渐开线齿轮设计计算书

已知条件：增速齿轮
          齿轮传递功率 P=3300 kW
          高速轴转速 n1=11600 r/min
          传动比 i=1.6
          工作时间：50000小时

一、确定齿轮类型
    标准斜齿轮，齿轮配合为外啮合传动。

二、选择材料
    小齿轮：50SiMn，调质，HB=207～255
    大齿轮：42SiMn，调质，HB=196～255
    根据图2.5-14(a)和图2.5-43(a)，取σHlim1=1350 MPa，σHlim2=1350 MPa，σFlim1=360 MPa，σFlim2=360 MPa。
    齿面粗糙度Rz1=3.2 μm，Rz2=3.2 μm， 
    齿根表面粗糙度Rz1=10 μm，Rz2=10 μm。
    大、小齿轮设计修缘量Ca1=30 μm，Ca2=30 μm。
    油浴润滑，ν50=20 mm^2/s，胶合承载能力为FZG7级。

三、初步确定主要参数
  1.按接触强度初步确定中心距a（根据表2.5-1）
    系数Aa：螺旋角β=8～12°，根据表2.5-2，对于钢对钢的齿轮副Aa=476
    载荷系数k：取k=2
    齿宽系数φa：根据表2.5-4，φa=0.5
    小齿轮的名义转矩：T1=9549*P/n1=2717 N·m
    许用接触应力：σHlim=min{σHlim1，σHlim2}=1350 MPa
                  σHP=0.9*σHlim=1215.00 MPa
    计算：a=Aa*(u+1)*[(K*T1)/(Φa*u*бHP^2)]^(1/3)≥205.83 mm
    圆整为a=250 mm。
  2.初步确定模数、齿数、螺旋角
    根据表2.1-1，取模数m=3.5 mm
    由表2.2-1的公式可导出
    初选β=12° 
        Ζ1=2acosβ/[m*(u+1)]=53.74
    取Ζ1=54，Ζ2=u*Ζ1=86.40，取Ζ2=87。
    Ζ2经圆整后，齿数比发生了变化，实际齿数比为u=Ζ2/Ζ1=1.611。
    精算β=arccos[m*(Ζ2+Ζ1)/2a]=9°14′55″

四、其他几何参数的计算（根据表2.2-1）
  1.分度圆压力角
    αn=20°00′00″
  2.齿顶高系数
    hanˇ=1
  3.顶隙系数
    cnˇ=0.25
  4.齿宽
    b1=140 mm，b2=140 mm
  5.齿数比
    u=Ζ2/Ζ1=1.611
  6.分度圆直径
    d1=mn*Ζ1/cosβ=191.489 mm
    d2=mn*Ζ2/cosβ=308.511 mm
  7.基圆直径
    αt=arctan(tanαn/cosβ)=20°14′32″
    db1=d1*cosαt=179.662 mm
    db2=d2*cosαt=289.457 mm
  8.齿顶高
    ha1=ha2=hanˇ*mn=3.500 mm
  9.齿根高
    hf1=hf2=(hanˇ+cnˇ)*mn=4.375 mm
  10.全齿高
    h1=h2=ha1+hf1=ha2+hf2=7.875 mm
  11.齿顶圆直径
    da1=d1+2*ha1=198.489 mm
    da2=d2+2*ha2=315.511 mm
  12.齿根圆直径
    df1=d1-2*hf1=182.739 mm
    df2=d2-2*hf2=299.761 mm
  13.齿顶压力角
    αat1=arccos(db1/da1)=25°9′24″
    αat2=arccos(db2/da2)=23°26′52″
  14.端面重合度
    α′t=αt
    εα=[Ζ1(tanαat1-tanα′t)+Ζ2(tanαat2-tanα′t)]/2π=1.767
  15.轴向重合度
    εβ=b*sinβ/(π*mn)=2.046（b=min{b1，b2}）
  16.总重合度
    εγ=εα+εβ=3.813
  17.当量齿数
    Ζv1=Ζ1/(cosβb^2*cosβ)=55.988
    Ζv2=Ζ2/(cosβb^2*cosβ)=90.203