齿轮传动精度设计
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2K H“1 u 1 Zd H Z E Z;'-H 1mm (3-2)3高速级齿轮设计3.1选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数3.1.1压力角选定直齿圆柱齿轮,属于一般用途的齿轮传动,压力角取203.1.2精度选择带式输送机为一般工作机器(通用减速器),参考表10-6⑵,选用7级精度3.1.3材料选择由表10-1[2],选择小齿轮材料为40Cr (调质),齿面硬度280HBS,大齿轮材料为45号钢(调质),齿面硬度为240HBS。
硬度差为40HBS。
3.1.4齿数选择闭式齿轮传动,试选小齿轮齿数Z1=20,大齿轮齿数Z2为:z2= u Z| (3-1)式中:乙——小齿轮齿数;u——I轴与U轴之间的传动比。
故由式3-1,得大齿轮齿数Z2:z2=4.83 20=96.6取z2=97。
3.2按齿面接触疲劳强度设计3.2.1试算小齿轮分度圆直径小齿轮分度圆直径d1t可由下式近似计算:(1)确定公式中的各参数值①试选K Ht=1.3(3-3)O d = 1。
(3-4)式中:?a ——端面重合度,按下式计算:a1=arccos[ Zcos-::] *]N 2h =arccos[ z 2cos:Z 2 2h ;](3-5)z/tan J a1-tan J ) - z 2(tan _::a2-tan r )2 二式中:Z 1 小齿轮齿数;z 2 -------- 大齿轮齿数; h a ---------- 齿顶高系数;② 小齿轮传递的转矩T i 为:h =9.55 106 旦 N mm式中:P i —— I 轴的输入功率,单位:kW ;n i --------- I 轴的转速,单位:r/min 。
故由式3-3,得小齿轮传递的转矩T i :T=9.55"06PN mm = 2.381 如04N mmn i③ 因为小齿轮相对支承非对称布置,所以由表10-7⑵,可查得齿宽系数 ④ 由图10-20⑵,可查得区域系数Z H =2.5。
齿轮精度等级定义与各国标准比较1、齿轮精度主要是控制齿轮在运转时齿轮之间传递的精度,比如:传动的平稳性、瞬时速度的波动性、若有交变的反向运行,其齿侧隙是否达到最小,如果有冲击载荷,应该稍微提高精度,从而减少冲击载荷带给齿轮的破坏。
2、如果以上这些设计要求比较高,则齿轮精度也就要定得稍高一点,反之可以定得底一点3、但是,齿轮精度定得过高,会上升加工成本,需要综合平衡4、你上面的参数基本上属于比较常用的齿轮,其精度可以定为:7FL,或者7-6-6GM精度标注的解释:7FL:齿轮的三个公差组精度同为7级,齿厚的上偏差为F级,齿厚的下偏差为L级7-6-6GM:齿轮的第一组公差带精度为7级,齿轮的第二组公差带精度为6级,齿轮的第三组公差带精度为6级,齿厚的上偏差为G级,齿厚的下偏差为M级5、对于齿轮精度是没有什么计算公式的,因为不需要计算,是查手册得来的。
6、精度等级的确定是工程师综合分析的结果,传动要求精密、或者是高负载、交变负载……就将精度等级定高一点7、精度等级有5、6、7、8、9、10级,数值越小精度越高8、(齿厚)偏差等级也是设计者综合具体工况给出的等级,精密传动给高一点,一般机械给低一点,闭式传动给高一点,开式传动给低一点。
9、(齿厚)偏差等级有C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S级,C级间隙最大,S 级间隙最小。
10、不管是精度等级,还是偏差等级,定得越高,加工成本也越高,需要综合分析之后再具体的给出一个恰当的精度等级和偏差等级。
11、对于齿轮的常规检验项目,分为3组检验项目,分别如下:12、第一组检验项目主要是保证传递运动的准确性,其项目包括:切向综合公差Fi'、周节累积公差Fp、k个周节累积公差Fpk、径向综合公差Fi"、齿圈径向跳动公差Fr、公法线长度变动公差Fw13、第二组检验项目主要是保证传递运动的平稳性、噪声、振动,其项目包括:切向一齿综合公差fi'、基节极限偏差fpb、周节极限偏差fpt、径向一齿综合公差fi"14、第三组检验项目主要是保证载荷分布的均匀性,其项目包括:齿向公差Fβ、接触线公差Fb、轴向齿距极限偏差Fpx15、齿轮的齿坯公差的精度等级为:5、6、7、8、9、10级16、齿轮中间的孔公差、及其形位公差:IT5、IT6、IT7、IT8级17、齿轮轴的尺寸公差、及其形位公差:IT5、IT6、IT718、顶圆直径公差:IT7、IT8、IT919、基准面的径向跳动、基准面的端面跳动:根据直径的大小,按照5、6、7、8、9、10级查表20、需要说明一下:我给出的·第一组、第二组、第三组检验项目是比较全的,但是,在实际中,在实际的图纸上,我们列出的检验项目没有这么多,太多了不但给检验带来麻烦,还增加制造成本,所以,在图纸上只检验其中的几项即可,你可以参看一下专业的齿轮图纸,也可以在《机械设计手册》上看看例题,在此给你列出常规要检查的、在图纸上要列出来的项目:21、小齿轮的检验项目:21、根据你上面给出的参数,小齿轮的精度等级可以定为7FL,接下来级,就是按照精度等级差手册:22、周节积累公差Fp:0.06323、周节极限偏差fpt:0.01824、在图纸上标注的齿坯公差:内孔按照IT7级:在手册上按照孔径大小查《标准公差表》25、顶圆的径向跳动:按照外径尺寸大小查《标准公差表》26、大齿轮的检验项目:27、周节积累公差Fp:0.09028、周节极限偏差fpt:0.02029、在图纸上标注的齿坯公差:内孔按照IT7级:在手册上按照孔径大小查《标准公差表》30、顶圆的径向跳动:按照外径尺寸大小查《标准公差表》本网络手册中的圆柱齿轮精度摘自(GB10095—88),现将有关规定和定义简要说明如下:(1) 精度等级齿轮及齿轮副规定了12个精度等级,第1级的精度最高,第12级的精度最低。
齿轮齿条传动设计计算 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】1.选定齿轮类型、精度等级、材料级齿数1)选用直齿圆柱齿轮齿条传动。
2)速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。
3)材料选择。
由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,齿条材料为45钢(调质)硬度为240HBS。
4)选小齿轮齿数Z1=24,大齿轮齿数Z2=∞。
2.按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算,即d1t≥2.32√K t T1φdu+1u(Z E[σH])23(1)确定公式内的各计算数值1)试选载荷系数K t=。
2)计算小齿轮传递的转矩。
(预设齿轮模数m=8mm,直径d=160mm)T1=95.5×105P1n1=95.5×105×0.24247.96=2.908×105N?mm3) 由表10-7选齿宽系数φd=0.5。
4)由表10-6查得材料的弹性影响系数Z E=189.8MPa12。
5)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;齿条的接触疲劳强度极限σHlim2=550MPa。
6)由式10-13计算应力循环次数。
N1=60n1jL h=60×7.96×1×(2×0.08×200×4)=6.113×1047)由图10-19取接触疲劳寿命系数K HN1=1.7。
8)计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为1%,安全系数S=1,由式(10-12)得[σH]1=K HN1σHlim1S=1.7×600MPa=1020MPa(2)计算1)试算小齿轮分度圆直径d t1,代入[σH]1。
d 1t ≥2.32√K t T 1φd u +1u (Z E [σH ])23=2.32√1.3×2.908×1050.5∞+1∞ (189.81020)23=68.89mm2) 计算圆周速度v 。
1. 确定齿轮的精度等级
确定齿轮精度等级的方法采用类比法。
见表10.4所示, 减速器用齿轮精度等级为6~9级。
计算齿轮圆周线速度,确定其平稳性精度。
)s /m (10006022⨯=n d v π从动轮转速为 从动轮分度圆直径为 681
.222 12414cos /723cos /22="'︒⨯==βz m d n n /r (5.1874/750/12
mi i n n ===)
s /m (185.2 1000605.187681.222 100060 22=⨯⨯⨯=⨯=ππn d v 则
根据v = 2.185m/s查表10.5得平稳性精度为9级考虑减速器运动精度要求不高,载荷分布均匀性精度一般不低于平稳性精度,故确定齿轮传递运动准确性、传动平稳性、载荷分布均匀性分别为·9级,9级、8级。
确定齿轮必检偏差项目的允许值由表10.1、和表10.2(在下页)得:
运动准确性:齿距累积总偏差FP = 0.1
平稳性:单个齿距偏差fpt = ±0.026
齿廓总偏差Fα= 0.036
载荷分布均匀性:螺旋线总偏差Fβ=0.029
200
(1)最小法向侧隙
的确定min bn j mm 18.13912414cos 2)7218(3cos 2)(21n ="'︒⨯+⨯=+=βz z m a 2008)
3. 确定齿轮的最小法向侧隙和齿厚上、下偏差
根据中心距a 查表10.6。
用插入法得 jbnmin= 0.152mm 。
(2) 齿厚上、下偏差的计算 ① 上偏差:
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=n n bn min bn sns tan 2cos ) 5.10(ααa f J j E 由式()[]
222221pt bn /34.02)(88.0 ) 4.10(βF b l f f J pt ++=由式 由表10.1和表10.2查得 fpt1=23μm, fpt2=26μm, Fβ=29μm 和 L = 100 , b = 55。
将上述数据代入上式(10.4)
\\\\\\\\\\\\\-
()[]μm 8.442955/10034.02)2623(88.02222bn =⨯+++=J
n bn min bn 2005.00448.0,146.0====α和a f J j 将上述数据: tan cos 2n n bn min bn sns ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+-=ααa f J j E 代人式(10.5)得齿厚上偏差为 120.020tan 05.02cos200.00480.146- 00-=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=② 下偏差: s
sns sni T E E -=n 22r tan 2 )7.10(α⨯+=r s F b T 由式0.1450.1151.26IT926.1r =⨯==b 由表10.7 056.0 1.10r =F 得由表147.020tan 208.0185.0 022=⨯+=s T 则s sns sni
T
E E -=267.0147.0120.0-=--=
公法线长度按下式计算 对于中等模数的齿轮通常用公法线长度上、偏差代替齿厚上、下偏差。
(3) 公法线长度及其上、下偏差的计算
()[]Z 14.05.0cos n n +-=k m W k πα跨齿数 k 按下式计算 )9( 5.85.09725.09取=+=+'=z k ()[]303.780149.0725.0920cos 3 W k =⨯+-︒⨯=π124
.020sin 056.072.020cos 120.0 00-=⨯--= sin 72.0cos n
n s ni bni αα+=E E 208.020sin 056.072.020cos 267.00
0-=⨯+-= 根据Esns=-0.110、 Esni=-0.223和 Fr=0.056代入式(10.8),可得公法线长度上、下偏差为 sin 72.0cos n n sns bns αα-=E E
IT8 由表10.10得基准孔Φ58的尺寸公差为 4. 确定齿坯精度
(1) 基准孔的尺寸公差和几何公差 ① 基准孔的尺寸公差
即Φ53H8 = E E 046.00 53+φ。