第三章 斜齿轮设计例题
例 题
例3-2 设计螺旋运送机的双级圆柱齿轮减速器中的高速级圆柱齿轮传动(图3-22)。已知：调整级主动轮输入功率
＝15kW，转速
=970r/min,齿数比u=4，单向运转，载荷平稳，每天工作16小时，预计寿命5年，可靠性要求一般，轴的刚性较小，电动机驱动。
图3-22 双级圆柱齿轮减速器简图
解：
1、要求分析
(1)使用条件分析
传递功率：
＝15kW；主动轮转速：
＝970r/min；齿数比：u＝4
转矩：
圆周速度：估计V≤4m/s。属中速、中载，重要性和可靠性一般的齿轮传动动。
(2)设计任务
确定一种能满足功能要求和设计约束的较好的设计方案，包括：
一组基本参数：m、
、
、
、
、b、
主要几何尺寸：
、
、a、... 等
2、选择齿轮材料。热处理方式及计算许用应力
(1)选择齿轮材料、热处理方式
按使用条件，属中速、中载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。可选用软齿面齿轮，也可选用硬齿面齿轮。本例选用软齿面齿轮,并具体选用：
小齿轮：45钢，调质处理，硬度为230～255HBS；大齿轮：45号钢，正火处理，硬度为190～217HBS。
(2) 确定许用应力
A、确定极限应力
和
齿面硬度：小齿轮按230HBS，大齿轮按190HBS。查图3-16得,
=580MPa ,
=550MPa；查图3-17得
=220MPa,
=210MPa。
B、计算应力循环次数N,确定寿命系数
、
查图3-18得，
＝
＝1；查图3-19得，
＝
＝1。
C、计算许用应力
由表3-4取
＝1，
＝1.4
由式3-11得
3、初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸
(1)选择齿轮类型
根据齿轮传动的工作条件(中速、中载，v ≤4m/s等)，选用斜齿圆柱齿轮传动。
(2) 选择齿轮精度等级
按估计的圆周速度，由表3-5初步选用8级精度
(3) 初选参数
初选：b=12°；
＝26，
＝
u＝26×4＝104，
＝
＝0，
＝0.9
(4) 初步计算齿轮的主要尺寸
因电动机驱动，工作机载荷平稳，查表3-1,得
=1；
因齿轮速度不高，取
=1.05；
因非对称布置，取
＝1.13，
=1.2；
则K=
=1×1.05×1.13×1.2＝1.424。
由图3-11查得
＝2.45；查表3-2，
；取
。
。
由于是软齿面，故先接触疲劳强度计算，再校核弯曲疲劳强度。
由式(3-16)，可初步计算出齿轮的分度圆直径
、
等主要参数和几何尺寸：
按表3-7，取标准模数
＝2.5mm
圆整后取：a =168mm。
修改螺旋角
与估计值相近
，取
，
(5) 验算轮齿弯曲强度条件
按式(3-17)验算轮齿的弯曲强度条件。
计算当量齿数：
查图3-14得，
，
。查图3-15得，
，
。
取
。
计算弯曲应力
弯曲强度也满足要求。
通过上面计算所得到的一组基本参数和尺寸，能满足功能要求和约束条件，是一个可行方案，但不是唯一的方案，也不一定是最好的方案。适当改变参数(如改变
、b等)或材料、热处理方式，经同样计算，还可得到多种可行的方案，然后再对这些可行方案进行技术经济评价或凭设计者的经验，确定出一种较好的方案。由于篇幅所限对其它的设计方案就不再一一列出。
5、结构设计和绘制齿轮零件工作图(略)。