齿轮设计资料大全

式中：σH——齿面最大接触应力(MPa)；
u——传动比，u=Z2/Z1>1；
T1——小齿轮所传递的转矩(N.mm)；
K——载荷系数，见表；
b——齿宽(mm)；
a——中心距(mm)；
ψb——齿宽系数；
设计步骤如下：
1） 确定齿轮的材料和热处理方法 确定出大小齿轮的硬度值和许用应力。
2） 按疲劳强度条件确定基本参数
根据齿轮传动设计准则，选择公式（12-11）或公式（12-14）计算基本参数d1或m。
3） 确定齿数
确定小齿轮齿数时，首先应满足z1≥17，一般取z1=20～40。转速较高时，取其中较大的值。
12.6 其它齿轮传动
12．6．1斜齿圆柱齿轮传动
1．斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点及应用
1）斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成
由于圆柱齿轮是有一定宽度的，因此轮齿的齿廓沿轴线方向形成一曲面。直齿轮轮齿渐开线曲面的形成如图所示。平面与基圆柱相切于母线，当平面沿基圆柱作纯滚动时，其上与母线平行的直线KK在空间所走过的轨迹即为渐开线曲面，平面称为发生面，形成的曲面即为直齿轮的齿廓曲面。
斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成如图所示，当平面沿基圆柱作纯滚动时，其上与母线成一倾斜角βb的斜直线KK在空间所走过的轨迹为渐开线螺旋面，该螺旋面即为斜齿圆柱齿轮齿廓曲面，βb称为基圆柱上的螺旋角。
2） 啮合特点
直齿圆柱齿轮啮合时，齿面的接触线均平行于齿轮轴线。因此轮齿是沿整个齿宽同时进入啮合、同时脱离啮合的，载荷沿齿宽突然加上及卸下。因此直齿轮传动的平稳性较差，容易产生冲击和噪声，不适合用于高速和重载的传动中。
因此，应保证齿根最大弯曲应力σF不大于齿轮材料的许用弯曲应力[σF]。
4．设计步骤和参数选择
设计时已知：齿轮传动的功率、转速、传动比、工作机和原动机的特性；外形尺寸和中心距等特殊限制；寿命、可靠性等。
设计内容：确定齿轮传动的主要参数、几何尺寸、结构和精度等，并绘制齿轮工作图。
2．斜齿圆柱齿轮的基本参数
斜齿轮的轮齿为螺旋形，在垂直于齿轮轴线的端面（下标以t表示）和垂直于齿廓螺旋面的法面（下标以n表示）上有不同的参数。斜齿轮的端面是标准的渐开线，但从斜齿轮的加工和受力角度看，斜齿轮的法面参数为标准值。
1)螺旋角
2)模数
3)压力角
齿顶高系数与顶隙系数
按公式z2=iz1计算出z2，并圆整为整数。
4） 模数
在满足弯曲强度的条件下取较小的模数。
5） 齿宽系数
一般取fd= 0.2～0.4。为了安装方便，一般小齿轮齿宽b1比大齿轮齿宽b2宽(5～10)mm。
6） 据设计准则校核齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度
7） 计算齿轮的几何尺寸
[σH]——齿轮材料许用接触应力(MPa)，见表。
应用公式时还应注意下列数据的确定：
1.传动比i
u<8时可采用一级齿轮传动。若总传动比u为8--40，可分为二级传动；若总传动比u大于40，可分为三级或三级以上传动。
2.齿宽b
为了安装方便，保证轮齿全齿宽啮合，一般小齿轮齿宽b1应比大齿轮齿宽b2大（5--10)mm。可以认为公式里的齿宽为b2。
润滑对于齿轮传动十分重要。润滑不仅可以减小摩擦、减轻磨损，还可以起到冷却、防锈、降低噪声、改善齿轮的工作状况、延缓齿轮失效、延长齿轮的使用寿命等作用。
润滑方式:
闭式齿轮传动的润滑方式有浸油润滑和喷油润滑两种，一般根据齿轮的圆周速度确定采用哪一种方式。
三十六讲 下一讲
8） 确定齿轮的结构尺寸
9） 确定齿轮精度并绘制齿轮工作图
5．结构设计
齿轮结构设计是合理选择齿轮的结构型式，确定齿轮的轮毂、轮辐、轮缘等各部分的尺寸及绘制齿轮的零件工作图。
1)齿轮轴
2)实体式齿轮
当齿轮的齿顶圆直径da≤200mm 时，可采用实体式结构。这种结构型式的齿轮常用锻钢制造。
学时：2学时
课题：12.6 其它齿轮传动 12.6.1 斜齿圆柱齿轮传动 12．6．2 圆锥齿轮传动
目的任务：掌握斜齿圆柱齿轮传动的特点及基本参数、理解圆锥齿轮传动的特点、基本参数及尺寸
重点: 斜齿圆柱齿轮传动的特点及基本参数
难点： 斜齿廓形成及啮合特点
教学方法：多媒体（动画演示齿廓形成）
三十五讲 下一讲
学时：2学时
课题：12.5.4 直齿圆柱齿轮传动设计
目的任务：掌握渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算方法
重点:渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算方法
3.齿宽系数ψb
一般闭式齿轮传动，ψb=0.2--1.4
4.许用应力[σH]
一对齿轮啮合时，两齿轮轮齿间的接触应力相等，但许用接触应力一般是不相等的，故应用[σH1]和[σH2]中较小者代入公式计算。
3.齿根弯曲疲劳强度计算
齿根弯曲疲劳强度计算是为了防止齿根出现疲劳折断。
圆锥齿轮的齿形由大端向小端逐渐收缩。为计算和测量方便，规定大端参数为标准值。
模数m见标准GB12368-90；压力角α=200；齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.2。
一对直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮大端的模数和压力角对应相等。
பைடு நூலகம்
3.直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算
运动演示
转向判断
圆锥齿轮传动是用于传递两相交轴之间的运动和动力，两轴间的夹角可以是任意的。
机械传动中应用最多的是两轴交角Σ=900的直齿圆锥齿轮传动。
圆锥齿轮的轮齿分布在圆锥表面上，轮齿有直齿和曲齿之分。
这里只讨论两轴交角Σ=900的直齿圆锥齿轮传动。
2．直齿圆锥齿轮的基本参数
实体式齿轮
腹板式齿轮
3)腹板式齿轮
当齿轮的齿顶圆直径da=200 —500mm时，可采用腹板式结构。这种结构的齿轮多用锻钢制造。
4)轮辐式齿轮
当齿轮的齿顶圆直径da>500mm时，可采用轮辐式结构。这种结构的齿轮常用铸钢或铸铁制造。
6．齿轮传动的润滑
难点：齿面接触疲劳强度公式
教学方法：多媒体
12.5.4 直齿圆柱齿轮传动设计
1．轮齿受力分析和计算载荷
1）受力分析
图示一直齿圆柱齿轮在节点P处的受力情况。
不考虑摩擦力，作用在齿面上的法向力Fn可分解为圆周力Ft和径向力Fr。
2)轮齿的计算载荷
Fn'=KFn K为载荷系数，参考表选取。
一对平行轴斜齿圆柱齿轮啮合时，斜齿轮的齿廓是逐渐进入啮合、逐渐脱离啮合的。如图所示，斜齿轮齿廓接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短，直至脱离接触，载荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齿轮传动工作较平稳。
3） 应用
由于斜齿轮传动有上述这些特点，因而不论从受力或传动来说都要比直齿轮传动好，所以在高速大功率的传动中，斜齿轮传动应用广泛。但是，由于斜齿轮的轮齿是螺旋形的，因而比直齿轮传动要多一个轴向分力。
2．齿面接触疲劳强度计算
设计准则：目前成熟的有两种 1）齿面接触疲劳强度：针对齿面点蚀 2）齿根弯曲疲劳强度：针对轮齿折断。
为防止齿面点蚀，应保证齿面的最大接触应力σH不大于齿轮材料的许用接触应力[σH]。
一对齿轮的啮合可看作是两个圆柱体的接触。因此，轮齿表面最大接触应力可近似运用弹性力学中的赫兹公式进行计算。再结合标准直齿圆柱齿轮传动的特点，得到齿面接触疲劳强度校核公式为
2）两斜齿轮的法面压力角相等；
3）两斜齿轮的螺旋角大小相等，方向相反。
若不满足条件3），就成为交错轴斜齿轮传动。
3.斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算
12．6．2 圆锥齿轮传动
1.直齿圆锥齿轮传动的特点及应用
直齿圆锥齿轮传动
运动演示
曲齿圆锥齿轮传动
斜齿轮的齿顶高和齿根高不论从端面还是从法面来看都是相等的，即
han*mn=hat*mt 及 cn*mn=ct*mt han*=1, cn*=0.25
4)正确啮合的条件
一对外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件为：
1）两斜齿轮的法面模数相等；