13.2齿轮的结构设计及计算3.2.1高速级齿轮设计3.2.1.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数1)按题目传动方案选用圆柱齿轮传动2)运输机为一般工作机器，速度不变，所以选用8级精度 3)材料选择由表11-1选择小齿轮用45号钢调质，齿面硬度为260HBS MPa 6001lim =σ;MPa FE 4601=σ; 大齿轮用45号钢正火，齿面硬度为200HBS MPa 3802lim =σ;MPa FE 3202=σ; 由表11-5取 1.25F S =；0.1=H s ；MPaMPa S MPa MPa S MPa MPa S MPa Mpa S H H HH FFE F FFE F 3800.1380][6000.1600][25625.1320][36825.1460][2lim 21lim 12211============σσσσσσσσ按齿面接触强度设计计算由表11-3取载荷系数5.1=K 由表11-6取齿宽系数8.0=d φ小齿轮上的转矩mm N n p T ⋅⨯=⨯⨯=⨯⨯=46161101.2144521.31055.91055.9 由表11-4取8.189=E Z ；5.2=H Z ；[]2.53)3805.28.189(36.4136.48.0101.25.12)(123243211=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⋅+⋅Φ≥H H E d Z Z u u KT d σmm选小齿轮齿数为24z 1=，则1082451.412≈⨯==iz z ，则实际传动比5.424108≈=i 模数31.2242.53m 111===z d ；按表4-1取mm m 31=实际mm z m d 72324111=⨯==，mm z m d 3033101212=⨯== 中心距5.1852303722211=+=+=d d a ； 齿宽mm d b d 56.422.538.012=⨯==φ；故取mm b 502=；1b =2b +(5~10)mm 故取mm b 551= 8) 验算齿面接触强度查图11-8得Y 1Fa =2.76 Y 2Fa =2.24 由图11-9得Y 1Sa =1.57 Y 2Sa =1.82MPaMPa Y Y Y Y MPaMPa Y Y mz b KT F Fa sa Fa sa F F F Fa sa F 256][9.159.257.124.282.116.18σ368][16.182395057.19.2101.25.1222112212141121211=<=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅==<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=σσσσ 故安全9) 齿轮的圆周速度s m n d v /22.56000014406910006011=⨯⨯=⨯=ππ ；选8级制造精度是合宜的3.2.2低速级齿轮设计:3.2.2.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：1.按题目传动方案选用直齿圆柱齿轮传动2.运输机为一般工作机器，速度不变，所以选用8级精度3.材料选择由表11-1选择小齿轮用45号钢调质，齿面强度为260HBS MPa 6001lim =σ；MPa FE 4601=σ 大齿轮用45号钢正火，齿面强度为200HBS MPa 2802lim =σ；MPa FE 3202=σ 4.由表11-5取 1.25F S =;0.1=H s ；MPa S MPa S FFE F HH 36825.1460][6000.1600][111lim 1======σσσσ MPa MPa F H 35625.1320][3800.1380][22====σσ5.按轮齿弯曲强度设计计算由表11-3取载荷系数5.1=K 由表11-6取齿宽系数5.0=dφ小齿轮上的转矩mm N T ⋅⨯=⨯⨯=⨯⨯=561611088.842.33108.31055.9n p 1055.9 选小齿轮齿数为283=z ，则902811.334=⨯==iz z ，则实际传动比214.32890==i []mmZ Z u u KT d H H E d 25.222)3805.28.189(11.3111.35.01088.85.12)(12325321=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅Φ≥＋＋σ7.模数214.32890332===z d m ；故取mm m 42= 则分度圆直径mmz m d 112428323=⨯==；mm z m d 360490424=⨯==；8.中心距mm d d a 23623601122432=+=+=齿宽mm d b d 11025.2225.034=⨯==φ；故取mm b 1104=；mm b 1153= 9.验算齿面接触强度查图11-8得Y 1Fa =2.65 Y 2Fa =2.25 由图11-9得Y 1Sa =1.63 Y 2Sa =1.77[]MPa Y Y m b KT F Fa Sa n F 36821621.281.12841101088.85.12z 21112512111=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==σσ MPa MPa Y Y Y Y F Fa sa Fa sa F F 256][6.22281.121.224.284.12162112212=<=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=σσσ齿轮的圆周速度s m n d v /94.16000042.33111210006011=⨯⨯=⨯=ππ；选8级制造精度是合宜的四、箱体的设计及说明：五、轴的设计计算及校核5.1高速轴5.1.1初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。

根据表14-2，取[τ]=40MPa,118=C ，于是mmd m nPCd 42.17%)51(59.16min 以考虑到轴上有键槽，所59.161440411833=+⨯===≥ d 取18mm5.1.2求作用在齿轮上的受力圆周力N d T F t 92.6142/10691440/21.395502311=⨯⨯==- 径向力 N F F t r 81.22320tan 92.614tan =⨯=⨯=οα5.1.3轴的结构设计5.1.3.1拟定轴上零件的装配方案1. 输出轴的最小直径显然是安装V 带的直径1d （如上图），根据轴最小直径的计算，和查阅书籍，故6段b 1为30mm,d 1为17mm 。

2. 根据v 带的轴向定位要求d 5取为25mm,由箱体结构和轴承段、端盖装配关系等确定，b 2为60mm.3. 角接触轴承段，d 3取为25mm,轴承型号为7206AC ，档油环及装配关系等确定，b 3为25mm 。

4. 过渡轴段，考虑轴肩定位，故取d 4为30mm,由装配关系，确定该段的b 4为77mm5. 5为高速级齿轮轴段，b 5为50mm 。

6. 角接触轴承段与3相同，d 2为25mm ，b 2为29mm 。

5.1.4求轴上的载荷1．求垂直面的支承反力N l l l F d F F r a v 36.1945.126565.12681.2232/5.1144.2612/21211=+⨯+⨯=+⋅+⋅=N F F F v r v 45.2936.19481.22312=-=-= 2．求水平面的支承反力NF F F F N l l l F F H tH H t H 69.18823.4265.126565.12692.6142212121==+=+⨯=+⋅=3.F 力在支点产生的反力NF F F Nl l l l l F F Q F F Q F 82.28985.55367.84367.8435.12656)5.955.12656(85.553)(21213212=-=-==+++⨯=+++⋅=4．绘垂直面的弯矩图m N l F M v av ⋅=⨯=88.10115．绘水平面的弯矩图 m N l F M H aH ⋅=⨯=87.2322 6.F 力产生弯矩m N mm l F M F a a F aF ⋅=⨯=⋅=-68.275.9582.28911力产生的弯矩为截面7．合成弯矩图m N M M M M aF aH ava ⋅=++=++=91.5368.2787.2388.102222 8．轴的转矩 m N d F T t ⋅=⨯=3.25229．求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为3.0=αm N T M M a e .68.59)3.253.0(91.53)(2222=⨯+=+=α10．计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢，调质处理。

由表14-1查得MPa B 650=σ 由表14-3查得MPa b 601=-σ 则mm M d b e5.21601.01068.59][1.03313=⨯⨯=≥-σ考虑到键槽对轴的削弱，将d 增加大%5故mm mm d 49.3958.225.2105.1危险截面处的轴直径<=⨯=弯矩图如图所示5.2中间轴：5.2.1初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为45钢，调质处理。

根据表15-3，取C=110，于是得mm nPCd 7.213.3195.211033==≥5.2.2求作用在齿轮上的受力:1.作用在大齿轮： 圆周力 3.6922161077.74225222=⨯⨯==d T F t径向力 N F F n t r 4.26720tan 8.769tan 22=⨯==α 2.作用在小齿轮： 圆周力 N d T F t 2671121008.1225323=⨯⨯==径向力 2.9720tan 267tan 33=⨯== n t r F F αN5.2.3轴的结构设计:5.2.3.1拟定轴上零件的装配方案1. 角接触轴承段处，d 1取为35mm,轴承型号为7027AC ，b 1为41mm2. 低速级小齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d 2为50mm ，b 2为60mm 。

3. 轴环，根据齿轮的轴向定位要求取d 3为45mm ，b 3按照要求取为10mm 。

4. 高速级大齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d 4为50mm ，b 4为18mm.。

5. 角接触轴承段同1相同，d 5为40mm ，b 5为15mm 。

5.2.4求轴上的载荷:1．求垂直面的支承反力N l l l l F d F l l F F r a r v 4.412)(32133223221=++⋅+⋅++=N F F F F v r r v 9.5421322=-+=2．求水平面的支承反力N l l l l l F l F F t t H 81)(321322331=+++⋅+⋅=N F F F F t H t H 7.412132=--= 3．绘垂直面的弯矩图m N l F M v av ⋅=⨯=⨯=57.2067.07.4132 4．绘水平面的弯矩图m N l F M H aH ⋅=⨯=⨯=74.9067.07.56032 5．合成弯矩图m N M M M aH ava ⋅=+=+=3.10274.9537.362222 6．轴的转矩 m N T ⋅=77.749．求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为6.0=αm T M M a e .1.121)1.1086.0(3.102)(2222=⨯+=+=α10．计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢，调治质处理。