齒輪傳動的參數(shù)選擇

1、齒輪傳動的參數(shù)選擇（一）齒輪傳動設(shè)計參數(shù)的選擇壓力角成的選擇由機械原理可知，增大壓力角a，輪齒的齒厚及節(jié)點處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加，有利丁提高齒輪傳動的彎曲強度及接觸強度。我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定的標準壓力角為a=20。為增強航空用齒輪傳動的彎曲強度及接觸強度，我國航空齒輪傳動標準還規(guī)定了a=25°的標準壓力角。但增大壓力角并不一定都對傳動有利。對重合度接近2的高速齒輪傳動，推薦采用齒頂高系數(shù)為11.2，壓力角為16°18。的齒輪，這樣做可增加輪齒的柔性，降低噪聲和動載荷。9小齒輪齒數(shù)z1的選擇若保持齒輪傳動的中心距a不變，增加齒數(shù)，除能增大重合度、改善傳動的平穩(wěn)性

2、外，還可減小模數(shù)，降低齒高，因而減少金屆切削量，節(jié)省制造費用。另外，降低齒高還能減小滑動速度，減少磨損及減小膠合的可能性。但模數(shù)小了，齒厚隨之減薄，則要降低輪齒的彎曲強度。不過在一定的齒數(shù)范圍內(nèi)，尤其是當承載能力主要取決丁齒面接觸強度時，以齒數(shù)多一些為好。閉式齒輪傳動一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動的平穩(wěn)性，減小沖擊振動，以齒數(shù)多一些為好。小齒輪的齒數(shù)可取為z1=2040。開式（半開式）齒輪傳動，由丁輪齒主要為磨損失效，為使輪齒不至過小，故小齒輪不宜選用過多的齒數(shù)，一般可取z1=1720。為使輪齒免丁根切，對丁a=20°的標準直齒圓柱齒輪，應(yīng)取z1>170啊齒寬系數(shù)4d的選擇由齒輪的

3、強度計算公式可知，輪齒愈寬，承載能力愈高；但增大齒寬乂會使齒面上的載荷分布趨不均勻，故齒寬系數(shù)應(yīng)取得適當。圓柱齒輪齒寬系數(shù)的薦用蟲=%二值見下表。對丁標準圓柱齒輪減速器，齒寬系數(shù)取為誣°*頃），所四二§二。沖皿以對丁外嚙合齒輪傳動：外。運用設(shè)計4a的值規(guī)定為0.2,0.25,0.30,0.40,0.50,0.60,0.80,1.0,1.2計算公式時，對丁標準減速器，可先選定4a后再用上式計算出相應(yīng)的4d值圓柱齒輪的齒寬系數(shù)4d裝置狀況兩支承相對小齒輪作對稱布置兩支承相對小齒輪作不對稱布置小齒輪作懸:臂布置4d0.91.4(1.21.9)0.71.15(1.11.65)0.4

4、0.6注：1）大、小齒輪皆為硬齒面時，4d取偏下限的數(shù)值；若皆為軟齒面或僅大齒輪為軟齒面時，4d取偏上限的數(shù)值；2 ）括號內(nèi)的數(shù)值用丁人字齒輪，此時b為人字齒輪的總寬度；3 ）金屆切削機床的齒輪傳動，若傳遞的功率不大時，4d可小到0.2;4 ）非金屆齒輪可取4d0.51.2。圓柱齒輪的計算齒寬b=4dd1,并加以圓整。為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導(dǎo)致嚙合齒寬減小，常把小齒輪的齒寬在計算齒寬b的基礎(chǔ)上人為地加寬約5lOmm（二）齒輪傳動的許用應(yīng)力本書薦用的齒輪的疲勞極限是用m=55mma=20°、b=1050mmv=10m/s、Ra約為0.8的直齒圓柱齒輪副試件，按失效概率為1

5、%經(jīng)持久疲勞試驗確定的。對一般的齒輪傳動，因絕對尺寸、齒面粗糙度、圓周速度及潤滑等對實際所用齒輪的疲勞極限的影響不大，通常都不予考慮，故只要考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)對疲勞極限的影響即可。齒輪的許用應(yīng)力b按下式計算：田=S式中:S疲勞強度安全系數(shù)。對接觸疲勞強度計算，由丁點蝕破壞發(fā)生后引起噪聲、振動增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故可取S=S七1。但是,如果一旦發(fā)生斷齒，就會引起嚴重的故事，因此在進行齒根彎曲疲勞強度計算時取S=SF=1.251.5。KN考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命系數(shù)。彎曲疲勞壽命系數(shù)一K胴.一、一和接觸疲萬壽命系數(shù)分力U見下圖。設(shè)n為齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min；j為齒輪每轉(zhuǎn)

6、一圈時，同一齒面嚙合的次數(shù)；Lh為齒輪的工作壽命，h,則齒輪的工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N按下式計算：N=60njLh。blim一齒輪的疲勞極限。彎曲疲勞強度極限值用bFE帶入，查圖齒輪的彎曲疲勞強度極限，圖中的bFE=bFlimYSTYST為試驗齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)；接觸疲勞強度極限值bHlim查圖齒輪的接觸疲勞強度極限。1 調(diào)質(zhì)鋼；球墨鑄鐵（珠光體、貝氏體）珠光體可鍛鑄鐵2 滲碳淬火的滲碳鋼；全齒廓火焰或感應(yīng)淬火的鋼、球墨鑄鐵3 滲氮的滲氮鋼；球墨鑄鐵（鐵素體）；灰鑄鐵；結(jié)構(gòu)鋼。4 氮碳共滲的調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼。彎曲疲勞壽命系數(shù)匚I（當NN&寸，可根據(jù)經(jīng)驗在網(wǎng)紋區(qū)內(nèi)取值）1 允許一定點蝕時的結(jié)構(gòu)鋼

7、；調(diào)質(zhì)鋼；球墨鑄鐵（珠光體、貝氏體）；珠光體可鍛鑄鐵；滲碳淬火的滲碳鋼2 結(jié)構(gòu)鋼；調(diào)質(zhì)鋼；滲碳淬火鋼；火焰或感應(yīng)淬火的鋼、球墨鑄鐵；球墨鑄鐵（珠光體、貝氏體）；珠光體可鍛鑄鐵；3 灰鑄鐵；球墨鑄鐵（鐵素體）；滲氮的滲氮鋼；調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼4 氮碳共滲的調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼接觸疲勞壽命系數(shù)一'三（當NNcW,可根據(jù)經(jīng)驗在網(wǎng)紋區(qū)內(nèi)取KhN值）圖齒輪的彎曲疲勞強度極限、圖齒輪的接觸疲勞強度極限所示極限應(yīng)力值，一般選取其中間偏下值，即在M以ML中間選值。使用圖5輪的彎曲疲勞強度極限及圖齒輪的接觸疲勞強度極限時，若齒面硬度超出圖中薦用的范圍，可大體按外插法查取相應(yīng)的極限應(yīng)力值。圖5輪的彎曲疲勞強度極限所

8、示為脈動循環(huán)應(yīng)力的極限應(yīng)力。對稱循環(huán)應(yīng)力的極限應(yīng)力值僅為脈動循環(huán)應(yīng)力的70%火布塑料的彎曲疲勞許用應(yīng)力=50MPa接觸疲勞許用應(yīng)力口=110MPa（三）齒輪精度的選擇各類機器所用齒輪傳動的精度等級范圍列丁下表中，按載荷及速度推薦的齒輪傳動精度等級如下圖所示。各類機器所用齒輪傳動的精度等級范圍機器名稱精度等級機器名稱精度等級汽輪機36拖拉機68金屆切削機床38通用減速器68航空發(fā)動機48鍛壓機床69輕型汽車58起重機710載重汽車79農(nóng)業(yè)機器811注：主傳動齒輪或重要的齒輪傳動，偏上限選擇；輔助傳動齒輪或一般齒輪傳動，居中或偏下限選擇。6-5-5-XX7-66SX300"細云洶-200

9、-40C）1'io1&o'so1od徇輪傳助的精燧透葬7-6-tr-IX100例題如圖所示，試設(shè)計此帶式輸送機減速器的高速級齒輪傳動。已知輸入功率P1=40kVV小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，齒數(shù)比u=3.2,由電動機驅(qū)動，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天），兩班制，帶式輸送機工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變解1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1 ）按圖所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2 ）考慮此減速器的功率較大，故大、小齒輪都選用硬齒面。由表常用齒輪材料及其力學特性選得大、小齒輪的材料均為TH"好*Tfea黯謠霾街船心1K訶#蹄解卻:帶戒珈蚩瓠好劫祖胞40

10、Cr,并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為4855HRC3）選取精度等級。因采用表面淬火，輪齒的變形不大，不需要磨肖U,故初選7級精度(GB1009A1988)。4 )選小齒輪齒數(shù)z1=24,大齒輪齒數(shù)z2=uz1=77o2. 按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式(10-9a)進行試算，即dlt2.3233丫如u吐1 )確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值(1) 試選載荷系數(shù)Kt=1.3;(2) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩弓=95席=(95.5xlO5x40f?60)N,mm=3.98xlO5N»mm(3) 由表圓柱齒輪的齒寬系數(shù)4d選取齒寬系數(shù)4d=0.9;(4) 由表彈性影響系數(shù)ZE外得材料的彈性影響系數(shù)ZE

11、=189.8。頊國；(5) 由圖5輪的接觸疲勞強度極限e按齒面硬度中間值52HR(S得大、小齒輪得接觸疲勞強度極限bHlim1=bHlim2=1170MPa(6) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ni-60nljLh=60x960x1x(2x3x300x15)=4147x1。'虬=4117x1Ci9/3.2=1.296x10s(7) 由圖接觸疲勞壽命系數(shù)"得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.88產(chǎn)麗2 =0.90;(8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得Sr一KH1J2c:rHLLm2LJ2)計算(1) 試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入底中較小的值2.3氣h,3>&

12、lt;3.花42xS.0.93.21898丫i頑60.39mm(2)計算圓周速度v足dg足*68一39乂960tv=1=344m/60Xi00060x1000(3) 計算齒寬bb由dlt-0.9x6?39-6155nim(4) 計算齒寬與齒高之比b/h校數(shù)1齒高b/h=61.55/6.413=9.6(5) 計算載荷系數(shù)根據(jù)v=3.44m/s,7級精度，由動載系數(shù)圖查得動載系數(shù)匕=1.12;直齒輪，假設(shè)KaFt/b>100N/mrm由表<齒間載荷分配系數(shù)"得花莊=命=1.1;由表使用系數(shù)查得使用系數(shù)E.=1;由表接觸疲勞強度計算用齒向載荷分布系數(shù)KH的簡化計算公式查得X他=

13、1.43；(由表中6級精度硬齒面齒輪查得'邸，適當加大)由圖彎曲疲勞強度計算用齒向載荷分布系數(shù)七查得枝踏=1.37;(由b/h=9.6，女期=1.43)故載荷系數(shù)K=爰旦草虹武他=1X1.12X1.1X1.43=1.72(6) 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式(10-10a)得1=dlt/K/Kt=8.39x3/1.72/1.?=75.08mm(7) 計算模數(shù)mm=d1/z1=75.08/24=3.128mm3. 按齒根彎曲強度設(shè)計彎曲強度的設(shè)計公式為mm1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值(1) 由圖齒輪的彎曲疲勞強度極限d查得大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限bFE1=bFE2=680M

14、Pa(2) 由圖彎曲疲勞壽命系數(shù)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)E'fNi=0.88；KFN2=0.9;(3) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得司Fl=4274MPa司電=.哩b塑=4374MPa$(4) 計算載荷系數(shù)KK頊次上S=1X1.12X1.1X1.37=1.69(5) 查取齒形系數(shù)由表5形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)查得YFa1=2.65;YFa2=2.226(6) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表5形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)可查得YSa1=1.58;YSa2=1.764。YfJ&g音g(7) 計算大小齒輪的并加以比較【Efi2W_2.226x1.7M_Q00898心也43714小齒輪的數(shù)值大。2)設(shè)計計算2x1所398引尸m>3/xO.OQ98=2,94茹V0."2孕對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m略大丁由齒根疲勞強度計算的模數(shù)，由丁齒輪模數(shù)m的大小主要取決丁彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān)，可取由彎曲強度算得得模數(shù)2.94，并就近圓整為標準值e3mm按接觸強度算得的分度圓直徑d1=75.08mm由z1=d1/m=75.0