六、齿轮传动设计
1、选择材料及确定许用应力
考虑到传动功率不大（P1=2.85kw）,所以齿轮选择软齿面。由已知条件（单向传动、载荷较平稳）通过查《机械设计基础》表11-1，小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度217~286HBS，?Hlim1=730Mpa，
?FE1=580Mpa；大齿轮选用45钢调质，齿面硬度197~286HBS，
?Hlim2=600Mpa，?FE2=450Mpa。由表11-5，取SH=1.1,SF=1.25。所以，
??H1?=?Hlim1=730Mpa=664Mpa
SH1.1??H2?=600Mpa=545Mpa
1.1SF??F1?=?FE1=580Mpa=464Mpa
1.25??F2?=450Mpa=360Mpa
1.252、按齿面接触强度设计
根据表11-2，设齿轮按8级精度设计。由表11-3取载荷系数K=1.2,由表11-6取齿宽系数?d=0.8,小齿轮转矩T1=0.48×105N·mm,由表11-4取
ZE=188,
2又
ZH,
2所以
2KT1??1?ZEZH?d11?3?d?????H??32?1.2?0.48?1056?1?188?2.5?????≈49.99mm ?=0.86?545??取Z1=20，Z2=i01Z1=6×20=120（《机械设计指导》表16-2） 模数m=
d1149.99=㎜=2.5 Z120齿宽b=?dd11=0.8×49.99mm=39.99mm 大齿轮的齿宽b=40mm
小齿轮的齿宽b=45mm
取b2=45mm,b1=50mm,按表
4-1
取
m=2.5mm,实际的
2.5mm=50mm,d12=120×2.5mm=300mm d11=Z1m=20×中心距a1=
d11?d12=175mm 2验算轮齿弯曲强度
齿形系数YFa1=2.94（图11-8）,YSa1=1.56（图11-9）
YFa2=2.13,YSa2=1.81
2KT1YFa1YSa12?1.2?0.48?105?2.94?1.56==105.7Mpa???F1?=464Mpa ?F1=2239.99?2.5?20bmz1?F2=?F12.13?1.81YFa2YSa2=105.7?Mpa=88.85Mpa???F2?=360Mpa,安全。
2.94?1.56YFa1YSa13、齿轮的圆周速度
v??d11n160?1000=
3.14?50?561.4m/s=1.47m/s?6m/s
60000（对照课本表11-2），选择8级精度是合适的。 七、输入轴的设计
1、按扭转强度初步计算轴径
根据课本表14-1，材料选用45号钢调质，硬度217~255HBS，由表14-2取c=115
d21?c3p12.85=1153mm=19.8mm
561.4n1考虑有键槽加大5%,d21=19.8（1+5%）=19.86mm 取d21=20mm 2、轴的结构设计
将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮右面用轴肩定位，
左面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，右轴承从右面装入，齿轮、套筒、左轴承、轴承盖和皮带轮依次从左面装入，轴端挡圈固定皮带轮。 3、确定轴的各段直径和长度
根据《机械设计指导》表10-1初选用6005深沟球轴承,其内径为25mm,宽度为12mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则该段长32mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。则此段长度LII=（2+12+20+47）mm=81mm。轴承盖安装安装直径
d?12?=66mm,高度31mm；齿轮安装直径d?14?=28mm；轴肩直径d?15?=
LIII=（28+2×6）mm=40mm，宽度为8mm。（31+12+0.6）mm=43.6mm,
带轮安装轴径L=（1.5~2）
d21=（15~20）mm取L=20mm。（机械设2计手册6.1-21） V带轮缘宽B=（Z－1）e+2f=（（4－1）×（15?0.3）+2×9）)mm=（63?0.9）mm,取B=63mm。（63+22+8－2）mm=91mm L=
I4、按弯矩复合强度计算
由上已知:分度圆直径d11=50mm,转矩T2=290.8N.m ① 圆周力Ft1=
2T1=2×48.48N.m/50mm=1939.2N d11② 向力Fr1=Ft1tan?=1939.2N×tan200=705.81N ③ 轴进行受力分析
齿轮位于两轴承中央,所以L1=L2=48.5mm
FAy Fr1 FBy
FAz C FBz Ft1 ④绘制垂直面弯矩图 轴承支反力：
FAy=FBy=Fr1/2=352.91N
FAz=FBz=Ft1/2=969.6N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。 截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL1=17.12N.m， 水平面弯矩MC2=FAzL2=47.025N.m,
22合弯矩MC=MC1?MC2=50.04N.m。
画出弯矩图
C MB1 MB2
MB
T ④ 求轴传递的转矩
T=Ft1×d/2 = 11635.2×300/2 =290.88 N.M ⑥如图可知C是危险截面,绘制其当量弯矩图
2???T?, Me=MC2可认为轴的扭切应力是脉动循环变应力,取折合系数а=0.6所以
Me=
?300.26?2??0.6?290.88?2=181.56N.M
Me C
⑦校验危险截面
?e=
Me0.1d3?4?=
181.56Mpa=3.961Mpa????1b?=55Mpa
0.1?0.23所以该轴的强度足够
八、输出轴的设计 1、按扭矩初算轴径
根据课本表14-1选用45#调质钢，硬度（217~255HBS），取c=115，已知P2=2.85kw,n2=93.57rmin,根据公式
d31?c32.85P=115×3mm=35.9mm,考虑有键槽应加大5%,d31=35.9
93.57n
齿轮及轴的设计
