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--------------漸開線圓柱齒輪強度校核GB/T3480-1997--------------* e6 ? H/ n3 }0 A
------------------------輸入參數-------------------------------
4 U4 d# _2 M2 W9 q& S此計算針對閉式齒輪傳動
) K5 c: o. i0 p' q1 z 外嚙合
3 B$ `, K" K; L! } 小齒輪是其它 大齒輪是其它- T1 Q4 }% A% t
功率(千瓦) P =0.15kW3 s K6 `% H3 F3 b2 k
小齒輪轉速(轉/分) n1 =81
0 d* C) M( u! y# c" d法向模數(mm) mn =1
" s: ~4 o# [8 @$ S使用系數 KA =1.25 P' ~, T0 e) q. m2 {7 M( {
油粘度(mm2/s) ν40= 33.5 " f! H) t8 v' ~
設計壽命: 5000小時小時: e# _, x* ~, u1 C6 u9 h
運轉類型: 雙向運轉
+ L5 t; x8 i: [; w e齒面點蝕: 允許少量點蝕
; t6 c2 H, V+ ?/ Q9 h1 \& ~% g a4 m第Ⅱ組公差等級: 8" j, g+ ~$ f/ t( {( P! {
第Ⅲ組公差等級: 8
. z" B1 p2 G$ x8 n L- l" z齒形角 αn =20.000°=19°59'60"
. n* G, K& n# n- ]7 \螺旋角 β =0.00°=0°0'0"
; ~4 M3 k/ N) T1 ?+ d+ n工作油溫 θoil=50℃
7 D4 F3 C" r5 `# ?2 |4 [/ b/ e 不是人字齒) r% f, g. D$ N B- s
裝配時進行檢驗調整* v) r! h) f$ l& n6 j+ A. w) d; \7 f
一般齒輪
% B0 p, p5 @; o2 |潤滑方式 噴油潤滑9 l- o0 D; z/ {; t) H1 d
驅動方式 小輪驅動大輪3 S2 t- m* g( {- T! r% `8 O
小齒輪布置系數 K =-0.600
1 n/ Z7 q7 I0 D7 L5 F軸承間距(mm) L =100.0006 s: E3 B1 X4 o$ W
齒輪偏心距或懸臂伸出量(mm) s =0.000% [% W2 b& A8 y7 Z3 N
彎曲變形當量軸徑(mm) dsh =18.300, N2 W) k8 y( a S! |6 w' `' G
齒輪/軸裝配型式 一般: v- k3 c$ n5 N, R; j b% k
最小接觸強度安全系數 SHmin=1.00; O) {! n, }9 x1 y& U/ E1 X
最小彎曲強度安全系數 SFmin=1.25
! A9 ^9 H" {/ j' Z8 E 小齒輪 大齒輪
7 H1 k' W" y6 {( v- X3 @齒數 Z1 =22 Z2=66
0 a, j: m4 g$ h9 w6 ~9 ~9 o變位系數 xn1 =0.5 xn2=-0.5
5 ~. h( `2 m6 K( `% I4 ]0 t總齒寬(mm) b1 =15mm b2=15mm
% e6 a! _% F5 o9 s' l4 o% e輪緣內腔直徑(mm) Di1 =0 mm Di2=0 mm( o& u2 C6 D) s/ _
齒輪材料: 表面硬化鋼、氮化鋼 表面硬化鋼、氮化鋼5 e: W V. `6 D( d; G4 z
齒面粗糙度(μm) Ra1 =16 Ra2=16
" C( Y- u$ R. `$ h8 Y齒根圓角處的表面粗糙度(μm) Raj1=16 Raj2=16
1 N6 g. y# y+ l接觸強度極限(MPa) σHlim1=1350 σHlim2=13504 X M$ F" A- u' ]
彎曲強度極限(MPa) σFlim1=540 σFlim1=540# g" c/ M" }6 I
輪緣厚度(mm) SR1 = 3.5 SR2= 3.5
. |* D2 M/ V1 a I2 c0 z" j輪幅厚度(mm) bs1 = 15 bs2= 15
& m, \9 K! k3 C+ c4 T1 M+ d齒頂修緣量(μm) ca1 = 30 ca2= 30 - l6 X2 I0 ^: g* I
----------------------幾何及精度參數-------------------------------/ O% m: H9 X7 g8 E6 L9 I: { E1 |
小齒輪 大齒輪
8 p- L4 y) G5 R, j, S分度圓直徑(mm) d =22.000 66.0002 K5 i2 B: S1 |
節圓直徑(mm) d' =22.000 66.000& C) P1 v" q6 I& `1 L4 S
頂圓直徑(mm) da =25.000 67.000
; G X' U4 `2 g( {5 }- R根圓直徑(mm) df =20.500 62.500
! Z% G n" v4 s2 s0 P/ q基圓直徑(mm) db =20.673 62.020
7 Y2 L+ u ^' C齒高(mm) h =2.250 2.250' s( u# M/ J9 h" O: ]; c
滑動率 η =0.779 1.629% Q/ @% ` C, n: S& D6 B
基節極限偏差(μm) fpb = 18 18 , G$ P5 w6 N. a# J6 r% \0 t) V
周節極限偏差(μm) fpt =19 19
7 v. Q2 V% E e中心距(mm) a =44.0002 h3 o/ o* z# w# ^3 F- a9 l2 ]; h% ?
嚙合角(°) α' =20.000
" @% d! P, w; B+ I2 J: s分度圓線速度(m/s) v =0.093
5 `5 g9 X$ `3 K0 X0 ~端面重合度 εα=1.577
% I5 v+ m& ~8 G7 f8 u1 N& S軸向重合度 εβ=0.000: X; g. H6 i/ t( X9 N! t" }2 F: k
齒形公差(μm) ff = 14
9 ] r" i, g! m1 h" g齒向公差(μm) Fβ = 18 % d' |; ?% u+ h( @
------------------------接觸強度系數-------------------------------4 h. j$ _: y# d( Q7 `
臨界轉速比 N =0.002
$ A, E$ T. ~( M誘導質量 mred=0.002kg/mm
* a6 J4 x. I1 [. B動載系數 Kv =1.0025 S3 [( E! Q6 M7 y, Y
單對齒剛度 C' =13.694, H0 z6 {; B' Y' m; N
嚙合剛度 Cγ =19.616
/ L J# `( G" R1 G; D小齒輪結構尺寸系數 γ =0.4652 l& K/ x+ }% o) ?$ @
齒向載荷分布系數 KHβ=1.677
" `1 I& ?# O5 G0 W, k. i齒間載荷分布系數 KHα=1.167
Y: s6 D" `$ r' ~; \節點區域系數 ZH =2.495
9 O0 ~5 ~- j1 V5 I1 s彈性系數 ZE =189.812# q4 P# O) m3 x9 s, l% @
重合度系數 Zε =0.899
0 E4 a4 ?: H: Z螺旋角系數 Zβ =1.000
: y6 c w. f9 Z W齒面工作硬化系數 ZW =1.000
4 J# D' u s& O 小齒輪 大齒輪. {1 P# ^4 m8 L9 E$ U
潤滑劑系數 ZL =0.961 0.972
5 D8 u9 x* c: {% J$ m# ]速度系數 ZV =0.968 0.978/ L+ s2 r9 s5 s0 ?
粗糙度系數 ZR =0.856 0.897& w# w; {1 `4 \: O- \" g* s9 S
尺寸系數 ZX =1.000 1.0005 e, c4 R; f/ R Q
壽命系數 ZNT =1.236 1.320- p# p8 G4 j' c/ u: E9 y1 ?
單對齒嚙合系數 ZB ZD =1.000 1.000
, W' u: F5 R0 D# `------------------------彎曲強度系數-------------------------------3 X& w, ^; O2 F' y' K% h
齒向載荷分布系數 KFβ=1.555: B, K1 U3 f, s, y
齒間載荷分布系數 KFα=1.1671 v; W% C7 w- C C9 Y/ C% F: w5 r9 ~+ }
重合度系數 Yε =0.726
9 Z- N8 z g! e/ E螺旋角系數 Yβ =1.000# H) s5 z: G! U4 i7 x3 V; e+ c6 j; _
試驗齒輪的應力修正系數 Yst =2.0
4 b1 @ d! h" R- W6 R( e* e 小齒輪 大齒輪
# C" D0 c! }4 l; s( d7 s30°切點處曲率半徑系數 ρF/mn=0.423 0.6329 w; a) g0 u) u6 R' P
尺寸系數 YX =1.000 1.000
! H1 y/ b- _( I7 y. I/ E1 d3 S齒形系數 YF =1.108 1.691
# o" K, d5 o% F0 r應力修正系數 YS =2.351 1.7324 B3 [. r4 @3 M& }9 S$ N
壽命系數 Ynt =0.959 0.980
. `* ^( a. a, T相對齒根圓角敏感系數 YδrelT=1.001 0.991( W/ \6 z6 E2 ~+ ]6 t0 e
相對齒根表面狀況系數 YRrelT=0.838 0.838
) z$ I O/ X$ T) {; X, g2 Q! P; O$ C輪緣系數 YB =1.002 1.0020 {" A4 `# J$ \& i
------------------------膠合強度系數-------------------------------
% R* J+ S0 c3 T S: F Z油粘度(mm2/s) ν=20.1& ]5 K. _# f5 Y, i5 ^
平均摩擦系數 μm=0.732
+ M" N( M) D. n5 T熱閃系數 XM=50.000* ^- o; g5 R7 s" `+ ^, C
小齒輪齒頂E點的幾何系數 XBE=0.371
2 i$ ~0 N( X4 o7 y- Y$ N單位齒寬載荷 wt=262.752N/mm
8 `' o) s7 n7 Y9 d/ M! R嚙入沖擊系數 XQ=1.000
+ I! I2 P6 S5 J& w# K4 ^5 v# {重合度系數 Xε=0.253
$ |. }+ A1 Y; b6 {2 w. B0 C; T5 d加權系數 C1=0.700, `8 x" M- H' O8 q( } u3 z5 c2 o
潤滑系數 Xs=1.200# H9 k- L5 K, o0 S
加權系數 C2=1.500( S5 W2 H$ ~* V5 x! t6 d3 t! w
材料焊合系數 Xw=1.000
7 J0 C4 Z/ v8 v1 I螺旋線系數 KBγ=1.000
8 p: ^6 v, M- n& K5 n3 \3 E- z- Z; k i2 e齒頂修緣系數 Xca=2.135
9 X$ w( p* S- H$ ^7 m( qFZG潤滑油的膠合載荷級 FZG= 7 * p7 `9 o% F9 w& `2 W
試驗齒輪的本體溫度 θMT=118.173℃+ Y0 I( ]1 p' }9 @& m5 M
試驗齒輪的積分平均溫升 θflaintT=54.419℃% m2 I3 J7 M8 Y$ t6 |) U$ O
載荷全部作用于小輪齒頂E點時的瞬時溫升 θflaE=49.195℃) v: K/ g9 v% p$ K
積分平均溫升 θflaint=12.435℃
+ D" L+ M+ u1 d; ~- h- Q本體溫度 θM=70.445℃, d+ A1 N( E. { u# o& X4 t
積分溫度 θint=89.098℃7 q# r9 j+ ]- B9 g/ n/ K" A
膠合溫度 θsint=199.802℃8 y) N$ z1 M& `3 v' X6 u
--------------------接觸疲勞強度計算結果------------------------------
0 y: D1 i2 z$ S' G計算齒輪接觸極限應力(MPa) σHG=1329.359 1519.212
1 X* ]( b+ `, {# ~1 k2 i計算接觸應力(MPa) σH=1698.261 1698.261- O- v" D% E7 d& C# Q8 b. L
接觸安全系數 Sh =0.783 0.8952 q2 O7 a, Y c% D+ m+ }
--------------------彎曲疲勞強度計算結果------------------------------
/ |2 s K' @3 l8 G% [6 D彎曲強度極限(MPa) σFlim=405.000 405.000; K# G/ ^6 @ G8 I0 w% j" Y) z
計算齒輪彎曲極限應力(MPa) σFG=651.817 659.739
5 T9 T2 R& E: m ]$ v計算彎曲應力(MPa) σF=635.043 714.329
' U0 Z: w8 ~. H0 @* l彎曲安全系數 Sf =1.026 0.924+ U Z- h/ @( }7 x, ^, T! Z
----------------------膠合強度計算結果--------------------------------; T4 q" ? C' X# k) q
膠合承載能力的安全系數 SB=2.242+ m) {1 [4 l" T9 P$ T* z
------------------------靜強度計算結果------------------------------
8 P7 {% [; S8 a$ e2 s靜強度最大載荷系數 uzxi=2.400
! @6 C5 Q! T$ Y1 v' P$ h8 g- a1 K使用系數KA=1 動載系數KV=1- `" x& l: ]& k
靜強度計算最大接觸應力(MPa) σHs=2155.373 2155.373
& o+ D8 A$ q/ O) o靜強度許用最大接觸應力(MPa) σHP=2160.000 2160.000
. u' }# |! i3 s+ y6 Q: |, I3 u靜強度接觸安全系數 Shj=1.002 1.0024 i4 x. E( F# D [2 f
靜強度計算最大彎曲應力(MPa) σFs=1047.694 1178.501' P K6 v7 t4 O' P$ t
靜強度許用最大彎曲應力(MPa) σFP=3116.720 2381.947; @6 G' ?6 E8 w9 u9 ^2 @: ^0 m
靜強度彎曲安全系數 Sfj=2.975 2.021) ^6 z/ D; x2 R% X; t* i3 ]' p: @4 x0 ]
----------------------------------------------------------------
6 |+ \2 `) o' S$ K0 Y 最 小 安 全 系 數 參 考 值
9 E- Y9 [4 F1 ^& m8 |+ h$ }. ^- v% z┏━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓% e1 [3 i& ^$ R
┃ │ 最小安全系數 ┃
% G# h* q0 I; E: j( l, c┃ 使用要求 ├─────────┬───────────┨+ \' x7 }$ B+ @, r
┃ │ SFmin │ SHmin ┃. o% r* B2 N9 @: b! x5 g
┠────────┼─────────┼───────────┨
: L6 b) I+ U% ^8 ]8 b┃ 高可靠度 │ 2.00 │ 1.50~1.60 ┃
2 G9 c: e, H! _% x* g6 @/ j3 K" F┠────────┼─────────┼───────────┨
6 I+ Z% S5 j4 l7 [┃ 較高可靠度 │ 1.60 │ 1.25~1.30 ┃4 C4 c- S5 g% x, {4 M
┠────────┼─────────┼───────────┨
5 ]" W/ M, l5 J. h- G┃ 一般可靠度 │ 1.25 │ 1.00~1.10 ┃% v/ T l, k- D' n# I
┠────────┼─────────┼───────────┨7 R* O3 j6 I8 M a- |
┃ 低可靠度 │ 1.00 │ 0.85 ┃
/ j: d; {9 [, `6 Q, v┗━━━━━━━━┷━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━┛
. Z+ Q( N5 S$ [7 Y6 ^7 w注
# J/ ~+ M$ [1 H0 t$ N1 v4 E1 在經過使用驗證或對材料強度、載荷工況及制造精度擁有較準確的數" |. a! x' j E @8 L
據時,可取表中SFmin下限值。/ p# w7 A/ n+ D, f1 f
2 一般齒輪傳動不推薦采用低可靠度的安全系數值。' S P; L, o, D9 O4 ^
3 采用低可靠度的接觸安全系數時,可能在點蝕前出現齒面塑性變形。( d, n% V% n3 J
; E6 d6 T! H; _; K x) S 最小膠合安全系數SBmin; s. P: d7 p: X. m
┏━━━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓! u' I: w8 x$ a0 H
┃ 計算依據或使用要求 │ SBmin │ 備 注 ┃
' e. a! Z( Q. @- s7 _┠────────────────┼────┼────────────────────┨/ W8 W6 k$ V3 B+ G
┃依據尖峰載荷計算時(如剪床 沖床) │ 1.5 │ ┃
* ]5 T' |$ d% X1 A4 J3 l3 k┠────────────────┼────┼────────────────────┨( z6 ^# s6 C; O% M; ]
┃依據名義載荷計算時(如工業汽輪機)│1.5~1.8│有實測載荷譜為依據精確確定KA時,可取為1.5┃
0 o2 ?8 L x+ t. X* n┠────────────────┼────┼────────────────────┨
9 _' `+ P3 @# e* ^┃ 高可靠性要求(如飛機 汽輪機) │ 2~2.5 │有實測載荷譜為依據精確確定KA時,可取為1.8┃: @1 l, l7 C U6 w& _
┗━━━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛# \: J# v( G" |! \# T. j
注:經逐級加載跑合時取小值,不經跑合者取大值。
# w4 | y" I9 q' w; z---------------------------------------------------------------- |
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