齿轮的选择
1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1）选用直齿圆柱齿轮
2）平台印刷机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度 3）材料选择。查表选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS ，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。 4）选小齿轮齿数为z 1=20，齿数比u=4.9，大齿轮齿数z 2=4.9?24=98 2. 按齿面接触强度设计
有设计计算公式进行试算，即 []3
11132.2???
?
??±?≥H E d t Z u u KT d σφ （1） 确定公式内的各计算数值
1）试选载荷系数K t =1.2. 2）计算小齿轮传递的转矩。
T 1=51
1
95.51098%P n ??=
5
95.510 1.596%156.67???N mm ?=48.9610?N mm ? 3）查表选取齿宽系数d φ=1
4）查表得材料的弹性影响系数E Z =189.812
MPa 。
5）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1H σ=600MPa ；大齿轮的接触疲劳强度极限lim2H σ=550MPa
6）由公式60h N njL =计算应力循环次数。n 为齿轮转速（单位为r/min ）；j 为齿轮每转一周时，同一齿面啮合次数；h L 为齿轮的工作寿命（单位为h ）。 ()8160156.6712830012 5.4110N =??????=?
8
8
2 5.41101.10104.9
N ?==?
7）取接触疲劳寿命系数1HN K =0.91；2HN K =0.94。 8）计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为1%，安全系数S=1，由式[]lim
N K S
σσ=得， []1lim1
10.91600546N H K MPa MPa S σσ=
=?= []2lim22
0.94550517N H K MPa MPa S
σ
σ==?=
（2） 计算
1）试算小齿轮分度圆直径1t d ，带入[]H σ中较小的值。
160.174t d mm ≥=2）计算圆周速率v 。
1160.174156.67
/0.49/601000601000
t d n v m s m s ππ??=
==?? 3）计算齿高b 。
1160.17460.174d t b d mm mm φ=?=?= 4）计算齿宽与齿高之比
b h
。 模数 1160.174 3.0120
t t d m mm z =
== 齿高 2.25 2.25 3.01 6.77t h m mm mm ==?=
60.1748.896.77
b h == 5）计算载荷系数。
根据0.49/v m s =，7级精度，可查得动载系数v K =1.05； 直齿轮，1H F K K αα==； 由表查得使用系数A K =1；
由表用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时， 1.314H K β=。 由
b
h
8.89=， 1.314H K β=查图得F K β=1.27；故载荷系数 1 1.051 1.314 1.38H A v H K K K K K αβ==???= 6)
按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式得
1160.17463.044d d mm === 7）计算模数m 。 1163.044 3.1520
d m z ===mm 3. 弯曲强度的设计公式为
m ≥
（1） 确定公式内的各计算数值
1）由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1500FE MPa σ=；大齿轮的弯曲疲劳强度极限2380FE MPa σ=；
2）由图取弯曲疲劳寿命系数10.88FN K =,20.91FN K =; 3）计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数 1.4S =，由式[]lim
N K S
σσ=
得 []1110.88500
314.291.4FN FE F K MPa MPa S σσ?==
= []2220.91380
2471.4
FN FE F K MPa MPa S σσ?==
= 4)计算载荷系数K 。
1 1.051 1.27 1.
A v F F K K K K K αβ==???= 5）查取齿形系数。
由表查得 1 2.65Fa Y =；2 2.184Fa Y = 6）查取应力校正系数。
由表查的 1 1.58Sa Y =；2 1.788Sa Y = 7）计算大、小齿轮的
[]
Fa Sa
F Y Y σ并加以比较。
[]11
1
2.65 1.58
0.01332314.29Fa Sa F Y Y σ?=
=
[]22
2
2.184 1.788
0.01581247
Fa Sa F Y Y σ?=
=
大齿轮的数值大。 （2） 设计计算
2 2.11FE m ≥== 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数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，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可
取弯曲强度算得的模数2.11并就近圆整为标准值 2.5m mm =，按接触强度算得的分度圆直径135.278d mm =，算出小齿轮齿数
1163.044262.5
d z m =
=≈ 大齿轮齿数 2 4.926127.4z =?=，取2128z =。
这样设计出来的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯
曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4. 几何尺寸计算
（1） 计算分度圆直径
1126 2.565d z m mm mm ==?= 22128 2.5320d z m mm mm ==?= （2） 计算中心距 1265320
19522
d d a mm mm ++==≈ （3） 计算齿轮宽度
116565d b d m m m m φ==
?= 轴的计算
（1） 输入转矩
192% 1.592% 1.38P P kW kW =?=?=
6
61
11 1.389.549109.5491084110.68156.67
P T N mm n =?=??=? 圆周力 11212284110.682588.0265
t t T F F N d ?==
== 径向力 22tan 2588.02tan 20941.96r t F F N α=?=?= （2） 确定低速轴各段的直径 1）初步估算
min d C ≥ 轴的材料选45号钢，取C=106, 低速轴转速 121226156.6731.82/min 128
z n n r z =?
=?=
min 10637.24d C mm ≥==
考虑到轴上有键槽，轴颈应增大4%-5%，取38.73d mm =，取min 40d mm ≥（标准尺寸）此段安装联轴器。 2）取其他各段轴的直径
根据估算轴颈取直径为50mm ，安装齿轮55mm 。 强度校核： 1》求水平弯矩
支点反力：212588.02
1294.0122
HA HC t F F F N ===
= 水平弯矩：41294.0153.2 6.8810HB HA AB M F l N mm =?=?=??
2》求垂直弯矩 支点反力：21941.96470.9822
VA VC r F F F N ==
== 垂直弯矩：4470.9853.2 2.5110VB VA AB M F l N mm =?=?=?? 3》求合成弯矩
47.3210B M N mm ==
??
4》 求转矩52211112884110.68 4.1211026
z T uT T N mm z ==
?=?=?? 转矩按脉动性质考虑，取折合系数0.6α=，有
550.6 4.12110 2.47310T N mm α=??=??
5》求当量弯矩
52.5810eB M N mm ==
=??
6》校核强度
危险截面B 由于轴截面有单键则()5515%53.35d mm =?-=
52
332.581016.99/0.10.153.35
eB eB
M N MPa d σ?===? 由表可查出，当600b MPa σ=（45钢正火时），[]155b MPa σ-=，所以[]1eB b σσ-<，可知低速轴强度足够。 低速轴轴承代号;60210 50 90 20
轴环：0.10.155 5.5a d mm ==?=
宽度： 1.4 1.4 5.57.7d a mm mm ==?=
高速轴各段的直径：
1）初步估算
min 10621.89d C mm ≥== 考虑到轴上有键槽，轴颈应增大4%-5%，取22.77d mm =，取min 28d mm ≥（标准尺寸）此段安装V 带轮。
2）取其它各段的直径：
根据估算轴颈直径为35mm ，安装齿轮为40mm 。 强度校核： 1》求水平弯矩
支点反力：112588.02
1294.0122
HA HC t F F F N ===
= 水平弯矩：41294.0148.1 6.2210HB HA AB M F l N mm =?=?=??
2》求垂直弯矩
支点反力：11tan 1294.01tan 20941.96r t F F N α=?=?=
11941.96470.9822
VA VC r F F F N ==
== 垂直弯矩：4470.9848.1 2.2710VB VA AB M F l N mm =?=?=?? 3》求合成弯矩
46.6210B M N mm ==
=??
4》转矩按脉动性质考虑，取折合系数0.6α=，有
40.684110.68 5.0510T N mm α=?=?? 5》求当量弯矩
48.3310eB M N mm ==
=??
6》校核强度
危险截面B 由于轴截面有单键则()4015%38d mm =?-=
4
2338.331015.18/0.10.138
eB eB
M N MPa d σ?===? 由表可查出，当600b MPa σ=（45钢正火时），[]155b MPa σ-=，所以[]1eB b σσ-<，可知低速轴强度足够。 0.10.1404a d mm ==?=
宽度： 1.4 1.44 5.6b a mm mm ==?= 高速轴轴承代号：60307 35 80 21
键槽的选择：
C型轴套
箱体参数
底座壁厚δ 0.02516a += 箱盖壁厚1δ 16δδ==
底座上部凸缘厚度0h 1.75 1.75610.5δ=?= 箱盖凸缘厚度1h 1 1.75 5.028.79δ=?= 底座下部凸缘厚度2h 、3h 、4h 平耳座2.5 2.5615δ=?= 轴承座连接螺栓厚度5h 3~42d 根据结构确定 吊环螺栓座凸缘高度6h 吊环螺栓孔深+（10~15） 底座加强筋厚度e ()0.8~1166δ=?= 箱盖加强筋厚度1e ()10.8~0.850.856 5.1δ=?= 地脚螺栓直径d M16 地脚螺栓数目n 6
轴承座连接螺栓直径2d 0.750.751612d =?= 底座与箱盖连接螺栓直径3d 0.60.6169.6d =?= 轴承盖固定螺栓直径4d M12 6 视孔盖固定螺栓直径5d 0.40.416 6.4d =?= 吊环螺栓直径6d 0.80.81612.8d =?= 轴承盖螺栓分布圆直径1D 1145D = 轴承座凸缘端面直径2D 2175D =
螺栓孔凸缘的配置尺寸1C 、2C 、r 、0D 122C =、218C =、4r =、
030D =
地脚螺栓孔凸缘的配置尺寸'1C 、'2C 、'0D '125C =、'222C =、'045D = 铸造壁相交部分的尺寸X 、Y 、R X 、Y 、R
箱体内壁和齿顶的间隙? 1.2 1.2 5.97.08δ?≥=?= 箱体内壁与齿轮端面的间隙1? 110~15?=
底座深度H 0.5(30~50)162.530192.5a H d =+=+= 底座高度1H 1195H a ≈= 箱盖高度2H
箱盖和箱盖凸缘宽度1l ()1125~10l C C =++ 轴承盖固定螺栓孔深度2l 、3l 122C = 225C = 轴承座连接螺栓间的距离L 2175L D ≈= 箱体内壁横向宽度1L 按结构确定
其他圆角0R 、1r 、
2r 0225R C ≈=、130.250.2515 3.75r h ==?=、2315r h == V 带传动计算
电动机额定功率P=1.5kW ，转速1940/min n r =，传动比6i =，每天工作16小时。 1．确定计算功率ca P ，由表查得工作情况系数 1.2A K =，故 1.2 1.5 1.8ca A P K P kW kW ==?= 2．选择V 带的带型 根据ca P 、1n 由图选用A 型。
3.确定带轮的基准直径d d 并验算带速v
1）初选小带轮的基准直径1d d 。由表可得，取小带轮的基准直径1100d d mm = 2）验算带速v 。按公式验算带的速度
11100940 5.0/601000601000
d d n v m s ππ??===??
因为5/30/m s v m s ≤<，故带速合适。
3）计算大带轮的基准直径。根据公式，计算大带轮的基准直径2d d ()()211610010.02588d d d id mm mm ε=-=??-= 圆整为2500d d mm =。
4.确定V 带的中心距a 和基准长度d L 1）根据公式()()12120.72d d d d d d a d d +≤≤+
初定中心距0600a mm = 2）由公式计算所需的基准长度 ()
()2
2
100120
22
4d d d d d d d L a d d a π
-≈+
++
()()2
60010026001005002246.1724600mm π
??-≈?+?++≈???????
由表选带的基准长度2300d L mm =。 3）按式计算实际中心距a 0023002246.1760062722d d L L a a mm mm --??≈+
=+= ???
5.验算小带轮上的包角
()()12157.357.318018060010013490627
d d d d a α=--=--≈≥
6.计算带的根数
1）计算单根V 带的额定功率r P
由1100d d mm =和1940/min n r =，查表得00.942P kW = 根据1940/min n r =，6i =，和A 型带，查表可得00.11P kW ?= 查表得0.84K α=， 1.09L K =，于是
()()000.9420.110.84 1.090.96r a L P P P K K kW kW =+???=+??= 2）计算V 带根数z 。 1.8 1.880.96
ca r P z P === 取2根。
7.计算单根V 带的初拉力的最小值()0min F
由表查得A 型带的单位长度质量0.1/q kg m =，所以
()()()220min
2.5 2.50.84 1.85005000.151800.8425
ca K P F qv N N K zv
αα--???=+=?+?=?
????
?
应使带的实际初拉力()00min F F > 。
8．计算压力轴p F 压力轴的最小值为 ()
()1
0min min
1342sin 22180sin 66322
p F z F N N α==???=
小带轮选择实心轮，大带轮选择四椭圆幅轮。
轴承盖计算
轴承外径D 120D = 螺钉直径3d 312d = 螺钉数n 4n =
03212214d d =+=+= 032.5120 2.512145D D d =+=+?= 2032.5145 2.512175D D d =+=+?=
40.90.9120108D D ==?= 5032.5145 2.512120D D d =-=-?=
31.2 1.21214.4e d ==?= 10.120.1212014.4e D ==?=
齿轮材料的选择原则
齿轮材料的选择原则 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能 材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。 满足材料的工艺性能 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。 例如汽车变速箱中的齿轮选择20CrMnTi钢，该钢具有较高的机械性能，在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC，芯部硬度为30-45HRC。20CrMnTi的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。此外，20 CrMnTi还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火。且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。适合于制造承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条
课程设计齿轮传动设计
3.2高速级齿轮传动的设计 3.2.1传动齿轮的设计要求 1)齿轮材料：软齿面齿轮传动 小齿轮：45号钢，调质处理，齿面硬度为240HBS； 大齿轮：45号钢，正火处理，齿面硬度为200HBS。 2)轴向力指向轴的非伸出端； 3)每年300日，每班8小时，两班制 4)齿宽系数； 5)螺旋角； 6)中心距取整，分度圆直径精确计算(保留小数点后两位)。 3.2.2选择齿轮类型，精度等级及齿数 1)参考表10.6，取通用减速器精度等级为7级精度 2)取小齿轮齿数为，齿数比，即大齿轮齿数 ,取； 3)选择斜齿圆柱齿轮，取压力角°； 4)初选螺旋角. 3.2.3按齿面接触疲劳强度设计 1.计算小齿轮的分度圆直径，即 ≥ 1)确定公式中的各参数值 a)试选载荷系数=1.3 b)计算小齿轮传递的转矩
=9.55*?=9.55**4.496/1450(N?mm)=2.96*N?mm c)取齿宽系数=1.0 d)由图10.20查得区域系数=2.433； e)由表10.5查得材料的弹性影响系数=189.8 f)计算接触疲劳强度用重合度系数 =arctan(tan/tan)=arctan(tan20/tan14)=20.562° =arccos =arccos[24*cos20.562/(24+2*1*cos14)]=29.974 =arccos = 22.963 = =[24*(tan29.974-tan22.963)+115*(tan22.963-tan20.562)]/2 =1.474 ==1*24*tan14/=1.905 = g)螺旋角系数===0.985 h)计算接触疲劳许用应力 由图10.25c,d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 =500MPa，=375MPa 应力循环次数分别为 =60=60*1450*1*(2*8*300*8)=3.341*
齿轮模数选取及相关国家标准
渐开线齿轮有五个基本参数，它们分别是： 标准齿轮：模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数为标准值，且分度圆上的齿厚等于齿槽宽的渐开线齿轮。 我国规定的标准模数系列表 注:选用模数时,应优先采用第一系列,其次是第二系列,括号内的模数尽可能不用.
系列（1）渐开线圆柱齿轮模数（GB/T 1357-1987）第一系列0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列0.35 0.7 0.9 0.75 2.25 2.75 （3.25）3.5 （3.75） 4.5 5.5 （ 6.5）7 9 （11）14 18 22 28 （30）36 45 （2）锥齿轮模数（GB/T 12368-1990） 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 8 9 10 11 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 36 40 45 50 注: 1.对于渐开线圆柱斜齿轮是指法向模数。 2.优先选用第一系列，括号内的模数尽可能不用。 3.模数代号是m，单位是mm 名称含有蜗轮的标准 SH/T 0094-91 (1998年确认)蜗轮蜗杆油94KB SJ 1824-81 小模数蜗轮蜗杆优选结构尺寸206KB JB/T 8809-1998 SWL 蜗轮螺杆升降机型式、参数与尺寸520KB JB/T 8361.2-1996 高精度蜗轮滚齿机技术条件206KB JB/T 8361.1-1996 高精度蜗轮滚齿机精度261KB 名称含有蜗杆的标准 SH/T 0094-91 (1998年确认)蜗轮蜗杆油94KB QC/T 620-1999 A型蜗杆传动式软管夹子347KB QC/T 619-1999 B型和C型蜗杆传动式软管夹子83KB GB／T 19935-2005蜗杆传动蜗杆的几何参数-蜗杆装置的铭牌、中心距、用户提供给制造者的参数121KB SJ 1824-81 小模数蜗轮蜗杆优选结构尺寸206KB JB/T 9925.2-1999 蜗杆磨床技术条件160KB JB/T 9925.1-1999 蜗杆磨床精度检验244KB JB/T 9051-1999 平面包络环面蜗杆减速器922KB JB/T 8373-1996 普通磨具蜗杆砂轮250KB JB/T 7936-1999 直廓环面蜗杆减速器731KB JB/T 7935-1999 圆弧圆柱蜗杆减速器467KB JB/T 7848-1995 立式圆弧圆柱蜗杆减速器175KB JB/T 7847-1995 立式锥面包铬圆柱蜗杆减速器203KB JB/T 7008-1993 ZC1型双级蜗杆及齿轮蜗杆减速器548KB JB/T 6387-1992 轴装式圆弧圆柱蜗杆减速器679KB JB/T 5559-1991 锥面包络圆柱蜗杆减速器524KB JB/T 5558-1991 蜗杆减速器加载试验方法96KB JB/T 53662-1999 圆弧圆柱蜗杆减速器产品质量分等274KB
齿轮材料选择及其要求
齿轮材料选择及其要求 众所周知，齿轮传动应用及其广泛，几乎所有机器设备、施工机械、车辆都离不开它，提高齿轮使用寿命其经济价值是不言而喻的，齿轮使用寿命与设计、制造、使用条件和维护有关，其中齿轮材料的选择是极其重要因素之一。 一、材料选择应考虑的因素 1、载荷大小：载荷大小直接决定齿轮承受的接触应力和弯曲应力，提高材料屈服强度和疲劳极限有利于提高齿轮寿命，在没有冲击载荷情况下，低载荷可以选用Q235B或Q345B材料，高载荷可以选用45#、40Cr或40MnB材料。 2、冲击载荷：冲击载荷容易造成齿轮受力部位应力集中，使材质组织缺陷和齿轮制造加工缺陷变得更加敏感，以致材料基体组织韧性显得格外重要，低碳合金钢调质后具备优良的强韧性，考虑到齿轮表面高硬度的要求，所以在有冲击载荷情况下，低碳合金渗碳钢成为首选材料，如20CrMnTi、20CrNiMo等。 3、齿轮转速：随着齿轮转速不断提高，齿轮的疲劳失效成为主要矛盾；当齿轮转速大于3000r/min时，人们称之为高速齿轮。根据前人大量的研究成果，低碳合金钢硬度在30-35HRC范围内，材料具有抗疲劳性能，所以为了保证齿轮内部硬度，应当选择保证淬透性结构，如20CrMnTiH、20CrNiMoH等。 4、精密传动：为了保证齿轮传动平稳无噪声，齿轮不但尺寸精度要高，而且尺寸要稳定。淬火+高温回火生成回火索氏体，不但硬度适中便于提高齿轮精工精度，而且回火索氏体组织使得齿轮保持尺寸稳定；但是齿轮表面需要耐磨，要求高硬度，如进行表面淬火或渗碳淬火，容易使得齿轮变形，以致精密齿轮常使用渗氮处理，故齿轮材料应选择渗氮钢或中碳铬钼钢，如38CrMoAl、42CrMo。 5、介质：在腐蚀性的介质中使用齿轮，原则上应选择青铜或不锈钢材料等耐腐蚀材料，腐蚀磨损是个专业性很强的领域，这里就不做探讨。 二、齿轮材料选择一览表 常用齿轮材料选择见下表：
齿轮材料的选择原则是什么
齿轮材料的选择原则 齿轮的材料及其选择原则 由轮齿的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬、齿芯要韧。 (一)常用的齿轮材料 1(钢 钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面的硬度，故最适于用来制造齿轮。 (1)锻钢 除尺寸过大或者是结构形状复杂只宜铸造者外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量在0. 15%~0.6%的碳钢或合金钢。 制造齿轮的锻钢可分为: 1)经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢。、 对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮，应采用软齿面(硬度?350 HBS)以便于切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。因此，应将齿轮毛坯经过常化(正火)或调质处理后切齿。切制后即为成品。其精度一般为8级，精切时可达7级。这类齿轮制造简便、经济、生产率高。 2)需进行精加工的齿轮所用的锻钢。 高速、重载及精密机器(如精密机床、航空发动机)所用的主要齿轮传动，除要求材料性能优良，轮齿具有高强度及齿面具有高硬度(如58~ 65 HRC)外，还应进行磨齿等精加工。需精加工的齿轮目前多是先切齿，再做表面硬化处理，最后进行
精加工，精度可达5级或4级。这类齿轮精度高，价格较贵，所用热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及氰化等。所用材料视具体要求及热处理方法而定。 合金钢材根据所含金属的成分及性能，可分别使材料的韧性、耐冲击、耐磨及抗胶合的性能等获得提高，也可通过热处理或化学热处理改善材料的力学性能及提高齿面的硬度。所以对于既是高速、重载，又要求尺寸小、质量小的航空用齿轮，就都用性能优良的合金钢(如20CrMnTi、20Cr2Ni4A等)来制造。 由于硬齿面齿轮具有力学性能高、结构尺寸小等优点，因而一些工业发达的国家在一般机械中也普遍采用了中、硬齿面的齿轮传动。 (2)铸钢 铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及常化处理，必要时也可进行调质。铸钢常用于尺寸较大的齿轮。 2(铸铁 灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性都较差，但抗胶合及抗点蚀的能力较好。灰铸铁齿轮常用于工作平稳，速度较低，功率不大的场合。 3(非金属材料 对高速、轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料(如夹布塑胶、尼龙等)做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。为使大齿轮具有足够的抗磨损及抗点蚀的能力，齿面的硬度应为250—350 HBS。 常用的齿轮材料及其力学性能列于表10 -1。
齿轮材料的选择
齿轮传动如何合理地选择和使用材料 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能 材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达 52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。
如何合理选择齿轮材料
如何合理选择齿轮材料 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。一、满足材料的机械性能 材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。 二、满足材料的工艺性能 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以
齿轮材料热处理规范及其质量要求
齿轮材料热处理规范及其质量要求 正确选择齿轮固然很重要，但如果没有选择好适宜的热处理，那将是前功尽弃，可以说材料选择是前提，热处理方法得当是关键。 一、齿轮热处理方式与其性能特性 1、调质处理： 调质处理使材料获得优良的综合性能，这种热处理常常用于中碳钢和中碳合金钢，如45#、40Cr或40MnB材料，如果齿轮受到的冲击应力和齿面接触应力不是很大的情况下，这种热处理是适宜的，这种材料强韧性使得齿轮齿根抗弯曲能力强，抗疲劳能力也是优良的。但是调质处理齿轮齿面硬度不够，耐磨性偏差。 2、调质处理+表面淬火： 这种热处理方式补充单一调质处理的不足，使齿轮齿面硬度得到提高，耐磨性也随之增强，但是另一个问题仍未解决，就是中碳钢和中碳合金钢材料经过处理后，其冲击韧性尚不能令人满意，在高冲击应力的场合下仍不宜使用。 表面淬火有两种工艺：火焰淬火和高频淬火。 3、正火+渗碳淬火回火 这种热处理是针对低碳合金渗碳钢（如20CrMnTi、20CrNiMo等）而使用的，正火是用以改善原材料组织，便于齿轮粗加工；渗碳使齿面含碳量提高，在其后淬火回火中获得高硬度的回火马氏体组织，以提高齿轮的耐磨性。同时齿轮心部在淬火回火中获得低碳回火马氏体，强度高、韧性好，不仅可以承受高的载荷、大的冲击应力，而且抗疲劳性能也十分优异。 这种热处理也不是没有缺点，首先齿轮在渗碳淬火回火还要精加工，硬度过高会给精加工带来了困难；其次，渗碳淬火回火为了得到回火马氏体，回火温度低（200-300℃），热处理应力未能完全消除，在以后的使用中会逐渐释放造成齿轮微小变形，所以不能用于精密传动的齿轮。 这里的渗碳淬火回火，也包含碳氮共渗淬火回火。 4、调质+渗氮
齿轮各参数计算公式
模数齿轮计算公式: 名称代号计算公式 模数m m=p/π=d/z=da/(z+2) （d为分度圆直径，z为齿数） 齿距p p=πm=πd/z 齿数z z=d/m=πd/p 分度圆直径 d d=mz=da-2m 齿顶圆直径da da=m(z+2)=d+2m=p(z+2)/π 齿根圆直径df df=d-2.5m=m(z-2.5)=da-2h=da-4.5m 齿顶高ha ha=m=p/π 齿根高hf hf=1.25m 齿高h h=2.25m 齿厚s s=p/2=πm/2 中心距 a a=(z1+z2)m/2=(d1+d2)/2 跨测齿数k k=z/9+0.5 公法线长度w w=m[2.9521(k-0.5)+0.014z] 13-1 什么是分度圆?标准齿轮的分度圆在什么位置上？ 13-2 一渐开线，其基圆半径r b＝40 mm，试求此渐开线压力角α＝20°处的半径r和曲率半径ρ的大小。 13-3 有一个标准渐开线直齿圆柱齿轮，测量其齿顶圆直径d a＝106.40 mm，齿数z=25，问是哪一种齿制的齿轮，基本参数是多少? 13-4 两个标准直齿圆柱齿轮，已测得齿数z l＝22、z2＝98，小齿轮齿顶圆直径d al＝240 mm，大齿轮全齿高h ＝22.5 mm，试判断这两个齿轮能否正确啮合传动? 13-5 有一对正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数为z1＝19、z2＝81，模数m＝5 mm，压力角 α＝20°。若将其安装成a′＝250 mm的齿轮传动，问能否实现无侧隙啮合？为什么？此时的顶隙（径向间隙）C是多少? 13-6 已知C6150车床主轴箱内一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，其齿数z1＝21、z2＝66，模数m＝3.5 mm，压力角α＝20°，正常齿。试确定这对齿轮的传动比、分度圆直径、齿顶圆直径、全齿高、中心距、分度圆齿厚和分度圆
常用齿轮材料的选择及其热处理工艺分析
齿轮材料的选择及其热处理工艺 1、齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 2、齿轮材料的选择 齿轮齿条是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能，材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15 -0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能 3、齿轮常用材料 齿轮常用材料摘要：齿轮依靠结构尺寸材料强度承受载荷要求材料具有强度韧性耐磨性齿轮形状复杂齿轮精度要求要求材料工艺常用材料锻钢铸钢铸铁锻钢硬度分为大类HB称为软齿称为硬度HB工艺过程锻造毛坯正火粗车调质加工常用材料SiMnCr 液体动静压轴承常用轴壳配轴承轴承的密封类型精密轴承工序间防锈新工艺轴承寿命强化
机械基础(齿轮传动的设计)
课程设计实训报告 课程名称: 《机械基础》 设计题目:齿轮传动的设计 系别: 机电工程系 专业班级: 机电一体化技术3班 学生姓名: 张波 学号: 20093121325 指导老师: 张传亮 设计时间: 2010年12月 河南质量工程学院
河南质量工程职业学院《机械基础》课程设计任务书
目录 1 方案的选择与确定 (2) 1.1 齿轮参数的选择 (3) 1.2设计和计算及说明 (3) 2轴的设计 (7) 2.1选择轴的材料 (7) 2.2轴的最小直径的估算： (7) 2.3轴的结构设计 (8) 2.4轴的结构工艺性 (9) 2.5提高轴疲劳强度的结构措施 (10) 3小结 (11) 4参考文献 (12) 1 方案的选择与确定
根据任务要求，选择齿轮传动设计，设计带式输送机的一级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，该减速器由电动机驱动，齿轮传递的功率为20 KW，低速轴=200r/min，传动比i = 3.5，单向传动，长期使用，齿轮与轴的材料均转速n 2 为45钢。 1.1 齿轮参数的选择 1.1.1 齿数z 对于软齿面的闭式传动，在满足弯曲疲劳强度的条件下，宜采用较多齿数，=20～40。因为当中心距确定后，齿数多，则重合度大，可提高传动的一般取Z 1 平稳性。对于硬齿面的闭式传动，首先应具有足够大的模数以保持齿根弯曲强度， =17～20。 为减小传动尺寸，宜取较少齿数，但要避免发生根切，一般取Z 1 1.1.2、模数m 模数影响齿轮的抗弯强度，一般在满足齿轮弯曲疲劳强度的条件下，一去较小模数，以增大齿数，减小切齿量。 1.1.3 齿宽系数Ψd 之比，增大齿宽系数，可齿宽系数是大齿轮齿宽b和小齿轮分度圆直径d 1 减小齿轮传动装置的径向尺寸，降低齿轮的圆周速度。但是齿轮越大，载荷分布越不均匀。为便于装配和调整，常将小齿轮宽加大5～10 mm ，但设计计算时按大齿轮齿宽计算。 1.2设计和计算及说明 1.2.1.选择齿轮精度等级。 表1.1齿轮传动常用精度等级及其应用
齿轮材料选择及其热处理
齿轮材料选择及其热处理 摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。 关键词：齿轮材料热处理工艺 一、齿轮结构： 二、齿轮的分类： 按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮
按齿线形状分为：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮 按轮齿所在的表面分为：外齿轮、内齿轮 按制造方法可分为：铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮 三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择: 1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空 发动机等齿轮 汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用
30CrMnTi 钢。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工 2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮 机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削 3)较低承载能力的齿轮 较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。相互配对使用的小齿轮硬度稍高(相差大约在70～120HB),对齿轮的使用寿命有利。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械精加工 四、齿轮在热处理后应满足下列性能要求： 1)高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（抗疲劳点蚀）。 2)齿面具有较高的硬度和耐磨性。
齿轮传动设计计算例题详解精选.
齿轮传动设计计算的步骤 （1）根据题目提供的工作情况等条件，确定传动形式，选定合适的齿轮材料和热处理方法，查表确定相应的许用应力。 （2）分析失效形式，根据设计准则，设计m或d1； （3）选择齿轮的主要参数； （4）计算主要集合尺寸，公式见表9-2.表9-10或表9-11； （5）根据设计准则校核接触强度或弯曲强度； （6）校核齿轮的圆周速度，选择齿轮传动的静的等级和润滑方式等；（7）绘制齿轮零件工作图。
以下为设计齿轮传动的例题： 例题 试设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中得齿轮传动。已知：用电动机驱动，传递功率P=10KW ，小齿轮转速n 1=950r/min ，传动比i=4，单向运转，载荷平稳。使用寿命10年，单班制工作。 解：（1）选择材料与精度等级 小轮选用45钢，调质，硬度为229~286HBS （表9-4）大轮选用45钢，正火，硬度为169~217HBS(表9-4)。因为是普通减速器，由表9-13选IT8级精度。因硬度小于350HBS ，属软齿面，按接触疲劳强度设计，再校核弯曲疲劳强度。 （2）按接触疲劳强度设计 ①计算小轮传递的转矩为 T 1 =9.55×106 n1 P =9.55×106×95510 =105N ·mm ②载荷系数K 查表9-5取 K=1.1 ③齿数Z 和齿宽系数ψ d 取z 1=25，则 100254iz1z2=?== 因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表9-12选取ψ d =1。 ④许用接触应力【 σ H 】 由图9-19（c ）查得 MPa H 5701 lim =σ MPa H 5302lim =σ 由9-7表查得S H =1 9h 11101.19=）8×5×52×10（×955×60=j 60=L n ?N ()8 9 1 2 10 34 1019.1i =N N ?=?= 查图9-18得 11 =Z N ， 1.082=Z N 由式（9-13）可得 []MPa H S Z H H N 5701570 11 lim 1 1=?= ?= σσ []MPa H S Z H H N 4.5721 530 08.12 lim 2 2 =?= ?=σσ 查表9-6得 MPa Z E 8.189=,故由式（9-14）得
齿轮各参数计算方法
齿轮各参数计算方法 1、齿数Z 闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好，小一些为好，小齿轮的齿数可取为z1=20~40。开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使齿轮不致过小，故小齿轮不亦选用过多的齿数，一般可取z1=17~20。为使齿轮免于根切，对于α=20度的标准支持圆柱齿轮，应取z1≥17 2、模数m 齿距与齿数的乘积等于分度圆的周长，即pz=πd。为使d为有理数的条件是 p/π为有理数，称之为模数。即：m=p/π 模数m是决定齿轮尺寸的一个基本参数。齿数相同的齿轮模数大，则其尺寸也大。
3、分度圆直径d 齿轮的轮齿尺寸均以此圆为基准而加以确定，d=mz 4、齿顶圆直径da和齿根圆直径df 由齿顶高、齿根高计算公式可以推出齿顶圆直径和齿根圆直径的计算公式： da=d+2ha df=d-2hf =mz+2m=mz-2×1.25m =m(z+2)=m(z-2.5) 5、分度圆直径d 在齿轮计算中必须规定一个圆作为尺寸计算的基准圆，定义：直径为模数乘以齿数的乘积的圆。实际在齿轮中并不存在，只是一个定义上的圆。其直径和半径分别用d和r表示，值只和模数和齿数的乘积有关，模数为端面模数。与变位系数无关。标准齿轮中为槽宽和齿厚相等的那个圆（不考虑齿侧间隙）就为分度圆。标准齿轮传动中和节圆重合。但若是变位齿轮中，分度圆上齿槽和齿厚将不再相等。若为变位齿轮传动中高变位齿轮传动分度圆仍和节圆重合。但角变位的齿轮传动将分度圆和节圆分离。 6、压力角αrb=rcosα=1/2mzcosα 在两齿轮节圆相切点P处，两齿廓曲线的公法线（即齿廓的受力方向）与两节圆的公切线（即P点处的瞬时运动方向）所夹的锐角称为压力角，也称啮合角。对单个齿轮即为齿形角。标准齿轮的压力角一般为20”。在某些场合也有采用α＝14.5°、15°、22.50°及25°等情况。
齿轮材料选择
(1)轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮,选用中碳钢,如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等钢制造,常用正火或调质等热处 理制成软齿面齿轮,正火硬度HBS160～200;一般调质硬度HBS200～280。因硬度适中,精切齿廓可在热处理后进行,工艺简单,成本低。齿面硬度不高则易于磨合,但承载能力也不高。这种齿轮主要用于标准系列减速箱齿轮、冶金机械、中载机械和机床中的一些次要齿轮。 (2)中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮,选用中碳钢或合金调质钢,如45、50Mn、40Cr、42SiMn等钢,也可采用55Tid、60Tid等低淬透性钢。其最终热处理采用高频或中频淬火及低温回火,制成硬齿面齿轮,可达齿面硬度HRC50～55,齿轮心部保持正火或调质 状态,具有较好的韧性。由于感应加热表面淬火的齿轮变形小,若精度要求不高(如7级以下),可不必再磨齿。机床中绝大多数齿轮就是这种类型的齿轮。对表面硬化的齿轮,应注意控制硬化层深度及硬化层沿齿廓的合理分布。 (3)重载、高速或中速,且受较大冲击载荷的齿轮,选用低碳合金渗碳 钢或碳氮共渗钢,如20Cr、20CrMnTi、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等钢。其热处理采用渗碳、淬火、低温回火,齿轮表面获得HRC58～63的高硬度,因淬透性较高,齿轮心部有较高的强度和韧性。 这种齿轮的表面耐磨性、抗疲劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击 能力都比表面淬火的齿轮高,,精度要求较高时,最后一般要安排磨削。它适用于工作条件较为恶劣的汽车、拖拉机的变速箱和后桥齿轮。碳氮共渗与渗碳相比,热处理变形小,生产周期短,力学性能高,而且还应 用于中碳钢或中碳合金钢,所以许多齿轮可用碳氮共渗来代替渗碳工艺。内燃机坦克、飞机上的变速齿轮的负载和工作条件比汽车的更重、更 恶劣,要求材料的性能更高,应选用含合金元素高的合金渗碳钢,以获得更高的强度和耐磨性。 (4)精密传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮(如内齿轮),主要要求精度高,热处理变形小,宜采用氮化钢,如35CrMo、38CrMoAlA等钢。热 处理采用调质及氮化处理,氮化后齿面硬度高达HV850～1200(相当于HRC65～70),热稳定性好(在500～550℃仍能保持高硬度),并有一定的 抗蚀性。其缺点是硬化层薄,不耐冲击,故不适用于载荷频繁变动的重
齿轮传动设计
齿轮传动设计- 图文 一、转矩与功率 式中：P──齿轮传递的功率（kW）；T──传递的转矩（N.m）；n──齿轮的转速(r/min)。二、传动比i计算 式中：n1、n2分别为两齿轮的转速（r/min）。 三、圆柱齿轮传动简化设计计算公式 齿轮类型直齿轮斜齿轮式中：K──载荷系数， 接触强度弯曲强度。载荷平稳、精度高、速度较低、齿轮对称于轴承布置、 ， 斜齿轮时，应取小值；反之，取大值。T1──小齿轮传递的额定转矩（N.m）。齿宽系数：；齿数比： ，z1、z2分别为小齿轮、大齿轮的齿数；YFS──复合齿形系数； 。 为试验齿轮的接触疲劳极限应用 ──许用弯曲应力 为抗弯强度计 ──许用接触应用（N/mm2），（N/mm2），（N/mm2）， 为接触强度计算的最小安全系数，一般大小1.1。 ， 为齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值， 算的最小安全系数，一般应大小1.4。 四、齿轮疲劳强度校核公式 项目强度条件齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度或×计算应力N/mm2 许
用应用N/mm2 安全系数式中：mn──法面模数（mm）；b──齿宽（mm）；d1──小齿轮分度圆直径（mm）；Ft──分度圆上的圆周力（N）；KA──使用系数；KV──动载系数；KHβ、KFβ──齿向载荷分布系数；KHα、KFα──齿间载荷分配系数； ──计算接触应力（N/mm2）；ZE──材料弹性系数， （）；ZH──节点区域系数；──接触强度计算的重合度与螺旋角系数；─ ─许用接触应力（N/mm2）；──试验齿轮的接触疲劳极限应力（N/mm2）；ZNT──接触计算的寿命系数；ZLVR──润滑油膜影响系数；ZW──工作硬化系数；ZX──接触强度计算的尺寸系数；SHlim──接触强度最小安全系数；系数； ──计算弯曲应力（N/mm2）；YFS──复合齿形 ──许用弯曲应力（N/mm2）； ───相 ──抗弯强度计算的重合度与螺旋角系数； ─齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值（N/mm2）；YNT──抗弯强度计算的寿命系数；对齿根圆角敏感系数； ──相对齿根表面状况系数；YX──抗弯强度计算的尺寸系数。 五、校核计算公式中各系数 （1）分度圆上的圆周力Ft（N） 计算公式： 式中：T──传递的转矩，N.m；d──分度圆直径，mm。 （2）使用系数KA 使用系数是考虑由于原动机和工作机的载荷变动、冲击、过载等对齿轮产生的外部附加动载荷 影响的系数。可按表1选取。表1 使用系数KA 原动机工作特性均匀平稳轻微振动中等振动强烈振动工作机工作特性均匀平稳 1.00 1.10 1.25 1.50 轻微振动 1.25 1.35 1.50 1.75 中等振动1.50 1.60 1.75 2.0 强烈振动1.75 1.85 2.0 2.25 注：1. 对于增速传动，建议取表中数值的1.1倍。 2. 当外部机械与齿轮装置之间有挠性联接时，通常KA值可适当减小。 （3）动载系数KV
齿轮传动设计参数的选择
齿轮传动设计参数的选择： 1）压力角α的选择 2）小齿轮齿数Z1的选择 3）齿宽系数fd的选择 齿轮传动的许用应力 精度选择 压力角α的选择 由《机械原理》可知，增大压力角α，齿轮的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。我国对一般用途的齿轮传动规定的压力角为α=20o。为增强航空有齿轮传动的弯曲强度及接触强度，我国航空齿轮传动标准还规定了α=25o的标准压力角。但增大压力角并不一定都对传动有利。对重合度接近2的高速齿轮传动，推荐采用齿顶高系数为1～1.2，压力角为16 o～18 o的齿轮，这样做可增加齿轮的柔性，降低噪声和动载荷。 小齿轮齿数Z 1 的选择 若保持齿轮传动的中心距α不变，增加齿数，除能增大重合度、改善传动的平稳性外，还可减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。另外，降低齿高还能减小滑动速度，减少磨损及减小胶合的可能性。但模数小了，齿厚随之减薄，则要降低齿轮的弯曲强度。不过在一定的齿数围，尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时，以齿数多一些为好。 闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多 一些为好，小一些为好，小齿轮的齿数可取为z 1 =2040。开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使齿轮不致过小，故小齿轮不亦选用过多的 齿数，一般可取z 1 =1720。 为使齿轮免于根切，对于α=20o的标准支持圆柱齿轮，应取z 1≥17。Z 2 =u·z 1 。 齿宽系数 d 的选择
由齿轮的强度公式可知，轮齿越宽，承载能力也愈高，因而轮齿不宜过窄；但增 大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应取得适合。圆柱齿轮齿宽系数的荐用值列于下表。对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为 所以对于外捏合齿轮传动 a 的值规定为0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。运用设计计算公式时，对于标准减速器，可先选定再用上式计 算出相应的 d 值 表：圆柱齿轮的齿宽系数 d 装置状况两支撑相对小齿轮作对 称布置两支撑相对小齿轮作不对 称布置 小齿轮作悬臂布 置 d 0.9～1.4（1.2～1.9）0.7～1.15（1.1～1.65）0.4～0.6 注：1）大、小齿轮皆为硬齿面时 d 应取表中偏下限的数值；若皆为软齿面或仅大齿轮为 软齿面时 d 可取表中偏上限的数值； 2)括号的数值用于人自齿轮，此时b为人字齿轮的总宽度； 3)金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时， d 可小到0.2； 4)非金属齿轮可取 d ≈0.5～1.2。 齿轮传动的许用应力 齿轮的许用应力[σ]按下式计算 式中参数说明请直接点击 疲劳安全系数S 对接触疲劳强度计算，由于点蚀破坏发生后只引起噪声、振动增大，并 不立即导致不能继续工作的后果，故可取S=S H =1。但是，如果一旦发生断齿，就
齿轮参数计算公式
齿轮参数计算公式 节圆柱上的螺旋角： 基圆柱上的螺旋角： 齿厚中心车角： 销子直径： 中心距离增加系数： 一、标准正齿轮的计算（小齿轮①，大齿轮②）1．齿轮齿标准 2．工齿齿形直齿 3．模数 m 4．压力角 5．齿数 6．有效齿深 7．全齿深 8．齿顶隙 9．基础节圆直径 10．外径 11．齿底直径 12．基础圆直径 13．周节 14．法线节距 15．圆弧齿厚 16．弦齿厚
17．齿轮油标尺齿高 18．跨齿数 19．跨齿厚 20．销子直径 21．圆柱测量尺寸（偶数齿） （奇数齿）其中, 22．齿隙 ? 二、移位正齿轮计算公式（小齿轮①，大齿轮②） 1．齿轮齿形转位 2．工具齿形直齿 3．模数 4．压力角 5．齿数 6．有效齿深 7．全齿深或 8．齿隙 9．转位系数 10．中心距离 11．基准节圆直径 12．啮合压力角 13．啮合节圆直径
14．外径 15．齿顶圆直径 16．基圆直径 17．周节 18．法线节距 19．圆弧齿厚 20．弦齿厚 21．齿轮游标尺齿高 22．跨齿数 23．跨齿厚 24．梢子直径 25．圆柱测量尺寸（偶数齿） （奇数齿） 三、标准螺旋齿的计算公式（齿直角方式）（小齿轮①，大齿轮②） 1．齿轮齿形标准 2．齿形基准断面齿直角 3．工具齿形螺旋齿 4．模数
5．压力角 6．齿数 7．螺旋角方向（左或右）8．有效齿深 9．全齿深 10．正面压力角 11．中心距离 12．基准节圆直径 13．外径 14．齿底圆直径 15．基圆直径 16．基圆上的螺旋角 17．导程 18．周节（齿直角） 19．法线节距（齿直角） 20．圆弧齿厚（齿直角）21．相当正齿轮齿数 22．弦齿厚