斜齿圆柱齿轮设计 实例优化

题目如直齿轮设计实例，要求设计成斜齿轮传动。

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 同直齿轮设计。

（5）初选螺旋角β螺旋角不能太大，如果螺旋角太大，齿轮产生的轴向力大，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=13°。

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K_t=1.3。

2）小齿轮传递的转矩。同直齿轮设计。

3）选取齿宽系数ψ_d。查表2-5，齿轮非对称布置，ψ_d=1。

4）弹性系数Z_E。查表2-7，一对钢制齿轮Z_E=189.8 MPa。

5）计算许用接触应力。小、大齿轮的许用接触应力[σ_H1]、[σ_H2]同直齿轮设计，[σ_H1]=666MPa，[σ_H2]=561MPa。

6）节点区域系数Z_H。按β=13°、变位系数为0查图2-15，得Z_H=2.43。

7）计算端面重合度εα

8）计算纵向重合度εβ

9）计算重合度系数Z_ε。因ε_β＞1，取ε_β=1，故

10）螺旋角系数

（2）设计计算

1）试算小齿轮分度圆直径d1t

2）计算圆周速度v

选7级精度合格

3）计算载荷系数K。查表2-4得使用系数K_A=1；根据v=2.31m/s，7级精度查图2-4得动载系数K_v=1.08；假设为单齿对啮合，取齿间载荷分配系数K_α=1.1；查图2-5曲线2得齿向载荷分布系数K_β=1.08，则

K=K_AK_vK_αK_β=1×1.08×1.1×1.08=1.283

4）校正分度圆直径d1

3.主要几何尺寸计算

1）计算模数m_n。m_n=d₁cosβ/z₁=45.78mm×cos13°/25=1.78mm，查附表5，取标准值m_n=2mm

2）中心距a

将中心距圆整为a=115mm（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；本题因为模数取得比计算值大，又与115mm比较接近，往下圆整为115mm）。

3）重新计算螺旋角β(www.xing528.com)

4）计算分度圆直径d₁、d2

复核中心距偏差

查表2-25，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

d_a1=d₁+2m_n=50.885mm+2×2mm=54.885mm

d_a2=d₂+2m_n=179.114mm+2×2mm=183.114mm

5）齿宽b

b=ψ_dd₁=1.0×50.885mm=50.885mm，取整52mm，b₁=b₂+6mm=58mm。

6）齿高h

h=2.25m_n=2.25×2mm=4.5mm

4.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[σ_F1]、[σ_F2]。同直齿轮设计：[σ_F1]=427MPa，[σ_F2]=310MPa。

2）当量齿数z_v1、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Y_β

Y_βmin=1-0.25ε_β=1-0.25×1=0.75

（当ε_β≥1时，按ε_β=1计算）

6）齿形系数Y_Fa1、Y_Fa2。根据齿形的不同，查图2-8，本题选用如图2-8a所示的齿形，按当量齿数z_v1、z_v2查该图，得Y_Fa1=2.65，Y_Fa2=2.22。

7）应力修正系数Y_Sa1、Y_Sa2。根据齿形的不同，查图2-9，本题选用如图2-9a所示的齿形，按当量齿数z_v1、z_v2查该图，得Y_Sa1=1.66；Y_Sa2=1.77。

（2）校核计算

5.静强度校核

传动平稳，无严重过载，故不需静强度校核。

6.结构设计及绘制齿轮零件工作图

1）大齿轮。因齿顶圆直径大于160mm，但小于500mm，查图2-42，故选用辐板式结构。假设与之配合的轴孔直径为28mm，本应由轴的强度设计与结构设计确定，大齿轮轴孔直径本题为假设值，其他结构尺寸参考图2-42，大齿轮零件工作图如图2-35所示。

2）小齿轮。小齿轮结构设计及零件工作图略。