齿轮设计技术详解

计算方法（C法）。系统分析法（A法）主要是建立在比较详细系统的分析和实验 的基础上的一种计算方法。一般计算方法（B法）是在一定条件下推导出的计算方 法，并提供系数的详细计算公式。简化计算方法（C法）是主要是提供一些典型齿 轮传动系数图表和经验数据，便于手工计算。
从理论上说，计算的精确度顺序分别为A、B、C法 ，但A法往往难以做到， 不太现实。B法是通用的计算方法，计算比较复杂，一般要依靠计算软件来计算。 C法比较简单，但可靠度较差。所以一般建议采用B法。
齿轮承载能力计算
（2）AGMA齿轮承载能力计算方法特点 AGMA齿轮承载能力计算方法是国际上比
较流行的齿轮强度方法，AGMA计算方法的最大 特点是建立在实验和工程经验数据基础上，计 算方法相对比较简单，介于ISO的B法和C法之 间，计算的稳定性较好。
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（3）GB（国标）齿轮承载能力计算方法特点 GB 齿轮承载能力计算方法基本上是等同于ISO齿轮承载能
修难易程度等方面的因素综合考虑决定的。不同的使用场合对齿轮有不 同的可靠度要求。一般可分为下述几类情况。 （1）低可靠度要求 齿轮设计寿命不长，对可靠性要求不高的易于更换 的不重要齿轮，或齿轮设计寿命虽不短，但对可靠性要求不高。这类齿 轮可靠度可取为90%，如一般车辆齿轮。 （2）一般可靠度要求 通用齿轮和多数的工业应用齿轮，其设计寿命和 可靠性均有一定要求。这类齿轮的可靠度一般不大于99%，如一般工业 齿轮。 （3）较高可靠度要求 要求长期连续运转和较长的维修间隔，或设计寿 命虽不很长但可靠性要求较高的齿轮，一旦失效可能造成较严重的经济 损失或安全事故，其可靠度要求高达99.9%，如蒸汽透平齿轮。 （4）高可靠度要求 特殊工作条件下要求可靠性很高的齿轮，其可靠度 要求甚至高达99.99%以上，如航空和航天装置齿轮。
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3．2 渐开线圆柱齿轮强度计算方法（GB/T3480-83、 eqv ISO6336-1996）
主要计算渐开线圆柱齿轮直齿、斜齿、人字齿。 接触强度是以赫兹应力为计算基础的。弯曲应力是指 齿根部位的应力。弯曲应力计算方法有两种：载荷作 用于单对啮合区外界点和载荷作用于齿顶。优先采用 第一种，对于精度较低的齿轮采用第二种计算方法。
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3.2.1 可靠性与安全系数 安全系数已广泛用于机械设计，但安全系
数并不完全反应可靠性的水平，由于齿轮设计 中涉及因素太多，缺乏足够数据，所以仍以安 全系数或许用应力作为判据，通过安全系数来 控制装置的可靠度。
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1 可靠性与安全系数的关系 齿轮工作的可靠性要求是根据其重要程度、工作要求、经济性和维
力计算方法，我国大多数现行标准基本上采用ISO的标准体系。 ISO和AGMA齿轮承载能力计算方法各有特点，采用ISO计算
方法必须对标准本身的一些规定要有深入的了解，ISO计算体系中 的计算系数比较全面，而AGMA计算体系则相对简单。ISO和AGMA 最大不同点是对弯曲强度的齿形系数的计算，ISO采用30°切线法， 而AGMA采用是抛物线法。
国际常用的几种强度计算方法介绍 渐开线圆柱齿轮强度计ຫໍສະໝຸດ Baidu方法 锥齿轮强度计算的要点 静强度计算问题 变载荷工况的强度计算问题 齿轮胶合承载能力的计算方法 热功率计算方法 小模数齿轮强度计算应注意的问题
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3．1 国际常用的几种强度计算方法介绍（ISO、AGMA、GB）
（1）ISO齿轮承载能力计算方法特点 提供三种计算方法：系统分析法（A法）、一般计算方法（B法）、简化
选择安全系数时，还要把齿轮传动装置放在整个设备中来考 察。例如，在一架轧机中，有电动机、联轴器、齿轮箱、机架和 轧辊等；各个环节的安全系数要相互协调，才能充分发挥轧机的 生产能力。
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估计齿轮传动安全系数时的主要依据如下： ① 齿轮箱中所有结构元件的加工精度与材料质量的预计离散性； ② 齿轮损伤失效所引起的后果。例如，轮齿弯曲折断引起的后果一般都比齿 面疲劳 （点蚀）引起的后果严重，特别在有人身安全的场合，如起重机、电梯等； ③ 有关装配、安装和使用条件的数据可靠性； ④ 计算方法的可靠性； ⑤ 对特定工作条件下可靠度要求较高的齿轮安全系数，设计者应作详细分析； ⑥ 不同的使用场合评定齿轮失效的准则各异，最小安全系数的选取也应有所不同； ⑦ 最小安全系数的选取，建议由制造者和用户协调确定； ⑧ 不同的设计方法推荐的最小安全系数不尽相同，设计者应根据实际使用经验或 适合的资料选定。如无可用资料时，对渐开线圆柱齿轮齿面接触强度和齿根弯曲 强度的最小安全系数可参考表4-6选取。一般情况下弯曲安全系数应大于接触安全 系数，由于断齿比点蚀的后果更为严重，所以要求弯曲强度的安全裕量应大于接 触强度的安全裕量。
齿轮传动设计技术
目录 第1章 齿轮传动概述 第2章 渐开线圆柱齿轮几何参数设计计算 齿轮承载能力的计算 第4章 齿轮修形技术 第5章 齿轮精度 第6章 齿轮传动零部件的失效分析 第7章 主要几种齿轮传动设计的特点 第8章 齿轮箱其他有关设计问题
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3．1 3．2 3．3 3．4 3．5 3．6 3．7 3．8
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2 安全系数的选择 在齿轮传动装置的承载能力计算中，选用合适的安全系数非
常重要，因为过大的安全系数将增大传动装置的外廓尺寸和重量， 提高了价格；而过小的安全系数又可能带来意外的故障和危险性。
一个合适的安全系数应该是在合理的价格下能使装置满足给 定的可靠性要求。可靠度要求高时，安全系数应取大些；反之， 则可取小些。
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3．2．2 工况系数
为了补偿由于外部因素而引起的齿轮载荷的增加，用 使用系数KA来调节名义载荷。这种附加的力很大程度 上取决于动力机或从动机的特性，也依赖于轴和联轴 器在内的系统的质量和刚性。 使用系数通过精密测量和对系统的综合分析或根据应 用现场的可靠使用经验确定。如果无法实现，可参考 表3-2选取。其中动力机和工作机的工作特性示例可参 考表3-3和表3-4。