齿轮的设计计算过程.docx
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齿轮的设计计算过程.docx
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齿轮的设计计算过程
1.选定类型,精度等级,材料及齿数
(1)直齿圆柱硬齿面齿轮传动
(2)精度等级初定为8级
(3)选择材料及确定需用应力
小齿轮选用45号钢,调质处理,(217-255)HBS
大齿轮选用45号钢,正火处理,(162-217)HBS
(4)选小齿轮齿数为Z1=24,Z2=3.2x24=76.8.取Z2=77
2.按齿面接触强度设计计算
(1)初选载荷系数Kt
电动机;载荷状态选择:
中等冲击;载荷系数Kt的推荐范围为(1.2-2.5),初选载荷系数Kt:
1.3,
(2)小齿轮转矩
(3)选取齿宽系数
.
⑷取弹性影响系数
⑸按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为
。
大齿轮的接触疲劳强度极限为
⑹计算应力循环次数
N
=60n
jl
=60X970X1X(16X300X15)=4.470X10
N
⑺取接触疲劳寿命系数K
⑻计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%,安全系数S=1
⑼按齿面接触强度设计计算
①试算小齿轮分度圆直径
②计算齿轮圆周转速v并选择齿轮精度
③计算齿轮宽度b
④计算齿轮宽度b与齿高h之比
模数
齿高
⑤计算载荷系数
根据v=2.27m/s。
8级精度得,动载系数
故载荷系数
⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径
⑦计算模数m
3、按齿根弯曲强度设计
⑴确定各计算值
①
②弯曲疲劳寿命系数
③计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式(10-12)得
小齿轮的弯曲疲劳安全系数为334.29Mpa
大齿轮的弯曲疲劳系数为257.86Mpa
4)计算在载荷系数
K=KaKvKFaKFB=1.75X1.15X1X1.26=2.536
5)查取齿形系数
YFa1=2.65YFa2=2.28
6)查取应力校正系数
由表(10-5)查得
Ysa1=1.58Ysa2=1.83
(2)设计计算
带入公式求得,m≥1.61mm
对比计算结果,由齿面的接触的接触疲劳强度计算的模数m≥齿根强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅于齿轮直径有关,可去弯曲疲劳强度模数2.513,就近圆整为标准值m=3mm,接触疲劳强度算得分度圆直径为79.616mm,算出小齿轮齿数
Z1=d1B/m=79.616/3=26.54≈27
Z2=3.2X27=84.9≈85,取Z2=85
4.几何尺寸计算
(1)分度圆直径
d1=z1m=27X3=81mm
d2=z2m=85X3=255mm
(2)齿轮宽度b=1X81=81mm
取B2=81mmB1=86mm
齿轮的加工制造
.齿轮的制造主要内容包括确定齿轮毛皮制造方法、选择齿轮的定位基准。
选择吃配和吃面的加工方案、确定齿轮加工工艺过程。
1、确定齿轮毛坯制造方法
齿轮的毛坯形式有棒料。
锻件、铸件三种选择。
锻件用于强度高、耐磨性好、耐冲击的齿轮。
锻件锻后腰进行正火处理,消除锻造应力、改善晶粒组织和切削性能。
2、选择齿轮加工的定位基准。
(1)定位要求、
①齿轮加工时的定位基准应可能的与装配基准、测量基准相一致,以避免基准不重合产生的误差,符合基准重合原则
②在齿轮加工的整个过程中应尽可能的采用相同的定位基准
详细的加工过程的各个基准
序号
加工工序
定位基准
设备
1
粗车精车A面
A面
车床
2
粗车精车φ40孔
圆C外圆面
车床
3
以心轴定位粗车外圆面C
A面φ40孔
车床
4
不卸下心轴精车外圆面C、A面
A面φ40孔
车床
5
滚齿(下文详细设计)
A面φ40孔
滚齿机
6
拉键槽
圆C外圆面
拉床
7
检验
(2)滚齿机方案的选择
普通中小型滚齿机的性能特点:
使用广泛,产品型号多。
只具备一般性能,如一次方框工作循环,可顺切、逆切滚齿,滚刀自动窜刀,有车削速度和进给量的变换机构,能做快速机动调整。
多数为工作台径向移动的立式布局,少数有卧式布局。
主要供各类机械加工和修理厂单件小批量生产使用。
加工精度一般为6-7级。
本工件可以采用滚齿加工方法加工齿轮齿面。
滚齿机的型号:
Y3150E(机械加工工艺师手册表14-3P324)
最大加工直径X最大模数500x8
滚刀工作台最小中心距30
加工范围齿宽250螺旋角55最少加工齿数6
工作台尺寸510mm
级数9
范围40-250
表面粗糙度3.2
等级5-6-7
重量4.5t
外形尺寸2439x1272x1770
渐开线齿轮滚刀的选择:
机械加工工艺装备设计手册341页表2-170GB6083-85
选择滚刀型号m3AGB6083-85
De=80mm,L=80mm,Z=14
滚齿机的主运动传动链:
换置计算:
两端件:
电动机——滚刀主轴
计算位移
n电(r/min)——n刀(r/min)
运动平衡式
u2-3——轴II-III间的可变传动比;共三种:
u=27/43;31/39;35/35;
A/B——变速挂轮;三种A/B=22/44;33/33;44/22根据滚刀的转速,计算uv,并决定u2-3的啮合位置和A/B
查表37-15机械加工工艺师手册:
fa=1.0mm/r
查表37-18精切齿轮的切削速度单边余量0.2,进给量1.0.,则查得切削速度为21m/min.
n刀=1000X21/πde=83.60r/min
当u2-3=27/43时,应取
为33/33.
取挂轮的
为33/33.
滚齿机的展成运动传动链
传动路线:
换置计算
●两端件
Ø滚刀主轴(滚刀转动)——工作台(工件转动)
●计算位移
Ø滚刀1(r)——工件K/Z(转)
运动平衡式为
范成运动传动链换置公式:
取e=36,f=36
=
因机床挂轮齿数在20-100范围内,所以分解的因数应该在这个范围内。
=
所以a=40,b=30,c=30,d=30.
进给传动链:
传动路线:
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