齒輪傳動實用計算

1、4.4i mN84.98 rpm343 kW55. 3 1 1 1 T n P 表表1 標準模數(shù)系列（摘自標準模數(shù)系列（摘自GB1357-1987）（mm） 1. 本表適用于漸開線圓柱齒輪，對斜齒輪是指法向模數(shù)。本表適用于漸開線圓柱齒輪，對斜齒輪是指法向模數(shù)。 2. 優(yōu)先選用第一系列，其次是第二系列，括號內(nèi)模數(shù)盡可能不用優(yōu)先選用第一系列，其次是第二系列，括號內(nèi)模數(shù)盡可能不用 齒輪的幾何尺寸計算齒輪的幾何尺寸計算 。為標準值，且、標準齒輪：eschm a 齒頂圓直徑齒頂圓直徑 da = d+2 ha = (z+2ha*)m 齒根圓齒根圓 df = d -2 hf = (z - 2ha*- 2c*

2、)m 齒厚與齒槽寬齒厚與齒槽寬 s= e= m/2 齒距齒距 p = m 分度圓直徑分度圓直徑 d = mz 齒頂高齒頂高 ha= ha*m 齒根高齒根高 hf = (ha*+ c*)m 齒全高齒全高 h = ha +hf = (2 ha*+c*)m 基圓基圓 db= dcos 基圓齒距與法向齒距基圓齒距與法向齒距 pb= pn= pcos 齒輪材料與精度選擇齒輪材料與精度選擇 表表2 齒輪常用材料及其力學性能齒輪常用材料及其力學性能 表表3 常用齒輪傳動精度等級及其應用常用齒輪傳動精度等級及其應用 tc KFF 輪齒的計算載荷輪齒的計算載荷 表表4 載荷系數(shù)載荷系數(shù)K 注：斜齒、圓周速度低、

3、精度高、齒寬小時取小值；注：斜齒、圓周速度低、精度高、齒寬小時取小值； 直齒、圓周速度高、精度低、齒寬大時取大值。直齒、圓周速度高、精度低、齒寬大時取大值。 齒輪在兩軸承間對稱布置時取小值；齒輪在兩軸承間對稱布置時取小值； 齒輪在兩軸承間不對稱布置及懸臂布置時取大值。齒輪在兩軸承間不對稱布置及懸臂布置時取大值。 ) 1( 52. 3 H 2 1 1 H ubd uKT ZE校核式校核式 3 2 1 1 52. 31 H E d Z u uKT d 設計式設計式 u齒數(shù)比，齒數(shù)比， +用于外嚙合，用于外嚙合， 用于內(nèi)嚙合用于內(nèi)嚙合 b接觸齒寬，接觸齒寬，mm d齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)表10-7 1/

4、1212 izzu 1 d b d 對于鋼制齒輪：齒面接觸疲勞強度：對于鋼制齒輪：齒面接觸疲勞強度： H limH H S K HN KHN 接觸疲勞壽命系數(shù)，見圖接觸疲勞壽命系數(shù)，見圖10-23 （應力循環(huán)次數(shù)（應力循環(huán)次數(shù) N = 60njLh） j齒輪轉(zhuǎn)一圈時，同一齒面的嚙合次數(shù)齒輪轉(zhuǎn)一圈時，同一齒面的嚙合次數(shù) （ j1 = 1 ; j2 = 1/i ） Hlim試驗齒輪的接觸疲勞極限，見圖試驗齒輪的接觸疲勞極限，見圖10-25d； SH 接觸強度計算的安全系數(shù)，一般接觸強度計算的安全系數(shù)，一般SH=1；亦見下表；亦見下表10-5(補補)。 表表10-5(補補) 安全系數(shù)安全系數(shù)SH和和

5、SF H2H1 一般 代入代入較小值較小值 許用接觸應力許用接觸應力 式（10-14） F 1 2 1 F 2 saFaY Y zbm KT 校核式校核式 設計式設計式 YFa外齒輪齒形系數(shù)外齒輪齒形系數(shù) 圖圖10-17 Ysa外齒輪應力修正系數(shù)外齒輪應力修正系數(shù) 圖圖10-18 m模數(shù)，模數(shù)，mm 3 F Fa 2 1 1 4 sa d YY z KT m 齒根彎曲疲勞強度計算齒根彎曲疲勞強度計算 F limF F S K FN KFN 彎曲疲勞壽命系數(shù)彎曲疲勞壽命系數(shù) 圖圖10-22 Flim試驗齒輪的彎曲疲勞極限，由試驗齒輪的彎曲疲勞極限，由圖圖10-24c查得；查得； SF 彎曲強度計

6、算的安全系數(shù)，由表彎曲強度計算的安全系數(shù)，由表10-5(補補)查得。查得。 許用彎曲應力許用彎曲應力 1F 1 F Y 2F F2 Y 代較大值代較大值 1齒數(shù)比齒數(shù)比u 單級單級u57，常用，常用 u=35；u7，常用多級傳動，常用多級傳動 參數(shù)選擇參數(shù)選擇 為避免根切，標準齒輪為避免根切，標準齒輪z17； 閉式軟齒面，為平穩(wěn)和減小加工量，閉式軟齒面，為平穩(wěn)和減小加工量，z1=2040； 閉式硬齒面，速度高，為平穩(wěn)，閉式硬齒面，速度高，為平穩(wěn)， z1=2040； 開式傳動，為耐磨，開式傳動，為耐磨，z1=1720； 為使齒面磨損均勻，為使齒面磨損均勻，z1、z2應互質(zhì)；應互質(zhì)； 2齒數(shù)齒數(shù)z

7、 3. 模數(shù)模數(shù)m m應取標準值；動力齒輪，應取標準值；動力齒輪，m2mm； 普通減速器、機床及汽車變速箱，普通減速器、機床及汽車變速箱，m=28mm。 4齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)?d 表表10-7 ?d大，齒輪寬大，齒輪寬，直徑小，但載荷分布愈不均勻。，直徑小，但載荷分布愈不均勻。 1 d b d b1 b2 b1=b2+（510）mm 一、圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)一、圓柱齒輪的結(jié)構(gòu) 齒輪軸齒輪軸 x 2mt mt端面模數(shù)端面模數(shù) 實心式實心式 x 2mt da160mm 腹腹板式板式 (160mmda500mm) 按結(jié)構(gòu)確定和 （鑄鐵） （鋼） dd m bc bdl dd dd 0 n sh sh sh

8、mm8)45 . 2( 3 . 0 )5 . 12 . 1 ( 8 . 1 6 . 1 輪輻式輪輻式 (da400mm) 8 . 0 mm1015. 0 8 . 0 8 . 0 mm8)45 . 2( mm102 . 0 )5 . 12 . 1 ( (8 . 1 (6 . 1 1 12 s1 n sh sh sh e hs hh dh m bc bdl dd dd 鑄鐵） 鑄鋼） 閉式，油池潤滑閉式，油池潤滑( v 12m/s) 最低油面最低油面=全齒高全齒高10mm 最高油面最高油面(1/31/6)r 噴油潤滑噴油潤滑( v12m/s) 潤滑方式：潤滑方式： 開式，人工定期開式，人工定期(

9、(油或脂油或脂) ) 潤滑目的：潤滑目的：減小摩擦、磨損，冷卻減小摩擦、磨損，冷卻 散熱，防銹、減振等散熱，防銹、減振等 二、齒輪傳動的潤滑二、齒輪傳動的潤滑 潤滑油粘度選擇潤滑油粘度選擇 一對一對鋼制鋼制標準斜齒輪標準斜齒輪 2. 齒面接觸疲勞強度計算齒面接觸疲勞強度計算 ) 1( 17. 3 H 2 1 1 H ubd uKT Z E 校核式校核式 3 2 1 1 17. 31 H E d Z u uKT d 設計式設計式 斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動 參數(shù)符號意義同直齒圓柱齒輪參數(shù)符號意義同直齒圓柱齒輪 彈性影響系數(shù) Z ZE E 表10-5 F 1 2 n 1 F cos6 . 1

10、 saFaY Y zbm KT 校核式校核式 3 2 1 2 1 n cos2 . 3 F saFa d YY z KT m 設計式設計式 按法面當量直齒圓柱齒輪計算按法面當量直齒圓柱齒輪計算 3. 齒根彎曲疲勞強度計算齒根彎曲疲勞強度計算 斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動 參數(shù)符號意義同直齒圓柱齒輪，參數(shù)符號意義同直齒圓柱齒輪，YFa ,Ysa按按 當量齒數(shù)當量齒數(shù)zV=z/cos3查取查取圖圖10-17,10-18 4.4i mN84.98 rpm343 kW55. 3 1 1 1 T n P 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 1. 選定齒輪的精度等級和材料選定齒輪

11、的精度等級和材料（與直齒輪例題相同，以便比較）（與直齒輪例題相同，以便比較） 1）選擇精度等級）選擇精度等級 估計圓周速度不大于估計圓周速度不大于9m/s，初選，初選8級精度級精度 2）選擇材料、熱處理）選擇材料、熱處理 查表查表9-4，選軟齒面，選軟齒面 小齒輪：小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度鋼，調(diào)質(zhì)，硬度230HBW； 大齒輪：大齒輪：45鋼，正火，硬度鋼，正火，硬度190HBW； 硬度差硬度差40HBW，合適。，合適。 、 、 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 2. 按齒面接觸疲勞強度設計按齒面接觸疲勞強度設計 3 a 1 2 H 305 ) 1( u KT ua 4

12、 . 4 iu 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 查查圖圖9-30c MPa560 HLim1 MPa530 HLim2 查表查表9-71 . 1 H S MPa509 H 1HLim 1H S MPa482 H 2HLim 2H S MPa482 2HH 查表查表9-6 1 . 1K mmN98840 1 T 4 . 0 a 3 a 1 2 H 0 305 ) 1( u KT ua mm3 .157 4 . 44 . 0 988401 . 1 482 305 ) 14 . 4( 3 2 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 mm3 .157 0 a

13、 3. 確定基本參數(shù)，計算主要尺寸確定基本參數(shù)，計算主要尺寸 mm3 .157 cos2 )1 ( cos2 )( 0 1n21n a izmzzm a mm57mm 4 . 41 12cos3 .1572 1 cos2 0 1n i a zm 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 4 . 4imm3 .157 0 a 初選螺旋角初選螺旋角 =820，取，取= 12 mm57mm 4 . 41 12cos3 .1572 1 cos2 0 1n i a zm 模數(shù)模數(shù)m2mm 齒數(shù)齒數(shù)z1=2040 m =2mm， z1 29 m =2.5mm，z1 23 m =3mm， z

14、1 19 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 z2=iz1=4.429 =127.6128m =2mm，z1 = 29 mm5 .160 12cos2 )12829(2 cos2 )( 21n zzm a 取取a=160 mm 54611 1602 )12829(2 2 )( 21n a zzm 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 mm108.59mm 54611cos 292 cos 1 1 mz d mm892.260mm 54611cos 1282 cos 2 2 mz d mm108. 36mm122108.592 a1a1 hdd mm89

15、2.264mm122892.2602 a2a2 hdd mm108.54mm)25. 01 (22108.592 f1f1 hdd mm892.255mm)25. 01 (22892.2602 f2f2 hdd mm64mm1604 . 0 a ab mm70 mm64 1 2 b b 4. 校核齒根彎曲疲勞強度校核齒根彎曲疲勞強度 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 F 1 2 n F1 F cos6 . 1 zbm YKT 7 .30 54611cos 29 cos 33 1 1v z z 5 .135 54611cos 128 cos 33 2 2v z z 15.

16、 251. 2 F2F1 YY、 查表查表9-8 128 29 2 1 z z 1 . 1K mmN98840 1 T mm64 2 b mn =2mm 54611 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 MPa195 FLim1 查查圖圖9-32c MPa180 FLim2 MPa139 F 1FLim 1F S MPa129 F 1FLim 2F S 4 . 1 F S 查表查表9-7 1F 2 1 2 n F11 F1 MPa7 .57 MPa 29264 54611cos51. 2988401 . 16 . 1 cos6 . 1 zbm YKT 2F F1 F2 F1

17、F2 MPa4 .49MPa 51. 2 15. 2 7 .57 Y Y 安全安全! 5. 驗算圓周速度驗算圓周速度 9m/sm/s06. 1m/s 60000 343108.59 100060 11 nd v 故選擇故選擇8級精度合適。級精度合適。 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 6. 計算齒輪之間的作用力計算齒輪之間的作用力 N3344N 108.59 9884022 1 1 t2t1 d T FF 圓周力圓周力 徑向力徑向力 N1240N 54611cos 20tan 3344 cos tan t1r2r1 FFF 軸向力軸向力N657N54611tan3344

18、tan t1a2a1 FFF 孔板式孔板式 da1 = 63.108mm 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 齒輪軸齒輪軸 7. 齒輪結(jié)構(gòu)設計齒輪結(jié)構(gòu)設計 da2 = 264.892mm 油池潤滑油池潤滑( v =1.1m/s) 8. 選擇潤滑方式和潤滑劑選擇潤滑方式和潤滑劑 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 4 . 4i mN84.98 rpm343 kW55. 3 1 1 1 T n P 設計結(jié)果設計結(jié)果 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計例題標準斜齒圓柱齒輪傳動設計 試驗齒輪的接觸疲勞極限試

19、驗齒輪的接觸疲勞極限Hlim 試驗齒輪的彎曲疲勞極限試驗齒輪的彎曲疲勞極限Flim 表表9-4 齒輪常用材料及其力學性能齒輪常用材料及其力學性能 例題標準直齒圓柱齒輪傳動設計例題標準直齒圓柱齒輪傳動設計 試驗齒輪的接觸疲勞極限試驗齒輪的接觸疲勞極限Hlim MPa560 HLim1 MPa530 HLim2 小齒輪：小齒輪：45鋼鋼 調(diào)質(zhì)，硬度調(diào)質(zhì)，硬度230HBS 大齒輪：大齒輪：45鋼鋼 正火，硬度正火，硬度190HBS 試驗齒輪的彎曲疲勞極限試驗齒輪的彎曲疲勞極限Flim 小齒輪：小齒輪：45鋼鋼 調(diào)質(zhì)，硬度調(diào)質(zhì)，硬度230HBS 大齒輪：大齒輪：45鋼鋼 正火，硬度正火，硬度190HB

20、S MPa195 FLim1 MPa180 FLim2 表表9-7 安全系數(shù)安全系數(shù)SH和和SF 4 . 1 1 . 1 F H S S 例題標準直齒圓柱齒輪傳動設計例題標準直齒圓柱齒輪傳動設計 表表9-6 載荷系數(shù)載荷系數(shù)K 注：斜齒、圓周速度低、精度高、齒寬小時取小值；注：斜齒、圓周速度低、精度高、齒寬小時取小值； 直齒、圓周速度高、精度低、齒寬大時取大值。直齒、圓周速度高、精度低、齒寬大時取大值。 齒輪在兩軸承間對稱布置時取小值；齒輪在兩軸承間對稱布置時取小值； 齒輪在兩軸承間不對稱布置及懸臂布置時取大值。齒輪在兩軸承間不對稱布置及懸臂布置時取大值。 例題標準直齒圓柱齒輪傳動設計例題標準直齒圓柱齒輪傳動設計 K=1.1 表表9-1 標準模數(shù)系列（摘自標準模數(shù)系列（摘自GB1357-1987）（mm） 1. 本表適用于漸開線圓柱齒輪，對斜齒輪是指法向模數(shù)。本表適用于漸開線圓柱齒輪，對斜齒輪是指法向模數(shù)。 2. 優(yōu)先選用第一系列，其次是第二系列，括號內(nèi)模數(shù)盡可能不用優(yōu)先選用第一系列，其次是第二系列，括號內(nèi)模數(shù)盡可能不用 例題標準直齒圓柱齒輪傳動設計例題標準直齒圓柱齒輪傳動設計 表表9-5 常用齒輪傳動精