标准直齿圆锥齿轮设计计算题例

例5:设计一对正交轴传动的标准直齿圆锥齿轮对,要求如下:

输入转速:500转/分;  输出转速:120~130转/分;  传动功率:3kW。

1.预定计算:主要目的确定齿数比及所需的齿轮模数。

执行以下步骤:

1.1 选择“定轴传动齿轮对\圆锥齿轮设计计算\预定计算......”菜单项,如下图:

1.2 在弹出的对话框中填写“标题”、“编号”、“日期”等;
选择“直线齿”栏中的“标准齿形制”;
给定小齿轮齿数Z1 = 15,给定输入转速 n1 = 500 转/分;
试给以大齿轮齿数,当最终Z2 = 61时,输出转速 n2 = 122.95转/分;(齿数互为质数较好)。
给定传动功率 P = 3kW;
给定材料的力学指标:
    接触强度极限 σHlim = 1100 N/mm2,
    弯曲强度极限 σFlim = 400 N/mm2;

从以上输入数据分别得到传动比与输出扭矩。

1.3 点击“工况系数KA”按钮,弹出对话框:

选择原动机与齿轮对负载的工况状态,或用推动滑标调整工况系数,最后点击确定钮,KA = 1.575。

1.4 点击“接触齿向载荷分布系数”钮,弹出以下表格式对话框:

根据齿轮支承情况,小齿轮以悬臂安装方式,选择“一齿轮悬臂”项,在轴支承刚性“较好”行选取系数K = 1.5。点击“确定”。

1.5 点击“弯曲齿向载荷分布系数”钮,弹出以下表格式对话框:

与上同样方法选择“一齿轮悬臂”项,在轴支承刚性“较好”行选取系数K = 1.15。点击“确定”。

1.6 点击“齿形系数”钮,弹出以下图算式对话框:

将纵座标滑标推至 ZV = 15.5 线与 Yf = fχ=0(zv) (红色)曲线交点处,点击“确定”钮,得齿形系数 YF = 3.23375。

1.7 点击“计算大端端面模数”钮,得 mt = 3.7078 mm,这是根据设计条件所需的大端面模数最小值,然后点击“保存返回”钮。

在弹出的保存文件对话框中,在指定文件夹下指定数据输出文件名 ConTest_1.cng ,保存预定计算数据。

    此同时也将产生同名的 ConTest_1.tng 报告文件,在主窗口显示预定计算的数据报告,可以进行版面整理,重新保存(计算报告所保存的文件的扩展名是“.tng”,这是文本文件,可以直接打印,或在Word等编辑程序中读取、编辑、或打印)。

2.几何计算:根据预定计算结果进行圆锥齿轮对的个几何参数计算

执行以下步骤:

2.1 选择“定轴传动齿轮对\圆锥齿轮设计计算\几何计算......\直线齿......”菜单项,如下图:

2.2 在弹出对话框中,点击“调入预定数据”钮,弹出文件对话框如下图:

选择在预定计算中产生的圆锥齿轮计算数据文件:ConTest_1.cng。

在此对话框中可以点击“视图放大”图标,在弹出的齿轮对放大示意图中了解各几何参数的符号定义,并随时关闭它。

2.3 将模数改为标准模数: m = 3.75 mm 。推移滑标适当调整齿宽系数 φR = 0.3 (若模数调整比预定值加大,可以适当调小齿宽系数,若不考虑尺寸浪费,一般加大齿宽系数);选择“等顶隙”收缩齿方式以确定齿顶角。
    最后点击“开始计算”钮,进行几何计算。

计算过程中(可能)弹出一个提示框,提示齿宽的计算值为35.33mm,考虑到要把齿宽圆整到整数:b = 35mm,点击“是”。

    

2.4 再次执行“开始计算”后,点击“保存返回”纽。

             

    2.5 在弹出的文件保存对话框中仍选择原来的数据记录文件 ConTest_1.cng(二进制文件:*.cng)保存。

     此同时也将在 ConTest_1.tng 报告文件中追加计算结果内容。

    

    主窗口显示所有数据报告内容,若进行版面整理,或加写必要的注释说明,须再次保存此文件。

    注意到报告最后的校验提示,因为本设计只考虑直齿圆锥齿轮,所以提示第一项要求增大螺旋角不予考虑;只考虑须增加齿数,对此进行下一步优化改进。

3. 修改齿数:

选择“定轴传动齿轮对\圆锥齿轮设计计算\几何计算......\直线齿......”菜单项,如下图:

3.1 在打开的程序对话框中按“调用数据”钮。

    

3.2 在打开的文件对话框中选择原设计计算数据文件:ConTest_1.cng,打开。

                

3.3 弹出一个提示对话框,提示若要改变齿形制,则需重新进行预定计算。
    不改变齿形制,点“确定”。

    

3.4 将小齿轮齿数改为:z1 = 17,大齿轮齿数改为:z2 = 65 (输出转速:n2 = 130 转/分)。
    点击“开始计算”:

    

    弹出齿宽计算值的提示对话框,同2.3项,点击“是”。

        

3.4 将齿宽圆整为: b = 38mm,点击“开始计算钮”。最后点击“保存返回”钮

                    

    3.5 在弹出的文件保存对话框中仍选择原来的数据记录文件 ConTest_1.cng(二进制文件:*.cng)保存。

     此同时也将在 ConTest_1.tng 报告文件中追加计算结果内容。

        

    查看最后校验结果,齿数符合要求,整理报告文件,打印。