轴的刚性较小，载荷有轻微冲击。大小齿轮材料均用40Cr，表面淬火，齿面硬度为（48～55）HRC，齿轮精度为7级，两班制工作，预期寿命5年，可靠性一般。
5）试设计一闭式单级直齿圆锥齿轮传动。已知：输入转矩T1 ＝90.5N﹒m，输入转速n1=970r/min，齿数比u=2.5。载荷平稳，长期运转，可靠性一般。
解：
计 算 与 说 明 1、确定齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数 小齿轮材料选用45钢，调质处理，由表4-2，查得硬度为217-255HBW，取平均硬度为240HBW。大齿轮材料选用45钢，正火处理。硬度为162-217HBW，取平均硬度为200HBW。 齿轮精度等级7级； 取z1主 要 结 果 ?22；z2?z1?i?22?2.5?55 2、确定许用应力 查图4.19-3，得?Hlim1查图4.19-1，得?Hlim2查图4-21-4，得?Flim1 查图4-21-1，得?Flim2?540MPa； ?390MPa ?350MPa； ?160MPa。 因题为长期运转，暂设五年，每天工作16小时，每年工作300天。 查表4.10，取SHmin?1.1； SFmin?1.25。 zu?2?2.5 z1N1?60?1000?5?300?16?14.4?108 N2?N1u?14.4?1082.5?5.76?108?0.975； 查图4.20，得ZN1ZN2?1.043 查图4.22，得YN1 ?0.884； YN2?0.903 13
???H1??Hlim1ZN1?540?0.975?478.6MPa SHmin1.1???H1?478.6MPa ???H2??Hlim2ZN2?390?1.043?369.8MPa SHmin1.1???H2?369.8MPa ???F1?316.7MPa ???F2?115.6MPa ???F1??Flim1YN1YX1?350?0.884?1?316.7MPa SFmin1.25???F2??Flim2SFminYN2YX2160??0.903?1?115.6MPa 1.25 3、齿面接触疲劳强度计算 (1)计算工作转矩 T1?90.5Nm (2) 按齿面接触疲劳强度设计，由式4-32 2?ZE?ZH?Zε?4.7KT1??d1?32??R(1?0.5?R)u???H???齿宽系数取?d ?0.3 u?2.5 因工作载荷平稳，查表4-4，KA 估计v?1.1。 ?5m/s， ?1.17； 查图4-9取，KV估计KAFtb?100 ?1.2 ?1.88。 查表4-5 取K? 查表4-11取，K? K?KAKvK?K??1.1?1.17?1.2?1.88?2.9。 (3) 计算齿面接触应力 查图4-14，ZH查表4-6，ZE?2.5。 ?189.9MPa。 u?ctg?1?tg?2?2.5 14
?1?21.8?;?2?68.2? zv1????z1z22255??23.7;z???148.1v2??cos?1cos21.8cos?2cos68.2?11??zv1zv2???1???1?cos??1.88?3.2?????1.723 ????23.7148.1??????????1.88?3.2??Z??4????34?1.723?0.8712 3?ZE?ZH?Z?4.7KT13?d1?2???H??R(1?0.5?R)u??3????2 4.7?2.9?90500189.9?2.5?0.87122?()?141.742369.80.3(1?0.5?0.3)?2.5取d1?176 ??R?d1?55 则齿宽bm?d1176??8mm z1224、校核轮齿弯曲疲劳强度 由图4-18查得，YFa1 查图4-16得，YSa1?2.62；YFa2?2.19； ?1.61；YSa2?1.79； 因???1.723得Yε?0.25?0.75?a?0.685 由式4-33 ?F1?4.7KT1?R(1?0.5?R)zm4.7KT12213u?12YFaYSaY????F1? ?F1???R(1?0.5?R)zm22213u?132YFaYSaY??2.62?1.61?0.685 4.7?2.9?90500220.3?(1?0.5?0.3)?22?8?2.5?1?24.6515
?F2??F1YFa2YSa22.19?1.79?24.65??22.9 YFa1YSa12.62?1.61大小轮齿弯曲疲劳强度满足要求 5、确定传动主要尺寸（略） 6、齿轮结构图（略）
第五章 蜗杆习题 答案
1. （3）， 2. （2）， 3. （1），4. （2）， 5. （3）， 6. （2）， 7. （4）， 8 （3）。
2. 1）点蚀，齿根折断，齿面胶合；2）蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角； 3）齿面胶合，点蚀，齿面接触疲劳，齿根弯曲疲劳，齿面磨损，轮齿折断，齿根弯曲疲劳；4）传动比，效率，传动比；5）青铜 、 碳钢或合金钢；6）相同 ，导程角。 3．设计计算题：
1）如图5.19，蜗杆主动，T1?20N?m，m?4mm，z?2，d1?50mm，蜗轮齿数z?50，
12传动的啮合效率??0.75，试确定：（1）蜗轮的转向；（2）蜗杆和蜗轮上作用力的大小和方向。
解：(1)蜗轮的转向如图所示
（2）蜗杆和蜗轮上作用力方向如图所示 Ft1?Fa2????T2 T12T12?20 N ??800d150?10?3m ?T2?T1???20?0.75?15 N·
d2?mz2?4?50?200mm Fa1?Ft2?2T22?15??150 N ?3d1200?10?Ft2tan??150?tan20??55 N
Fr1?Fr22）如图5.20蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。已知输出轴上的锥齿轮z4的转向n4。 （1）欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向； （2）在图中标出各轮轴向力的方向。
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