机械设计基础设计时用的尺寸大汇总

注意：锥齿轮传动的圆周速度按齿宽中点分度圆直径计算。
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
圆周速度
精度等级
直齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮 直齿锥齿轮
应用举例
6
≤15
≤30
≤9
高速重载
高速中载或中
7
≤10
≤15
≤8
速重载
8
≤5
≤10
≤4
一般机械
9
≤2
≤4
≤1.5
cos
F
sF m
2
cos
YFa为齿形系数。
F
Ft bm
YFa
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
考虑压应力、切应力和应力集中等对σF的影响，引入重合度系数Yε
及载荷作用于齿顶时得应力修正系数YSa，令
YFS YFaYSa
再考虑影响齿轮载荷的各种因素，将Ft1乘以系数K，可得
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
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齿根弯曲强度校核式为：
F
2000T1K bmd1
YFaYSaY
2000T1K bm2 z1
YFSY
FP
0.75
YFS 为载荷作用于齿Y顶时0的.2复5 合齿形系数。是仅与齿形有关而与模数m
无关的系数，其值可根据齿数查表获得。
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Fr也分别大小相等、方向相反。
设计齿轮传动时，当已知小齿轮传递的名义功率P1（kW）及转速
n1（r/min）时，则小齿轮的名义转矩T1（N·m）为：
T1
9550
P1 n1
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6－9 直齿圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷
二、计算载荷
实际工作时，还要考虑：原动机和工作机的性能；齿轮啮 合过程中产生的动载荷；由于制造安装误差和受载后轮齿产生 的弹性变形，而使得载荷沿齿宽方向分布不均匀或同时啮合的 各轮齿间载荷分布不均等因素的影响。
6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
取齿宽系数ψd=b/d1，可得设计公式
m
3
2000KT1YFSY
d z12 FP
或
m 12.6 3
KT1YFSY
d z12 FP
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
二、齿面接触强度计算
闭式硬齿面、开式、铸铁齿轮传动
z1 适当选少些 增大模数提高弯曲强度
一般 z1 17 ~ 20
大、小齿轮的齿数互质
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
3、齿宽系数ψd
齿宽系数
齿轮传动径向尺寸
轴向尺寸
载荷沿齿宽分布不均
支承刚度好
对称布置
d 取大值
4、齿数比u
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
一、 轮齿弯曲疲劳强度计算
根据该力学模型可得齿根理论弯曲应力
F
M Fn W
令YFa
cosF hF
bsF2 / 6
Ft1 bm
6
hF m
cos
F
sF m
2
cos
6
hF m
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
GB10096－88规定了渐开线圆柱齿轮传动的精度等级和公差。 GB11366－89规定了锥齿轮传动的精度等级和公差。按误差特性和 它们对传动性能的影响，将齿轮的各项公差分为三个组，见表所示。
齿轮公差组及其对传动性能的影响
四、设计参数的选择
1、精度等级
齿轮在制造、安装中，总要产生误差。例如，齿形齿距、齿 向误差和轴线变形产生的误差，将产生三个方面的影响：
1）相啮合齿轮在一转角范围内，实际转角和理论转角不一致，影响传 动的准确性；
2）不能保持瞬时传动比恒定，出现速度波动，引起振动、冲 击等，影响传动平稳性；
3）齿向误差造成载荷的不均匀性。
要求较低
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齿轮精度的标注 标注齿轮的精度和齿厚偏差代号
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2、齿数和模数 闭式软齿面齿轮传动
在保持 d1不变和满足弯曲强度情况下
提高平稳性 z1 适当选多些 模数小 切削量小
降低齿高减小滑动系数 一般 z1 20 ~ 40
对双向传动，即在对称循环变应力下工作的齿轮（如行星
齿轮、中间齿轮等），其σFlim值应乘以系数0.7。
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许 用 弯 曲 应 力
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
2、许用接触应力
轴的刚度差
悬臂布置
d 取小值
直齿圆柱齿轮，u≤5；
斜齿圆柱齿轮，u≤6～7；
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两标准将齿轮精度等级分为12个级别，1级最高，12级最低， 其中常用为6～9级。根据使用要求不同，允许各项公差组选用不 同的精度等级，但在同一公差组内，各项公差与极限偏差应保持 相同的精度等级。
齿轮的精度等级，应根据齿轮传动的用途、使用条件、传递的功 率、圆周速度以及经济性等技术要求选择。具体选择时可根据齿轮的 圆周速度参考下表进行。
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
三、许用应力
1、许用弯曲应力
FP
Y F lim ST
SF lim
YNYX
试验齿轮的弯曲疲劳极限
应力修正系数，取 YST 2
尺寸系数，取
YX 1
弯曲强度计算的寿命系数
弯曲强度计算的最小安全系数
考虑上述因素后，将名义载荷乘以载荷系数K，得计算载荷：
Fnc
KFn
2000T1K
d1 cos
载荷系数通常可近似取K=1.3～1.7。
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第四页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
第五页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
第六页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
第七页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
HP
H SH
lim lim
ZN ZW
试验齿轮的接触疲劳极限 接触强度计算的寿命系数 接触强度计算的硬化系数
接触强度计算的最小安全系数
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许用 接触 应力
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6－9 直齿圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷
一、 轮齿的受力分析
以节点 P 处的啮合力为分析对象，并不计啮合轮齿间的摩擦力，可得：
Fn
Ft
cos
Ft
2000T1 d1
Fr Ft tan
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6－9 直齿圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷
由于两轮所受的法向力Fn大小相等、方向相反，所以两轮的Ft和
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节点处的
齿面接触疲劳强度的校核式： H
KFt bd1
u
u
1Z
E
Z
H
[ H ]
齿面接触疲劳强度的设计式：
d1
3
2KT1
d
u 1(ZHZE
u [ H ]
)2
上述式中：u─齿数比，u=z2/z1；ZE ─弹性影响系数；ZH ─区域系数；
图示两圆柱体在承受载荷Fn时，接触区内产生接触应力。最大接触
应力发生在接触区的中
线上，根据Hertz公式，其最大接 触应力：
H
1
Fn
1
12
E1
1 22
E2
L
12 2 1
综合曲率半径。
1, 2 两圆柱体的曲率半径。
1, 2 两材料的泊松比。
E1, E2 两圆柱体材料的弹性模量。
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公差 组
误差特性
对传动性能的影响
Ⅰ
以齿轮一转为周期的误差 （运动精度）
传动的准确性
Ⅱ
以齿轮一转内多次周期性出 现的误差（工作平稳性精度）
传动的平稳性
Ⅲ
齿向误差（接触精度）
载荷分布的均匀性
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6－10 直齿圆柱齿轮传动的强度计算