为小型飞机发动机设计的一对齿轮圆柱齿轮.docVIP

设计小型航空发动机的一对斜齿圆柱齿轮传动。已知传递功率P=130KW，转速n=11460r/min, z=23, z=73,寿命L=100h，小齿轮做悬臂布置，使用系数K=1.25 解：1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 斜齿圆柱齿轮 由表10-8 P210 选择6级精度（GB 10095-88） 材料选择。飞行器上的齿轮要求质量小，传动功率大和可靠性高，因此必须选择力学性能高，表面硬化处理的高强度合金钢。尺寸较小且要求较高，故采用锻造（锻钢）毛坯。 选用材料20Cr2Ni4,该材料的热处理方法是渗碳后淬火，，芯部硬度350HBS,齿面硬度58-62HRC. 由题小齿轮齿数z=23，大齿轮齿数z=73，传动比为i=3.17 初步选择螺旋角β=14°(螺旋角不宜过大，以减小轴向力Fa=Ft*tanβ) 2.按齿面接触强度设计 按式10-21试算，即 d≥ 确定公式内的各计算数值 试选载荷系数=1.6 由表10-7 P205 查得齿宽系数==0.5(小齿轮做悬臂布置) 计算小齿轮传递的转矩 T== =1.08*10 N·mm 由表10-6 P201查得材料的弹性影响系数=189.8 Mpa（两个锻钢齿轮配对） 由图10-30 P217 选取区域系数=2.433 由图10-26 P215查得=0.77，=0.87，则=+=1.64 由图10-21（e）P210按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为=1650Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限=1650Mpa 由式10-13 P206 计算应力循环次数 =60*11460*1*100=6.876*10 =2.17*10 由图10-19 P207取接触疲劳寿命系数=1.15， =1.25（渗碳淬火钢） 计算接触疲劳许用应力 取失效率为1%，安全系数为S=1，由式10-12 P205得 =1.15*1650Mpa=1897.5Mpa =1.25*1650Mpa=2062.5Mpa 则许用接触应力为： =Mpa=1890Mpa 计算 试算小齿轮分度圆的直径,由公式得 mm =32mm 计算圆周速度 =19.2m/s 计算齿宽b及模数 齿宽 =0.5*32mm=16mm 模数 =mm=1.43mm 齿高 h=2.25=2.25*1.43mm=3.2mm 计算纵向重合度 =0.318*0.5*23*=0.91 计算载荷系数K 已知使用系数=1.25； 由表10-3 P195查得齿间载荷分配系数；() 由表10-4 P196 查得接触疲劳强度计算的齿向载荷分布系数=1.1； 根据v=19.2m/s和6级精度由图10-8 P194查得动载系数； 由图10-13 P198查得弯曲强度计算的齿向载荷分布系数=1.14. 故载荷系数K==1.25*1.12*1.1*1.1=1.694 K与相近，故不必按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径。 d==32mm 模数:==1.43mm 3.按齿根弯曲强度设计 由式10-17 P216有 确定计算参数 计算载荷系数 K==1.25*1.12*1.1*1.14=1.881 2） 由图10-20d P209查得齿轮的弯曲疲劳强度极限为 3） 由图10-18 P206 取弯曲疲劳寿命系数， 4） 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 P205得： =Mpa=712.5Mpa =Mpa=735 Mpa 5） 根据纵向重合度，从图10-28 P217查得螺旋角影响系数=0.89 6） 计算当量齿数 7） 查取齿形系数和应力校正系数 由表10-5 P200查得齿形系数2.616，2.22 应力校正系数=1.592，=1.77 8） 计算大小齿轮的并加以比较 ==0.005845 ==0.002325 小齿轮的数值比较大 设计计算 =1.66mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大，取标准值=2mm。齿数不变。 4.几何尺寸计算 （1）计算中心距 mm 圆整为99mm （2）被圆整后的中心距修正螺旋角 14°8′28″ 因值改变不多，故参数、、等不必修正。 计算大小齿轮的分度圆直径 =47.44mm =150.56mm