各轴转矩 电动机转轴 T0=2.2 N?m 高速I T1=9550*P19550*2.9403 ==19.634 N?m 1430n19550*P29550*2.7645 ==88.615 N?m 297.930n1 各轴转矩
T1=19.634 N?m
T2=88.615 N?m
T3=264.118 N?m
T4=256.239 N?m 7级精度； z1＝20 z2＝96 6
中间轴II T2=9550*P39550*2.5748低速轴III T3= ==264.118 N?m 93.1n3卷筒 T4=9550*P49550*2.4980==256.239 N?m n493.1其中Td=9550Pd (n*m) nd高速轴I 1430 2.79329 19.654 1 0.98 中间轴II 低速轴III 297.92 2.628 88.6177 4.8 0.94 93.1 2.4204 264.1175 3.2 0.94 卷筒 93.1 2.4204 256.2395 1 0.96 项 目 转速（r/min） 功率（kW） 转矩（N2m） 传动比 效率 电动机轴 1430 3 2.2 1 1 四 传动件设计计算（齿轮） A 高速齿轮的计算 输入功率 小齿轮转速 齿数比 4.8 小齿轮转矩 19.643N2m 载荷系数 1.3 2.9403KW 1430r/min 1． 选精度等级、材料及齿数 1） 材料及热处理； 选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 2） 精度等级选用7级精度； 3） 试选小齿轮齿数z1＝20，大齿轮齿数z2＝96的； 2． 按齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算。按式（10—21）试算，即 3dt≥2.32*KtTu?1?ZE???· ??φdu??σH??2
3． 确定公式内的各计算数值 1）
（1） 试选Kt＝1.3 （2） 由[1]表10－7选取尺宽系数φd＝1 （3） 由[1]表10－6查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa （4） 由[1]图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极σ
Hlim1＝600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa； （5） 由[1]式10－13计算应力循环次数
N1＝60n1jLh＝6031430313（238336538）＝4310e9 N2＝N1/4.8＝8.35310e8
此式中j为每转一圈同一齿面的啮合次数。Ln为齿轮的工作寿命，单位小时
（6） 由[1]图10－19查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.90；KHN2
＝0.95
（7） 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得 [σH]1＝0.903600MPa＝540MPa [σH]2＝0.983550MPa＝522.5MPa 2） 计算 （1） 试算小齿轮分度圆直径d1t
3K2d1t≥2.32*tT1u?1?Zφ·?E??du???σH?? ?32=2.32*1.3?19.6543?1031·4.8?1?189.8?4.8??522.5??=37.043
（2） 计算圆周速度
v=
πd1tn2π?37.04360?1000=60?1000=2.7739
（3） 计算齿宽b及模数m
b=φdd1t=1337.043mm=37.043mm
m=
d1t37z=.043120=1.852
h=2.25mnt=2.2531.852mm=4.1678mm
b/h=34.043/4.1678=8.89
（4） 计算载荷系数K 由[1]表10—2 已知载荷平稳，所以取KA=1
根据v=2.7739m/s,7级精度，由[1]图10—8查得动载系数KV=1.14；由[1]表10—4查得7级精度小齿轮相对支撑非对称布置时KHB的计算公式和直齿轮的相同，
Kt＝1.3 φd＝1
N1＝4310e9 N2＝8.35310e8
KHN1＝0.90 KHN2＝0.95
S＝1
[σH]1＝540MPa [σH]2＝522.5MPa
d1t =37.043
v =2.7739
b=37.043mm
m=1.852
h=4.1678mm
b/h=8.89
KA=1
7
固： KHB=1.12+0.18(1+0.63φd2)φd2+0.23310
?3b
=1.12+0.18(1+0.6*12)*12+0.23*10e-3*37.043=1.41652 由b/h=8.89，KHB=1.41652 查[1]表10—13查得KFB =1.33
由[1]表10—3查得KHα=KHα=1.1。故载荷系数 K=KAKVKHαKHβ=131.1431.131.41652=1.7763
（5） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由[1]式（10—
10a）得 33 d1=d1tK/Kt=37.043?1.7763/1.3mm=41.10968mm
。（6） 计算模数m m?d1z=41.10968mm=2.055
1204． 按齿根弯曲强度设计
由[1]式(10—5)
m≥32K?cos2βYφ2·FaYSa dz1?σF?1） 确定计算参数
由[1]图10-20c查得小齿轮得弯曲疲劳强度极限 σF1=500Mpa；大齿轮得弯曲疲劳极限强度σF2=380MPa
由[1]10-18查得弯曲寿命系数KFN1=0.85 KFN2=0.88 计算弯曲疲劳许用应力
取安全系数S=1.4 见[1]表10-12得
[σF1]=（KFN1*σF1）/S=
0.85*5001.4=303.57Mpa
[σF2]= （KFN2*σF2）/S=0.88*3801.4=238.86Mpa
（1） 计算载荷系数
K=KAKVKFαKFβ=131.1231.231.33=1.7875 （2） 查取应力校正系数
由表10－5查得Ysa1=1.55；Ysa2=1.79
（3） 计算大、小齿轮的并
Y?FaYSaσF?加以比较
Y?Fa1YSa1σ=2.74?1.569F?1339.29=0.014297
YFa?2YSa2σ=2.172?1.798F?2266=0.016341
大齿轮的数值大。
KHB=1.41652
KFB =1.33
KHα=KHα=1.1
K=1.7763
d1=41.10968mm
m=2.055
σF1=500Mpa
σF2=380MPa
KFN1=0.85 KFN2=0.88
S=1.4
[σF1]= 303.57Mpa [σF2] =238.86Mpa K=1.7875
Ysa1=1.55 Ysa2=1.79
Y?Fa1Y?Sa1σ=0.014297
F1YFa2Y?Sa2σ=0.016341
F?2
8
2） 设计计算 m≥2.23*32?1.7875?19.6543*10e31?202·0.016341=1.4212 对结果进行处理取m=2 Z1=d1/m=41.1097/2≈21 大齿轮齿数，Z2=u* Z1=4.8*21=100 5． 几何尺寸计算 1） 计算中心距 d1=z1m=21*2=42 d2=z1m=100*2 =200 a=(d1+d2)/2=(200+42)/2=121，a圆整后取121mm 2） 计算大、小齿轮的分度圆直径 d1?z1m=42mm，d2?z2m=200mm 3） 计算齿轮宽度 b=φdd1， b=42mm B1=47mm，B2=42mm 备注齿宽一般是小齿轮得比大齿轮得多5-10mm 4） 验算 Ft=2T1/d1=2*19.6543*10e3/42=935.919 N k?Ftb?1*9359.19042?22.58?100m/s 结果合适 5） 由此设计有 模数 分度圆直径 齿宽 齿数 小齿轮 2 42 47 21 大齿轮 2 200 42 100 6） 结构设计 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 B 低速齿的轮计算 输入功率 小齿轮转速 齿数比 小齿轮转矩 载荷系数 2.7654KW 297.92r/min 3.2 88.6177N2m 1.3 1．选精度等级、材料及齿数 1）材料及热处理； 选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 2）精度等级选用7级精度； 3）试选小齿轮齿数z1＝24，大齿轮齿数z2＝77的； 2．按齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 按式（10—21）试算，即
m=2
Z1=21
Z2=100
d1=42
d2=200
a==121
B1=47mm B2=42mm
Ft=1048.18 N
k?Ftb??27.95 7级
z1＝24
z2＝77
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32dt≥2.32*KtTu?1?ZE?φ·?? du???σH???3. 确定公式内的各计算数值
（1） 试选Kt＝1.3
（2） 由[1]表10－7选取尺宽系数φd＝1
（3） 由[1]表10－6查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa
（4） 由[1]图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强
度极限σHlim1＝600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa； （5） 由[1]式10－13计算应力循环次数
N1＝60n1jLh＝603297.92313（238336538）＝
8.351310e8
N2＝N1/3.2＝2.61310e8
此式中j为每转一圈同一齿面的啮合次数。Ln为齿轮的工作寿命，单位小时
（6） 由[1]图10－19查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.90；KHN2
＝0.95
（7） 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得 [σH]1＝0.903600MPa＝540MPa [σH]2＝0.953550MPa＝522.5MPa
4. 计算 （8） 试算小齿轮分度圆直径d1t
32d1t≥2.32*KtT1u?1?φ·u?ZE?? d???σH???32=2.32*1.3?88.6177?1031·3.2?1?189.8?3.2??522.5??=62.9349
1) 计算圆周速度
v=
πd1tn260?1000=π?62.9349*297.9260?1000=0.9810 m/s
2) 计算齿宽b及模数m
b=φdd1t=1362.9349mm=62.9349mm
m=
d1tz=62.9349=3.1467
120h=2.25mnt=2.2533.1467mm=7.08mm
b/h=62.9349/7.08 =8.89
3) 计算载荷系数K 由[1]表10—2 已知载荷平稳，所以
取KA=1
根据v=0.4230 m/s,7级精度，由[1]图10—8查得动载系数KV=1.14；
Kt＝1.3 φd＝1
ZE＝189.8Mpa
?Hlim1=
600MPa σHlim2 ＝550MPa；
N1＝8.351310e8
N2＝2.61310e8
KHN1＝0.90 KHN2＝0.95
[σH]1＝540MPa
?H2?522.5MPa
d1t=62.9349
v=0.9810 m/s
b=62.9349mm m=
d1tz=3.1467 1KA=1
KV=1.14
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