《机械设计》课程设计说明书
2） 由以上计算得小齿轮的转矩T1?294N?m
3） 查表及其图选取齿宽系数?d?1，材料的弹性影响系数ZE?189.8MPa，
按齿面硬度的小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim2?550MPa.。 4） 计算应力循环次数
N1?60n1jLh?60?227?1?(2?8?300?10)?0.654336?10 N2?N1?0.654336?0.184?109
3.56912?5) 按接触疲劳寿命系数
?HN1?0.96 ?HN2?0.99
6)计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1％，安全系数S=1
?? 由 ????Nlim 得
S??H?1??HN1?lim1S?0.96?600?576MPa??H?2???HN2lim?0.99?550?544.5MPaS
（2） 计算：
1) 带入??H?中较小的值，求得小齿轮分度圆直径dt1的最小值为
4KT1u?1zE21.5?2.94?103.56?1189.82d1t?2.323.().?2.323??()?96.56
?du[?H]13.565282) 圆周速度：
???d1tn60?1000?3.14?95.56?227.2?1.1527m/s
60?10003) 计算齿宽： b??d?d1t?1?96.56?96.56mm 4) 计算齿宽与齿高比：
模数: mt?d1t96.56??4.04mm ?124 齿高: h?2.25mt?2.25?4.04?9mm
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b?10.77 h5) 计算载荷系数：
∴
查得 动载系数 ?V?1.1
对于直齿轮 ?H???F??1
查得使用系数 ?A?1.25 用插值法查得7级精度小齿轮非
对称布置时，?H??1.43 由得?F??1.43
故载荷系数 ???A??V??H???H??1.986 6) 按实际载荷系数校正分度圆直径：
d1?d1t3b?8.89，?H??1.43 可查h?1.986?96.95?3?106mm ?t1.5d1106??4.43mm ?1247） 计算模数： m?3．按齿根弯曲强度计算：
弯曲强度设计公式为 m?32KT1?YFaYSa?2??dz1???F???? ?(3)确定公式内的各计算数值
查图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;查图取弯曲疲劳寿命系数KFN1?0.85,KFN2?0.88;计算弯曲疲劳许用应力.
取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得
??F?1?KFN1?FE1
S???F?2?KFN2?FN2S0.9?500?321.43MPa1.4
0.94?380??255.14MPa1.4计算载荷系数K.
K?KAKVKF?KF??1.25?1.1?1?1.3?1.7875 8) 查取齿形系数.
查表得 YFa1?2.65;YFa2?2.21.
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9) 查取应力校正系数.
查表得 YSa1?1.58;YSa2?1.775 10)计算大、小齿轮的
YFaYSa??F?并加以比较.
YFa1YSa1
??F?1?YFa2YSa2??F?2
2.21?1.776??0.0154244.2862.8?1.55?0.013307.143大齿轮的数值大. (4)设计计算
52?1.7875?2.94?10 m?3mm?3mm 21?24 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,由于齿轮模数的大小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(即模数与齿数的成积)有关,可取弯曲强度算得的模数3，并接近圆整为标准值m?2.5,按接触强度算得的分度圆直径105,算出小齿轮齿
z1?d1105??33， m3 大齿轮齿数 z2?3.56?33?117，取z2?117.
这样设计出的齿轮传动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费. 4. 几何尺寸计算 （1） 分度圆直径：
d1??1m?33?3?99mmd2??2m?117?3?351mm（2）中心距：
a?
d1?d299?351??225mm 22（3）齿轮宽度：
b??dd1?99mm
取 B2?99 , B1?104mm
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§3.3 轴系结构设计
§3.3.1 高速轴的轴系结构设计
一、轴的结构尺寸设计
根据结构及使用要求,把该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分七段,其中第5段为齿轮,如图2所示:
图2
由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为合金钢,热处理为调制处理, 材料系数A0为110。
P7.425?所以,有该轴的最小轴径为: d11?A031?110?3?21.76 n1970考虑到该段开键槽的影响,轴径增大6%,于是有:
??d11?(1?6%)d11?1.06?21.76?23.06 标准化取d11?25
其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:
表6 高速轴结构尺寸设计 阶梯轴段 设计计算依据和过程 P?d11?C131 n1计算结果 21.76 25 60 30(27.848) 50 35 第1段 ??d11?(1?6%)d11(考虑键槽影响) L11?60 d12?d11?2?0.09d11 第2段 (由唇形密封圈尺寸确定) L12?l2??3?B1?l?B0?l0??l d13由轴承尺寸确定 第3段 (轴承预选6007 B1?14)
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L13?B1?Bh??l d14?d13?2?0.09d13 第4段 25 42.5(41.3) 145 65 70 41 10 35 25 L14?L0??2?BZ1 d15?齿顶圆直径 第5段 L15?齿宽 d16?d14 第6段 L16??4 d17?d13 第7段 L17?B1?Bh 二、轴的受力分析及计算 轴的受力模型简化(见图3)及受力计算
图3
L1=92.5 L2=192.5 L3=40
Ft1?
Fr1?Ft1tan?n?2245.15?tan20??817.5332T12?73000??2246.15d165FAH?FAV?Ft1L32246.15?40??386.43L2?L3192.5?40Fy(L1?L2?L3)?Fr1L3L2?L322?(92.5?192.5?40)?817.5?40?192.5?40
FrA?FAH?FAV?2661.10
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