五、传动零件的设计计算1．设计高速级齿轮1）选精度等级、材料及齿数(1) 确定齿轮类型：两齿轮均取为渐开线标准直齿圆柱齿轮（或斜齿，如果选择斜齿，计算步骤参考书上例题10-2）。
(2) 材料选择：小齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS ，大齿轮材料为45钢（正火），硬度为200HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。
(3) 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。
(4) 选小齿轮齿数（一般初选20-25）Z 1＝？，大齿轮齿数Z 2＝i 高×Z 1＝？×？=？，圆整取Z 2=？。
2）按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式10－9a 进行试算，即3211)][(132.2H E d t t Z u u T k d σ+⋅Φ≥ 确定公式各计算数值(公式中u= i 高) (1) 试选载荷系数3.1=t K (2) 小齿轮传递的转矩T 1T 1=T Ⅰ出=？(N ·mm) （注：见“四、传动装置的运动和动力参数的计算”） (3) 由表10－7选取齿宽系数1=d φ(4) 由表10—6查得材料的弹性影响系数：Z E =189.8 (5) 由图10—21d 查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 580Hlim1=σ由图10—21c 查得大齿轮的接触疲劳强度极MPa 390Hlim2=σ(6) 由式10-13计算应力循环次数?)1030082(1?606011=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==h jL n N?/12==高i N N(7) 由图10－19曲线1查得接触疲劳强度寿命系数??,21==H N H N K K(8) 计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1，由式10－12得MPa ????S ][Hlim1HN1H1=⨯==σσK MPa ????S ][Hlim2HN2H2=⨯==σσK (9) 试算小齿轮分度圆直径t d 1，代入][H σ中的较小值m m d t ??8.189??1?3.132.2321=⎪⎭⎫⎝⎛⋅⨯≥(10) 计算圆周速度Vs m n d v t /?100060??10006011=⨯⨯⨯=⨯=ππ(11) 计算齿宽bmm d b t d ??11=⨯==φ(12) 计算齿宽与齿高之比 b/h模数mm z d m t t ???11===齿高mm m h t ??25.225.2=⨯==???==h b (13) 计算载荷系数K根据v= ? m/s ，7级精度，由图10－8查得动载荷系数Kv= ?假设mm N b F K t A /100/<，由表10－3查得1==ααF H K K由表10－2查得使用系数K A =?由表10－4查得??1023.0?)?6.01(18.012.11023.0)6.01(18.012.1322322=⨯⨯+⨯⨯++=⨯+++=--b K d d H φφβ由图10－13查得?=βF K故载荷系数?????=⨯⨯⨯==βαH H v A K K K K K(14) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10－10a 得mm K K d d t t ??/??/3311==⨯=(15) 计算模数ｍ??/?/11===Z d m2）按齿根弯曲强度设计由式10－5得弯曲强度的设计公式为3211][2F S F d Y Y Z KT m σαα⋅Φ≥ 确定公式内的计算数值(1) 由图10－20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa FE 4401=σ大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa FE 3202=σ(2) 由图10－18查得弯曲疲劳寿命系数??,21==FN FN K K(3) 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1.4，由式10－12得MPa S K FE FN F ????][111=⨯==σσ MPa S K FE FN F ????][222=⨯==σσ (4) 计算载荷系数?????=⨯⨯⨯==βαF F V A K K K K K(5) 查取齿形系数由表10－5查得?1=Fa Y ，?2=αF Y(6) 取应力校正系数 由表10－5查得?1=Sa Y ?2=αS Y(7) 计算大小齿轮的][F Sa Fa YY σ，并比较????][????][222111=⨯==⨯=F Sa Fa F Sa Fa Y Y Y Y σσ(8) 设计计算mm Y Y Z KT m F S F d ????????2][2323211=⨯⋅⨯⨯⨯=⋅Φ≥σαα对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取由弯曲强度算得的模数m=？，并就近圆整为标准值m ＝？mm 。
但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d 1=? mm 来计算应有的齿数。
于是有Z 1=d 1/m=?，取Z 1=?大齿轮齿数？？？高=⨯==12Z i Z 取？=2Z 3）几何尺寸计算(1) 计算分度圆直径??????2211=⨯===⨯==m Z d m Z d(2) 计算齿根圆直径??)(??)5.2(?)5.2(??)5.2(2211=-⨯=-==-⨯=-=Z m d Z m d f f(3) 计算中心距mm d d a ?2/?)(?2/)(21=+=+=(4) 计算齿宽mm d b d ???1=⨯==φ取mm B ?1= mm B ?2=4）验算N d T F t ???2211=⨯==mm N mm N b F K t A /100/????<=⨯= 合适2．设计低速级齿轮1）选精度等级、材料及齿数(1) 确定齿轮类型：两齿轮均取为渐开线标准直齿圆柱齿轮。
(2) 材料选择：小齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS ，大齿轮材料为45钢（正火），硬度为200HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。
(3) 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。
(4) 选小齿轮齿数（一般初选23-30）Z 3＝？，大齿轮齿数Z 4＝i 低×Z 3＝？×？=？，圆整取Z 4=？。
2）按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式10－9a 进行试算，即3211)][(132.2H E d t t Z u u T k d σ+⋅Φ≥ 确定公式各计算数值(公式中u= i 低) (1) 试选载荷系数3.1=t K (2) 小齿轮传递的转矩T 3T 3=T Ⅱ出=？(N ·mm) （注：见“四、传动装置的运动和动力参数的计算”） (3) 由表10－7选取齿宽系数1=d φ(4) 由表10—6查得材料的弹性影响系数：Z E =189.8 (5) 由图10—21d 查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 580H lim3=σ大齿轮的接触疲劳强度极MPa 390Hlim4=σ(6) 由式10-13计算应力循环次数?)1030082(1?606033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==h jL n N?/34==低i N N(7) 由图10－19曲线1查得接触疲劳强度寿命系数??,43==H N H N K K(8) 计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1，由式10－12得MPa ????S ][Hlim3HN3H3=⨯==σσKMPa ????S ][Hlim4HN4H4=⨯==σσK (9) 试算小齿轮分度圆直径t d 3，代入][H σ中的较小值mm Z u u T k d H E d t t ??8.189??1?3.132.2)][(132.2323233=⎪⎭⎫⎝⎛⋅⨯=+⋅Φ≥σ(10) 计算圆周速度Vs m n d v t /?100060??10006033=⨯⨯⨯=⨯=ππ(11) 计算齿宽bmm d b t d ??13=⨯==φ(12) 计算齿宽与齿高之比 b/h模数mm z d m t t ???33===齿高mm m h t ??25.225.2=⨯==???==h b (13) 计算载荷系数K根据v= ? m/s ，7级精度，由图10－8查得动载荷系数Kv= ? 假设mm N b F K t A /100/<，由表10－3查得1==ααF H K K由表10－2查得使用系数K A =?由表10－4查得??1023.0?)?6.01(18.012.11023.0)6.01(18.012.1322322=⨯⨯+⨯⨯++=⨯+++=--b K d d H φφβ由图10－13查得?=βF K故载荷系数?????=⨯⨯⨯==βαH H v A K K K K K(14) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10－10a 得mm K K d d t t ??/??/3333==⨯=(15) 计算模数ｍ??/?/33===Z d m2）按齿根弯曲强度设计由式10－5得弯曲强度的设计公式为3211][2F S F d Y Y Z KT m σαα⋅Φ≥ 确定公式内的计算数值(1) 由图10－20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa FE 4403=σ大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa FE 3204=σ(2) 由图10－18查得弯曲疲劳寿命系数??,43==FN FN K K(3) 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1.4，由式10－12得MPa S K FE FN F ????][333=⨯==σσ MPa S K FE FN F ????][444=⨯==σσ (4) 计算载荷系数?????=⨯⨯⨯==βαF F V A K K K K K(5) 查取齿形系数由表10－5查得?3=Fa Y ，?4=αF Y(6) 取应力校正系数 由表10－5查得?3=Sa Y ?4=αS Y(7) 计算大小齿轮的][F Sa Fa YY σ，并比较????][????][444333=⨯==⨯=F Sa Fa F Sa Fa Y Y Y Y σσ(8) 设计计算mm Y Y Z KT m F S F d ????????2][2323233=⨯⋅⨯⨯⨯=⋅Φ≥σαα对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取由弯曲强度算得的模数m=？，并就近圆整为标准值m ＝？mm 。
但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d 3=? mm 来计算应有的齿数。
于是有Z 3=d 3/m=?，取Z 3=?大齿轮齿数？？？低=⨯==34Z i Z 取？=2Z 3）几何尺寸计算(1) 计算分度圆直径??????4433=⨯===⨯==m Z d m Z d(2) 计算齿根圆直径??)(??)5.2(?)5.2(??)5.2(4433=-⨯=-==-⨯=-=Z m d Z m d f f(3) 计算中心距mm d d a ?2/)0?(?2/)(43=+=+=(4) 计算齿宽mm d b d ???3=⨯==φ取mm B ?3= mm B ?4=4）验算N d T F t ???2233=⨯==mm N mm N b F K t A /100/????<=⨯= 合适。