρ2*b2*(1-q2^4)*dm2^4/32=9602209.037 kg?mm^2
( }, l* x" T2 I! S# O
+ @; c9 r* b3 T, j+ ^) \7 ~/ V! r当量质量:m1=I1/(b1*rb1^2)=1.253 kg/mm; r5 c$ z+ t9 o  P8 x# S4 K
m2=I2/(b2*rb2^2)=3.274 kg/mm
0 k: e1 a$ p4 K1 |  m7 D) V* @) W+ m; Y1 D' ^3 L9 ?) E1 ^6 v0 F
诱导质量:mred=m1*m2/(m1+m2)=0.9061 kg/mm
" D4 i& e/ |" |+ ]* {6 a+ b; F% g$ z- g9 x  i. u
临界转速:nE1=30000/(πΖ1)*(cr/mred)^0.5=889.778 r/min
& x. j5 z- D$ K5 }4 g5 s  H# @( F8 _( s: D( j  v' o! U' Z! @
临界转速比:N=n1/nE1=13.037* X, O4 g# U' F6 o% f; i' s7 L3 `
8 U( A( P4 M9 ^: q3 b% u
计算齿廓跑合量(根据表2.5-30)) U7 N6 L" W; h. \
ya1=160/σHlim1*fpb1=0.759 μm
) [7 D9 O8 O4 a2 }4 U5 b# {3 Oya2=160/σHlim2*fpb2=0.853 μm
3 }3 u9 U0 I7 [. `  |; [. R7 Qya=(ya1+ya2)/2=0.806 μm
+ f4 y( c) b* z8 k+ j0 ]. }% g+ E) u" S" l
计算系数Bp,Bf,Bk(根据表2.5-16)
( w+ a# A, h& S3 l  B! g
9 v* o5 \; }% G9 Q* I( Q有效基节偏差:fpbeff=fpb2-yp=fpb2-ya=6.394 μm
7 `% l7 b! |4 E9 m8 a, ?' G" U% t2 K) D) i$ l& m
有效齿形公差:ffeff=ff2-yf=ff2-ya=7.094 μm. F7 N3 X/ K) {4 r* i' u

. `5 j+ w8 V3 O3 i9 A设计修缘量:Ca=(Ca1+Ca2)/2=30.000 μm
7 E( ?1 P4 M' G% e8 E0 ^+ zBp=c′*fpbeff/(Ft*ΚA/b)=0.334( f5 m: K6 A( l+ j2 l0 F" {8 \
Bf=c′*ffeff/(Ft*ΚA/b)=0.371! U# n5 A3 @( T# Z
Bk=|1-c′*Ca/(Ft*ΚA/b)|=0.568! h9 a  |  T* O1 y4 H0 m9 y  i/ J
) {, U! k* T. }- Y4 c) D& a$ }- S/ [& b' W
计算系数Cv(根据表2.5-15)
2 S; o& o: u8 n8 D" bεγ>2,取Cv1=0.321 f1 u' x4 }, }- H8 @
Cv2=0.57/(εγ-0.3)=0.162& {4 R1 j! D; q/ ^3 V
Cv3=0.096/(εγ-1.56)=0.043! p$ s% C$ m* {( B" L) G- _( L
Cv4=(0.57-0.05*εγ)/(εγ-1.44)=0.160
! h# q, L9 s1 ~) G% G3 ACv5=0.474 T' p, h2 ]' `  G+ W- \
Cv6=0.12/(εγ-1.74)=0.0584 @% u2 c& [( d& r6 l" ^, m; i
εγ>2.5,取Cv7=1.0
: W% [: S" _3 s! h4 C) D; f- q. cN≥1.5,属于超临界区; [6 U2 ?, t6 l, P  l6 D+ R0 `$ C
Κv=Cv5*Bp+Cv6*Bf+Cv7=1.1785/ j6 d- y  a; V9 E; P" d) P
4.齿向载荷分布系数(根据表2.5-18)) [" r+ x7 c  z5 P: K6 Z# O2 S1 i
; |0 ~2 \5 x) a% v
计算加工、安装误差产生的啮合齿向误差分量
) o5 [' |& P0 j( p. V
! z" L0 [) ?: q) ~  P1 _, v( Z装配时进行检验调整,fma=0.5*Fβ1=6.000 μm
/ Q- j; P7 b9 C5 D& K# T' d" D% `  x. }8 W" y7 ~
取小齿轮结构系数(根据表2.5-21), g1 a; e5 p; V0 I5 U9 t& \
; {3 i# w: N3 d; ]9 G
刚性,Κ′=0.487 `. [+ v. T0 l) Z

) w0 V2 J7 M$ }9 X计算小齿轮结构尺寸系数(根据表2.5-22)
# p6 G) j1 u: c+ T9 U: m) |2 E/ H& V3 J
通过该对齿轮的功率Κ=100%; |' H- ~! t# a% T) i
B′=1+2*(100-Κ)/Κ=1.000" I6 j- P/ z" f0 u* z' v( V
γ=[|B′+Κ′*l*s/d1^2*(d1/dsh)^4-0.3|+0.3]*(b/d1)^2=0.550 (μm?mm)/N
" G5 G5 E! Y. }% R% I5 p3 r/ Z7 b, @# a, \
计算单位载荷作用下的啮合齿向误差(根据表2.5-20)
; k& @7 m) W# X. a0 F, ~0 W  ]
一般齿轮fsh0=0.023*γ=0.013 (μm?mm)/N* y# `4 |( c/ t1 h, c1 j: {2 V2 M- ~

5 V  c/ e% n9 `( q, S. E综合变形产生的啮合齿向误差分量fsh=(Ft*ΚA*ΚV/b)*fsh0=4.157 μm
$ R8 _: |/ w. V8 P; V) Y) i
- p# Y3 _1 F! A初始啮合齿向误差:+ F) d1 C' O9 i' {7 b/ l7 q  }
  x6 h8 W1 x# z- b$ q4 I
受载时接触不良Fβx=1.33*fsh+fma=11.529 μm* w, t* \6 Y! A5 b

2 M$ l/ z0 I0 c: d6 A计算齿向跑合系数(根据表2.5-23)  ~  {& Q9 n& ?- Y
xβ1=1-320/σHlim1=0.763 μm% L1 Q5 @  G$ U: h3 ?7 e6 K2 ~
xβ2=1-320/σHlim2=0.763 μm) y+ [; V. A' {4 b  Z) _
xβ=(xβ1+xβ2)/2=0.763 μm& S& L0 q3 C% \5 Y) a

* c1 a# ~2 C' r# R- |, V跑合后啮合齿向误差Fβy=Fβx*xβ=8.796 μm( y$ F( R; O3 Q2 Y1 y' o0 ^
ΚHβ=1+0.5*Fβy*cr/(Ft*ΚA*ΚV/b)=1.3072
4 j1 L- l; P: L2 h' i5.齿间载荷分配系数(根据表2.5-29)  I7 I7 C' c0 `0 u
ΚtH/b=Ft*ΚA*ΚV*ΚHβ/b=429.291 N
1 G0 `, E/ ~$ c# J% a+ f8 g3 v& yΚHα=0.9+0.4*[2*(εγ-1)/εγ]^0.5*cr*(fpb-ya)/(ΚtH/b)=1.06605 q1 R! B* `" {7 h, @7 B: _  d
6.节点区域系数) j* ^1 h$ `5 A: g+ V! t2 v

, C# x- z0 e: Y: l, C基圆螺旋角βb=arccos{[1-(sinβ*cosαn)^2]^0.5}=8°41′11″: H" A' D; U' n1 p3 s
ΖH=[2*cosβb*cosα′t/(cosαt^2*sinα′t)]^0.5=2.4641
7 E, \0 J+ J( ?4 N7.弹性系数
2 N( s: h! ?+ ~; C' I# s" t. Y1 YΖE={1/π[(1-ν1^2)/E1+(1-ν^2)/E2]}^0.5=189.81 MPa^0.5
5 e- d; g0 p- r4 E7 K% d+ _6 L% U8.重合度系数(根据表2.5-35), d( W3 S; p! c9 w* M' \& I% l
Ζε=(1/εα)^0.5=0.7523
* W' c5 c0 e3 ~9 t( k2 q* C3 a" g: \/ X% s! ]. E
经验算:ΚHα≤εγ/(εα*Ζε^2)# d# H) ^9 @5 `( `1 T- r8 A
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 楼主| 发表于 2008-8-21 21:58:09 | 显示全部楼层 来自: 中国山东聊城
9.螺旋角系数
$ V! n- n* ^/ C& j. TΖβ=(cosβ)^0.5=0.9935  Y7 H" I7 K- U; u$ f2 [
10.单对齿啮合系数(根据表2.5-33)
2 m! _3 u( H5 u! l; {ΖB=tanα′t/{[(da1^2/db1^2-1)^0.5-2π/Ζ1]*[(da2^2/db2^2-1)^0.5-(εα-1)*2π/Ζ2]}^0.5=1.0087+ r1 z: d! f) @
ΖD=1
( [; U5 }: ]% O& `11.寿命系数(根据表2.5-40)" E1 f/ m7 b) S9 X, F
NL1=n1*L=34800000000( z$ h& V$ L1 ]. V7 A
NL2=NL1/u=21600000000
. U" S* H- ^6 d3 s9 |+ s5 xΖNT1=(5*10^7/NL1)^0.0306=0.8185" O, j7 y" j0 u) ^
ΖNT2=(5*10^7/NL2)^0.0306=0.8305
2 B# a+ Z0 D- E/ o12.润滑剂系数(根据表2.5-36)
; s! f0 ]+ C) c) X$ n5 CσHlim1>1200 MPa,取σHlim1=1200 MPa,CZL1=σHlim1/4375+0.6357=0.910
  o' Z4 o" R# |( ~4 wΖL1=CZL1+4*(1.0-CZL1)/(1.2+80/ν50)^2=0.9233
9 L& \, n" Y& H( i; ?+ Z  l3 YσHlim2>1200 MPa,取σHlim2=1200 MPa,CZL2=σHlim2/4375+0.6357=0.910# q& l- R- }1 V- t" J
ΖL2=CZL2+4*(1.0-CZL2)/(1.2+80/ν50)^2=0.9233! Q7 z8 p: x  D4 k; s( _, j' r' l
13.速度系数(根据表2.5-36)
1 k# A& z/ N# i# [σHlim1>1200 MPa,取σHlim1=1200 MPa,CZV1=0.85+(σHlim1-850)/350*0.08=0.930  R( l8 B! ]6 X" g% B. Q
ΖV1=CZV1+2*(1.0-CZV1)/(0.8+32/ν)^0.5=1.0650
  o8 K- m/ M. n! iσHlim2>1200 MPa,取σHlim2=1200 MPa,CZV2=0.85+(σHlim2-850)/350*0.08=0.9309 m' h/ Z' q9 u! {( o. z
ΖV2=CZV2+2*(1.0-CZV2)/(0.8+32/ν)^0.5=1.0650
$ Z( W# O* d. Y* u14.粗糙度系数(根据表2.5-37)
- ~; l! \% I. m2 D! K6 }5 P( G  g
8 u+ J3 x) x% Y6 p& J节点处曲率半径:ρ1=0.5*db1*tanα′t=33.126 mm
3 d' ]& {% ~  q3 Vρ2=0.5*db2*tanα′t=53.371 mm
' r+ E* p! J% F3 h; S3 ?6 @* d8 Q: ?6 ^
节点处诱导曲率半径:ρred=ρ1*ρ2/(ρ1+ρ2)=20.440 mm& d- L# q' a- q: Y( s1 N
" L. P5 ?+ X7 B+ w8 \) r9 h, q
相对平均表面粗糙度:Rz10=(Rz1+Rz2)/2*(10/ρred)^(1/3)=2.521
: L) V" d1 e2 ?σHlim1>1200 MPa,取σHlim1=1200 MPa,CZR1=0.32-0.0002*σHlim1=0.080
3 D! o, [" V1 \- V  D/ xΖR1=(3/Rz10)^CZR1=1.0140
# [1 R8 C2 m8 b1 p! F' {σHlim2>1200 MPa,取σHlim2=1200 MPa,CZR2=0.32-0.0002*σHlim2=0.0805 U, D% Q  x% D; j, Y9 S
ΖR2=(3/Rz10)^CZR2=1.0140
% }' V7 d! A# @, y15.齿面工作硬化系数
/ u8 [8 Q1 H- y4 f& @8 UHB>470HBW,取HB=4703 K" R) P3 n; l: V' _
ΖW1=ΖW2=1.2-(HB-130)/1700=10 _; J) V! l8 B1 C/ ^, i5 I; O" C5 J
16.尺寸系数(根据表2.5-41)+ j" Z$ l6 R& ]4 [
ΖX1=1.0000% A& O+ o; |( ~8 Q! i# M& k* f8 y
ΖX2=1.0000% A) k* n8 ]% m/ U8 h* M& O
17.最小安全系数0 K' _4 @6 u8 w# v) v% t% V. ^+ P1 S
; F& M( m7 B6 p/ s4 |  }( m  H8 i" z
根据表2.5-42,取SHmin=1.60,SFmin=2.00: v; K6 V/ g0 z% u3 S; Z7 Q5 \& B
18.计算接触应力(表2.5-6)
* ~$ ?, v1 K+ x5 y8 G; _5 dбH0=ΖHΖEΖεΖβ[Ft/(d1*b)?(u+1)/u]^0.5=457.83 MPa3 f, p/ D1 ~: c2 J0 }
бH1=ΖB*бH0*(ΚAΚvΚHβΚHα)^0.5=693.96 MPa9 r( u- s+ v2 c) M2 S3 G$ m) m, @
бH2=ΖD*бH0*(ΚAΚvΚHβΚHα)^0.5=687.98 MPa, \& _1 ^( G# P4 ^
19.许用接触应力(表2.5-6)) u! U; C- `2 x7 m% E$ n, v9 }( c9 z
бHP1=бHG1/SHmin=бHlim1*ΖNT1ΖL1ΖV1ΖR1ΖW1ΖX1/SHmin=688.59 MPa9 J( z. N9 L7 P! i$ P5 Q
бHP2=бHG2/SHmin=бHlim2*ΖNT2ΖL2ΖV2ΖR2ΖW2ΖX2/SHmin=698.69 MPa2 Z% x/ i, P$ I) s' z2 f6 G+ t0 X

3 e1 q: V9 S* U; N5 i3 g  x由以上计算可知:бH1>бHP1,小齿轮的接触强度不满足要求
* m( [, k. R) ?* eбH2≤бHP2,大齿轮的接触强度满足要求。! p5 g7 S* z+ b" w3 ~. h
20.接触强度计算安全系数(表2.5-6)- h8 f8 @4 K. z( A% r1 S
SH1=бHG1/бH1=1.59
: W1 [- a6 M* c+ Z6 |( ^) eSH2=бHG2/бH2=1.62* U+ [5 x7 k( I0 i

9 H4 \) J& u- `- M5 Y; v) r七、弯曲疲劳强度的校核
0 e+ E" v; w! r1.齿向载荷分布系数% }, q! s# x/ R  F
N=(b/h)^2/[1+(b/h)+(b/h)^2],b/h取大小齿轮中的小值。- Q6 G  c+ z7 @- m2 M
ΚFβ=ΚHβ^N=1.2877
  F& d% d: B0 ?/ ^: \9 D2.齿间载荷分配系数(根据表2.5-44)+ t% `2 Y' z! ]/ W2 O
ΚFα=ΚHα=1.0660
3 g% w7 ~  P. c; C  E3.齿形系数(根据表2.5-45). J/ f# I* `1 U
(1).小齿轮" b+ k/ X5 n6 |2 {3 y
Spr1=pr1-q1% d9 M" A  N0 ^
E1=πmn/4-hfp1*tanαn+Spr1/cosαn-(1-sinαn)*ρfp1/cosαn=0.2252 mm
9 i# C! _, B8 p1 S, J$ VG1=ρfp1/mn-hfp1/mn=-0.8700
& P6 ?; n0 M! z4 M) G' N% q# kβb=arccos{[1-(sinβcosαn)^2]^0.5}=8°41′11″
1 Q1 Z# P4 x7 ?8 C& H0 i$ w- OH1=2/ΖV1*(π/2-E1/mn)-π/3=-0.99347 S, K: o: q  e' C0 b
θ1=(2G1/ΖV1)*tanθ1-H1,得θ1=54°25′38″
* }* Z  h2 t' c# B4 Z9 J# E  d2 aSFn1/mn=ΖV1*sin(π/3-θ1)+3^(1/3)*(G1/cosθ1-ρfp1/mn)=2.1886
' B! X- l8 a6 N( g2 PρF1/mn=ρfp1/mn+2*G1^2/[cosθ1*(ΖV1*cosθ1^2-2*G1)]=0.50589 D6 Z; u1 j; S$ ]" A
εαV=εα/cosβb^2=1.8082
% e7 v" @) r: |: A+ G% ZdV1=mn*ΖV1=195.9580 mm" g& q1 u5 t! `
dbV1=dV1*cosαn=184.1403 mm
% x/ a% L) e4 r& r( L5 adaV1=dV1+da1-d1=202.9580 mm1 P. I/ g9 s! h& B% `- w1 [* n2 k
deV1=2*{[((daV1/2)^2-(dbV1/2)^2)^0.5-π*mn*cosαn*(εαV-1)]^2+(dbV1/2)^2}^0.5=196.5194 mm
0 O$ Z  ~& ]6 H7 \1 K' gαeV1=arccos(dbV1/deV1)=20°26′42″
3 I8 w! L- z" E% q+ n0 j) `γe1=(π/2)/ΖV1+invαn-invαeV1=1°32′50″
* h+ i3 i0 _) ~# _0 Z( S& ]αFeV1=αeV1-γe1=18°53′52″
: S2 v; ~( H  }2 d, ^, Q! t( khFe1/mn=[(cosγe1-sinγe1*tanαFeV1)*deV1/mn-ΖV1*cos(π/3-θ1)-G1/cosθ1+ρfp1/mn]/2=0.8806& n8 F+ I* Q  Z6 ?3 L; V
УF1=6*(hFe1/mn)*cosαnFeV1/[(SFn1/mn)*cosαn]=1.1105  }) m! t$ D0 J- R  _
(2).大齿轮
% Q+ m* P7 L' T7 Y$ M+ G6 bSpr2=pr2-q2
& I; l) B  q$ H6 j/ X$ f. M% TE2=πmn/4-hfp2*tanαn+Spr2/cosαn-(1-sinαn)*ρfp2/cosαn=0.2252 mm( k0 c- y# O6 E3 S
G2=ρfp2/mn-hfp2/mn=-0.8700
* U5 }+ h; W% I3 u- ]# M, C5 N0 e9 Q2 ]βb=arccos{[1-(sinβcosαn)^2]^0.5}=8°41′11″
/ Q8 U- D% F4 z* U; J4 O# GH2=2/ΖV2*(π/2-E2/mn)-π/3=-1.01386 F" }8 B: L/ _8 Y) H4 k0 a* u* j
θ2=(2G2/ΖV2)*tanθ2-H2,得θ2=56°25′17″% X$ H6 V1 A  i6 X2 S
SFn2/mn=ΖV2*sin(π/3-θ2)+3^(1/3)*(G2/cosθ2-ρfp2/mn)=2.2475
# B- i. Z4 Z8 E6 k- T! P. H/ A/ LρF2/mn=ρfp2/mn+2*G2^2/[cosθ2*(ΖV2*cosθ2^2-2*G2)]=0.4733$ P$ `1 z5 P; ^4 r' Z) U0 Q1 k3 y
εαV=εα/cosβb^2=1.8082
3 j8 z8 _3 H* g/ }; a5 s! K2 ~dV2=mn*ΖV2=315.7105 mm
9 n% F# W1 v6 h- I( @6 pdbV2=dV2*cosαn=296.6708 mm1 B$ U# Z& w; ?' q- z0 a; P- d
daV2=dV2+da2-d2=322.7105 mm
$ s9 G4 U6 q* I  kdeV2=2*{[((daV2/2)^2-(dbV2/2)^2)^0.5-π*mn*cosαn*(εαV-1)]^2+(dbV2/2)^2}^0.5=316.5102 mm
+ E' D5 j8 I. K# d4 D/ x5 DαeV2=arccos(dbV2/deV2)=20°23′38″
- r5 E4 j& P1 u* _4 Q6 Q- Vγe2=(π/2)/ΖV2+invαn-invαeV2=0°56′40″  Q& l3 q$ R! s  G& a) \
αFeV2=αeV2-γe2=19°26′59″
: u0 }9 b* b8 j$ _' RhFe2/mn=[(cosγe2-sinγe2*tanαFeV2)*deV2/mn-ΖV2*cos(π/3-θ2)-G2/cosθ2+ρfp2/mn]/2=0.9094$ M; ?: d# Z" J' y" u) D
УF2=6*(hFe2/mn)*cosαnFeV2/[(SFn2/mn)*cosαn]=1.0839
9 s6 n6 z; w  R! [+ p; a4 w4.应力修正系数" b2 Q9 ~, H1 C9 s0 N3 y5 ?2 V/ o

" x- i6 U$ a. U$ X$ e齿根危险截面处齿厚与弯曲力臂的比值8 V1 I5 F" @) W
L1=SFn1/hFe1
# ^2 [8 |( k4 D/ I9 Y  z4 pL2=SFn2/hFe2+ b) A" u1 j$ G8 y! `8 Y
# g" W6 O4 {3 c* Z
齿根圆角参数, C4 D" F8 a+ W( u/ s- _$ @5 Q" k
qs1=SFn1/(2*ρF1)' T/ e, O! h8 q$ _* u
qs2=SFn2/(2*ρF2)4 S' y- C4 ~: l: \: t( M) M
УS1=(1.2+0.13*L1)*qs1^[1/(1.21+2.3*L1)]=2.18627 h; K, a4 s7 ?
УS2=(1.2+0.13*L2)*qs2^[1/(1.21+2.3*L2)]=2.2785
! i! p2 ]3 o, b9 `9 q4 [+ v, u5.重合度系数' s4 b/ f; R0 {% j& r+ K9 o( E
Уε=0.25+0.75/εαV=0.6648: w6 ~" {7 ]: l2 P; f, B4 \
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