1、项目 设计内容，步骤和说明 结果一 确定齿轮材料，精度及其热处理工序运输机为一般工作机器，选用 7 级精度(GB 10095-88)的直齿轮，小齿轮1 选 40cr 钢，调质处理 280HBS;大齿轮 2 同选 40cr 钢，调质处理240HBS,两者材料硬度差为 40HBS1.齿轮齿数的选定初选小齿轮 1 齿数 z1=24，大齿轮 2 的齿数z2=i1xz1=4.3x24=103,u=z2/z1=103/24=4.3Z1=20Z2=103 u=4.32.齿轮接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算的 d1，即d1t2.32 其中 K=KAKvKH KH(1) 试选载荷系数 Kt=1.3(2)
2、小齿轮 1 传递的转矩T1=106.5=1.065x10 5Nm（3）由表 10-7 选取齿宽系数 d=1（4）由表 10-6 查的材料的弹性系数 ZE=189.8Mpa1/2（5）由图 10-21d 按齿面硬度查的小齿轮 1 的接触疲劳强度极限 Hlim1=600Mpa大齿轮 2 的接触疲劳强度极限 Hlim2=550Mpa（6）计算应力循环次数N1=60n1jLh=60x1470x1x（2x8x300x8）=3.387x10 9N2=3.387x109/4.3=7.877×108（7）由图 10-19 取接触疲劳寿命系数KHN1=0.90，K HN2=0.96 （8）计算接触疲劳
3、许用应力取失效概率为 1%，安全系数 s=1，由式（10-12 ）得H1= KHN1Hlim1/S=0.89x600=534MpaH2= KHN2Hlim2/s=0.96x500=528Mpa所以 H=528MpaKt=1.3d=1ZE=189.8Mpa1/2KHN1=0.90KHN2=0.96 H1=540Mpa H2=480Mpa H=480Mpa二 齿轮设计3.计算（1）试算小齿轮 1 分度圆直径 d1t,代入H中d1t2.32 =2.32=65.057mmm528.193.105.63. ）（ d1t=65.057mmv=5.007m/s3.计算（2）计算圆周速度 vV=d1t n1/
4、（60×1000）=×65.057 ×1470/（60x1000 ）=5.007m/s（3）齿宽 bb= d d1t=1×65.057mm=65.057mm（4）计算齿宽与齿高之比 b/h模数 mt= d1t/z1=65.057/24=2.711mm齿高 h=2.25 mt=2.25×2.711mm=6.100mmb/h=65.057/6.100=10.66mm（5）计算载荷系数根据 v=5.009m/s ，7 级精度，由图 10-8 查得动载系数Kv=1.15直齿轮，K H= KF =1 由表 10-2 查得使用系数 KA=1由表 10-4
5、用插值法查得 8 级精度，小齿轮 1 相对支承非对称布置时，K H=1.423由 b/h=10.67， KH =1.423, 查图 10-13 得 KF= 1.35 ，故载荷系数K= KAKvKHK H =1×1.15×1×1.423=1.63645（6）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由（10-10a）得d1=d1t =65.057x =70.2447mm3/t3./.645（7）计算模数 mm=d1/z1=72.144/24=3.006mmb=65.057mmmt=2.711b/h=10.66mmKv=1.15KH = KF=1KA=1KH=1.423K
6、F= 1.35K=1.63645d1=70.2447mmm=3.006mm二 齿轮设计4.按齿根弯曲强度校核由式（10-5）得弯曲强度设计公式为m(1) 确定公式的计算数值1）由图 10-20c 查得小齿轮 1 的弯曲疲劳极限 FE1 =500Mpa, 大齿轮 2 的弯曲疲劳极限 FE2 = 380mpa 2）由 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 KFN1= 0.83 ，K FN2=.0.903）计算弯曲许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 ，由式（10-12）得F1= KFN1 FE1/S=500x0.83/1.4=296.42MpaF2= KFN2 FE2/S=380x0.90/1.4=2
7、44.286Mpa4）计算载荷系数 KK=KAKvKFK F=1×1.15×1×1.35=1.55255）查取齿形系数由表 10-5 查得 YFa1=2.65 ，Y Fa2=2.186）查取应力校正系数 FE1 =500Mpa FE2 = 380mpaKFN1= 0.83KFN2=.0.90F1=296.42MpaF2=244.286MpaK=1.5525YFa1=2.65YFa2=2.18YSa1= 1.58YSa2=1.794.按齿根弯曲强度校核由表 10-5 查得 YSa1= 1.58，Y Sa2=1.797）计算大、小齿轮的 YFa YSa/ F并加以比较
8、。YFa1 YSa1/ F1=2.65×1.58/296.429=0.01412YFa2 YSa2/ F2=2.18×1.79/244.286=0.01597大齿轮 2 的数值大,故取 YFa YSa/ F=0.01597(2) 设计计算m =mm=2.09 mm32301597.4106.5.2对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计的模数，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，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿轮的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 2.09 并加以圆整，得标准 m=2.5mm
9、，按接触强度算得的分度圆直径 d1=70.2447mm ，算出小齿轮齿数Z1=d1/m=70.2447/ 2.528大齿轮 z2=i1×Z1=4.3×28120，取 z2=120这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。YFa YSa/ F=0.01597m=2.5mmz1=28z2=120二 齿轮设计5.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径d1=z1m=28×2.5mm=70mmd2=mz2=2.5×120mm=300mm（2）计算中心距a= =（70300）/2=185mm(3) 计算齿轮宽度b=
10、 dd1=1x70mm=70mmb1=70mm ， b2=75mm d1=70mmd2=300mma=185mmb1=70mmb2=75mm第二级齿轮设计项目 设计内容，步骤和说明 结果三 确定齿轮材料，精度及其热处理工序运输机为一般工作机器，选用 7 级精度(GB 10095-88)的直齿轮，小齿轮1 选 40cr 钢，调质处理 280HBS;大齿轮 2 同选 40cr 钢，调质处理240HBS,两者材料硬度差为 40HBS1.齿轮齿数的选定初选小齿轮 3 齿数 z3=26，大齿轮 4 的齿数z4=i2×z3=3.1×26=81 u=z4/z3=80.6/26=3.1Z3
11、=26Z4=81 u=3.12.齿轮接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算的 d1，即d3t2.32 其中 K=KAKvKH KH(3) 试选载荷系数 Kt=1.3(4) 小齿轮 3 传递的转矩T2 =444.3Nm（3）由表 10-7 选取齿宽系数 d=1（4）由表 10-6 查的材料的弹性系数 ZE=189.8Mpa1/2（5）由图 10-21d 按齿面硬度查的小齿轮 1 的接触疲劳强度极限 Hlim1=600Mpa大齿轮 2 的接触疲劳强度极限 Hlim2=550Mpa（6）计算应力循环次数N3=60n2jLh=60×341.9×1×（2×8
12、15;300×8）=7.88x108N4=7.88x108/3.1=2.54x108（7）由图 10-19 取接触疲劳寿命系数KHN3=0.96，K HN4=1.00（8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数 s=1，由式（10-12 ）得H3= KHN3×Hlim1/S=0.96×600=576MpaH4= KHN4×Hlim2/s=1.00×550=550Mpa所以 H=550MpaKt=1.3d=1ZE=189.8Mpa1/2KHN3=0.96KHN4=1.00 H3=576Mpa H4=550Mpa H=550Mpa三 齿轮
13、设计3.计算（1）试算小齿轮 1 分度圆直径 d1t,代入H中d3t2.32 =2.32=104.34mmm508.19.341.3. 2）（3.计算（2）计算圆周速度 vV=d3t n2/（60×1000）=×104.34 ×341.9/（602）计算圆周速度 vV=d3t n2/（ 60×1000）= ×104.34×341.9/（60×1000）=1.87m/s（3）齿宽 bb= d d3t=1×104.34mm=104.34mm（4）计算齿宽与齿高之比 b/h模数 mt= d3t/z3=104.34/26=
14、4.01mm齿高 h=2.25 mt=2.25×4.01mm=9.029mmb/h=104.34/9.029=11.56mm（5）计算载荷系数根据 v=1.87m/s ，7 级精度，由图 10-8 查得动载系数Kv=1.12直齿轮，K H= KF =1 由表 10-2 查得使用系数 KA=1由表 10-4 用插值法查得 7 级精度，小齿轮 1 相对支承非对称布置时，K H=1.423由 b/h=11.56， KH =1.423, 查图 10-13 得 KF= 1.33 ，故载荷系数K= KAKvKHK H =1×1.12×1×1.423=1.59376（
15、6）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由（10-10a）得d3=d3t =104.34x =116.7mm3/t3./.5976（7）计算模数 mm=d3/z3=116.7/26=4.488mmd3t=1mmv=1.87m/sb=104.34mmmt=4.01b/h=11.56mmKv=1.12KH = KF=1KA=1KH=1.423KF= 1.33K=1.59376d3=116.7mmm=4.488mm三 齿轮设计4.按齿根弯曲强度校核由式（10-5）得弯曲强度设计公式为m(4) 确定公式的计算数值1）由图 10-20c 查得小齿轮 1 的弯曲疲劳极限 FE3 =500Mpa, 大齿轮
16、 2 的弯曲疲劳极限 FE4= 450mpa 2）由 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 KFN3= 0.85，K FN4=.0.903）计算弯曲许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.3 ，由式（10-12）得F3= KFN3 FE3/S= 0.85x500/1.3=326.9MpaF4= KFN4 FE4/S=0.90×450/1.3=311.54Mpa4）计算载荷系数 K FE1 =500Mpa FE2 = 450mpaKFN1= 0.85 KFN2=.0.90F3=326.9MpaF4=311.54MpaK=1.48964.按齿根弯曲强度校核K=KAKvKFK F=1×1.
17、12×1×1.33=1.48965）查取齿形系数由表 10-5 查得 YFa3=2.60 ，Y Fa4=2.226）查取应力校正系数由表 10-5 查得 YSa3= 1.595，Y Sa4=1.777）计算大、小齿轮的 YFa YSa/ F并加以比较。YFa3 YSa3/ F3=2.60x1.595/326.9=0.01268YFa4 YSa4/ F4=2.22×1.77/311.54 =0.01260大齿轮 3 的数值大,故取 YFa YSa/ F=0.01268(5) 设计计算m = mm=2.98mm32301268.61.4.5972对比计算结果，由齿面接
18、触疲劳强度计算的 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计的模数，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，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿轮的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 并加以圆整，得标准 m=3.0mm，按接触强度算得的分度圆直径 d3=116.7mm，算出小齿轮齿数Z3=d3/m=116.7/339大齿轮 z4=i2×Z3=3.1×39=121，取 z4=121这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。YFa3=2.60YFa4=2.22YSa3= 1.595YSa4=1.77YFa YSa/ F=0.01260m=2.98mmz3=39z4=121四 齿轮设计5.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径d3=z3m=39×3mm=117mmd4=mz4=3×121mm=363mm（2）计算中心距a= =（117+363）/ 2=240mm(6) 计算齿轮宽度b= dd3=1×117mm=117mmD3=117mmD4=363mma=240mmb3=117mmb4=120mmb3=117mm ， b4=120mm
