d2?mz2?3?128?384mm
确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=60×0.6=36mm 小齿轮尺宽取 b2=40mm c) 齿根抗弯疲劳强度验算 1) 求许用弯曲应力 [σF] ① 应力循环次数NF1、NF2
36.2N?Ti?thiF1?60rn1th???1??T?i1??t?h
?60?1?480?12000?16.2?0.2?0.76.2?0.5?0.46.2?0.3??8.8?107
NNF18.8?107F2?u'?4?2.2?107
② 寿命系数Yn1、Yn2 ，查阅相关手册选取Yn1=1、Yn2=1 ③ 极限应力取：σ
Flim1=290MPa、σFlim2=220MPa
④ 尺寸系数Yx：查阅机械设计手册选，取Yx=1.5 ⑤ 安全系数SF：参照表9-13，取SF=1.5 ⑥ 需用应力[σF1]
、[σF2] 由式（9-20），许用弯曲应力
?σ2σFlimYN1YxF1??S?2?290?1?11.5MPa?387MP a F ?σ2σFliYmN2YxF2??S?2?22?01?11.5MPa?29M3P a
F2) 齿形系数YFa1、YFa2 由图9-19，取 YFa1=2.56 YFa2=2.15
3) 应力修正系数Ysa1、Ysa2 由图9-20，取 Ysa1=1.62 Ysa2=1.82
4) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（9-17），齿根弯曲应力
σ2KFT1F1?bdYFa1Ysa1Y?1m
?2?3.42?4.1?10460?36?2.5?2.56?1.62?0.692MPa
?149MPa??σF1?12
30）
（
σF2?σF1YFa2Ysa22.15?1.82 ?149??14.06MPa??σF2? （31）
YFa1Ysa12.56?1.624.3.2 第二级齿轮传动设计
a) 选材料、确定初步参数
1) 选材料 小齿轮：40Cr钢调制[15]，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 2) 初选齿数 取小齿轮的齿数为28，则大齿轮的齿数为28×5=140 3) 齿数比即为传动比 i?140?5 284) 选择尺宽系数ψd和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取 ψd=2/3
初估小齿轮直径d1=84mm，则小齿轮的尺宽为b=ψd× d1=2/3×84=56mm 齿轮圆周速度为：
????d1?n160?1000???84?7560?1000?0.055m/s 参照手册选精度等级为9级。
5) 计算小齿轮转矩T1[16]
T1?9.55?106?p1.966?9.55?106??2.5?105N?mm n1756) 确定重合度系数Zε、Yε：由公式可知重合度为[17]
1??1ε?1.88?3.2?????1.74
?28140?则由手册中相应公式可知：
Zε?
4?ε?34?1.74?0.868 3Yε?0.25?0.75?0.681 ε7) 确定载荷系数 KH 、KF
确定使用系数 KA：查阅手册选取使用系数为KA=1.85 确定动载系数Kv：查阅手册选取动载系数Kv=1.0 确定齿间载荷分布系数[18]KHa、KFa：
13
KAFt2?KA?T12?1.85?2.5?105???196.6N/mm?100N/mm bb?d184?56则KHa?1111 ??1.33K???1.47 FaY0.681Zε20.8642ε载荷系数KH、KF 的确定，由公式可知
KH?KA?KV?K??KHα?1.85?1.0?1.15?1.33?2.83 KF?KHKFa1.47?2.83??3.13 KHa1.33c) 齿面疲劳强度计算 1) 确定许用应力[σH]
①总工作时间th，假设该弯曲机的寿命为10年，每年工作300天，每天工
作8个小时，则：th?5?300?8?12000h ②应力循环次数 N1、N2
?Ti?thiN1?Nv1?60rn1th???T??ti?1?1?h?60?1?75?12000?16.6?0.2?0.76.6?0.5?0.46.6?0.3
36.6???1.35?107N2?Nv2N11.35?107???2.7?106
u5③寿命系数 Zn1、Zn2 ，查阅相关手册选取Zn1=1.33、Zn2=1.48 ④接触疲劳极限[19]取：σ⑤安全系数取：Sh=1 ⑥许用应力 [σ ?σh1??h1]、[σh2]
hlim1=760MPa、σhlim2=760MPa
σHlimZn2760?1.33 ??1010.8MPaSh1?760?1.48?1124.8MPa 1
σZ?σh2??Hlimn2Sh2) 弹性系数ZE 查阅机械设计手册可选取ZE?190MPa 3) 节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取ZH=2.5
14
4) 求所需小齿轮直径d1
d1?3?32khT1u?1?ZeZhZε???ψdu?σh???????2
2?2.5?105?2.83??5?1??190?2.5?0.868????2/3?51124.8??2
?70.0mm 与初估大小基本相符。
5) 确定中心距，模数等几何参数 中心距a：a?70.0??5?1??210
2 圆整中心矩取252mm
模数m：由中心矩a及初选齿数Z1 、Z2得： m?2a2?252??3
Z1?Z228?140分度圆直径d1,d2
d1?mz1?3?28?84mm d2?mz2?3?140?420mm
确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=84×2/3=56mm 小齿轮尺宽取 b2=60mm c) 齿根抗弯疲劳强度验算
1) 求许用弯曲应力 [σF] ① 应力循环次数NF1、NF2
?Ti?thiNF1?60rn1th???T??ti?1?1?h?60?1?75?12000?16.2?0.2?0.76.2?0.5?0.46.2?0.336.2??
?1.35?107
NF2NF11.35?107???2.7?106
u'5 ② 寿命系数Yn1、Yn2 ，查阅相关手册选取Yn1=1、Yn2=1 ③ 极限应力取：σ
Flim1=290MPa、σFlim2=230MPa
15
④ 尺寸系数Yx：查阅机械设计手册选，取Yx=1.5 ⑤ 安全系数SF：参照表9-13，取SF=1.5 ⑥ 需用应力[σ ?σF1?? ?σF2??F1]
、[σF2] 由式（9-20），许用弯曲应力
2σFlimYN1Yx2?290?1?1 ?MPa?387MPaSF1.52σFliY2?23?01?1mN2Yx ?MPa?30M7PaSF1.52) 齿形系数YFa1、YFa2 由图9-19，取 YFa1=2.56 YFa2=2.15
3) 应力修正系数Ysa1、Ysa2 由图9-20，取 Ysa1=1.62 Ysa2=1.82
4) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（9-17），齿根弯曲应力
σF1?
2KFT1YFa1Ysa1Y?bd1m2?3.13?2.5?105??2.56?1.62?0.681MPa
84?56?3?313MPa??σF1? σF2?σF1YFa2Ysa22.15?1.82?313?MPa?29M7Pa??σF2?
YFa1Ysa12.56?1.624.4 轴的校核
4.4.1 一轴的校核
轴直径的设计式 d?39.55?106PP2.068?C3?1103?17.89mm （32）
0.2??T?nn480轴的刚度计算[20]
a) 按当量弯矩法校核
1) 设计轴系结构，确定轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。
16