直齿圆柱齿轮设计步骤资料.docx

直齿圆柱齿轮设计步骤资料 直齿圆柱齿轮设计步 骤 直齿圆柱齿轮设计 1.齿轮传动设计参数的选择 齿轮传动设计参数的选择： 1）压力角的选择 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 压力角的选择 由机械原理可知，增大压力角，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=20o。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=25o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 o18 o的齿轮，这样做可增加齿轮的柔性，降低噪声和动载荷。 的选择 小齿轮齿数Z 1 若保持齿轮传动的中心距不变，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=2040。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=1720。 为使齿轮免于根切，对于=20o的标准支持圆柱齿轮，应取z117。 Z 2=u·z 1 。 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 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 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 可取表中偏上限的数值； 软齿面时 d 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； 可小到0.2； 3)金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时， d 0.51.2。 4)非金属齿轮可取 d 齿轮传动的许用应力 齿轮的许用应力按下式计算 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S=S H=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. F 寿命系数K N 弯曲疲劳寿命系数K FN，查图1 接触疲劳寿命系数K HN，查图2 图中N=60njL h n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 L 为齿轮的工作寿命（h） h 图1：弯曲疲劳寿命系数K FN 1一调质钢，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：接触疲劳寿命系数K HN 1结构钢调质钢，珠光作、贝氏作球墨铸铁， 珠光体黑色可依铸扶，掺假淬火锅（允许一定点蚀）； 2材料同1，不允许出现点蚀； 3灰铸铁，铁素作球墨铸铁，氯化的调质钢或氨化钢； 4联氛共修的调质钢 齿轮疲劳数极限 lim 齿轮精度选择 齿轮精度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。 表：各类机器所用齿轮传动的精度等级范围 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。 图：齿轮传动的精度选择圆柱齿轮传动 2. 齿轮常用材料: 齿轮材料的选择基本要求 齿轮材料的选择原则 齿轮材料的选择基本要求：齿面要硬，齿心要韧常用材料及机械性能如下表 表：常用材料及机械性能 注：40Cr钢可用40MnVB替代；20Cr、20CrMnTi钢可用20Mn2B或20MnVB替代 齿轮材料的选择原则: 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。