齿轮传动的参数选择

齿轮传动的参数选择(1)齿轮传动设计参数的选择压力角的选择根据机械原理，增大压力角有利于增加齿轮齿厚和节点处的齿形曲率半径，提高齿轮传动的弯曲强度和接触强度。 我国一般用途的齿轮传动中规定的标准压力角为=20。 为了加强航空用齿轮传动的弯曲强度和接触强度，我国航空齿轮传动标准还规定了=25的标准压力角。 但是，增大压力角并不总是有利于传动。 对于重合度接近2的高速齿轮传动，推荐齿顶高系数为11.2、压力角为1618的齿轮，提高齿轮齿的柔软性，降低噪音和动载荷。小齿轮齿数z1的选择保持齿轮传动的中心距离a一定，增加齿数，除了能增大重叠度、改善传动平滑度外，还能减小模块、降低齿高，因此能减少金属切削量、节约制造成本。 另外，如果降低牙齿的高度，折动速度也会变小，磨损和粘接的可能性也会变小。 但是，模块越小，齿的厚度越薄，齿轮齿的弯曲强度越低。 但是，在一定的齿数范围内，特别是负荷能力主要依赖于齿面接触强度的情况下，齿数较多较好。 闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的光滑度、减小冲击振动，齿数较多为好。 小齿轮齿数为z1=2040。 对于开式(半开式)齿轮传动，齿轮齿主要是磨损故障，为了防止齿轮齿过小，小齿轮不应选择过多的齿数，一般为z1=1720。为了保护齿轮的齿不被切除，=20的标准正齿轮系的齿数被设置为z117。齿宽系数d的选择根据齿轮的强度计算公式可知，齿轮的齿越宽，负荷能力越高，齿宽越大，齿面上的负荷分布就越不均匀，因此齿宽系数必须适当。 圆柱齿轮齿宽系数的推荐值如下表所示。 标准圆柱齿轮减速机的齿宽系数为，因此对外接齿轮传动。a的值规定为0.2、0.25、0.30、0.40、0.50、0.60、0.80、1.0、1.2。 使用设计计算公式时，标准减速机选择a后，可通过上式计算d的值。圆柱齿轮齿宽系数d装置状态两个支承部相对于小齿轮对称地配置两支承相对地非对称地配置小齿轮小齿轮悬臂配置d0.91.4(1.21.9 )0.71.15(1.11.65 )0.40.6注： 1 )大、小齿轮均为硬齿面时，d取下限的值，均为软齿面或仅大齿轮为软齿面时，d取偏离上限的值2 )括号内的数值用于人字齿轮，此时b字形齿轮的总宽度3 )对于金属切削机床的齿轮传动，如果传输功率较小，则d可以小至0.24 )非金属齿轮最好是d0.51.2。计算圆柱齿轮的齿宽b=dd1，并进行倒圆。 为了防止两齿轮组装后轴向稍微偏移而减少啮合齿宽，大多是在计算齿宽b的基础上人为地将小齿轮的齿宽扩大约5lOmm。(2)齿轮传动的容许应力本说明书中推荐的齿轮的疲劳极限是m=35mm、=20、b=1050mm、v=10m/s、Ra约为0.8的正齿圆筒齿轮对，故障概率为1%，由耐久疲劳试验决定。 在一般的齿轮传动中，绝对尺寸、齿面粗糙度、圆周速度、润滑等对实际使用的齿轮的疲劳极限的影响不大，因此通常不考虑，只要考虑应力循环次数对疲劳极限的影响即可。齿轮的容许应力由以下公式计算：公式中：s-疲劳强度安全系数。 在接触疲劳强度的计算中，发生点蚀破坏后噪音振动增大，并不会导致不能立即继续工作的结果，因此设S=SH=1。 但是，一旦发生断齿，就会引起严重的故事，因此在进行齿根弯曲疲劳强度的计算时，设定S=SF=1.251.5。考虑到kn-应力循环次数的影响的系数，称为寿命系数。 弯曲疲劳寿命系数和接触疲劳寿命系数分别如下图所示。 n为齿轮的转速，r/min的j为齿轮每旋转一圈，相同齿面啮合次数的Lh为齿轮的寿命，h为齿轮的动作应力循环次数n由下式计算： N=60njLh。lim齿轮的疲劳极限。 弯曲疲劳强度极限值以FE带入，调查齿轮的弯曲疲劳强度极限，图中的FE=FlimYST、YST调查试验齿轮的应力修正系数即接触疲劳强度极限值Hlim图表齿轮的接触疲劳强度极限。1-调质钢球墨铸铁(珠光体、贝氏体)珠光体铸铁2-渗碳淬火渗碳钢全齿形火焰或感应淬火钢、球墨铸铁3-氮化氮化钢球墨铸铁(铁氧体)灰铸铁； 钢结构。4-氮碳共渗的调质钢，渗碳钢。弯曲疲劳寿命系数(对于NNc，根据经验可以在网格区域内取值)1-允许一定点蚀时的结构钢调质钢球墨铸铁(珠光体、贝氏体)珠光体铸铁； 渗碳淬火的渗碳钢2-钢结构钢调质钢渗碳淬火钢焰或感应淬火钢、球墨铸铁球墨铸铁(珠光体、贝氏体)珠光体铸铁；3-灰铸铁； 球墨铸铁(铁氧体)氮化的氮化钢调质钢、渗碳钢4-氮碳共渗的调质钢、渗碳钢接触疲劳寿命系数(对于NNc，根据经验可以在网格区域内取值)由图齿轮的弯曲疲劳强度的极限、图齿轮的接触疲劳强度的极限表示的极限应力值，一般选择处于其中间以下的值，即处于MQ和ML的中间的值。 在使用图齿轮的弯曲疲劳强度极限和图齿轮的接触疲劳强度极限的情况下，只要齿面硬度超过图中推荐的范围，就几乎可以用外推法检查相应的极限应力值。 图齿轮的弯曲疲劳强度极限表示脉动循环应力的极限应力。 对称循环应力的极限应力值只是脉动循环应力的70%。夹层塑料的弯曲疲劳容许应力=50MPa，接触疲劳容许应力=110MPa。(3)齿轮精度的选择各设备使用的齿轮传动的精度等级范围如下表所示，以负荷和速度推荐的齿轮传动的精度等级如下图所示。各设备使用的齿轮传动的精度等级范围计算机名称精度等级计算机名称精度等级汽轮机36拖拉机68金属切削机床38通用减速机68航空发动机48锻压机床69轻型汽车58起重机710货车79农业机械811注：主传动齿轮或重要齿轮传动，偏差上限选择辅助传动齿轮或一般齿轮传动，中心或偏下限选择。如图所示，试着设计了该传送带减速机的高速级齿轮传动。 已知输入功率P1=40kW、小齿轮转速n1=960r/min、齿数比u=3.2、电机驱动、寿命15年(每年300天)、双级制、带式输送机运动平稳、转向不变。解1 .选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数1 )按照图示的传动方案，选择直齿圆柱齿轮传动。2 )由于该减速机的动力大，所以大齿轮和小齿轮都采用硬齿面。 由钟表常用齿轮材料及其力学特性选择大、小齿轮材料40Cr，经调质和表面淬火，齿面硬度为4855HRC。3 )选定精度等级。 采用表面淬火，齿轮齿形变形不大，无需磨光因此，首次选择等级7的精度(GB10095-1988 )。4 )小齿轮齿数z1=24、大齿轮齿数z2=uz1=77。2 .按齿面接触强度设计根据设计计算公式(10-9a )计算1 )决定式内的各计算值(1)试选载荷系数Kt=1.3(2)计算小齿轮传递的转矩(3)从钟表圆筒齿轮齿宽系数d中选择齿宽系数d=0.9(4)从表弹性影响系数ZE调查材料弹性影响系数ZE=189.8(5)从图齿轮的接触疲劳强度极限e以齿面硬度中间值52HRC大，小齿轮的接触疲劳强度极大限制Hlim1=Hlim2=1170MPa；(6)计算应力循环次数(7)根据图像接触疲劳寿命系数求出接触疲劳寿命系数1=0. 88，2=0. 90；(8)计算接触疲劳容许应力失效概率为1%，安全系数S=1，得到2 )计算(1)计算小齿轮的分度圆直径d1t，代入中小的值(2)计算圆周速度v(3)计算齿宽b(4)计算齿宽与齿高之比b/h模块化牙齿高b/h=61.55/6.413=9.6(5)计算负荷系数根据v=3.44m/s、等级7精度，从动载荷系数图中调查动载荷系数=1.12假设正齿轮为Ft/b100N/mm，根据齿间载荷分配系数求出=1.1根据表的使用系数求出使用系数=1由表接触疲劳强度计算用齿向载荷分布系数KHb简略计算式求出=1.43； (从表中的6级开始检测到高精度的齿面齿轮，适当增大)由图中的弯曲疲劳强度求出齿向载荷分布系数=1.37 (b/h=9.6，=1.43 )因此，载荷系数K=11.121.11.43=1.72(6)用实际的负荷系数修正得到的分度圆直径，用式(10-10a )求出(7)计算模块mm=d1/z1=75.08/24=3.128mm3 .以齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式mm1 )决定式内的各计算值(1)调查比图中齿轮的弯曲疲劳强度极限d大的小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=FE2=680MPa(2)由图中弯曲疲劳寿命系数求出的弯曲疲劳寿命系数1=0.88 2=0.9；(3)计算弯曲疲劳容许应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得到(4)计算负荷系数kK=11.121.11.37=1.69(5)调查齿形系数根据表齿形系数及应力修正系数调查yfa1=2. 65 YF a2=2. 226(6)检查应力校正系数根据表齿形系数及应力校正系数可调查ysa1=1. 58 ys a2=1. 764 .(7)计算并比较大小的齿轮小齿轮值大。2 )设计计算比较计算的结果是，根据齿面接触疲劳强度计算出的模块m比根据齿根疲劳强度计算出的模块m稍大，齿轮模块m的大小主要依赖于根据弯曲强度确定的负载能力，因此根据齿面接触疲劳强度确定的负载能力仅与齿轮直径(即模块与齿数的乘积)有关， 根据弯曲强度计算模块2.94，最好在附近舍入为标准值m=3mm，根据接触强度计算出的分