文档介绍：增速齿轮传动设计
<设计题目>
设计一个增速器,采用渐开线人字齿硬齿面齿轮对。低速轴(电机端)转速1485r/min,高速轴(风机端)转速5390r/min,电机功率8600kw,要求传递功率有15%余量。
<设计过程>
初始设计参数
n1=1485 (r/min)
n2=5390 (r/min)
P=8600 ×(1+15%) kW = 9890(kW)
原动机载荷特性 SF=均匀平稳
工作机载荷特性 WF=轻微振动
预定寿命 H=10000(小时)
选择材料
大齿轮:40Cr 调制、表面淬火 HRC 48~55
小齿轮:35CrMo 调制、表面淬火 HRC 45~55
按MQ级质量要求,查得大小齿轮的齿面接触疲劳极限σHlim、齿根弯曲疲劳极限σFlim及基本值σFE为:(如下图)
σHlim1= 1180N/mm2 σHlim2=1200 N/mm2
σFlim1=360 N/mm2 σFlim2=370 N/mm2
σFE1=700 N/mm2 σFE2=720 N/mm2
初选主要参数
因为是硬齿面齿轮,所以优先考虑齿根弯曲强度。用下面的人字齿轮简化设计计算公式以齿根弯曲强度初步确定模数:
------------------------------------------------------------------------------①
式中参数:
大齿轮传递的转矩T1:
载荷系数K:考虑到齿轮对称轴承分布、传递功率较大、原动机为电动机等因素,取K=。
大齿轮齿数z1:
根据高速齿轮传动推荐的模数和齿数范围(下表)
传递功率/kW
模数/mm
推荐齿数
<3 000
2~6
一般z1≥28,透平齿轮z1>30。应尽量使z1和z2互为质数
3 000~6 000
5~7
6 000~10 000
6~10
初步设定小齿轮齿数为z2=33,所以大齿轮齿数为:
取整并考虑到尽量使得z1、z2互为质数,取:z1=119
初取螺旋角β=30º,并初步计算大齿轮的当量齿数
复合齿形系数YFS:根据、、、、等条件,查得YFS1=。(如下图)
齿宽系数取值:=25
大齿轮许用弯曲应力:
设抗弯强度计算的最小安全系数SFmin=,则大齿轮许用弯曲应力简化计算值为:
将以上参数代入式①得:
, 取:
中心距为:
圆整为标准中心距:
精求螺旋角β:
所以:=30º24’42’’
校核齿面接触疲劳强度
计算接触应力:-------------------------------②
式中参数:
分度圆上的圆周力:
使用系数KA:考虑到原动机是电机(均匀平稳),工作机是风机(轻微震动),故而查表得KA=
齿数比:
动载系数:
其中
根据齿轮的圆周速度,参考本增速器的用途,查表选择齿轮的精度等级为:5-5-5 GB10095-1988。并因此查得系数K1=,K2=。
将相关的参数值代入动载系数的计算式得:
齿向载荷分布系数查表得:
径向载荷分布系数:
按照查表得:(如下表)
节点区域系数ZH:
按照=30º24’42’’, 查图得到(如下图)
根据大小齿轮的材料,查得材料弹性系数(如下图)
接触强度计算的重合度及螺旋角系数:
首先精确计算当量齿数
,
求当量齿轮的端面重合度:
按照=30º24’42’’, ,分别查出、,(如下图)
所以:
按、=30º24’42’’查得纵向重合度(如下图)
按、、=30º24’42’’查得(如下图)
将以上个数值代入式②中:
计算安全系数:
式中,寿命系数:先计算应力循环次数:
根据算得的N1、N2值,查得接触强度的计算寿命系数为:
、。(如下图)
润滑油膜影响系数:按照、硬齿面、5级精度,查得:
。(如下图)
工作硬化系数。
接触强度计算的尺寸系数:查图得:。(如下图)
将以上数值代入安全系数的计算公式得:
查表,选较高可靠度,取
,故安全。
校核齿根弯曲疲劳强度
齿根弯曲疲劳强度的计算应力为:---------------③
式中,为了安全考虑,弯曲强度计算的载荷分布系数:,载荷分配系数。
复合齿形系数YFS:根据、、、、等条件,查得YFS1=、YFS2=。
弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数:按、=30º24’42’’、查得。(如下图)