机械设计基础 配套资源2：齿轮设计实例.pdfVIP

设计实例

1齿轮主要参数的选择

在设计齿轮传动时，需同时满足齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度两方面的要求。

通过强度条件可以确定齿轮d、m等一些主要的参数，但有些主要的参数（如z、Ψ等）

11d

需要设计者自己选定。下面讨论如何合理的选择这些参数。

（1）传动比

i＜8时可采用一级齿轮传动。如果传动比过大时采用一级传动，将导致结构庞大，所以

这种情况下要采用分级传动。如果总传动比i为8～40，可分成二级传动；如果总传动比i

大于40，可分为三级或三级以上传动。

一般取每对直齿圆柱齿轮的传动比i＜3，最大可达5；斜齿圆柱齿轮的传动比可大些，

取i≤5，最大可达8；直齿锥齿轮的传动比i≤3，最大可达i≤5～7.5。

传动比的分配是一个较为复杂的问题，在此不作讨论。

（2）齿数

一般设计中取z＞z。齿数多则重合度大、传动平稳且能改善传动质量，减少磨损。当

min

分度圆直径一定时，齿数大，模数就小，导致切齿的加工量减少降低了切齿成本。但模数减

小，轮齿的弯曲强度降低。因此，设计时在保证弯曲强度的前提下，应取较多的齿数。

在闭式软齿面齿轮传动中，其失效形式主要是齿面点蚀，而轮齿弯曲强度有较大的富裕。

因此，可取较多的齿数，通常z=20～40。但对于传递动力的齿轮应保证m≥1.5～2mm。

1

在闭式硬齿面和开式齿轮传动中，其承载能力主要由齿根弯曲疲劳强度决定。为使轮齿

不致过小，应适当减少齿数以保证有较大的模数m，通常z=17～20。

1

对于载荷不稳定的齿轮传动z、z，应互为质数，以减少或避免周期性振动，有利于使

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所有轮齿磨损均匀，提高耐磨性。

（3）齿宽系数

齿宽系数Ψb/d，当d一定时，增大齿宽系数必然增大齿宽，可提高齿轮的承载能力。

R11

但齿宽越大，载荷沿齿宽的分布越不均匀，造成偏载而降低了传动能力。因此设计齿轮传动

时应合理选择Ψ。一般取Ψ=0.2～1.4。

dd

在一般精度的圆柱齿轮减速器中，为补偿加工和装配的误差，应使小齿轮比大齿轮宽一

些，小齿轮的齿宽取bb+(5～10)mm。所以齿宽系数Ψ实际上为b/d。齿宽b和b都应

12d2112

圆整为整数，最好个位数为0或5。

标准减速器中齿轮的齿宽系数也可表示为Ψb/a，其中a为中心距。对于一般减速器

R

可取Ψ=0.4；开式传动可取Ψ=0.1～0.3。

aa

（4）螺旋角β

如果β太小则会失去斜齿轮传动的优点；如果β太大则齿轮的轴向力也大，从而增大了

轴承及整个传动的结构尺寸，从经济角度不可取，且传动效率也下降。

一般情况下高速、大功率传动的场合，β宜取大些；低速、小功率传动的场合，β宜取

小些。一般在设计时常取β=8～15°，β的计算值应精确到(ˊ)。

2设计实例

例1设计一单级直齿圆柱齿轮减速器。已知：传递功率P=10Kw，电动机驱动，小齿轮

转速n=955r/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。

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解（1）选择齿轮材料及精度等级

小齿轮选用45钢调质，硬度为220HBS；大齿轮选用45钢正火，硬度为180HBS。因

为是普通减速器，由表5-6选8级精度，要求齿面粗糙度R≤3.2～6.3μm。