重庆交通大学2009级机械设计课程设计
ZV4?Z2COS?3?。=110
COS143100查表【齿轮齿形系数YFa】知：YFa3=2.55；YFa4=2.14 查表【齿轮应力修正系数YSa】知: YSa3=1.6; YSa4=1.81
查图【齿轮弯曲疲劳极限】得齿轮疲劳极限：?FE3=650MPa; ?FE4=650MPa; 查图【弯曲疲劳寿命系数】得齿轮寿命系数为：KFN3?0.88;KFN4?0.94; 根据纵向重合度εβ=1.9，由图查得螺旋角影响系数Yβ=0.88 13)、计算弯曲疲劳许用应力??F] 取弯曲疲劳安全系数S=1.35 ??F?3?KFN?3SKFN4?FE4SF3E?0.9?500 aMPa?423.7MP1.35MPa?452.6MPa??F?4??0.94?6501.35
14)、计算大小齿轮的
YFa3YSa2.55x1.6423.72.14x1.81452.6YFaYSa??F?并加以比较：
3??F?3YFa4YSa4==0.00963
??F?4==0.0086
所以：小齿轮的值大 15）、齿根弯曲强度计算
mn?1.173KTIICOS?YFa4YSa4?dz3[?F]422?1.1731.4x346xcos140.9x6252x0.00963?2.32mm
结论：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=2.5mm,即可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d3=71.2应有的齿数。于是由Z1=Z3=28，Z4=Z3xi齿3=28x4=112。
d3xcos?mn=71.2x0.972.5=27.6，取
16）、几何尺寸计算
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（a）计算中心距：a?(z3?z4)mn2cos??(28?112)2cos14x2.5?180.4mm
将中心距进行圆整为：180mm (b) 确定螺旋角：?=arccosmn(Z3?Z4)2a?arccos2.5x(28?112)2x180?14.07
。 此值与初选?相差不大，故不必重新计算，小齿轮旋向左旋，大齿轮旋向右
（c）计算小、大齿轮的分度圆直径
d3= mn Z3/cosβ=72.1mm d4= mn Z4/cosβ=288.6mm (d)计算齿轮的宽度B
b??d?d3?0.9?72.1?64.89mm
所以：取B3=65,B4=60
综合上述，齿轮的参数如下： 名称 齿数 法面模数 符号 Z mn 公式 小齿轮 28 2.5 大齿轮 112 螺旋角 ? 14.07 分度圆直径 d d=mz=(mn/cos?)z 72.1mm 288.6mm 齿顶圆直径 da da?d?2ha 77.1mm 293.6mm 齿顶高 齿根高 ha ha?mn 2.5 3.125 2.5 3.125 hf hf?1.25mn 12
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全齿高 齿根圆直径 da da=2.25mn 5.625 67.1mm 5.625 282.3mm df df?d?2hf 标准中心距 a a?m(z1?z2)2cos?180mm 三、轴的设计与计算 3.1 低速轴的设计与计算
3.1.1 轴的基本设计
（1）列出轴上的功率、转速和转矩
PIII?8.37kw
nIII?60.6r/minTIII?1319N?m
（2）求作用在齿轮上的力
因已知的低速级大齿轮的分度圆直径为
d4=288.6mm
??14.07
?而圆周力Ft?2T3d4?2X1319288.6?9140.6N
轴向力Fa?Fttan??2289.2N （3）初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45钢，调质处理。由文献[5]表15-3，取A0=112，则
d`min?A03P3n3?57.9mm
由于键槽的影响：dmin?1.05d`min?61mm
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输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d????。为了使所选的轴直径d????与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。
输出轴的最小直径显然是安装联轴器的直径d1?1处，如图上图所示。为了使所选轴直径d1?1与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 查表知，考虑到转矩变化较小，所以取KA=1.5，则： 联轴器的计算转矩为 Tca?KAT3?1.5?1319?1978.5N?m
按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册，选用GICL4型鼓型齿式联轴器，其公称转矩为 2000N?m。半联轴器的孔径 d??70mm，故取d?????70mm，半联轴器长度L?142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L??107mm
输入轴
Ⅳ.轴的结构设计
(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1).为了满足半联轴器的轴向定位要求，1段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径
dⅡ?Ⅲ?76mm；左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度L??107mm，为了保证
轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比L?略短一些，现取
lⅠ?Ⅱ?105mm
2).因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。按照工作要求并根据dⅡ?Ⅲ?76mm，查机械设计手册表6-1选取轴承30216，其尺寸为
d?D?B?80mm?140mm?26mm，故dⅢ?Ⅳ?dⅥ?Ⅶ?80mm；而lⅥ?Ⅶ?44mm。
3).取安装齿轮处的轴端Ⅳ-Ⅴ的直径dⅣ?Ⅴ?90mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为60mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽
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度，故取lⅣ?Ⅴ?58mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h?0.07d，故取h?6mm，则轴环处的直径dⅤ?Ⅵ?97mm。轴环宽度b?1.4h，取lⅤ?Ⅵ?15mm。
4).轴承端盖的总宽度为30mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端
盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离
l?20mm，故lⅡ?Ⅲ?50mm。
5).取齿轮距箱体内壁的距离a?12mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位
置时，应距箱体内壁一段距离s，取s?3mm，已知滚动轴承宽度T?26mm，大齿轮轮毂长度L?60mm，则lⅢ?Ⅳ?T?s?a?(60?58)?(26?12?3?2)mm?43mm
至此，已初步确定了轴的各段和长度。 (2).轴上零件的周向定位
齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按dⅣ?Ⅴ由《机械设计手册》表4-1查得平键截面b?h?22mm?14mm，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配额为
H7n6；同样，半联轴器与轴的连接，
H7k6选用平键为20mm?12mm?100mm，半联轴器与轴的配合为是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。
3).确定轴上圆角和倒角尺寸
。滚动轴承与轴的周向定位
参考《机械设计》表1-27，取轴端圆角2?45?。 Ⅴ.求轴上的载荷
首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩
图。
从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的MH、MV及M的值列于下表。
载荷 支反力F
水平面H FNH1?6823.53N 垂直面V FNV1?2483.56N15