直齿圆柱齿轮的设计

齿 轮 传 动 的 设 计

小组成员：

胡书明（1608100312）、韩雨（1608100309）、何克锦（1608100311）、何姜雄（1608100310）

专业班级：车辆工程103班

设计题目：

设计如图所示给料机用二级圆柱齿轮减速器中低速级的直齿圆柱齿轮传动。已知低速级小齿轮传递的功率P=17KW,小齿轮的转速传动比

n30r/min，

1

i4，单向传动，工作平稳，每天工作8小时，每年工作300天，预

期寿命10年。

要求：基本要求同大作业3，同时要求说明书层次清楚，数据来源准确。设计出齿轮的结构。 设计思路：

根据上图的给料机模型，整个模型采用了3对齿轮，分别是斜齿轮、直齿轮和锥齿轮。根据题目对低速级直齿轮进行设计。在设计时对齿轮的精度等级、材料及齿数进行选择并对其强度进行校核计算。

直齿轮传动的设计

1：已知条件及齿轮的选择

根据题目已知条件低速级小齿轮传递功率P=17KW，小齿轮的转速

n30r/min，传动比i4，单向传动，工作平稳，每天工作8小时，

1

每年工作300天，预期寿命10年。

则可知

nn/i7.5r/min，传递的功率P=17KW。

2

1

1） 运输机的工作速度不高，故选用7级精度。 2） 材料的选择,由《机械设计》P191表10-1选择小齿轮材料40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料45钢（调质），硬度为240HBS。

3） 选择小齿轮齿数

z20，大齿轮齿数ziz80。

1

2

12

2：按齿面接触强度设计

u1Z由设计公式d2.32

u

KT

d1

1t

E

H





(1) 确定公式内的各计算数值

1 试选载荷系数K1.3。 ○

t

2 对齿轮转矩T的计算 ○

1

95.510P95.51017

T5.41210N/mm

n30

5

5

1

6

1

1

3 齿宽系数○

d

的选择

注：大、小齿轮皆为硬齿面时轮为软齿面时，



d

应取表中偏下限值；若为软齿面或仅大齿



d

可取表中偏上限的数值。所以选择齿宽系数



d

=1.2。

4 由《机械设计》第八版P201表10-6，根据大小齿轮都属于锻钢，所以○选择弹性影响系数

Z189.8MPa

E

1/2

。

5 由《机械设计》第八版P201表10-21d按齿面硬度MQ查小齿轮的接触○疲劳强度极限



Hlim1

775MPa

；大齿轮的接触疲劳强度极限



Hlim2

600MPa。

6 计算应力循环次数 ○

N60njL60301.2(1830010)5.18410

1

1

h

7

N2

N/41.29610

1

7

7 计算接触疲劳许用应力 ○

取失效概率为1％，安全系数S=1，参考《机械设计》第八版P207图10-19则取KHN1

0.90;K

1

HN2

0.95。



H



H

2

K



SK

S

HN1HN2

lim1

0.9775MPa697.5MPa 0.95600MPa570MPa

lim2

（2）计算

1) 试算小齿轮分度圆直径d11，代入

中较小的值。

H2

KTu1Z

d2.32216.443mm u

2)计算圆周速度v。

dn216.44330v0.34m/s

601060103）计算齿宽b

1t

t

1

E

d

H

1t

13

3

b

d1.2216.443259.732mm

d

1t

4）计算齿宽与齿高之比b/h。

模数：m齿高：h

d/z216.443/2010.822

1t

1t

2.25m2.2510.82224.35mm

b/h259.732/24.3510.667

5）计算载荷系数。

根据 v

0.34m/s，7级精度，由《机械设计》第八版P194图10-8，

查的动载荷系数Kv数

1.01；直齿轮，K

H

K1,由表10-2查使用系

F

K1;由表

A

10-4查7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，

，

K1.454;由b/h10.667

HK1.454查图

H

10-13得

k1.36;

F

故载荷系数

KKKKK11.0111.4541.469

A

V

H

H

6）按照实际载荷系数校正所得的分度圆直径 d1

d

1

1t

K/K216.443.4691.3225.44mm

3

t

7）计算模数m。

md/z225.44/2011.272

1

3.按齿根弯曲强度设计

2KT

由弯曲强度的设计公式：m

z

d

1

12

YY 

Fa

SaF

(1)确定公式内的各计算数值

1）由《机械设计》第八版P图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限



FE1

500MPa;齿轮的弯曲疲劳强度极限

FE2

380MPa；

FN2

2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数FFN13）计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S

0.85,F0.88

1.4,得：



F1



F1

K



SK

S

FN1FN2

FE1

FE2

0.85500303.57MPa，

1.40.88380238.86MPa，

1.4

4）计算载荷系数K。

KKKKK11.0111.361.3736,

A

V

F

F

5)查取齿形系数和应力校正系数

由表10-5查的

Y2.80;Y2.22。

Fa1

Fa2

由表10-5查的 YSa17）计算大、小齿轮的

1.55;Y1.77。

Sa2

YY

Fa

F

Sa

并加以比较

YY

Fa1

Sa1

F1

2.801.55YY2.221.770.01430.016

303.57238.86

Fa2

Sa22F

大齿轮的数值大。

（2）设计计算

m0.0167.9136，

1.220

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，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

6

3

2

面接触接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取弯曲强的计算的模数m接触强度算得的分度圆直径

1

1

7.9136并就近圆整为标准值m8，d225.44

12

，算出小齿轮的齿数

zd/m29，大齿轮齿数z294116。

4几何尺寸计算

（1）计算分度圆直径

dzm298232mm,dzm1168928mm

1

1

2

2

（2）计算中心距

add/2580mm

1

2

（3）计算齿轮宽

bd1.2232278.4

d

1

取B1

283.4mm,B278.4mm

2

5齿轮结构设计及绘制齿轮零件图。

参考文献：

（1）濮良贵、纪明刚主编《机械设计》（第8版）

（2）罗宗泽、高志、罗圣贤、李威主编《机械设计课程设计手册》 （3）郑文纬、吴克坚主编《机械原理》（第7版） （4）丁复福、王立人主编主编《工程材料》