六、减速器内传动零件——高速级齿轮设计
(1)选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数
按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下： 1. 齿轮类型 选用直齿圆柱齿轮传动
2. 齿轮精度等级 带式输送机为一般机器速度不高，按照[2]中表10-8，选择8级精度（GB10095-88）
3. 材料 由[2]中表10-1选择：两者材料硬度差为40HBS 小齿轮 40Cr 调质 硬度280HBS 大齿轮 45钢 调质 硬度240HBS 4. 试选择小齿轮齿数 z1?20
大齿轮齿数 z2?i1?Z1?3.699?20?73.98 取z2?74 齿数比u1?i1?3.7
(2)按齿面接触强度设计
1. 确定公式内各计算数值 ①试选载荷系数kt?1.3 ②小齿轮转矩T1?9.55?106?PI?13.8?104?mm n112③由文献[2]中表10-6查得材料弹性影响系数zE?189.8MPa ④齿宽系数：由文献[2]中表10—7知齿宽系数?d?1
⑤由文献[2]中图10-21d 按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限：
?Hlim1?570MPa ?Hlim1?530MPa
⑥计算应力循环次数
N1?60n1?j?Lh?60?730?1??8?300?9??9.46?108
9.46?108N2?N1/u1??2.56?108
3.699⑦由文献[2]中图10-19取接触疲劳寿命系数
KHN1?0.93 KHN2?0.97
⑧计算接触疲劳许应力
取失效概率为1% 安全系数S=1 由文献[2]中式10-12
??H?1?KHN1??Hlim1?0.93?570?530MPa
S ??H?2?KHN2??Hlim2?0.97?530?514.1MPa
S2KT1u1?1?ZE?3?⒉计算 由式d1t?2.32?????? ?du1[?]?H?①试算小齿轮分度圆直径d1t
KTu?1?ZE??d1t?2.32?3t1?1???? ?du1???H?2?241.3?13.8?103.699?1?189.8??2.32?3????
13.699514.1??2?72.93mm
②计算圆周速度v v???d1t?n160?1000???72.93?73060?1000?2.79m/s
③计算齿宽b b??d?d1t?1?72.93?72.93mm ④计算齿宽与齿高比模数 mt?b hd1t72.93??3.647 齿高h?2.25mt?2.25?3.647?8.206 Z120b72.93??8.89 h8.206⑤ 计算载荷系数
据v?2.79m/s 8级精度。由图10-8查动载荷系数Kv?1.17 直齿轮KH??KF??1
由文献[2]中表10-2查得使用系数KA?1 由文献[2]中表10-4
用插入法查得8级精度、小齿轮相对非对称布置时KH??1.461 由
b?8.89 KH??1.461 在文献[2]中查图10-13 得KF??1.42 h 故载荷系数K?KAKvKH?KH??1?1.17?1?1.461?1.709
⑥ 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由文献[2]中式10-10a得 d1?d1t?3K1.709?72.93?3?79.89mm Kt1.3⑦ 计算模数m m?d179.89??3.995mm Z120(3)按齿根弯曲强度计算
由文献【1】中式10-5弯曲强度设计公式
m?3?dZ12??F?2KT1YFaYSa
1. 确定公式内各计算数值
① 由文献[2]中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE1?500MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE2?380MPa
② 由文献[2]中图10-18取弯曲疲劳寿命系数 KFN1?0.86 KFN2?0.90 ③ 计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数S?1.4 由[2]中式10-12
??F?1?KFN1?FE1?0.86?500?307.14MPa
S??F?2?KFN2?FE2S1.40.90?380??244.29MPa
1.4④ 计算载荷系数K
K?KAKvKF?KF??1?1.17?1?1.42?1.661
⑤ 查取齿形系数
由[2]中表10-5查得 YFa1?2.80 YFa2?2.232 ⑥ 查取应力校正系数
由[2]中表10-5查得 YSa1?1.55 YSa2?1.758 计算大小齿轮的
YFa1?YSa1??F?1?2.80?1.55?0.01413
307.142.232?1.758?0.01606
244.29YFa2?YSa2??F?2?大齿轮的数值大 2. 设计计算
m?32KT1YFaYSa?dZ12??F??32?1.661?13.8?104?0.01606?2.64mm 21?20对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积有关，可取由齿根弯曲疲劳强度计算的模数2.64并根据GB1357-87就近圆整为标准值m?2.5，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径d1?79.89mm，
算出小齿轮的齿数
z1?d179.89??32 m2.5大齿轮的齿数z2?3.699?32?118.368 取z2?120
120?3.75 323.75?3.699传动比误差：?i??100%?1.38%?5% 允许
3.699实际传动比：i?(4)高速级齿轮几何尺寸计算
①
分
度
圆
直
径
d1?z1?m?32?2.5?80mm
d2?z2?m?120?2.5?300mm
② 中心距a?80＋300?190mm 2③ 齿轮宽度b??dd1?80mm 取 B1?85mm B2?80mm
高速级齿轮设计几何尺寸及参数 齿轮 小齿轮 20° 大齿轮
2.5 190 3.75 120 300 293.75 305 80 压力角 模数 中心距 齿数比 齿数 32 分度圆直径 80 齿根圆直径 73.75 齿顶圆直径 85 齿宽 85 七、减速器内传动零件——低速级齿轮设计
(1)选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数
⑴ 选用直齿圆柱齿轮传动
⑵ 传动速度不高，选择8级精度（GB10095-88） ⑶ 材料选择
小齿轮 40Cr 调质 硬度280HBS 大齿轮 45 调质 硬度240HBS
⑷ 选择小齿轮齿数 z3?32 大齿轮齿数 z4?i2Z3?88
(2)按齿面接触强度设计
d3t?2.32?3KT3u2?1?ZE??????du2?H??? ?21.确定公式内各计算数值 试选载荷系数kt?1.3
95.5?105P295.5?105?10.14??4.91?105N?mm 小齿轮传递的扭矩T3?n2197.35由[2]中表10-6查得材料弹性影响系数zE?189.8MPa 由[2]中表10-7选取齿宽系数?d?1 由[2]中图10-21d 按齿面硬度查得 小齿轮接触疲劳强度极限 ?Hlim3?570MPa 大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim4?530MPa ⑥ 由[2]中式10-13计算应力循环次数
N3?60n2?j?Lh?60?197.35?1??8?300?9??2.558?108
12N32.558?108N4???8.527?107
u23⑦ 由[2]中图10-19取接触疲劳寿命系数 KHN3?0.97 KHN4?0.99 ⑧ 计算接触疲劳许应力 取失效概率为1% 安全系数S=1 由[2]中式10-12
??H?3KHN3??lim3??0.97?570?552.9MPa
SKHN4??lim4?0.99?530?524.7MPa S ??H?4?2.计算
① 计算小齿轮分度圆直径d3t，代入??H?2
d3t?2.32?3KT3?du?1?ZE???2????u2???H?4?2
251.3?4.91?102.74?1?189.8??2.32?3?????112.49mm
12.74524.7??② 计算圆周速度 v???d3t?n260?1000???112.49?197.3560?1000?11.62m/s
③ 计算宽度b b??d?d3t?1?112.49?112.49mm
b④ 计算齿宽与齿高比n
模数m mt?d3t112.49??3.52mm Z332齿高 h?2.25mt?2.25?3.52?7.92mm
b112.49??14.2 h7.92⑤ 计算载荷系数
据v?11.62m/s 8级精度。由[2]中图10-8查动载荷系数Kv?1.30； 直齿轮KH??KF??1。由[2]中表10-2查得使用系数KA?1。 由[2]中表10-4用插入法查得8级精度、小齿轮相对非对称布置时
KH? ?1.486
由
b?14.2 KH??1.486 查[2]中图10-13得KF??1.42 h故载荷系数K?KAKvKH?KH??1?1.30?1?1.486?1.932
⑥ 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由[2]中式10-10a得
d3?d3t?3K?128.371mm Ktd3128.371??4.012mmZ332
⑦ 计算模数m m?(3)按齿根弯曲强度计算
由[2]中式10-5弯曲强度设计公式 m?31. 确定公式内各计算数值
① 由[2]中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE3?500MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE2?380MPa
② 由[2]中图10-18取弯曲疲劳寿命系数 KFN3?0.90 KFN4?0.93 ③ 计算弯曲疲劳许应力
取弯曲疲劳安全系数S?1.4 由[2]中式10-12
2KTYFaYSa
?dZ12??F???F?3?KFN3?FE3?0.90?500?321.43MPa
S??F?4?KFN4?FE4S1.40.92?380??249.71MPa
1.4④ 计算载荷系数K K?KAKVKF?KF??1?1.30?1?1.42?1.846 ⑤ 查取齿形系数
由[2]中表10-5查得 YFa3?2.492 YFa4?2.204 ⑥ 查取应力校正系数
由[2]中表10-5查得 YSa3?1.635 YSa4?1.778 计算大小齿轮的
YFa?YSa??F?
2.492?1.635?0.01268
321.432.204?1.778?0.01569
249.71YFa3?YSa3??F?3?YFa4?YSa4??F?4?大齿轮的数值大 2.设计计算m?32KTYFaYSa 2?dZ1??F?2KTYFaYSa32?1.846?1.52?106m???0.01569?4.41mm
?dZ12??F?1?322根据[2]中表10—1就近圆整为标准值m?4mm 计算小齿轮齿数Z3?d3128.371??32 m4计算大齿轮齿数Z4?2.74?32?88
88?2.75 322.75?2.74传动比误差：?i??100%?0.365%?5% 允许
2.74实际传动比：i?(4)低速级齿轮几何尺寸计算
① 分度圆直径d3?Z3?m?32?4?128mm d4?Z4?m?88?4?352mm ② 中心距a2?d3?d4128?352??240mm 22③ 齿轮宽度b??dd3?1?128?128mm B3?133mm B4?128mm
低速级齿轮设计几何尺寸及参数 齿轮 小齿轮 20° 大齿轮 4 240 2.75 88 352 342 360 128 压力角 模数 中心距 齿数比 齿数 32 分度圆直径 128 齿根圆直径 118 齿顶圆直径 136 齿宽 133