直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)步驟(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)1.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 ：    壓力角的選擇     由機(jī)械原理可知，增大壓力角，齒輪的齒厚及節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加，有利于提高齒輪傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度。我國對(duì)一般用途的齒輪傳動(dòng)規(guī)定的壓力角為=20o。為增強(qiáng)航空有齒輪傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度，我國航空齒輪傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了=25o的標(biāo)準(zhǔn)壓力角。但增大壓力角并不一定都對(duì)傳動(dòng)有利。對(duì)重合度接近2的高速齒輪傳動(dòng)，推薦采用齒頂高系數(shù)為11.2，壓力角為16 o18 o的齒輪，這樣做可增加齒輪的柔性，降低噪聲和動(dòng)載荷。 &

2、#160;   小齒輪齒數(shù)Z1的選擇 若保持齒輪傳動(dòng)的中心距不變，增加齒數(shù)，除能增大重合度、改善傳動(dòng)的平穩(wěn)性外，還可減小模數(shù)，降低齒高，因而減少金屬切削量，節(jié)省制造費(fèi)用。另外，降低齒高還能減小滑動(dòng)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，則要降低齒輪的彎曲強(qiáng)度。不過在一定的齒數(shù)范圍內(nèi)，尤其是當(dāng)承載能力主要取決于齒面接觸強(qiáng)度時(shí)，以齒數(shù)多一些為好。 閉式齒輪傳動(dòng)一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小沖擊振動(dòng)，以齒數(shù)多一些為好，小一些為好，小齒輪的齒數(shù)可取為z1=2040。開式（半開式）齒輪傳動(dòng)，由于輪齒主要為磨損失效，為使齒輪不致過小，故小齒輪不亦選用過多的

3、齒數(shù)，一般可取z1=1720。  為使齒輪免于根切，對(duì)于=20o的標(biāo)準(zhǔn)支持圓柱齒輪，應(yīng)取z117。Z2=u·z1。      齒寬系數(shù)fd的選擇 由齒輪的強(qiáng)度公式可知，輪齒越寬，承載能力也愈高，因而輪齒不宜過窄；但增大齒寬又會(huì)使齒面上的載荷分布更趨不均勻，故齒寬系數(shù)應(yīng)取得適合。圓柱齒輪齒寬系數(shù)的薦用值列于下表。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器，齒寬系數(shù)取為 所以對(duì)于外捏合齒輪傳動(dòng)fa的值規(guī)定為0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。運(yùn)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)減速器，可先選定再用上式計(jì)算出相應(yīng)的fd值

4、 表：   圓柱齒輪的齒寬系數(shù)fd裝置狀況 兩支撐相對(duì)小齒輪作對(duì)稱布置 兩支撐相對(duì)小齒輪作不對(duì)稱布置 小齒輪作懸臂布置 fd0.91.4（1.21.9） 0.71.15（1.11.65） 0.40.6 注：1）大、小齒輪皆為硬齒面時(shí)fd應(yīng)取表中偏下限的數(shù)值；若皆為軟齒面或僅大齒輪為        軟齒面時(shí)fd可取表中偏上限的數(shù)值； 2)括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人自齒輪，此時(shí)b為人字齒輪的總寬度； 3)金屬切削機(jī)床的齒輪傳動(dòng)，若傳遞的功率不大時(shí)，fd可小到0.2； 4)非金屬齒輪可取fd0.51.2。 齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力 齒輪的許用應(yīng)

5、力按下式計(jì)算 式中參數(shù)說明請(qǐng)直接點(diǎn)擊疲勞安全系數(shù)S     對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故可取S=SH=1。但是，如果一旦發(fā)生斷齒，就會(huì)引起嚴(yán)重的事故，因此在進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算時(shí)取S=SF=1.251.5.  壽命系數(shù)KN 彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN，接觸疲勞壽命系數(shù)KHN， 圖中N=60njLh n齒輪轉(zhuǎn)速(rpm), N齒輪工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) j齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面嚙合數(shù) Lh為齒輪的工作壽命（h） 圖1： 彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN   

6、60;              1一調(diào)質(zhì)鋼，珠光體、貝氏作球星鑄鐵，珠光體黑色可銀鑄鐵；                   2一鎮(zhèn)聯(lián)淬火用，火焰或感應(yīng)表面淬火鍋；            

7、       3一氨化的調(diào)質(zhì)鋼或氯化鋼，鐵索作球鑄鐵，結(jié)構(gòu)綱灰鑄鐵；                   4一碳氮共修的調(diào)質(zhì)鋼  圖2： 接觸疲勞壽命系數(shù)KHN                

8、0;      1結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)鋼，珠光作、貝氏作球墨鑄鐵，                           珠光體黑色可依鑄扶，摻假淬火鍋（允許一定點(diǎn)蝕）；            

9、0;           2材料同1，不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕；                        3灰鑄鐵，鐵素作球墨鑄鐵，氯化的調(diào)質(zhì)鋼或氨化鋼；           

10、0;            4聯(lián)氛共修的調(diào)質(zhì)鋼 齒輪精度選擇齒輪精度選擇各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍，列于下表中，按載荷及速度推薦的齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)如所示。 表： 各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍機(jī)器名稱 精度等級(jí) 機(jī)器名稱 精度等級(jí) 汽輪機(jī) 36 拖拉機(jī) 68 金屬切削機(jī)床 38 通用減速機(jī) 68 航空發(fā)動(dòng)機(jī) 48 鍛壓機(jī)床 69 輕型汽車 58 起重機(jī) 710 載重汽車 79 農(nóng)用機(jī)器 811 注：主傳動(dòng)齒輪或重要的齒輪傳動(dòng)，精度等級(jí)偏上限選擇；輔助傳動(dòng)的齒輪或一般齒輪傳

11、動(dòng)，精度等級(jí)居中或偏下限選擇。   圖： 齒輪傳動(dòng)的精度選擇圓柱齒輪傳動(dòng) 2. F 齒輪常用材料: 8齒輪材料的選擇基本要求：齒面要硬，齒心要韌常用材料及機(jī)械性能如下表表： 常用材料及機(jī)械性能 材料牌號(hào) 熱處理方法 強(qiáng)度極限 B（MPa） 屈服極限 S（MPa） 硬度（HBS） 齒芯部 齒面 HT250   250   170240 HT300 300 187255 HT350 350 197269 QT500-5 常   化 500   147241 QT600-2 600 229320 ZG310-570 580 320 1562

12、17 ZG340-640 650 350 169229 45 580 290 162217 ZG340-640 調(diào)   質(zhì) 700 380 241269 45 650 360 217255 30CrMnSi 1100 900 310360 35SiMn 750 450 217269 38SiMnMo 700 550 217269 40Cr 700 500 241286 45 調(diào)質(zhì)后表面淬火       4050HRC 40Cr 4855HRC 20Cr 滲碳后淬火 650 400 300 5860HRC 20CrMnTi 1100 850 12

13、Cr2Ni4 1100 850 320 20Cr2Ni4 1200 1100 350 35CrAIA 調(diào)質(zhì)后氮化（氮化層厚0.30.5mm） 950 750 255321 >850 38CrMoALA 1000 850 夾布膠帶   100   2535 注：40Cr鋼可用40MnVB替代；20Cr、20CrMnTi鋼可用20Mn2B或20MnVB替代8齒輪材料的選擇原則:    齒輪材料的種類很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素也很多，下述幾點(diǎn)可供選擇材料時(shí)參考：    1）齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如，用于

14、飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量小、傳遞功率大和可靠性高的要求，因此必須選擇機(jī)械性能高的合金銀；礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中粉塵含量極高，因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲或無噪聲、以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料?？傊?，工作條件的要求是選擇齒輪材料時(shí)首先應(yīng)考慮的因素。    2）應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺

15、寸較小而又要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。    齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氨化和表面淬火。采用滲碳上藝時(shí)，應(yīng)選用低碳鋼或低碳含金鋼作齒輪材料；氨化鋼和調(diào)質(zhì)鋼能采用氮化工藝；采用表面淬火時(shí)，對(duì)材料沒有特別的要求。    3）正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。    4）合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。    5）飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸

16、盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。   6）金屬制的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為3050HBS或更多。當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差（如小齒輪齒面為淬火并磨制，大齒輪齒面為常化或調(diào)質(zhì)）；且速度又較高時(shí)，較硬的小齒輪齒面對(duì)較軟的大齒輪齒面會(huì)起較顯著的冷作硬化效應(yīng)，從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。因此，當(dāng)配對(duì)的兩齒輪齒面具有較大的硬度差時(shí)，大齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力可提高約  20，但應(yīng)注意硬度高的齒面，粗糙度值也要相應(yīng)地減小。3. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)步驟 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按下式進(jìn)行 式中參數(shù)說明請(qǐng)直接點(diǎn)擊 1）u傳動(dòng)比 2）計(jì)

17、算圓周速 3)計(jì)算齒寬b：b=·d1t       (mm) 4)計(jì)算齒寬與齒高比b/h       模數(shù)   mt=/           (mm)       齒高   h=2.25mt        &#

18、160;  (mm) 6）校核分度圓直徑 式中參數(shù)說明請(qǐng)直接點(diǎn)擊 7）重新計(jì)算模數(shù)m=d1/Z1         (mm) 小齒輪轉(zhuǎn)距T1            P1輸入功率  （kw）            n1小齒輪轉(zhuǎn)速（rpm） 彈性影響系數(shù)ZE 表10-6   

19、 彈性影響系數(shù)ZE()       彈性模量E(MPa) 齒輪材料 配  對(duì)  齒  輪  材  料 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛鋼 夾布塑膠 11.8×104 17.3×104 20.2×104 20.6×104 0.785×104 鍛    鋼 162.0 181.4 188.9 189.8 56.4 鑄    鋼 161.4 180.5 188.0 球墨鑄鐵 156.6 1

20、73.9 灰 鑄 鐵 143.7 注：表中所列夾布塑膠的泊松比為0.5，其余材料的均為0.3 初選載荷系數(shù)Kt 當(dāng)用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪的分度圓直徑d1(或模數(shù)mn)時(shí)，動(dòng)載系數(shù)、齒間載荷分配系數(shù)K及齒向載荷分布系數(shù)K不能預(yù)先確定，此時(shí)可試選一載荷系數(shù)Kt（如取=1.21.4）,則算出來的分度圓直徑（或模數(shù)）也是一個(gè)試算值d1t（或mnt），然后按d1t值計(jì)算齒輪的        由于硬齒面齒輪傳動(dòng)的尺寸較軟齒面齒輪傳動(dòng)的可顯著減小，故在生產(chǎn)技術(shù)條件等不受限制時(shí)應(yīng)廣為應(yīng)用，目前已逐漸推廣。     腳標(biāo)t

21、表示試選或試算值，下同。  許用接觸應(yīng)力H 許用接觸應(yīng)力 H應(yīng)代入大小齒輪的許用接觸應(yīng)力H1 ·H2 中較小值 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)步驟 式中參數(shù)說明請(qǐng)直接點(diǎn)擊按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)按下式進(jìn)行  分別計(jì)大、小齒輪的YFaYSa/F并加以比較取較大值代入，并將m圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 齒形系數(shù)Yfa 表10-5   齒形系數(shù)YFa及應(yīng)力校正系數(shù)YSa z(zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 YFa 2.97 2.91 2.85 2.80 2.76 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.53 YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1