11 机械设计课程设计
大齿轮：Ft1?2T2?7.96??492.9N d132.298小齿轮：Ft2?Ft1?492.9N （2）计算
小齿轮：?F1?
大齿轮：?F2?KFt2YFa2YSa21.5?492.9?2.16?1.81 ??0.89MPa???F?2，合格；?3b2m20?10?1.615KFt1YFa1YSa11.5?492.9?2.8?1.55??0.79MPa???F?1，合格； ?3b1m25?10?1.6154.将齿轮参数标准化
查教材，将齿轮模数就近圆整为标准值m=1.75mm。那么第一级大、小 齿轮的相关参数标准化如下： （1）分度圆直径
d1?Z1?m?20?1.75?35mm
d2?Z2?m?128?1.75?224mm
（2）计算中心距
a??d1?d2??35?224?129.5mm
22（3）计算齿轮宽度
由前面知取B1?25mm,B2?20mm
3.2.2.第二级齿轮的设计（低速级）
由以上计算知中间轴输出转矩T=47.00N·m，P=1.077KW，小齿轮转速n=218.80r/min，第二级转动比i=4.57，工作寿命为五年（每年工作300天），单班制工作。
2. 选定齿轮精度等级，材料及初定齿数。 （1）由于式加料机速度不高，选用8级精度。
（2）材料选择，查表选择小齿轮材料为40Cr（调质处理），硬度为280HBS,大齿轮材料45钢（调质处理），硬度为240HBS，二者材料硬度相差40HBS。 （3）初选小齿轮齿数Z1=24，大齿轮齿数Z2=i23·Z1=4.57×24=109.68,取Z2=110。
2. 按齿面接触疲劳强度设计
进行试算。
K?Tu?1?ZE?由设计计算公式：d1t?2.323t1? ??????du???H??
211
12 机械设计课程设计
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选载荷系数 Kt=1.4；
2）由教材表10—7选取齿宽系数 ?d?1；
3）由教材表10—6查得材料的弹性影响系数 ZE?189.MP8a2 4）由教材图10—21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
1?Hlim1=550 MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2=500 MPa；
5）由教材式10—13计算应力循环次数
Lh=5×300×1×8=12000h；
N1?60n1jLh?60?218.8?1?12000?0.1575?109 N10.1575?109N2???34.471?106
i234.576）由教材图10—19查得接触疲劳寿命系数KHN1?0.92；KHN2?0.96。 7）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1，得
??H??KHN1??Hlim1?0.92?550?506MPa
1S1??H?2?KHN2??Hlim2?0.96?500?480MPa
S1
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径d1t，代入??H?中较小的值。
223?ZE?KTu?11.4?48.97?105.57?189.8?t13??d1t?2.323??2.32?????54.64mm????du??14.57480???H?
2）计算圆周速度v
?d1tn1??54.64?218.80v???0.626m/s
60?100060?10003）计算齿宽b
b??d?d1t?1×54.64=54.64 mm
4）计算齿宽h 模数 mt?d1t54.64??2.277mm z124 12
13 机械设计课程设计
齿高 h?2.25mt?2.25?2.277?5.12mm3 5）计算齿宽与齿高之比b/h
b54.64??10.666 h5.123 6）计算载荷系数
根据v=0.626m/s，8级精度由教材图10-8查得动载荷系数Kv?1.04， 对于直齿轮：KH??KF??1
由教材表10—2查得使用系数 KA?1.2 5 由教材表10—4用插值法查得8级精度，小齿轮相对支承非对称布置时
KH??1.454。
故载荷系数为
K=KAKvKH?KH??1.04?1?1?1.454?1.512
7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由教材式10—10a得 d1?d1t38）计算模数m m?d154.64??2.336 z124K1.512?54.64?3?56.06mm KT1.43．按齿根弯曲疲劳强度进行校核 KFtYFaYSa由校核公式：?F????F? 进行校核
bm（1）确定公式内的各计算数值
1）由教材图10—20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE1=520 MPa ，大齿轮弯曲强度极限?FE2=480 MPa
2）由教材图10—18查得弯曲疲劳寿命系数 KFN1=0.85，KFN2=0.88 3）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S?1.4，由式（4-13），（4-14）得
K?0.85?520?315.7MPa； ??F?1?FN1FE1?S1.4??F?2?KFN2?FE2?0.88?480?301.7MPa；
S1.44）查取齿型系数，由教材表10—5查得 YFa1=2.65，YFa2=2.17
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14 机械设计课程设计
5）查取应力校正系数，由教材表10—5查得 YSa1=1.58， YSa2=1.80
6）第一级大、小齿轮所受圆周力的计算 大齿轮：Ft1?2T2?48.97??1.792?103N ?3d154.64?10
小齿轮：Ft2?Ft1?1.792?103N （3）计算
KFt1YFa1YSa11.512?1.792?103?2.65?1.58小齿轮：?F1? ??0.0889MPa???F?1，?3b1m54.64?10?2.336 合格；
KFt1YFa1YSa11.512?1.792?103?2.17?1.8大齿轮：?F1???0.0906MPa???F?1， ?3b1m54.64?10?2.336 合格；
5.将齿轮参数标准化
查教材，将齿轮模数就近圆整为标准值m=1.75mm。那么第一级大、小 齿轮的相关参数标准化如下： （1）分度圆直径
d1?Z1?m?24?2.5?60mm
d2?Z2?m?110?2.5?275mm
（2）计算中心距
a??d1?d2??60?275?167.5mm
22（3）计算齿轮宽度
由前面知取B1?55mm,B2?50mm
本章末将各级齿轮参数统计如下表，便于后续查找。
3.3.各级轴的设计及校核
3.3.1 高速轴的设计与校核
r/min，T1?7.96N/m。由表1-1知，高速轴上的功率P 1?1.168KW，n1?14001．求作用在齿轮上的力
已知高速级小齿轮的分度圆直径为d1?35mm，直齿轮，压力角为20。
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15 机械设计课程设计
Ft?2T12?7.96??455N ?3d135?10 Fr?Ft?tan20??455?tan20??166N
2．初步确定轴上的最小直径
先按前公式初步估算轴的最小直径。轴的材料选取为45钢，调质处理，根据教材表15-3，取A0?126，于是得
dmin?A03P1.1681?126?3?12.1mm n114003．轴的结构设计
（1）拟定轴上零件的装配方案。
轴的右端轴是与电动机相连，此处应有键槽，左端轴与一齿轮相配合，齿轮左端有滚动轴承，与左边相对应，右端也应有滚动轴承，支持轴的运转。此高速轴的装配方案用图3-1。
FDCAB2522283217.51EHG2532J2528K2455111782580.581724
图3-1 高速轴结构方案
（2）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度
1）初步选择滚动轴承
轴B段和轴G段为安装轴承处，轴承只承受径向力作用，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据滚动轴承安装处直径为25mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列深沟球轴承6305，其尺寸为d×D×B=25×62×17,故轴B段和轴G段直径均为25mm，长均为17mm。轴C段和轴H段为轴
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