圆柱齿轮传动设计计算方法优化

根据表14-1中数据，圆柱齿轮传动的主动齿轮传递功率P₁=3.253kW，转矩T₁=77.454N·m，转速n₁=401r/min，传动比i₁₂=3.5。

1）选择齿轮材料,并确定许用应力。由于传递功率和转速中等,载荷有轻微冲击,为使结构紧凑,采用硬齿面齿轮传动。大小齿轮都采用45刚,表面淬火,齿面硬度45HRC。

由参考文献[1]图9-38和图9-39查出试验齿轮的疲劳极限，确定许用应力

σ_Hlim1=σ_Hlim2=1150MPa

σ_Flim1=σ_Flim2=320MPa

[σ_H]=0.9σ_Hlim1=0.9×1150=1035MPa

[σ_F]=1.4σ_Flim1=1.4×320=448MPa

2）选择齿轮传动的精度等级和设计参数。由于是带式运输机上用齿轮传动，转速不高，参照参考文献[1]表9-12，选择普通8级精度，要求齿面粗糙度R_a≤3.2～6.3μm，采用范成法插齿或滚齿。

取小齿轮齿数z₁=18，则z₂=i₁₂z₁=3.5×18=63。参考文献[1]表9-11选齿宽系数ψ_d=0.65。初选螺旋角β=10°。

3）按轮齿弯曲强度计算模数。按参考文献[1]式（9-32）计算当量齿数

z_V2=iz_V1=3.5×18.8=65.8

从参考文献[1]表9-10查出复合齿形系数Y_SF1=4.43，Y_SF2=3.88。

根据较小冲击载荷、轴承对称布置和轴的刚度较大，取载荷系数K=1.4。

按参考文献[1]式（9-53）计算模数（由于σ_FP1=σ_FP2，而Y_FS1>Y_FS2，将Y_FS1代入计算）

按参考文献[1]表9-1取标准值m_n=2mm。

上式中，根据参考文献[1]表9-8选取的A_m=12.0，对应的螺旋角范围是15°<β≤25°。

4）协调设计参数。

①计算中心距

取a=85mm。

②计算螺旋角

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β在8°～25°的范围内，适用。

5）计算主要几何尺寸。

①齿轮分度圆直径

d₂=id₁=3.5×37.778=132.222mm

②齿轮齿顶圆直径

③齿轮齿根圆直径

齿宽为

b=ψ_dd₁=0.65×37.778=24.556mm

圆整取b₂=26mm，b₁=32mm（为了便于安装，通常取小齿轮的齿宽比大齿轮大5～10mm）。

6）校核齿面接触强度

根据参考文献[1]式（9-52），满足齿面接触强度所需要的小齿轮分度圆直径为

它小于设计结果d₁=37.778mm，故齿面接触强度足够。

7）齿轮圆周速度

对照参考文献[1]表9-12，满足斜齿圆柱齿轮传动8级精度要求的v≤10m/s。

8）进行齿轮结构设计，确定技术要求，画出齿轮工作图（略）。