齿轮传动的设计计算

齿轮传动设计与计算
引言
齿轮传动是一种常见且重要的机械传动方式，广泛用于各种机
械设备中。

本文旨在介绍齿轮传动的基本原理、设计方法和计算过程。

齿轮传动基本原理
齿轮传动是通过齿轮之间的啮合来传递力和运动的机制。

主要
包括两个关键参数：模数和齿数。

模数是指齿轮齿廓的比例系数，
齿数是指齿轮上的齿的数量。

通过合理选择模数和齿数，可以满足
传动的要求。

齿轮传动设计步骤
齿轮传动的设计过程一般包括以下步骤：
1. 确定传动比：根据传动要求和输入输出的转速，确定传动比。

2. 选择齿轮类型：根据传动要求和空间限制，选择合适的齿轮
类型，如直齿轮、斜齿轮或蜗杆齿轮。

3. 计算齿轮参数：根据传动比、输入输出转速和齿轮类型，计
算齿轮的模数、齿数和齿轮直径等参数。

4. 验证设计：通过计算齿轮间的啮合角度、啮合强度和齿轮的
受载能力等指标，验证设计的合理性。

齿轮传动计算
齿轮传动的计算过程主要涉及以下几个方面：
1. 齿轮啮合角度计算：根据齿轮的齿数和模数，计算齿轮之间
的啮合角度。

2. 齿轮模数计算：根据传动比和齿轮的模数，计算齿轮的模数。

3. 齿轮齿数计算：根据传动比和齿轮的模数，计算齿轮的齿数。

4. 齿轮直径计算：根据齿轮的模数和齿数，计算齿轮的直径。

以上是齿轮传动设计与计算的基本内容。

齿轮传动的设计和计算过程需要充分考虑传动要求、材料强度和工艺要求等因素，以实现可靠的传动效果。

齿轮齿条传动设计计算1.选用直齿圆柱齿轮齿条传动，精度等级为7级（GB-88），小齿轮材料为40Cr（调质）硬度为280HBS，齿条材料为XXX（调质）硬度为240HBS，小齿轮齿数为24，大齿轮齿数为无穷大。

2.按照齿面接触强度进行设计，通过设计计算公式计算得到齿轮传递的转矩为2.908×105N∙mm。

选用载荷系数K t1.3，齿宽系数φd0.5，材料的弹性影响系数ZE189.8MPa，小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1600MPa，齿条的接触疲劳强度极限σHlim2550MPa。

通过计算应力循环次数得到N16.113×104，接触疲劳寿命系数KHN11.7.根据失效概率为1%和安全系数S=1，计算得到接触疲劳许用应力[σH11020MPa。

3.计算小齿轮分度圆直径dt1为68.89mm，圆周速度v为0.029m/s，齿宽b为34.445mm，齿宽与齿高之比为2.87，齿高为6.46mm。

计算载荷系数根据速度v=0.029m/s、精度为7级，查图10-8得动载荷系数KV=1；由于是直齿轮，故KHα=KFα=1；根据表10-2得使用系数KA=1.5；根据表10-4用插值法得到7级精度、小齿轮为悬臂布置时的KHβ=1.250.再根据h=5.33和KHβ=1.250查图10-13得KFβ=1.185.因此，载荷系数K=KA×KV×KHα×KHβ=1.5×1×1×1.250=1.875.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得d1t=31.875K/d1=68.89mm，因此d1=77.84mm。

计算模数m根据齿根弯曲强度设计，由式（10-5）得弯曲强度设计公式为：m≥(2KT1YFaYSa)/(φdz1[σF]3)确定公式内各计算数值：1.根据图10-20c，小齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE1=500MPa，齿条的弯曲强度极限σFE2=380MPa。

各类齿轮传动设计计算实例例1设计铳床中的一对标准直齿圆柱齿轮传动。

C 知：传递功率P = 7.5kw .小齿轮转速 m=1450r/mm 、传动比< = 2.08.小齿轮相对轴乐为不对称布誉，两班制，毎年I •作300d （天），使用 期限为5a （年九解，（1）选择齿轮材料及粘度等级考應此对齿轮传递的功率不大，故大、小齿轮都选用软齿而。

小齿轮选用4OCr,调质•齿而峡度为240〜260HBS ；大齿轮选用45钢,调质，齿而硬度为220HBS （表8.5）•因是机床用齿轮,由表8.10选7精度,要求齿山丙1糙度R a < 1.6〜3.2“” .（2）按齿面接触疲劳强度设讣因两齿轮均为钢制齿轮,所以山（8.28）式得2叫S 誹确定冇关参数如下：1） 齿数乙和齿宽系数Pd収小齿轮齿轮勺=30,则大齿轮齿数z 2=i Zl =2.08x30 = 62.4・圆整z 2 = 62 o 实际传动比i 0 = — = — = 2.067◎ 30传动比误基 = 2 08-2.067 = 0 6%<2-5% 町用。

i2.08齿数比u = /0 = 2.067由表8.9 取忆= 0.9 （因非对称布置及软齿而）2） 转矩T,P7 5T. =9.55xl06—= 9.55xl06x —/nw = 4.94xl04mm“I 14503） 載荷系数K由表8.6取K = 1.35I ）许用接触应力0〃］曲图 8. 33c 査得 o Hhmi = 775M/U o Hhml = 520M 內 由式（8.33）计算应力循环次数NzN u = 6叽5 = 60 x 14 50 x 1 x （16x 300 x 5）= 2.09xl09N"由图& 34査得接傩疲劳的寿命系数Z 灯i =0.89 , Z 附2 =0.93 通过齿轮和一般匚业齿轮,按一般可靠度要求选取A S Z/ =1.0-所以计算两轮的许用接触卜/故得笛胖689.81叭1.0MFd = 483・6MFd520x0.93心"6处竺怦=7643』站心仆心x (2.076 + l)〃吩59.40MV <Pd lt \pH F V 0.9x2.076x483 62I )许用弯曲应力\a F ]由式(8.34)由图& 35c 森得：= 290MPa 厂 2L0MPa由图8. 36査得试验齿轮的咸力修正系数 按一般可靠度选取安全系数 计算阳轮的许用弯曲应力[J =叽上/ f = 290X 2X 0.SS = 40&32M 〃1 h S N1.25[]=m = 210x2x09 Mpa = 302.4M 九 1 J - S N 1.2、将求得的各参数代入式(8.29〉2K1\F 严厂亠丫刖bnrzi= 2x1.35x4.94x2 x2 52x1.625咖55X 22 X 30= 82・76MFa<E[= 80 18MF% 订 2故轮齿齿根穹曲彼劳强度足够。

直齿轮传动设计计算实例直齿轮传动设计计算实例已知条件：斜齿圆柱齿轮传动，输入功率为PI =4.17kw，齿轮转速为nI=626r/min，传动比为i2=3.7，由电动机驱动，工作寿命为10年，每年工作300天，每天工作16小时，轻微冲击，转向不变。

1、齿轮基本参数选定（齿轮设计参照《机械设计》教材进行设计）（1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。

（2）材料：参照表10-1高速级小齿轮选用45#钢调质处理，齿面硬度为250HBS。

高速级大齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为220HBS。

（3）小齿轮齿数初选为，大齿轮齿数。

2、按齿面接触强度计算由设计计算公式（10-9a）进行计算，即（1）确定公式内的各计算数据①试选载荷系数②计算小齿轮传递的转矩③由表10-7选取齿宽系数④由表10-6查得材料的弹性影响系数⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限⑥由式10-13计算应力循环次数。

⑦由图10-19取接触疲劳寿命系数。

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（10-12）得﹙2﹚计算①试算小齿轮分度圆直径,代入中最小值。

②计算圆周速度v③计算齿宽b④计算齿宽与齿高之比模数齿高⑤计算载荷系数根据，8级精度，由图10-8查得动载荷系数；直齿轮,；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。

由，查图得；故载荷系数⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得⑦计算模数m3、按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值①由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限；②由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,；③计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.3，由式(10-12)得④计算载荷系数K⑤查取齿形系数由表10-5查得⑥查取应力校正系数由表10-5查得⑦计算大、小齿轮的并加以比较故小齿轮的数值较大。

螺旋齿轮传动设计计算
1.轴速比的计算
轴速比是指两个相邻轴上齿轮的转速比。

根据传动比的定义，轴速比可以通过齿轮的啮合齿数来计算。

假设小齿轮的齿数为N1，大齿轮的齿数为N2，则轴速比为：
轴速比=N2/N1
2.齿轮模数的选择
齿轮模数是指齿轮齿数与齿轮直径的比值。

在选择齿轮模数时，需要根据传动的功率和转速等参数来确定。

根据齿距计算公式，齿轮模数可以选择为：
模数=齿数/齿距
3.齿轮啮合角的计算
齿轮啮合角是指两个啮合齿轮的主动齿与被动齿之间的夹角。

根据传动比和齿轮啮合的齿数，齿轮啮合角可以通过以下公式进行计算：齿轮啮合角 = arccos(N1/N2)
4.齿轮中心距的计算
齿轮中心距是指两个相邻轴上齿轮的中心距离。

在设计计算中，齿轮中心距可以通过以下公式进行计算：
齿轮中心距=(齿数1+齿数2)/2*模数
其中，齿数1和齿数2分别为小齿轮和大齿轮的齿数。

5.齿轮弯曲强度的计算
齿轮的弯曲强度是指齿轮在传动过程中所承受的弯曲应力。

通常，齿轮的弯曲强度可以通过以下公式进行计算：
齿轮弯曲强度=270*Y*(Wt^2*Mt*Kv)/(b*m*Z)
其中，Y为齿轮弯曲系数，Wt为齿轮齿宽压力，Mt为传动扭矩，Kv 为动载荷系数，b为齿轮齿宽，m为齿轮模数，Z为齿轮齿数。

齿轮齿条设计计算公式齿轮和齿条是机械传动中常见的元件，用于传递动力和转速。

齿轮齿条的设计计算是设计师在进行齿轮齿条设计时所必须掌握的知识。

本文将介绍齿轮齿条设计计算的一些基本公式和原理。

一、齿轮设计计算公式1. 齿数计算公式齿数是齿轮设计中最基本的参数之一，可以通过以下公式计算：N = (π * D) / m其中，N为齿数，D为齿轮直径，m为模数。

2. 齿轮间距计算公式齿轮间距是指两个相邻齿轮之间的中心距离，可以通过以下公式计算：P = (N1 + N2) / 2 * m其中，P为齿轮间距，N1和N2分别为两个相邻齿轮的齿数，m为模数。

3. 齿轮传动比计算公式齿轮传动比是指两个相邻齿轮的转速之比，可以通过以下公式计算：i = N2 / N1其中，i为传动比，N1和N2分别为两个相邻齿轮的齿数。

4. 齿轮模数计算公式齿轮模数是指齿轮齿数和齿轮直径之间的比值，可以通过以下公式计算：m = D / N其中，m为模数，D为齿轮直径，N为齿数。

二、齿条设计计算公式1. 齿条模数计算公式齿条模数是指齿条齿数和齿条长度之间的比值，可以通过以下公式计算：m = L / N其中，m为模数，L为齿条长度，N为齿数。

2. 齿条传动比计算公式齿条传动比是指齿条的移动距离与齿轮转动角度之间的比值，可以通过以下公式计算：i = L / (π * D)其中，i为传动比，L为齿条的移动距离，D为齿轮的直径。

3. 齿条齿数计算公式齿条齿数是指齿条上的齿数，可以通过以下公式计算：N = L / m其中，N为齿数，L为齿条长度，m为模数。

三、齿轮齿条设计计算实例假设有一对齿轮，其中一个齿轮的齿数为20，直径为40mm，另一个齿轮的齿数为40，直径为80mm，模数为2mm。

我们可以通过上述公式进行计算。

根据齿数计算公式，可得第一个齿轮的齿数为20，第二个齿轮的齿数为40。

根据齿轮间距计算公式，可得齿轮间距为(20+40)/2*2=60mm。

齿轮齿条设计计算公式齿轮和齿条是机械传动中常用的两种元件，用于传递动力和运动。

齿轮和齿条的设计计算公式是设计和计算这两种元件的基础，下面将详细介绍齿轮和齿条的设计计算公式。

一、齿轮的设计计算公式1. 齿轮的模数（m）计算公式：齿轮的模数是齿轮齿数与齿轮的直径比，用于表示齿轮的尺寸。

模数的计算公式为：m = d / z其中，m为模数，d为齿轮的直径，z为齿轮的齿数。

2. 齿轮的分度圆直径（d）计算公式：齿轮的分度圆直径是齿轮齿数与模数的乘积，用于确定齿轮的尺寸。

分度圆直径的计算公式为：d = m * z其中，d为分度圆直径，m为模数，z为齿轮的齿数。

3. 齿轮的齿顶圆直径（da）计算公式：齿轮的齿顶圆直径是齿轮齿顶与齿根之间的直径，用于确定齿轮的尺寸。

齿顶圆直径的计算公式为：da = d + 2m其中，da为齿顶圆直径，d为分度圆直径，m为模数。

4. 齿轮的齿根圆直径（df）计算公式：齿轮的齿根圆直径是齿轮齿根与齿顶之间的直径，用于确定齿轮的尺寸。

齿根圆直径的计算公式为：df = d - 2.2m其中，df为齿根圆直径，d为分度圆直径，m为模数。

5. 齿轮的齿宽（b）计算公式：齿轮的齿宽是齿轮齿根与齿顶之间的宽度，用于确定齿轮的尺寸。

齿宽的计算公式为：b = m * zc其中，b为齿宽，m为模数，zc为齿轮齿数系数。

二、齿条的设计计算公式1. 齿条的模数（m）计算公式：齿条的模数是齿条齿数与齿条的厚度比，用于表示齿条的尺寸。

模数的计算公式为：m = t / z其中，m为模数，t为齿条的厚度，z为齿条的齿数。

2. 齿条的分度圆直径（d）计算公式：齿条的分度圆直径是齿条齿数与模数的乘积，用于确定齿条的尺寸。

分度圆直径的计算公式为：d = m * z其中，d为分度圆直径，m为模数，z为齿条的齿数。

3. 齿条的基圆直径（db）计算公式：齿条的基圆直径是齿条齿槽底部的直径，用于确定齿条的尺寸。

基圆直径的计算公式为：db = d - 2m其中，db为基圆直径，d为分度圆直径，m为模数。

齿轮传动系数计算方法齿轮传动是一种常见的机械传动方式，在机械设计中具有广泛的应用。

齿轮传动系数是其中一个重要的计算参数，其用于评估传动效果和传动系统的可靠性。

接下来，将详细介绍齿轮传动系数的计算方法，并给出具体的计算步骤。

首先，我们需要了解齿轮传动系数的定义。

齿轮传动系数是指传动过程中损失的能量占输入功的比例。

通常用η表示，其计算公式如下：η=(P出-P进)/P进其中，P出为输出功率，P进为输入功率。

接下来，我们将具体介绍两种常用的齿轮传动系数的计算方法：基于齿轮模数和基于齿面接触疲劳寿命。

一、基于齿轮模数的齿轮传动系数计算方法：1.计算输入功率P进：P进=T进*ω进其中，T进为输入扭矩，ω进为输入角速度。

2.计算输出功率P出：P出=T出*ω出其中，T出为输出扭矩，ω出为输出角速度。

3.计算齿轮系数C：C=P出/P进4.计算齿轮传动系数η：η=1-(1-C)/i其中，i为传动比。

5.计算齿轮传动系数η'：η'=η/(1-η)二、基于齿面接触疲劳寿命的齿轮传动系数计算方法：1.计算输入功率P进和输出功率P出，方法同上。

2.计算齿轮模数m：m=√(T进/(K*σ*m2*b))其中，K为齿数系数，σ为弯曲疲劳强度，m2为齿轮模数，b为齿宽。

3.计算齿面接触疲劳寿命Lh：Lh=((C*Yθ*m*b)/(Cm*Zv))^10^6其中，C为载荷系数，Yθ为添加修正系数，Cm为齿面载荷修正系数，Zv为应力修正系数。

4.计算齿轮传动系数η：η=1-(1/(1.1*(Lh/Lh0)^(1/7)))其中，Lh0为齿面接触疲劳寿命标准值。

综上所述，齿轮传动系数的计算方法包括基于齿轮模数和基于齿面接触疲劳寿命两种方法。

根据实际情况选择合适的计算方法，并按照以上步骤进行计算。

计算得到的齿轮传动系数可以用于评估传动系统的可靠性和传动效果，为机械设计和选型提供重要的依据。

齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级根据课本表12-3可得，大小齿轮都选用45钢，大齿轮正火处理，硬度为162~217HBS ，小齿轮调质处理，硬度为217~255HBS ,因为是普通减速器所设计的齿轮可选用便于制造且价格便宜的材料，齿轮选8级精度，要求齿面粗糙度≤a R 3.2～6.3m μ。

2、按齿面接触疲劳强度设计1） 因两齿轮均为钢质齿轮，可应用课本式12-11求出1d 值。

确定有关参数与系数：d1≥76.432][d )1(13h u U KT σψ+ 2）转矩1T1T =9.55×1061n p N ·mm=9.55×1066505.7=110192 N ·mm 3）载荷系数K ：查表取K=1.24）齿数1z 和齿宽系数d ψ试选小齿轮的齿数1z 取为40，则大齿轮齿数2z =uz 1=40x3.7=148。

因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由课本表10.20选取d ψ=0.4。

有教材表12-3得【σh1】=520mpa,[ σh2]=470mpa 计算小齿轮分度圆直径d 1≥76.43×2][)1(13h du u KT σψ+=76.43×2^5207.34.0)17.3(1101922.13⨯⨯+⨯⨯=88.5mm 计算模数 m=mm mm z d 21.2405.8811== 由课本表10.3取标准模数m=2.5mm3、主要尺寸计算mm mm mz d 100405.211=⨯==mm mm mz d 3701485.222=⨯==齿轮宽度 mm mm d b d 401004.01=⨯==ψ经圆整后取 b=2B =50mm1B =55mm中心距 a=22d 1d += 2370100+ =235mm4、按齿根弯曲疲劳强度校核由课本式（10.24）得出F σ，如[]F F σσ≤则校核合格。

确定有关系数与参数：1）、齿形系数F Y查课本12-5得1F Y =2.35，2F Y =2.182）、应力修正系数S Y 查课本表12-6得==2171.1S S Y Y ， 1.80 3）许用弯曲应力[1F σ]根据齿轮材料和齿面硬度由表12-3查得MPa M F F 280 pa 3012lim 1lim ==σσ。