齿轮传动设计参数的选择

1、齿轮传动设计参数的选择：1）压力角a的选择2）小齿轮齿数Z1的选择3）齿宽系数d的选择齿轮传动的许用应力精度选择压力角a的选择由机械原理可知，增大压力角 a ,齿轮的齿厚及节点处的齿廓曲率 半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。 我国对一般用 途的齿轮传动规定的压力角为 a =20oo为增强航空有齿轮传动的弯曲强度及接触 强度，我国航空齿轮传动标准还规定了 a =25的标准压力角。但增大压力角并 不一定都对传动有利。对重合度接近2的高速齿轮传动，推荐采用齿顶高系数为 11.2,压力角为16 18 的齿轮，这样做可增加齿轮的柔性，降低噪声和动 载荷。小齿轮齿数Z的选择若保持齿

2、轮传动的中心距 a不变，增加齿数，除能增大重合度、改善传动的平 稳性外，还可减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。另外， 降低齿高还能减小滑动速度，减少磨损及减小胶合的可能性。但模数小了，齿厚 随之减薄，则要降低齿轮的弯曲强度。不过在一定的齿数范围内，尤其是当承载 能力主要取决于齿面接触强度时，以齿数多一些为好。闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多 一些为好，小一些为好，小齿轮的齿数可取为 Z1=20 40。开式（半开式）齿轮传 动，由于轮齿主要为磨损失效，为使齿轮不致过小，故小齿轮不亦选用过多的齿 数，一般可取Z1=17 20。为使齿轮免于根

3、切，对于a =20的标准支持圆柱齿轮，应取Z1170 Z2=u ,小。齿宽系数d的选择由齿轮的强度公式可知，轮齿越宽，承载能力也愈高，因而轮齿不宜过窄；但增 大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应取得适合。圆柱齿轮 齿宽系数的荐用值列于下表。对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为d 二二二 0.5(1 +zz)所以对于外捏合齿轮传动a的值规定为0.2 , 0.25 , 0.30 , 0.40 , 0.50 , 0.60 ,0.80, 1.0, 1.2。运用设计计算公式时，对于标准减速器，可先选定再用上式计 算出相应的d值表：圆柱齿轮的齿宽系数d装置状况两支撑相对小齿轮作对 称布置两

4、支撑相对小齿轮作不对 称布置小齿轮作悬臂布 置d0.9 1.4 (1.2 1.9)0.7 1.15 (1.1 1.65)0.4 0.6注：1）大、小齿轮皆为硬齿面时d应取表中偏下限的数值；若皆为软齿面或仅 大齿轮为软齿面时d可取表中偏上限的数值；2）括号内的数值用于人自齿轮，此时 b为人字齿轮的总宽度；3）金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时，d可小到0.2;4）非金属齿轮可取d=0.51.2。齿轮传动的许用应力齿轮的许用应力而按下式计算rcri =长我式中参数说明请直接点击疲劳安全系数S对接触疲劳强度计算，由于点蚀破坏发生后只引起噪声、振动增大，并 不立即导致不能继续工作的后果，故可取

5、 S=S=1。但是，如果一旦发生断齿，就 会引起严重的事故，因此在进行齿根弯曲疲劳强度的计算时取S=S=1.25 1.5.寿命系数Kn弯曲疲劳寿命系数Kfn,查图1接触疲劳寿命系数Khn,查图2图中 N=60njLhn齿轮转速（rpm）,N齿轮工作应力循环次数j 齿轮每转一圈时，同一齿面啮合数Lh为齿轮的工作寿命（h）图1:弯曲疲劳寿命系数Kfn1 一调质钢，珠光体、贝氏作球星铸铁,珠光体黑色可银铸铁;2 一镇联淬火用，火焰或感应表面淬火锅;3 一氨化的调质钢或氯化钢，铁索作球*铸铁，结构纲.灰铸铁;4 一碳氮共修的调质钢图2:接触疲力寿命系数Khn贝氏作球墨铸铁，掺假淬火锅（允许一定点蚀）；

6、蚀；氯化的调质钢或氨化钢；1 结构钢.调质钢，珠光作、珠光体黑色可依铸扶，2材料同1,不允许出现点3灰铸铁，铁素作球墨铸铁,4一联氛共修的调质钢齿轮疲劳数极限 lim齿轮精度选择列于下表中，按载荷及速齿轮精度选择各类机器所用齿轮传动的精度等级范围, 度推荐的齿轮传动精度等级如 下图所示。表：各类机器所用齿轮传动的精度等级范围机器名称1精度等级机器名称精度等级汽轮机 拖拉机金属切削机床通用减速机航空发动机锻压机床轻型汽车起重机载重汽车农用机器注：主传动齿轮或重要的齿轮传动，精度等级偏上限选择；辅助传动的齿轮或一 般齿轮传 动，精度等级居中或偏下限选择。p m/s图：齿轮传动的精度选择圆柱齿轮传动

7、机械制图基础 （463）机械制图标准 （38）CAD UG、Pro/E机械制图(223)机械制图课件机械制图软件(69)(41)RSS机械制图论文（41）机械杂谈（234）机械必备辞典（40）Dec27齿轮传动的参数选择（Gearparameters）发布:admin |发布时间：2009年12月27日齿轮传动的参数选择（一）齿轮传动设计参数的选择 压力角a的选择由机械原理可知，增大压力角4轮齿的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之 增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。 我国对一般用途的齿轮传动 规定的标准压力角为诟20。为增强航空用齿轮传动的弯曲强度及接触强度，我 国航空齿轮传动标准

8、还规定了 行25的标准压力角。但增大压力角并不一定都对 传动有利。对重合度接近2的高速齿轮传动，推荐采用齿顶高系数为 11.2 , 压力角为1618的齿轮，这样做可增加轮齿的柔性，降低噪声和动载荷。小齿轮齿数Z1的选择若保持齿轮传动的中心距 a不变，增加齿数，除能增大重合度、改善传动的 平稳性外，还可减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。另 外，降低齿高还能减小滑动速度，减少磨损及减小胶合的可能性。但模数小了， 齿厚随之减薄，则要降低轮齿的弯曲强度。不过在一定的齿数范围内，尤其是当 承载能力主要取决于齿面接触强度时，以齿数多一些为好。闭式齿轮传动一般转 速较高，为了提高传动的平

9、稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好。小齿轮的 齿数可取为Z1=2040。开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为 使轮齿不至过小，故小齿轮不宜选用过多的齿数，一般可取Z1=1720。为使轮齿免于根切，对于 行20的标准直齿圆柱齿轮，应取 Z1170齿宽系数加的选择由齿轮的强度计算公式可知，轮齿愈宽，承载能力愈高；但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布趋不均匀，故齿宽系数应取得适当圆柱齿轮齿宽系数的荐用值见下表。对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为点=0.5口叮）呢以对于外啮合齿轮传动：,-值的值规定为0.2,0.25,0.30,0.40,0.50,0.60,0.80,1.0,12 运用设

10、计计算公式时, 对于标准减速器，可先选定姆后再用上式计算出相应的M值。圆柱齿轮的齿宽系数牍两支承相对小齿轮作对称布两支承相对小齿轮作不对称布小齿轮作悬臂布装置状况置置置（|）d0.9 1.4(1.2 1.9)0.7 1.15(1.1 1.65)0.4 0.6注：1）大、小齿轮皆为硬齿面时，如取偏下限的数值；若皆为软齿面或仅大齿轮为软齿面时，M取偏上限的数值；2）括号内的数值用于人字齿轮，此时b为人字齿轮的总宽度；3）金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时，帜可小到0.2;4）非金属齿轮可取 犷弋0.抗1.2。圆柱齿轮的计算齿宽b=M&,并加以圆整。为了防止两齿轮因装配后轴向 稍有错位而导致

11、啮合齿宽减小，常把小齿轮的齿宽在计算齿宽b的基础上人为地 加宽约5lOmm。（二）齿轮传动的许用应力本书荐用的齿轮的疲劳极限是用 m=35mm、o=20、b=1050mm、v=10m/s、 Ra约为0.8的直齿圆柱齿轮副试件，按失效概率为1%,经持久疲劳试验确定的。 对一般的齿轮传动，因绝对尺寸、齿面粗糙度、圆周速度及润滑等对实际所用齿 轮的疲劳极限的影响不大，通常都不予考虑，故只要考虑应力循环次数对疲劳极 限的影响即可。皿齿轮的许用应力4按下式计算：IS $ 式中：S一疲劳强度安全系数。对接触疲劳强度计算，由于点蚀破坏发生后引起噪声、 振动增大，并不立即导致不能继续工作的后果，故可取S=Sh

12、 = 1。但是，如果一旦发生断齿，就会引起严重的故事，因此在进行齿根弯曲疲劳强度计算时取 S = Sf=1.25 1.5。Kn 一考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命系数。弯曲疲劳寿命系数 Kfz 和接触疲劳寿命系数Knn分别见下图。设n为齿轮的转速，r/min； j为齿轮每 转一圈时，同一齿面啮合的次数；Lh为齿轮的工作寿命，h,则齿轮的工作应力 循环次数N按下式计算：N = 60njLh。加一齿轮的疲劳极限。弯曲疲劳强度极限值用声E带入，查图齿轮的弯曲疲劳强度极限，图中的oFE= oFlim YST, YST为试验齿轮的应力校正系数；接触 疲劳强度极限值 oHlim查图齿轮的接触疲劳强度极

13、限 。1调质钢；球墨铸铁（珠光体、贝氏体）；珠光体可锻铸铁2一渗碳淬火的渗碳钢； 全齿廓火焰或感应淬火的钢、球墨铸铁3渗氮的渗氮钢；球墨铸铁（铁素体）；灰铸铁； 结构钢。4一氮碳共渗的调质钢、渗碳钢。弯曲疲劳寿命系数-.（当NNc时，可根据经验在网纹区内取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）；珠光体可锻铸 铁；渗碳淬火的渗碳钢2 结构钢；调质钢；渗碳淬火钢；火焰或 感应淬火的钢、球墨铸铁；球墨铸铁（珠光 体、贝氏体）；珠光体可锻铸铁；3 灰铸铁；球墨铸铁（铁素体）；渗氮的 渗氮钢；调质钢、渗碳钢4 氮碳共渗的调质钢、渗碳钢叱接触疲劳寿命系数RhNKfn 值）（当NN

14、c时，可根据经验在网纹区内取Khn 值）图齿轮的弯曲疲劳强度极限 、图齿轮的接触疲劳强度极限 所示极限应力 值，一般选取其中间偏下值，即在 MQ及ML中间选值。使用图齿轮的弯曲疲 劳强度极限及图齿轮的接触疲劳强度极限 时，若齿面硬度超出图中荐用的范 围，可大体按外插法查取相应的极限应力值。图齿轮的弯曲疲劳强度极限 所 示为脉动循环应力的极限应力。对称循环应力的极限应力值仅为脉动循环应力的 70%。夹布塑料的弯曲疲劳许用应力二50MPa,接触疲劳许用应力 =110MPa。（三）齿轮精度的选择各类机器所用齿轮传动的精度等级范围列于下表中， 按载荷及速度推荐的齿轮 传动精度等级如下图所示。各类机器所

15、用齿轮传动的精度等级范围机器名称精度等级机器名称精度等级汽轮机36拖拉机68金属切削机床38通用减速器68航空发动机48锻压机床69轻型汽车58起重机710载重汽车79农业机器811注：主传动齿轮或重要的齿轮传动，偏上限选择；辅助传动齿轮或一般齿轮传动，居中或偏下限选择。例题 如图所示，试设计此带式输送机减速器的高速级齿轮传动。已知输入功率 Pi=40kW,小齿轮转速ni = 960r/min,齿数比u = 3.2,由电动机驱动，工作寿 命15年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。解1 .选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

16、2）考虑此减速器的功率较大，故大、小齿轮都选用硬齿面。由表 常用齿轮材料及其力学特性 选得大、小齿轮的材料均为40Cr,并经调质及表面淬火，齿面硬度为 4855HRC。3）选取精度等级。因采用表面淬火，轮齿的变形不大，不需要磨削，故初选7级精度（GB10095 1988）。4）选小齿轮齿数Z1 = 24,大齿轮齿数Z2 = UZ1 = 77。2 .按齿面接触强度设计由设计计算公式（10 9a）进行试算，即4丫 fL一袖3的一联帧维占券0 一畿街辅传班 r超!望窗聊陶;?一般机第忖带式输送1L性动韵制di, 2,323盛1)(3)由表 圆柱齿轮的齿宽系数M选取齿宽系数3=0.9；(4)由表弹性影

17、响系数Ze查得材料的弹性影响系数Ze=189.8“血区；(5)由图齿轮的接触疲劳强度极限e按齿面硬度中间值52HRC查得大、小齿轮得接触疲劳强度极限 cHlim1 = cHlim2 =1170MPa；(6)计算应力循环次数N =60niLh = &OM960 乂 1父(2 发&工。0 乂 15) =4 147 xW:N2 =4 147乂1 小仃2 = L296Ml。9(7)由图 接触疲劳寿命系数 查得接触疲劳寿命系数KHN 1 = 0.88；20.90;(8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,得Khhi。H Lrrnls11f2rHz氏 HNZbH&iN2)计算(1)试算小

18、齿轮分度圆直径dit,代入1】中较小的值等净舒空1.3x3.98xl05 420.93.2189.31030=附当(2)计算圆周速度Vv -1 - 3.44m/s60x100060x1000(3)计算齿宽bb 如时 - 0.9 x 68.39 - 61.55mm(4)计算齿宽与齿高之比b/h把物跖出-6&39屋4 - 2 85mm模数 -1 1齿高； b/h=61.55/6.413=9.6(5)计算载荷系数根据v=3.44m/s, 7级精度，由动载系数图查得动载系数=1.12;直齿轮，假设 Ft/b00N/mm,由表 齿间载荷分配系数 查得*由= 菖=1.1;由表 使用系数 查得使用系数及曼=

19、1;由表接触疲劳强度计算用齿向载荷分布系数Kh的简化计算公式 查得K% =1.43;(由表中6级精度硬齿面齿轮查得长野,适当加大)由图弯曲疲劳强度计算用齿向载荷分布系数右查得“敬=1.37;(由b/h = 9.6, *侬=1.43)故载荷系数 K=陌1y1, 三助=1X1.12 1.1 1.43=1.72(6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式(10-10a)得由.由用K/K - 68 39 x1 72/1.3 -75.08mm(7)计算模数mm=d i/zi=75.08/24=3.128mm3 .按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为mm1)确定公式内的各计算数值(1)由图齿轮的弯曲疲劳强度极限d查得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限cFE1 = oFE2 = 680MPa；(2)由图 弯曲疲劳寿命系数 查得弯曲疲劳寿命系数Kfn 1 = 0.88； Kfn 2 0.9;(3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得427 4Mp 冠bg团值三尺一严通，4门4MPa(4)计算载荷系数KK=Em*hKh*顺=1X1.12 1.1 1.37=1.69(5)查取齿形系数由表齿形系数及应力校正系数 查得YFa1=2.65; YFa