西 安 科 技 大 学 六、齿轮传动的设计： (1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。 小齿轮选硬齿面，大齿轮选硬齿面，小齿轮的材料为45号钢调制 ，齿面硬度为250HBS，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为200HBS。 齿轮精度初选8级 (2)、初选主要参数 Z1= 20，u= 4.5 Z2=Z1·u=90 取ψa=0.3，则ψd=0.5·（i+1）·=0.675 （3）按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 2kT1u?1?ZEZHZε??? d1≥ 3 ??Ψdu?［ζH］?确定各参数值 1 载荷系数 查课本 表 6-6取K=1.2 ○2 小齿轮名义转矩 ○T1=9.55×106×P/n1=9.55?106?4.35/342.86=1.21?105N·mm 2 3 材料弹性影响系数 ○ 由课本 表6-7 ZE=189.8MPa 4 区域系数 ZH=2.5重合度系数 ○εt=1.88-3.2·（1/Z1+1/Z2） =1.88-3.2×（1/20+1/90）=1.69 Zε=4?εt4?1.69??0.77 336 许用应力 查课本 图 6-21（a） ○［ζHlim1］?610MPa ［ζHlim2］?560MPa 查表6-8 按一般可靠要求取SH=1
11
西 安 科 技 大 学 ［ζH］ 则 1?ζHlim1?610MPa SHζHlim2?560MPa SH2［ζH］ 2? 取两式计算中的较小值，即［ζH］= 560MPa 2kT1u?1?ZEZHZε???于是 d1≥ 3 ??Ψdu?［ζH］?2?1.2?1.18?1054.5?1?189.8?2.5?0.77?3??14.5560?? = =52.82mm (4)确定模数 m=d1/Z1≥52.82/20=2.641 取标准模数值 m=3 (5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 2 ζF?2KT1 校核 YFSY［ζF］ε?bd1m1小轮分度圆直径d1=m·Z=3×20=60mm 式中 ○ 2齿轮啮合宽度b=Ψd·d1 =3×20=60mm ○3复合齿轮系数 YFS1=4.38 YFS2=3.95 ○4重合度系数Yε=0.25+0.75/εt ○ =0.25+0.75/1.69=0.6938 5许用应力 查图6-22（a） ζFlim1=245MPa ζ○Flim2=220Mpa 查表6-8 ，取SF=1.25 ζFlim1245［ζF］???196MPa1SF1.25则 ζFlim2220［ζF］???176MPa2SF1.25 6计算大小齿轮的YFS并进行比较 ○ζF
12
西 安 科 技 大 学 YFS1YFS24.383.95??0.02234??0.02244［ζF］196［ζF］17612 YFS1YFS2［ζF］［ζF］2 1<则 取较大值代入公式进行计算 则有 2KT12?1.2?1.18?105ζ YFS2Y?3.95?0.6938 F2?ε?bd1m60?60?4=53.90Mpa<［ζF］2 故满足齿根弯曲疲劳强度要求 （6） 几何尺寸计算 d1=m·Z=4?20?80 mm d2=m·Z1=4?90?360 mm 4?（20?90）/2?220 mm a=m ·（Z1+Z2）= b=60mm b2=60mm 取小齿轮宽度 b1=65mm （7）验算初选精度等级是否合适 齿轮圆周速度 v=π·d1·n1/（60×1000） =3.14×60×342.86/（60×1000） =1.08 m/s 对照表6-5 可知选择8级精度合适。 七 轴的设计: 1， 齿轮轴的设计 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） PⅠ的值为前面第8页 中给13
西 安 科 技 大 学 出 在前面带轮的计算中已经得到Z=4其余的数据手册得到 D1=Φ30mm L1=60mm D2=Φ38mm L2=70mm 1，5—滚动轴承 2—轴 3—齿轮轴的轮齿段 4—套筒 6—密封盖 7—轴端挡圈 8—轴承端盖 9—带轮 10—键 D3=Φ40mm (2)按扭转强度估算轴的直径 L3=20mm 选用45#调质，硬度217~255HBS 轴的输入功率为PⅠ=4.35KW D4=Φ48mm 转速为nⅠ=342.86 r/min L4=10mm 根据 课本P205（13-2） 式，并查表13-2 ，取c=115 D5=Φ66mm 4.35P3d≥C·=26.82mm ?115?3L5=65mm 342.86nⅠ (3)确定轴各段直径和长度 D6=Φ48mm 1从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接， ○L6=10mm 则轴应该增加5%，取D1=Φ30mm ，又带轮的宽度 B=（Z-1）·e+2·f （4?1）?18?2?8?52 mm =D7=Φ40mm 则第一段长度L1=60mm L7=18mm 2○右起第二段直径取D2=Φ38mm 根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚 度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二Ft=2016.65Nm 段的长度L2=70mm Fr=734Nm 3 ○右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴 承有径向力，而轴向力为零，选用6208轴承，其尺寸为d×D×RA=RB B=40×80×18 ，那么该段的直径为D3=D3=Φ40mm，长度为=1008.325Nm L3=20mm 4右起第四段，○为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动 轴承的内圈外径，取D4=D4=Φ48mm ，长度取L4=10mm RA’=RB’
14
西 安 科 技 大 学 =367Nm 为Φ66mm ，分度圆直径为Φ60mm ，齿轮的宽度为65mm ，则， 此段的直径为D5=Φ66mm，长度为L5=65mm MC=60.97Nm MC1’= MC2’ 6○右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚=19.47 Nm 动轴承的内圈外径，取D6=Φ48mm 长度取L6=10mm 7右起第七段， ○该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7= Φ40mm ，长度L7= 18mm MC1=MC2 (4)求齿轮上作用力的大小、方向 =64.0Nm 1 ○小齿轮分度圆直径：d1=60mm T=59.0 Nm 2作用在齿轮上的转矩为：T1 =1.21?105N·mm ○ α= 0.6 3 ○求圆周力：Ft Ft=2T2/d2=2?1.21?105/60 =2016.65N MeC2=73.14Nm 4求径向力Fr ○ Fr=Ft·tanα=4033.3?tan200=734N Ft，Fr的方向如下图所示 （5）轴长支反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位 置，建立力学模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =1008.325N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0 那么RA’=RB’ =Fr×62/124=367N （6）画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MC= RA?62=62.52Nm 垂直面的弯矩：MC1’= MC2’=RA’×62=22.75Nm 合成弯矩： 2222M?M?M?M? C162.52?22.75=66.53Nm C2CC1 （7）画转矩图： T= Ft×d1/2=61.02Nm （8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，α=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： MeC2?MC22?(αT)2? 75.94Nm 5右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径 ○
15
