《机械设计基础》课程设计计算书
σFlim?136MPa SFlim 取两式计算中的较小值，即［σH］=400MPa ［σF2］?6702KT1(u?1)于是 d1≥ 3 2Ψd?[σH]?u6702?1.0?2.656?104?(4.9?1) =3=48.23mm
0.8?4002?4.93.1.4 确定模数
m=d1/Z1=48.23/20mm=2.41mm 由表7-1选取第一系列标准模数
m=2
3.1.5 按齿根弯曲疲劳强度校核计算
由齿根数Z1=20，Z2=98，查表7-8得齿形系数YF1=2.92, YF2=2.20.代入校核公式:
2?1.0?2.656?104?2.92 σF1???60.59MP?a??F1? 22330.8?20?2?d?z1?mY2.20 σF2?σF1F2?60.59??45.65?[?F2]
YF12.92故满足齿根弯曲疲劳强度要求
2KT1YF13.1.6 几何尺寸计算
d1=m·Z1=2×20=40 mm d2=m·Z2=2×98=196 mm
a=m×(Z1+Z2)/2=2×(20+98)/2=118mm
大齿轮宽度b2=ψd×d1=0.8×40=32mm 圆整b2=35 mm 取小齿轮宽度 b1 =b2+10 mm=45 mm
3.1.7 验算初选精度等级是否合适
齿轮圆周速度: v=π·d1·n1/（60×1000） =3.14×40×960/（60×1000） =2.01 m/s
对照教材表7-4可知选择8级精度合适。
第二对齿轮传动的设计
3.2.1 选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级
选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调质，齿面硬度为220HBW，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为200HBW。
齿轮精度初选8级
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3.2.2 初选主要参数
Z3=23 ，u=3.78 Z4=Z3·u=23×3.78=87 查教材表7.7得齿宽系数ψd=0.8
3.2.3 按齿面接触疲劳强度计算
计算小齿轮分度圆直径
6702KT2(u?1) D3≥ 3
Ψd?[σH]2?u确定各参数值
1 载荷系数 查教材表7-6 取K=1.0 ○
2 小齿轮名义转矩 ○
T2=123.82×103N·mm
③ 齿数比 u=3.78 ④ 许用应力
小轮的齿面硬度为220HBW，查7-21得σHlim=550MPa，由图7-23得σFlim=260MPa，取安全系数SHlim=1，SFlim=1.25，许用应力为：
σ ［σH3］?Hlim?550MPa
SHlimσ ［σF3］?Flim?208MPa
SFlim大轮的齿面硬度为220HBW，查7-21得σHlim=400MPa，由图7-23得σFlim=170MPa，
取安全系数SHlim=1，SFlim=1.25，许用应力为：
σ ［σH4］?Hlim?400MPa
SHlimσ ［σF4］?Flim?136MPa
SFlim 取两式计算中的较小值，即［σH］=400MPa
6702KT2(u?1)于是 d3≥ 3
Ψd?[σH]2?u6702?1.0?123.82?104?(3.78?1) =3=82mm
0.8?4002?3.783.2.4 确定模数
m=d3/Z3=82/23mm=3.57mm
由表7-1选取第二系列标准模数m=3
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3.2.5 按齿根弯曲疲劳强度校核计算
由齿根数Z3=23，Z4=87，查表7-8得齿形系数YF3=2.92, YF4=2.24.代入校核公式:
σ2KT2YF12?1.0?123.82?103?2.92F3??23??63.53MPa???F3?d?z3?m0.8?232?33 σYF4F4?σF3Y?63.53?2.24?48.74?[?F4]
F32.92故满足齿根弯曲疲劳强度要求
3.2.6 几何尺寸计算
d3=m·Z3=3×23=69 mm d4=m·Z4=3×87=261 mm
a=m×(Z3+Z4)/2=3×(23+87)/2=165mm
大齿轮宽度b4=ψd×d3=0.8×69=55.2mm 圆整b4=60 mm 取小齿轮宽度 b3 =b4+10 mm=70 mm
3.2.7 验算初选精度等级是否合适
齿轮圆周速度: v=π·d3·n2/（60×1000）
=3.14×69×195.9/（60×1000） =0.577 m/s
对照教材表7-4可知选择8级精度合适
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第 4 章 轴的设计计算
齿轮轴的设计
4.1 齿轮轴Ⅰ（输入轴）的设计 4.1.1 按扭转强度估算轴的直径
选用45#调质，硬度217~255HBW，轴的输入功率为PⅠ=2.67kw，转速为nⅠ=960 r/min 根据教材P230（13-2）式，并查表13-2，取A=118
P2.67?118?3?16.59mm n9604.1.2 确定轴各段直径和长度
3d≥A·（1）从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，圆整后取D1= 22mm，又联轴器长度L=60mm 则第一段长度L1=58mm
（2）右起第二段直径取D2=25mm,根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度L2=70mm
（3）右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6206型轴承，其尺寸为d×D×B=30×62×16，那么该段的直径为D3=Φ30mm，长度为L3=20mm
（4）右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4= 35mm，长度取L4= 10mm
（5）右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为Φ44mm，分度圆直径为Φ40mm，齿轮的宽度为45mm，则此段的直径为D5= 44mm，长度为L5=45mm
（6）右起第六段，应为轴Ⅱ两齿轮的安装留出充足空间,留出130mm的长度, D6=30mm
（7）右起第七段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，
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取D7=40mm，长度取L7= 10mm
（8）右起第八段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D8=35mm，长度L8=18mm
4.1.3 求齿轮上作用力的大小、方向
（1）小齿轮分度圆直径：d1=40mm
（2）作用在齿轮上的转矩为：T1 =2.656×104 N·mm （3）求圆周力：Ft
Ft=2T1/d1=2×2.656×104 /40=1330.N
（4）求径向力Fr
Fr=Ft·tanα=1330×tan20°=500N
4.2齿轮轴Ⅱ（中间轴）的设计计算 4.2.1按扭转强度估算轴的直径
选用45#调质，硬度217~255HBS，轴的输入功率为PⅡ=2.54KW，转速为nⅡ
=195.9r/min
根据教材P230（13-2）式，并查表13-2，取A=118
3d≥A·P2.54?118?3?27.7mm n195.94.2.2确定轴各段直径和长度
（1）轴应该增加5%，圆整后取D=35mm，右起第一段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6207型轴承，其尺寸为d×D×B=35×75×17，那么该段的直径为D1= 35mm，长度为L1=20mm
(2)右起第二段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取
D2= 40mm，长度取L2= 15mm
(3) 右起第三段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的分度圆直径为Φ196mm，齿轮的宽度为35mm，则此段的直径为D3= 45mm，长度为L3=35mm
(4)右起第四段,此处应留出60mm的距离以免齿轮打齿, 则此段的直径为D4=
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