齿轮的设计计算过程

1.选定类型，精度等级，材料及齿数 （1）直齿圆柱硬齿面齿轮传动 （2）精度等级初定为8级 （3）选择材料及确定需用应力
小齿轮选用45号钢，调质处理，（217-255）HBS 大齿轮选用45号钢，正火处理，（162-217）HBS （4）选小齿轮齿数为Z1=24，Z2=3.2x24=76.8.取Z2=77
2. 按齿面接触强度设计计算
（1）初选载荷系数K t
电动机；载荷状态选择：中等冲击；载荷系数K t 的推荐范围为（1.2-2.5），初选载荷系数K t ：1.3， （2）小齿轮转矩
)(29540/97039550000/9550111mm N n P T ⋅=⨯==(3)选取齿
宽系数1=d φ.
⑷取弹性影响系数2
1
8.189MPa Z E =
⑸按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为MPa 5801lim =σ。

大齿轮的接触疲劳强度极限为MPa 5202lim =σ ⑹计算应力循环次数
N 1=60n 1jl h =60X970X1X(16X300X15)=4.470X109
N 99
210397.12
.310470.4⨯=⨯=
⑺取接触疲劳寿命系数K .
89.0,88.021==HN HN K
⑻计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1
[]a HN H MP MPa S
K 4.5105709.01lim 11=⨯==σσ
[]a HN H MP MPa S
K 8.46253095.02
lim 22=⨯==
σσ
⑼按齿面接触强度设计计算 ①试算小齿轮分度圆直径
mm Z u u T K d H E d t t 248.56)8
.4628.189(2.32.4110954.28.132.2)][(132.232
43211=⨯⨯⨯=+〉σφ②计算齿
轮圆周转速v 并选择齿轮精度 s m n d V t /48.21000
60970
248.561000
601
1=⨯⨯⨯=
⨯=
ππ
③计算齿轮宽度b
mm d b t d 248.56248.5611=⨯=⨯=φ
④计算齿轮宽度b 与齿高h 之比 模数 mm mm Z d m t 033.222
72
.44111===
齿高 mm mm m h 574.4033.225.225.21=⨯==
67.10=h
b
⑤计算载荷系数
根据v=2.27m/s 。

8级精度得，动载系数08.1=v K
75
.1;1===A F H K K K αα
26
.1,342.1==ββF H K K
故载荷系数 403.326.1342.115.175.1=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=βαH H v A K K K K K ⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径
mm K K d d t t 616.792
.1403.372.4433
11=⨯== ⑦计算模数m
mm mm Z d m 513.224
616.7911===
3、按齿根弯曲强度设计 ⑴确定各计算值
①MPa MPa FE FE 380,52021==σσ
②弯曲疲劳寿命系数88.0,85.021==FN FN K K ③计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 小齿轮的弯曲疲劳安全系数为334.29Mpa 大齿轮的弯曲疲劳系数为257.86Mpa 4）计算在载荷系数
K=KaKvK Fa K FB =1.75X1.15X1X1.26=2.536 5）查取齿形系数 Y Fa1=2.65 Y Fa2=2.28 6）查取应力校正系数 由表（10-5）查得 Ysa 1=1.58 Ysa 2=1.83 （2）设计计算
带入公式求得，m ≥1.61mm
对比计算结果，由齿面的接触的接触疲劳强度计算的模数m ≥齿根强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅于齿轮直径有关，可去弯曲疲劳强度模数2.513，就近圆整为标准值m＝3mm，接触疲劳强度算得分度圆直径为79.616mm，算出小齿轮齿数
Z1＝d1B/m=79.616/3＝26.54≈27
Z2＝3.2X27＝84.9≈85，取Z2＝85
4.几何尺寸计算
（1）分度圆直径
d1＝z1m＝27X3＝81mm
d2＝z2m＝85X3＝255mm
（2）齿轮宽度 b＝1X81＝81mm
取B2＝81mm B1＝86mm
齿轮的加工制造
.齿轮的制造主要内容包括确定齿轮毛皮制造方法、选择齿轮的定位基准。

选择吃配和吃面的加工方案、确定齿轮加工工艺过程。

1、确定齿轮毛坯制造方法
齿轮的毛坯形式有棒料。

锻件、铸件三种选择。

锻件用于强度高、耐磨性好、耐冲击的齿轮。

锻件锻后腰进行正火处理，消除锻造应力、改善晶粒组织和切削性能。

2、选择齿轮加工的定位基准。

（1）定位要求、
①齿轮加工时的定位基准应可能的与装配基准、测量基准相一致，以避免基准不重合产生的误差，符合基准重合原则
②在齿轮加工的整个过程中应尽可能的采用相同的定位基准
详细的加工过程的各个基准
（2）滚齿机方案的选择
普通中小型滚齿机的性能特点：
使用广泛，产品型号多。

只具备一般性能，如一次方框工作循环，可顺切、逆切滚齿，滚刀自动窜刀，有车削速度和进给量的变换机构，能做快速机动调整。

多数为工作台径向移动的立式布局，少数有卧式布局。

主要供各类机械加工和修理厂单件小批量生产使用。

加工精度一般为6-7级。

本工件可以采用滚齿加工方法加工齿轮齿面。

滚齿机的型号：Y3150E（机械加工工艺师手册表14-3 P324）
最大加工直径X最大模数 500x8
滚刀工作台最小中心距 30
加工范围齿宽250 螺旋角55 最少加工齿数6 工作台尺寸 510 mm
级数 9
范围 40-250
表面粗糙度 3.2
等级 5-6-7
重量 4.5t
外形尺寸 2439x1272x1770
渐开线齿轮滚刀的选择：
机械加工工艺装备设计手册341页表2-170GB6083-85
选择滚刀型号m3AGB6083-85 D e ＝80mm ，L ＝80mm ，Z ＝14
滚齿机的主运动传动链:
换置计算：两端件：
电动机——滚刀主轴 计算位移
n 电（r/min ）——n 刀（r/min ）
运动平衡式
刀
n
B A u =⨯⨯⨯⨯
⨯⨯⨯⨯-80
2028282828282842
21165115143032
u2-3——轴II-III 间的可变传动比；共三种：
u=27/43；31/39；35/35；
A/B ——变速挂轮；三种 A/B=22/44；33/33；44/22 根据滚刀的转速，计算uv ，并决定u2-3的啮合位置和A/B
查表37-15机械加工工艺师手册：fa ＝1.0mm/r
查表37-18精切齿轮的切削速度 单边余量 0.2，进给量1.0.，则查得切削速度为21m/min.
n 刀＝1000X21/πde ＝83.60r/min 当u 2-3＝27/43时，应取
A
B 为33/33.
取挂轮的A
B 为33/33.
滚齿机的展成运动传动链 传动路线：
换置计算 两端件
z
k
d
c
b a f
e u =
⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯72115642
28282828282820801合
z
k e f d c
b a x u 24=
=➢ 滚刀主轴（滚刀转动）——工作台（工件转动） ● 计算位移
➢ 滚刀1（r ）——工件K/Z （转）
运动平衡式为 范成运动传动链换置公式：
取 e=36，f=36 2427 ＝axc
bxd 因机床挂轮齿数在20-100范围内，
所以分解的因数应该在这个范围内。

2427 ＝40x30
30X30
所以a ＝40，b ＝30，c ＝30，d ＝30. 进给传动链： 传动路线：
z
k d
c b a f e u =
⨯
⨯⨯⨯
⨯⨯⨯
⨯
72
115642
28
282828282820
801合
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