根据带传动的几何关系，带的基准长度
mm
a d d d d a L d d d d d 32.1708500
4)300100()300100(250024)()(222
0212120'
=?++++?=-+++≈ππ
根据'd L 由《机械设计基础》表8-6选取与之接近的V 带的基准长度mm L d 1800= 传动中心距
mm L L a a d d 84.5452
32
.170818005002'0=-+=-+≈
中心距的变动范围
mm L a a d 84.5181800015.084.545015.0min =?-=-= mm L a a d 84.599180003.084.54503.0max =?+=+= 5、验算小带轮的包角1α
?≥?=??--?=??--?≈120701.1605.5784
.585100
3001805.57180121a d d d d α
6、确定带的根数z
10.401
.1904.0)11.0958.0(000
.4)(00=??+=?+=
l a d K K P P P z
式中 a K —考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数，查《机械设计基础》
表8-7，904.0=a K
L K —考虑带的长度不同时的影响系数，简称长度系数，查《机械设计基
础》表8-6，01.1=L K
0P —单根V 带的基本额定功率，查《机械设计基础》表8-3，
kW P 958.00= 0P ?—就传动比的影响时，单根V 带额定功率的增量，查《机械设计基
础》表8-3，kW P 11.00=?
取5=z
7、确定带的初拉力0F
N qv K zv P F a d 00.143027.510.0)1904.05
.2(027.55000.4500)15.2(500220=?+-?=+-=
8、计算带作用于轴上的力Q
N zF Q 75.13532
394
.146sin
007.143522
sin
20=???==α
9、选定带轮结构
小带轮为实心式结构 大带轮为轮辐式结构
三、齿轮的设计与计算
1、齿轮传动材料选择 小齿轮选用45钢，调质 齿面硬度2401=HBS
许用接触应力[]MPa HBS H 5482407.03807.038011=?+=+=σ 许用弯曲应力[]MPa HBS F 1882402.01402.014011=?+=+=σ 大齿轮选用45钢，正火 齿面硬度2002=HBS
许用接触应力[]MPa HBS H 5202007.03807.038022=?+=+=σ 许用弯曲应力[]MPa HBS F 1802002.01402.014022=?+=+=σ 2、齿面接触疲劳度强度设计 （1）选择齿数
通常40~201=z ，取371=z
95.1233735.312=?==iz z ，取1242=z （2）小齿轮传递的转矩1T
mm N n P T ?=??=?=925.8594856.35520
.31055.91055.961161
（3）选择齿宽系数d ψ
由于齿轮为对称布置，且为软齿面，所以取1=d ψ。此时，齿宽b=74mm ；大轮齿宽b 2=b=74mm ，小齿轮齿宽b 1=b+(5~10)mm,取b 1=80mm 。
（4）确定载荷系数K
载荷系数为6.1~3.1=K ，由于齿轮为对称布置，所以取3.1=K （5）计算分度圆直径
[]mm i i KT d d H 74.61723.31723.31893.85949
3.1520670167032
312
1=+???
??? ??=+??
? ??≥ψσ （6）确定齿轮的模数 mm z d m 669.137
738.6111===
按《机械设计基础》表9-2，圆整为mm m 2=,此时mm z d 74372m 1=?== 2481242m 2=?==z d 3、齿根弯曲疲劳强度验算 （1）齿形系数
由371=z 和1242=z ，查《机械设计基础》表9-8得43.21=F Y 和1944.22=F Y （2）验算齿根弯曲应力
[]MPa MPa m bd Y KT F F F 188583.492747443.2893.859493.12211111=<=?????==σσ
[]MPa MPa Y Y F F F F F 18078.4443
.21944
.2583.4921212=<=?==σσσ
齿根弯曲疲劳强度足够 （3）齿轮精度等级
根据s m n d v /38.11000
6056
.3557410006011=???=?=
ππ 查《机械设计基础》表9-6，选用9级精度 4、计算齿轮的几何尺寸
（1）齿宽高mm m h h a a 0.220.1*=?==
（2）齿根高mm m c h h a f 5.22)25.00.1()(**=?+=+= （3）全齿高mm m c h h a 5.42)25.00.12()2(**=?+?=+= （4）齿顶圆直径
小齿轮：mm h d d a a 780.2274211=?+=+= 大齿轮：mm h d d a a 2520.22248222=?+=+= （5）齿根圆直径
小齿轮：mm h d d f f 695.2274211=?-=-= 大齿轮：mm h d d f f 2435.22248222=?-=-=
（6）基圆直径
小齿轮：mm d d b 537.6920cos 74cos 11=??==α 大齿轮：mm d d b 13.22920cos 248cos 22=??==α （7）齿距mm m p 283.62=?==ππ
（8）齿厚mm p s 142.32683.22===
（9）齿模宽mm p e 142.32
683
.22==
= （10）中心距mm d d a 1612
248
74221=+=+=
表5 大、小齿轮尺寸（单位：mm ）
名称 代号 小齿轮
大齿轮
模数
m 2
分度圆直径 d 74 248
齿顶高
a h 2
齿根高
f h 2.5 全齿高
h 4.5
齿顶圆直径 a d 78 252 齿根圆直径 f d 69 243 基圆直径 b d 69.537 229.13
齿距
p 6.283 齿厚
s 3.142 齿模宽
e 3.142 中心距
a 175
四、轴的设计与计算
主动轴
1、选择轴的材料
采用45号钢，调制处理 硬度220=HBS
许用弯曲应力[]MPa 601=-σ
2、按转矩估算轴的最小直径
由《机械设计基础》中p226的表13-2取126~103=A
mm n P A d 209.26~425.2156
.355200.3)126~103(33
==≥ 考虑键槽对轴强度的影响，取mm d 251=
3、轴的结构设计
根据轴系结构分析要点，结合后述尺寸确定，考虑到圆柱齿轮传动，选用深沟球轴承，采用凸缘式轴承盖，依靠普通平键联接实现周向固定。利用轴肩结构实现轴与轴承的轴向固定。考虑到小齿轮分度圆直径与轴的直径差距不大的情况，采用齿轮轴的结构方案。轴与其它零部件相配合的具体情况见后装配图。轴的结构设计主要有三项内容：1.各轴段径向尺寸的确定；2.各轴段轴向长度的确
定；3.其他尺寸（如键槽、圆角、倒角、退刀槽等）的确定。
（1）轴段径向尺寸的确定
1）如图所示，查设计手册中p17的表1-29可知轴段d1=25mm开始，逐段取相邻轴段的直径。
2）d2起定位固定作用，考虑到V带大轮的内孔倒角，定位轴肩高度取h=2.5，故d2=d1+2h==25+2×2.5=30mm,该尺寸应满足密封件的直径系列要求。
3）d3与轴承内径相配合，考虑安装方便，结合轴的标准直径系列并符合轴承内径系列，取d3=40 mm，初选定轴承代号为6207（课本p205）。
4）d4即为小齿轮部分，要小于小齿轮齿根圆直径，故d4 =45 mm。
5）d5采用轴环定位取轴肩高4mm做定位面，选取最小过渡圆角半径，r=1.5mm，取d5=55mm。
6）根据对称性，d 6= d3 =37mm。
（2）轴向尺寸的确定
轴段①：从L1段开始，L1段与V带的大轮配合，由前面的计算的大带轮的轮缘宽为B = 50 ± 2.6 mm，考虑大带轮的轴向固定要求，L1 应略小于大带轮的宽度2 ~ 3 mm，取L1 = 54mm。
轴段②：根据箱体箱盖的加工和安装要求，取箱体轴承孔长度为46mm，轴承盖和箱体之间应有调整垫片，取其厚度位2mm，轴承端盖厚度取10mm，端盖和带轮之间应有一定的间歇，取12mm。综合考虑，取L2=70mm。
轴段③：齿轮两侧端面至箱体内壁的距离取10mm。轴承采用脂润滑，为使轴承和箱体内润滑油孤绝，应设有挡油环（兼做定位套筒），为此取轴承端面至箱体内壁的距离为8mm，故挡油环的总宽度为18mm。综合考虑，取L3=37mm。
轴段④：该长度应小于齿轮宽度，故取L4 = 55mm
轴段⑤：由于采用轴环定位，取轴肩高4mm作定位面，选取最小过度圆半径r=1.5mm，取L5 = 8mm；
轴段⑥：L6段，为了使齿轮箱对壳题对称布置，基于和轴段3同样的考虑，并考虑轴端的倒角大小，取L6=37mm。
两轴承中心距L = L3 + L4 + L5 - B – 2 = 37 + 55 + 37 - 18 - 2 = 109 mm
（3）其它尺寸
由d4 = 45 mm，查《机械设计课程设计手册》可得键的公称尺寸为bxh=14x9，于是e=r-H=齿根圆半径-键高h的一半与主动轴上的r4之和
=34.5-（4.5+22.5）=7.5》（2～2.5）m=6.25，故应为做成齿轮加轴的结构。此外，由d1 = 25 mm，L1= 54mm可得，主动轴轴联器选GB/T 1096键8 x 7 x 40。（4）主动轴各段尺寸（单位：mm）：
编号 1 2 3 4 5 6
直径25 30 40 45 55 40
长度54 70 37 55 8 37
轴承跨距mm L 140=
大带轮与相近轴承的中心距mm L 85''=
4、按弯曲和扭转复合强度对轴进行强度计算
（1）齿轮受力计算
mm N n P T ?=??=?=89.8594956
.35520
.31055.91055.9661
N d T F t 33.318354
89.859492211=?==
N F F t r 64.115820tan 33.3183tan =??==α
由于选用的是直齿齿轮，不存在轴向力。根据之前的计算，该轴还将受到V 带大轮带来的的压力F Q =N 75.1353 （2）水平面支反力和弯矩 支反力
N L L F L L F F r q B 99.2754140
2140
64.1158)85140(75.13532)'('1=?+
+?=++= N F F F F B r q A 6.24299.275464.115875.135311-=-+=-+= 弯矩
mm N L F M A c ?=?==169822
1406.242211
mm N L F M q B ?=?==84.1150688575.1353''1 （3）竖直面支反力和弯矩
支反力N F F F t B A 67.15912
33.3183222==== 弯矩mm N L F M A c ?=?==9.1114162
140
67.1591222 （4）合成弯矩
mm N M M B B ?==84.1150681合
mm N M M M c c c ?=+=+=66.1127039.1114161698222
2122合
（5）当量弯矩
由于扭矩不变，取应力校正系数3.0=α
mm N T M M B eb ?=?+=+=437.117922)89.859493.0(84.115068)(2222α合
mm N T M M c ec ?=?+=+=66.11561589.859493.066.112703)(2
222）（合α
（6）校验轴的强度
[]mm M d ec 94.2560
1.066
.1156151.033
13=?=≥-σ
因此，该轴满足强度要求。
从动轴
1、选择轴的材料
采用45号钢，调制处理 硬度220=HBS
许用弯曲应力[]MPa 601=-σ
2、按转矩估算轴的最小直径
由《机械设计基础》表10-2取126~103=A
mm n P A d 937.39~647.32503
.95041.3)126~103(33
==≥ 考虑键槽对轴强度的影响和联轴器标准，取mm d 35=
3、轴的结构设计
根据轴系结构分析要点，结合后述尺寸确定，考虑到圆柱齿轮传动，选用深沟球轴承，采用凸缘式轴承盖，依靠普通平键联接实现周向固定。利用轴肩结构
实现轴与轴承的轴向固定。考虑到小齿轮分度圆直径与轴的直径差距不大的情况，采用齿轮轴的结构方案。轴与其它零部件相配合的具体情况见后装配图。轴的结构设计主要有三项内容：1.各轴段径向尺寸的确定；2.各轴段轴向长度的确定；3.其他尺寸（如键槽、圆角、倒角、退刀槽等）的确定。
（1）轴段径向尺寸的确定
1）如图所示，查设计手册中p17的表1-29可知轴段d1=35mm开始，逐段取相邻轴段的直径。
2）d2起定位固定作用，考虑到V带大轮的内孔倒角，定位轴肩高度取h=2.5，故d2=d1+2h==35+2×2.5=40mm,该尺寸应满足密封件的直径系列要求。
3）d3与轴承内径相配合，考虑安装方便，结合轴的标准直径系列并符合轴承内径系列，取d3=45 mm，初选定轴承代号为6009（课本p205）。
4）d4与大齿轮配合，由于大齿轮为腹板式结构，考虑到齿轮装拆方便，d4应比d3略大，故d4 = 50 mm.
5）d5采用轴环定位取轴肩高4mm做定位面，选取最小过渡圆角半径，r=1.5mm，取d5=60mm
6）根据对称性，d 6= d3 = 45mm。
（2）轴向尺寸的确定
轴段①：从L1段开始，L1段与轴联器配合，根据该轴的转矩和转速，初步选择型号为GY6的弹性套柱销联轴器。经查设计手册p94的表8—2，其Y型轴孔长度为82mm,而L1应略小于其轴孔长度2~3mm，故L1=80mm。
轴段②：长度L2：根据箱体箱盖的加工和安装要求，取箱体轴承孔长度为46mm，轴承盖和箱体之间应有调整垫片，取其厚度位2mm，轴承端盖厚度取10mm，端盖和联轴器之间应有一定的间歇，取12mm。综合考虑，取L2=70mm。
轴段③：齿轮两侧对称安装一对轴承，选择6211，测得宽度为21mm，取d3=45mm。左轴承用轴套定位，根据轴承对安装尺寸的要求，轴承定位直径64mm。该轴段长度L3的确定如下：齿轮两侧端面至箱体内壁的距离取10mm。轴承采用脂润滑，为使轴承和箱体内润滑油孤绝，应设有挡油环（兼做定位套筒），为此取轴承端面至箱体内壁的距离为10mm，故挡油环的总宽度为20mm。综合考虑，取L3=42mm。
轴段④：该长度应小于齿轮宽度，故取L4= 70mm。
轴段⑤：由于采用轴环定位，取轴肩高4mm作定位面，选取最小过度圆半径r=1.5mm，取L5 = 8mm；
轴段⑥：L6段，为了使齿轮箱对壳题对称布置，基于和轴段3同样的考虑，并考虑轴端的倒角大小，取L6=34mm。
两轴承中心距L=L3+L4+L5 +L6-18（轴承厚度）-1（倒角）
=136mm 3．其他尺寸
联轴器与轴的周向固定采用A 型普通平键，查设计手册中p53关于键连接，由d1=35mm ，L1=80mm 选GB/T 1096键A 14x9x70 由d 4=50mm ，L4=70mm 选GB/T 1096键A 18x11x56.
（4）从动轴各段尺寸（单位：mm ） 编号 1 2 3 4 5 6 直径 35 40 45 50 60 45 长度 80 70 42 70 8 34
轴承跨距mm L 126'=
4、按弯曲和扭转复合强度对轴进行强度计算 （1）齿轮受力计算
mm N n T ?=??=?=30400050
.9504
.31055.92P21055.9662
N d T F t 61.2451248
3040002222=?==
N F F t r 31.89220tan 61.2251tan =??==α 水平面支反力和弯矩
支反力N F F F r A B 15.4462
31.892211==== 弯矩mm N L F M A c ?=?==2.303382
136
15.446211 （2）竖直面支反力和弯矩
支反力N F F F t B A 81.12252
61.2451222==== 弯矩mm N L F M A c ?=?==74.833542
136
81.1225222
（3）合成弯矩
mm N M M M c c c ?=+=+=11.8870474.833542.30338222122合 （4）当量弯矩
由于扭矩不变，取应力校正系数3.0=α
mm N T M M c ec ?=?+=+=58.1272233040003.011.88704)(2
222）（合α
（5）检验轴的强度
[]mm M d ec 77.2660
1.058
.1272231.033
14=?=≥-σ
因此，该轴也满足强度要求。
五、滚动轴承的选择与计算
1、主动轴上的轴承采用：滚动轴承6207 GB/T276—1994
查《机械设计课程设计手册》中P65的表6-1得，该轴承基本额定动荷载N C r 25500=
当量动荷载N F P r 64.1158==
根据该轴承工作环境，取温度系数0.1=t f ，荷载系数5.1=p f ，寿命指数3=ε
h n P f C f L p r t h 73.14806256
.35564.11585.1255000.116667166673
3
=??? ?????=?
??? ??=
按每天两班制的工作时间，每年工作360天，折旧期8年计算折旧小时
h L h L h 73.14806246080836016=<=??= 该轴承满足寿命要求。
2、从动轴上的轴承采用：滚动轴承6210 GB/T276—1994
查《机械设计课程设计手册》得，该轴承基本额定动荷载N C r 35000= 当量动荷载N F P r 31.892==
