齿轮的设计计算
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齿轮的设计计算
计算和说明
结果
1 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数
1）按方案a，选用直齿圆柱齿轮传动。
2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）
3）材料选择。由《机械设计》P191表10-1：
小齿轮选用45钢，调质处理，硬度为236HBS
大齿轮选用45钢，正火处理，硬度为190HBS
6）计算应力循环次数
设每年工作300天
7）确定接触疲劳寿命系数
由《机械设计》教材P207图10-19查得
8)计算接触疲劳许用应力
取失效概率为 %，安全系数为S=1，
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径d1t，带入 中较小的值。
2）计算圆周速度v
3)计算齿宽b
4）计算齿宽与齿高之比b/h
模数
齿高h=2.25mt=2.25x3.700=8.325mm
轮缘内径 = -2h-2 =378-2×6.75-2×10=344.5mm
取 =345mm
腹板厚度c=0.3 =0.3×93=27.9mm取c=28mm腹板中心孔直径 =0.5( + )=0.5(80+345)=212.5(mm)
腹板孔直径 =0.25（ - ）=0.25（345-80）
=66.25(mm)
小齿轮采用齿轮轴结构
因为对于大齿轮，
大齿轮齿顶圆直径
齿全高
h=2.25m=2.25*3=6.75mm
其齿顶圆的直径大于160mm而又小于500m故大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构
大齿轮的关尺寸计算如下：
轴孔直径d=50
轮毂直径 =1.6d=1.6×50=80
轮毂长度
轮缘厚度δ0= (3～4)m = 9～12(mm)取 =10mm
《机械设计》教材P205表10-7选齿宽系数
＝1
4）选择弹性影响系数ZE
查《机械设计》教材P201表10-6选
ZE=189.8
5）确定小齿轮和大齿轮的接触疲劳强度极限
由《机械设计》教材P209图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
同理可以查《机械设计》教材P209图10-21c确定大齿轮的接触疲劳强度极限
4)计算载荷系数K
5)查取齿形系数。
由机械设计教材P200表10-5查得
6)查取应力校正系数。
由机械设计教材P200表10-5查得
7)计算大小齿轮的 并加以比较。
大齿轮的数值大。
（2）设计计算
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m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，可取由弯曲强度算得的模数3.378并就近圆整为标准值m=3按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=93.396mm，算出小齿轮的齿数
两者材料的硬度差为46HBS.
4）选小齿轮的齿数为Z1=24，大齿轮的齿数Z2=4.01×24=96.24
取Z2=97
2按照齿面接触强度初步设计齿轮主要尺寸
由设计计算公式进行试算，即
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选载荷系数 =1.3
2)计算小齿轮传递的转矩
3）选择齿宽系数
根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查
弯曲疲劳许用应力
弯曲疲劳许用应力
齿形系数
应力校正系数
小齿轮的齿数
大齿轮的齿数
Z2=124
分度圆直径
中心距
小齿轮的齿轮宽度B1=100mm
大齿轮的齿轮宽度B2=93mm
小齿轮采用轮轴结构
大齿轮采用腹板式结构
轴孔直径d= 50
轮毂直径 =80
轮毂长度
轮缘厚度δ0= 10mm
轮缘内径
=345mm
腹板厚度c=28mm
5）计算载荷系数。
根据v=1.504（m/s），7级精度，由《机械设计》教材P1Biblioteka 4图10-8查得动载系数Kv=1.06
直齿轮
由《机械设计》教材P193表10-2查得使用系数KA=1
由《机械设计》教材P196表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，
由 ， 查机械设计教材P198图10-13得 ;故载荷系数
腹板中心孔直径 =212.5(mm)
腹板孔直径
=66(mm)
齿轮倒角n=1.5
采用浸油润滑方式
大齿轮的齿数Z2=4.01x31=124.31，取Z2=124。
这样设计出的齿轮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
（2）计算中心距
（3）计算齿轮宽度
取大齿轮的齿轮宽度B2=93mm小齿轮的齿轮宽度B1=100mm
5齿轮结构设计
6）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
7）计算模数m
3按照齿根弯曲强度设计齿轮主要尺寸
弯曲强度的设计公式
（1）确定公式内各计算数值
1）由《机械零件设计手册》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《机械设计》教材P206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=1.4
大齿轮的齿数Z2=97
Z1,Z2互为质数
载荷系数 =1.3
小齿轮传递的转矩
选齿宽系数 ＝1
ZE=189.8
应力循环次数
N1=
N2=
接触疲劳寿命系数
接触疲劳许用应力
圆周速度
V=1.503 m/s
计算齿宽
b=88.79mm
齿宽与齿高之比
载荷系数
分度圆直径
计算模数m=3.89mm
弯曲疲劳强度极限：
弯曲疲劳寿命系数
取 =66(mm)
齿轮倒角n=0.5m=0.5×3=1.5
6齿轮传动的润滑方式
通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定，齿轮的的圆周速度小于12m/s时，故常采用将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑的方式
7绘制齿轮零件图
选用直齿圆柱齿轮传动，为7级精度
硬度差合适
选小齿轮的齿数为Z1=24
计算和说明
结果
1 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数
1）按方案a，选用直齿圆柱齿轮传动。
2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）
3）材料选择。由《机械设计》P191表10-1：
小齿轮选用45钢，调质处理，硬度为236HBS
大齿轮选用45钢，正火处理，硬度为190HBS
6）计算应力循环次数
设每年工作300天
7）确定接触疲劳寿命系数
由《机械设计》教材P207图10-19查得
8)计算接触疲劳许用应力
取失效概率为 %，安全系数为S=1，
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径d1t，带入 中较小的值。
2）计算圆周速度v
3)计算齿宽b
4）计算齿宽与齿高之比b/h
模数
齿高h=2.25mt=2.25x3.700=8.325mm
轮缘内径 = -2h-2 =378-2×6.75-2×10=344.5mm
取 =345mm
腹板厚度c=0.3 =0.3×93=27.9mm取c=28mm腹板中心孔直径 =0.5( + )=0.5(80+345)=212.5(mm)
腹板孔直径 =0.25（ - ）=0.25（345-80）
=66.25(mm)
小齿轮采用齿轮轴结构
因为对于大齿轮，
大齿轮齿顶圆直径
齿全高
h=2.25m=2.25*3=6.75mm
其齿顶圆的直径大于160mm而又小于500m故大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构
大齿轮的关尺寸计算如下：
轴孔直径d=50
轮毂直径 =1.6d=1.6×50=80
轮毂长度
轮缘厚度δ0= (3～4)m = 9～12(mm)取 =10mm
《机械设计》教材P205表10-7选齿宽系数
＝1
4）选择弹性影响系数ZE
查《机械设计》教材P201表10-6选
ZE=189.8
5）确定小齿轮和大齿轮的接触疲劳强度极限
由《机械设计》教材P209图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
同理可以查《机械设计》教材P209图10-21c确定大齿轮的接触疲劳强度极限
4)计算载荷系数K
5)查取齿形系数。
由机械设计教材P200表10-5查得
6)查取应力校正系数。
由机械设计教材P200表10-5查得
7)计算大小齿轮的 并加以比较。
大齿轮的数值大。
（2）设计计算
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m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，可取由弯曲强度算得的模数3.378并就近圆整为标准值m=3按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=93.396mm，算出小齿轮的齿数
两者材料的硬度差为46HBS.
4）选小齿轮的齿数为Z1=24，大齿轮的齿数Z2=4.01×24=96.24
取Z2=97
2按照齿面接触强度初步设计齿轮主要尺寸
由设计计算公式进行试算，即
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选载荷系数 =1.3
2)计算小齿轮传递的转矩
3）选择齿宽系数
根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查
弯曲疲劳许用应力
弯曲疲劳许用应力
齿形系数
应力校正系数
小齿轮的齿数
大齿轮的齿数
Z2=124
分度圆直径
中心距
小齿轮的齿轮宽度B1=100mm
大齿轮的齿轮宽度B2=93mm
小齿轮采用轮轴结构
大齿轮采用腹板式结构
轴孔直径d= 50
轮毂直径 =80
轮毂长度
轮缘厚度δ0= 10mm
轮缘内径
=345mm
腹板厚度c=28mm
5）计算载荷系数。
根据v=1.504（m/s），7级精度，由《机械设计》教材P1Biblioteka 4图10-8查得动载系数Kv=1.06
直齿轮
由《机械设计》教材P193表10-2查得使用系数KA=1
由《机械设计》教材P196表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，
由 ， 查机械设计教材P198图10-13得 ;故载荷系数
腹板中心孔直径 =212.5(mm)
腹板孔直径
=66(mm)
齿轮倒角n=1.5
采用浸油润滑方式
大齿轮的齿数Z2=4.01x31=124.31，取Z2=124。
这样设计出的齿轮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
（2）计算中心距
（3）计算齿轮宽度
取大齿轮的齿轮宽度B2=93mm小齿轮的齿轮宽度B1=100mm
5齿轮结构设计
6）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径
7）计算模数m
3按照齿根弯曲强度设计齿轮主要尺寸
弯曲强度的设计公式
（1）确定公式内各计算数值
1）由《机械零件设计手册》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《机械设计》教材P206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=1.4
大齿轮的齿数Z2=97
Z1,Z2互为质数
载荷系数 =1.3
小齿轮传递的转矩
选齿宽系数 ＝1
ZE=189.8
应力循环次数
N1=
N2=
接触疲劳寿命系数
接触疲劳许用应力
圆周速度
V=1.503 m/s
计算齿宽
b=88.79mm
齿宽与齿高之比
载荷系数
分度圆直径
计算模数m=3.89mm
弯曲疲劳强度极限：
弯曲疲劳寿命系数
取 =66(mm)
齿轮倒角n=0.5m=0.5×3=1.5
6齿轮传动的润滑方式
通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定，齿轮的的圆周速度小于12m/s时，故常采用将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑的方式
7绘制齿轮零件图
选用直齿圆柱齿轮传动，为7级精度
硬度差合适
选小齿轮的齿数为Z1=24
