7）计算大、小齿轮的YFaYSa并加以比较。 [?F]YFa1YSa12.65?1.58??0.01379 [?F]1303.57YFa1YSa1?0.01379 [?F]1YFa2YSa2?0.01637[?F]2YFa2YSa22.190?1.785??0.01637 [?F]2238.86大齿轮的数值大。 （2）设计计算 m?342KT1YFaYSa2?1.568?4.0810?10()?3?0.01637mm?1.57 2?dz1[?F]1?242 m?1.57 m?1.75mm 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d1?51.584mm 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，而齿面解除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，可取由弯曲强度算得的模数1.55并就近圆整为标准z1?30 值m?1.75mm，按接触强度算得的分度圆直径d1?51.584mm，算出小齿 轮1齿数 z2?120 d151.584z1???29.477?30 m1.75 大齿轮1齿数 z2?4?30?120 这样设计的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲d1?52.5mm 劳强度，并做到了结构紧凑，避免浪费。 2.1.4几何尺寸计算 d2?210mm （1）计算分度圆直径 d?zm?30?1.75mm?52.5mm 11a?131.25mm d2?z2m?120?1.75mm?210mm （2）计算中心距 b?52.5mm d1?d252.5?210a???131.25mm 22B2?55mm, （3）计算齿轮宽度 B1?60mmb??dd1?1?52.5mm?52.5mm 2.2 低速轴 取B2?55mm,B1?60mm。 上的大小齿轮 2.1.5结构设计及绘制齿轮零件图（从略） 传动设计
- 10 -
2.2 低速轴上的大小齿轮传动设计 2.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 1)按 一、 中传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095—88）。 3)材料选择。由[2]表10-1选择小齿轮2材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮2材料为45#钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 z1'?28 z2'?75 4)选小齿轮2齿数z1'?28，大齿轮2齿数z2'?2.68?28?75.04，取z2'?75。 2.2.2按齿面接触强度设计 由设计计算公式[2]（10-9a）进行试算，即 Kt'T2u'?1ZE'2d1t'?2.323?() Kt'?1.3 ?d'u'[?H]'(1)确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数Kt'?1.3。 2)计算小齿轮2传递的转矩 P3.8802TII?9550II?9550??15.400?104N?mm nII240TII?15.400?104N?mm ?d'?1 ZE'?189.8MPa2 13)由[2]表10-7选取齿宽系数?d'?1。 4)由[2]表10-6查的材料的弹性影响系数ZE'?189.8MPa。 5)由[2]图10-21d按齿面硬度查得小齿轮2的接触疲劳强度极限12?Hlim1'?600MPa ?Hlim2'?550MPa N1'?17.668?109 N2'?6.5925?109 KHN1'?0.90;KHN2'?0.95 ?Hlim1'?600MPa；大齿轮2的接触疲劳强度极限?Hlim2'?550MPa。 6)由[2]式10-13计算应力循环次数。 N1'?60n2jLh?60?240?1?(2?8?300?15)?17.668?109 17.668?109N2'??6.5925?109 2.687)由[2]图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1'?0.90;KHN2'?0.95。
8)计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1%，安全系数S?1，由[2]式（10-12）得 K'?'[?H]1'?HN1lim1?0.9?600MPa?540MPa SK'?'[?H]2'?HN2lim2?0.95?550MPa?522.5MPa S(2)计算 - 11 -
[?H]1'?540MPa [?H]2'?522.5MPa
1)试算小齿轮2分度圆直径 4Kt'T2u'?1ZE'21.3?15.400?102.68?1189.82d'?2.323?()?2.323?()mmd'?76.799mm ?d'u'[?H]'12.68522.5 ?76.799mm v'?0.965m/s 2)计算圆周速度v。 ?d1t'n2??76.799?240 v'??m/s?0.965m/s 60?100060?1000b?76.799mm 3)计算齿宽b b??d'?d1t'?1?76.799mm?76.799mm b 4)计算齿宽与齿高之比 hmt'?2.743mm d'模数 mt'?1t?76.799/28mm?2.743mm z1'h'?6.171mm 齿高 h'?2.25mt'?2.25?2.743mm?6.171mm b '?12.445 b76.799h'??12.445 h6.1715)计算载荷系数。 v'?0.965m/s 根据v'?0.965m/s，8级精度，由[2]图10-8查得动载系数Kv?1.08； Kv?1.08 直齿轮，KH?'?KF?'?1； KH?'?KF?'?1 由[2]表10-2查得使用系数KA'?1； KA'?1 由[2]表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮2相对支撑非对称布置，KH?'?1.458。 KH?'?1.458 b76.799由'??12.445,KH?'?1.458,查[2]图10-13得KF?'?1.42；故载h6.171荷系数 KF?'?1.42 K'?1.575 K'?KA'KV'KH?'KH?'?1?1.08?1?1.458?1.575 6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由[2]式（10-10a）得 d1'?85.070mm m'?3.038mm d1'?d1t'37)计算模数m。 K'1.575?79.799?3?85.070mm Kt'1.3d1'85.070?mm?3.038mm z1'28- 12 -
m'?
2.2.3按齿根弯曲强度设计 由[2]式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 m?3(1)确定公式内的各计算数值 2KT1YFaYSa() ?dz12[?F]1)由[2]图10-20c查得小齿轮2的弯曲疲劳强度极限?FE1?500MPa；大齿轮2的弯曲强度极限?FE2?380MPa； ?FE1?500MPa ?FE2?380MPa 2)由[2]图10-18取弯曲疲劳寿命系数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[2]式（10-12）得 K'?'0.85?500[?F]1'?FN1FE1?MPa?303.57MPa S1.4K'?'0.88?380[?F]2'?FN2FE2?MPa?238.86MPa S1.44)计算载荷系数K。 K'?KA'KV'KF?'KF?'?1?1.08?1?1.42?1.534 KFN1'?0.85,KFN2'?0.88 [?F]1'?303.57MPa [?F]2'?238.86MPa K'?1.534 5)查取齿形系数 由[2]表10-5查得 YFa1'?2.55;YFa1'?2.23。 6)查取应力校正系数 由[2]表10-5查得 YSa1'?1.61;YSa1'?1.76。 7)计算大、小齿轮的YFaYSa并加以比较。 [?F]YFa1'YSa1'2.55?1.61??0.01352 [?F]1'303.57YFa2'YSa2'2.23?1.76??0.01643 [?F]2'238.86YFa1'?2.55;YFa1'?2.23YSa1'?1.61;YSa1'?1.76 YFa1'YSa1'?0.01352 [?F]1'YFa2'YSa2'?0.01643[?F]2'大齿轮的数值大。 (2)设计计算 2K'T2YFa'YSa'32?1.534?15.400?104m'?3()??0.01643mm?2.147 m'?2.147 ?d'(z1')2[?F]'1?282 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，而齿面解除疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与 - 13 -
齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.55并就近圆整为标准值m'?2.5mm按接触强度算得的分度圆直径d1'?85.070mm，算出小齿轮2齿数 z1'?d1'85.070??34.028?34 m'2.5m'?2.5mm d1'?85.070mm z1'?34 大齿轮2齿数 z2'?2.68?34?91.12?92 这样设计的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑，避免浪费。 2.2.4几何尺寸计算 (3)计算分度圆直径 z2'?92 d1'?z1'm'?34?2.5mm?85mm d2'?z2'm'?92?2.5mm?230mm d1'?85mm d2'?230mm a'?157.5mm b'?85mm （4）计算中心距 a'?d1'?d2'85?230??157.5mm 22（5）计算齿轮宽度 b'??d'd1'?1?85mm?85mm 取B2'?85mm,B1'?90mm。 B2'?85mm,B1'?90mm 第三章 轴的 2.2.5结构设计及绘制齿轮零件图（从略） 第三章 轴的结构设计和计算 结构设计和计 算 3.1 轴的选择与结构设计 轴是组成机械的主要零件，它支撑其他回转件并传递转矩，同时它又 3.1 轴的选择通过轴承和机架连接。所有轴上零件都围绕轴心做回转运动，形成一个以 轴为基准的组合体——轴系部件。 与结构设计 3.1.1初步确定各轴的最小直径 先按[2]式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45#钢，调 质处理。根据[2]表15-3， 输入轴：取A0'?116 dmin入?A0'3PI4.02?116?3?18.697mm nI960- 14 -
dmin入?18.697mm