机械设计课程设计报告-抽油机机械系统设计案例二 第3页
齿轮传动设计：
A．高速级设计
输入功率P=47.94kW,小齿轮转速
，传动比
。
1. 选取齿轮的材料、热处理及精度
设工作寿命10年（每年工作300天）
(1)齿轮材料及热处理
大小齿轮材料选用20CrMnTi。齿面渗碳淬火，齿面硬度为５６～６２HRC，有效硬化层深0.5～0.9mm。有图查得，
，
，齿面最终成型工艺为磨齿。
(2)齿轮精度 ８级
２．初步设计齿轮传动的主要尺寸
因所选为硬齿面传动，它具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。
(1) 计算小齿轮传递的转矩
(2) 确定齿数z
取
，
传动比误差
允许
(3) 初选齿宽系数
按非对称布置，由表查得=0.6
(4) 初选螺旋角 
(5) 载荷系数 K
使用系数
，由表查得
动载荷系数
,估计齿轮圆周速度v=5m/s,则由图表查得=1.2；
齿向载荷系数
，预估齿宽 b=40mm,由表查得
，初取b/h=6,再查图得=1.15；
齿间载荷分配系数
，由表查得
载荷系数K 
(6) 齿形系数
和应力修正系数
当量齿数 
查表
(7) 重合度系数
端面重合度近似为：
则
(8) 螺旋角系数
轴向重合度
(9) 许用弯曲应力
安全系数由表查得
小齿轮应力循环次数
大齿轮应力循环次数
查表得寿命系数 
，实验齿轮应力修正系数
由图表预取尺寸系数 
许用弯曲应力
比较
取
(10)计算模数
按表圆整模数，取
(11)初算主要尺寸
初算中心距 
, 取a=356mm
修正螺旋角 
分度圆直径 
齿宽 
，取
齿宽系数 
(12)验算载荷系数 K
圆周速度 
，由图查得
按
，由表查得，又因b/h=b/(2.25
)=59/(2.25*5)=5.3由图查得
，不变
又和不变，则K=2.90也不变
故无须校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度。
3．校核齿面接触疲劳强度
(1)确定载荷系数
载荷系数
(2) 确定各系数
材料弹性系数 
，由表查得
节点区域系数 
重合度系数 
螺旋角系数 
(3) 许用接触应力
试验齿轮的齿面疲劳极限
寿命系数 
，由图查得
尺寸系数 
，
；安全系数
则许用接触应力
取
(4) 校核齿面接触强度
满足齿面接触强度
4．计算几何尺寸
B．低速级设计
输入功率P=45.57kW,小齿轮转速
，传动比
。
0． 选取齿轮的材料、热处理及精度
设工作寿命10年（每年工作300天）
(1)齿轮材料及热处理
大小齿轮材料选用20CrMnTi。齿面渗碳淬火，齿面硬度为５６～６２HRC，有效硬化层深0.5～0.9mm。有图查得，，，齿面最终成型工艺为磨齿。
(2)齿轮精度 ８级
２．初步设计齿轮传动的主要尺寸
因所选为硬齿面传动，它具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。
(1) 计算小齿轮传递的转矩
(2) 确定齿数z
取
，
传动比误差
允许
(3) 初选齿宽系数
按非对称布置，由表查得=0.6
(4) 初选螺旋角
(5) 载荷系数 K
使用系数，由表查得
动载荷系数,估计齿轮圆周速度v=5m/s,则由图表查得=1.03；
齿向载荷系数，预估齿宽 b=120mm,由表查得
，初取b/h=6,再查图得=1.16；
齿间载荷分配系数，由表查得
载荷系数K 
(6) 齿形系数和应力修正系数
当量齿数 
查表
(7) 重合度系数
端面重合度近似为：
则
(8) 螺旋角系数
轴向重合度
(9) 许用弯曲应力
安全系数由表查得
小齿轮应力循环次数
大齿轮应力循环次数
查表得寿命系数 
，实验齿轮应力修正系数
由图表预取尺寸系数
许用弯曲应力
比较
取
(10)计算模数
按表圆整模数，取
(11)初算主要尺寸
初算中心距 
, 取a=476mm
修正螺旋角 
分度圆直径 
齿宽 
，取
齿宽系数 
(12)验算载荷系数 K
圆周速度 
，由图查得
按
，由表查得，又因b/h=b/(2.25)=115/(2.25*6)=8.5由图查得
，不变
又和不变，则K=2.51也不变
故无须校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度。
3．校核齿面接触疲劳强度
(1)确定载荷系数
载荷系数
(2) 确定各系数
材料弹性系数 ，由表查得
节点区域系数
重合度系数
螺旋角系数 
(3) 许用接触应力
试验齿轮的齿面疲劳极限 
寿命系数 ，由图查得
尺寸系数 ，；安全系数
则许用接触应力
取
(4) 校核齿面接触强度
满足齿面接触强度
4．计算几何尺寸