T2?9550P2n2P3n3?9550?2.04241.099550?1.9857.3?80.81N.m
T3?9550??330N.m
Tw?9550Pwnw?9550?1.8857.3?313.33N.m
项目 电动机轴 转速(r/min) 1420 功率(kw) 2.14 转矩(N*m) 14.39 传动比 1 效率 1 运动和动力参数表 输入轴 中间轴 1420 241.09 2.10 2.04 14.12 80.81 1 5.89 0.9801 0.9702 输出轴 57.3 1.98 330 4.21 0.9702 卷筒转轴 57.3 1.88 313.33 1 0.9504 四、传动件的设计计算
低速级传动齿轮设计（齿轮3、4）
1、选定齿轮精度等级、材料及齿数
1）低速级传动齿轮速度不高，故选用7级精度。
2）材料选择： 由《机械设计（第八版）》表10-1选择小齿轮材料为45钢(调质)，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者硬度差为40HBS。
3）选小齿轮齿数z3?30，大齿轮齿数z4?i2?z3?4.21?30?126.3，取整z4?126。则u?z4z3?12630?4.2
4）初选螺旋角：初选螺旋角??14? 2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，即
d3t?32KtT3u?1?ZHZE????d??u???H?? ??2（1） 确定公式内的各计算数值
6
1）试选载荷系数Kt?1.6
2）小齿轮的转矩T3'?T2?80.81N.m
3） 由《机械设计（第八版）》图10-30选取区域系数ZH?1.67 4） 由《机械设计（第八版）》图10-26查得??3?0.80，??4?0.87；则 ?????3???4?1.67 5）选齿宽系数?d?1
16）由《机械设计（第八版）》表10-6查得材料的弹性影响系数ZE?189.8MPa2 7）由《机械设计（第八版）》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim3?600MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim4?550MPa 8）计算应力循环次数：
N3?60n3?j?Lh?60?241.09?1??1?8?300?5??1.736?108N4?N3i2?1.736?104.218?4.123?107
9）由《机械设计（第八版）》图10-19查得接触疲劳寿命系数
KHN3?0.92,KHN4?0.96。
10）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?3??H?4??KHN3?Hlim3SKHN4?Hlim4S?0.92?600MPa?552MPa?0.96?550MPa?528MPa
??H??（2）计算
??H?3???H?42?552?5282MPa?540MPa
1）试算小齿轮分度圆直径d3t：
7
d3t?32?1.6?8.081?101?1.674?2.433?189.8?????mm?51.94mm4.21?540?5.212
2）计算圆周速度：
v??d3tn360?1000???51.94?241.0960?1000m/s?0.66m/s
3）计算齿宽b及模数mnt：
b??d?d3t?1?51.94?51.94mmd3tcos?z351.94?cos1430? mm
mnt???1.68h?2.25mnt?2.25?1.68mm?3.78mmbh?51.943.78?13.74
4)计算纵向重合度??：
???0.318?d?z3?tan??0.318?1?30?tan14=2.38
?5）计算载荷系数K:
已知载荷状态为有轻震，故使用系数查由《机械设计（第八版）》表10-2得
KA=1.25；根据v=0.66m/s,7级精度，由图10-8得载荷系数KV=1.07；由表10-4
查得KH?的值遇直齿轮的相同，得KH?=1.42；由图10-13得KF?=1.36；由表10-3查得KH??KF??1.2；故载荷系数：
K?KA?KV?KH??KH??1.25?1.07?1.2?1.42?2.28
6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得：
d3?d3t3KKt?51.94?32.281.6mm?58.45mm
7）计算模数：
mn?d3cos?z3?58.45?cos1430??1.89mm
3、按齿根弯曲疲劳强度设计并校核
mn?32KT3Y?cos?YFaYSa? 2??F??dz3??2(1)确定计算参数
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1）计算载荷系数：
K?KA?KV?KF??KF??1.25?1.07?1.2?1.36?2.18
2）根据纵向重合度???2.38，从由《机械设计（第八版）》图10-28查得螺旋角影响系数Y??0.88 3）计算当量齿数：
zv3?z3cos?z4cos?33?30cos14126cos1433??32.84
zv4???137.93
4）查取齿形系数：YF?3?2.480,YF?4?2.150 5）查取应力校正系数：YS?3?1.639,YS?4?1.820
6）由《机械设计（第八版）》图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限
?FE3?500MP?，大齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE4?380MP?，由图10-18取弯
曲疲劳寿命系数KFN3?0.89,KFN4?0.93
7）计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S=1.4
KFN3?FE30.89?500SS?1.40.93?3801.4??F?3??F?48）计算大小齿轮的
???317.86MP?
KFN4?FE4?252.43MP?YF?YS???F?并加以比较
2.480?1.639317.862.150?1.82252.43YF?3YS?3??F?3YF?4YS?4??0.01279
??F?4大齿轮的数值大。 （2）设计计算：
mn?3??0.01550
2?2.18?8.081?10?cos141?30?1.69242??0.01550?1.50mm
前后对比计算结果，取mn=2mm即可满足弯曲强度，但为了同事满足解除
9
疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d3=58.45mm来计算齿数；故：
z3?d3cos?mn?58.45?cos142?28.35,取z3?28；则：z4?z3?i2?28?4.21?118
4、几何尺寸计算 （1）计算中心距：a??z3?z4?mn2cos???28?118??22cos14?150.46mm，圆整为150mm
（2）按圆整后点的中心距修正螺旋角
??arccos?z3?z4?mn2a?arccos?28?118??22?150?13.27?
由于?值改变不多，故参数??、ZH、K?等不必修正。 （3）计算大小齿轮的分度圆直径
d3?z3mncos?z4mncos??28?2cos13.27118?2cos13.27???57.53mm
d4???242.47mm
（4）计算齿轮宽度：b??dd3?1?57.53?57.53mm 圆整后取B3?65mm,B4?60mm r （5）结构设计
小齿轮3的齿顶圆直径da<160mm,故选用实心结构；大齿轮4的齿顶圆直径大于160mm又小于500mm，故选用腹板式结构。
高速级传动齿轮设计（齿轮1、2）
1、选定齿轮精度等级、材料及齿数
1）大小齿轮的精度等级、材料与低速级齿轮相同。
2）初选小齿轮1的齿数z1?20，大齿轮2的齿数z2?z1?i1?118，故
u?z2z1?11820?5.9
2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，即
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