直齿圆柱齿轮设计

直齿圆柱齿轮 1）选定齿轮精度等级，材料及齿数 2）按齿面接触强度设计 3）按齿根弯曲强度设计 4）几何尺寸计算 5）齿轮结构设计 按齿面接触强度设计步骤 按齿面接触强度设计按下式进行 式中参数说明请直接点击 1）u——传动比 2）计算圆周速 3)计算齿宽b：b=φd·d1t       (mm) 4)计算齿宽与齿高比b/h 模数   mt=d1t/Z1           (mm) 齿高   h=2.25mt           (mm) 5)计算载荷系数K 6）校核分度圆直径 式中参数说明请直接点击 7）重新计算模数m=d1/Z1         (mm) 小齿轮转距T1 P1——输入功率  （kw） n1——小齿轮转速（rpm） 弹性影响系数ZE 10-6    弹性影响系数ZE( ) 弹性模量E(MPa) 齿轮材料 配 对 齿 轮 材 料 灰铸铁 球墨铸铁 铸钢 锻钢 夹布塑胶 11.8×104 17.3×104 20.2×104 20.6×104 0.785×104 锻 钢 162.0 181.4 188.9 189.8 56.4 铸 钢 161.4 180.5 188.0 — — 球墨铸铁 156.6 173.9 — 灰 铸 铁 143.7 —             注：表中所列夹布塑胶的泊松比μ为0.5，其余材料的μ均为0.3 初选载荷系数Kt 当用设计公式初步计算齿轮的分度圆直径d1(或模数mn)时，动载系数、齿间载荷分配系数Kα及齿向载荷分布系数Kβ不能预先确定，此时可试选一载荷系数Kt（如取=1.2~1.4）,则算出来的分度圆直径（或模数）也是一个试算值d1t（或mnt），然后按d1t值计算齿轮的    ①由于硬齿面齿轮传动的尺寸较软齿面齿轮传动的可显著减小，故在生产技术条件等不受限制时应广为应用，目前已逐渐推广。 ②脚标t表示试选或试算值，下同。 许用接触应力[σ]H 许用接触应力[σ] H应代入大小齿轮的许用接触应力[σ]H1 ·[σ]H2 中较小值 按齿根弯曲强度设计步骤 式中参数说明请直接点击 按齿根弯曲强度设计按下式进行  分别计大、小齿轮的YFaYSa/[σ]F并加以比较取较大值代入，并将m圆整为值 齿形系数Yfa 表10-5   齿形系数YFa及应力校正系数YSa z(zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 YFa 2.97 2.91 2.85 2.80 2.76 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.53 YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62 z(zv) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 ∞ YFa 2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 2.22 2.20 2.18 2.14 2.12 2.06 YSa 1.625 1.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.75 1.77 1.78 1.79 1.83 1.865 1.97                             注：1）基准齿形的参数为α=20o、ha*=1、c*=0.25、ρ=0.38m（m为齿轮模数）； 2）对内齿轮：当α=20o、ha*=1、c*=0.25、ρ=0.15m时，齿形系数YFa =2.053；应力 校正系数YSa =2.65。     应力校正系数Ysa 参见齿形系数YFa  模数标准值 表8-8   蜗杆模数m值 第一系列 1；1.25；1.6；2；2.5；3.15；4；5；6.3；8；10；12.5；16；20；25；31.5；40 第二系列 1.5；3；3.5；4.5；5.5；6；7；12；14     几何尺寸计算 1)分度圆直径  d1=Z1·m d2=Z2·m 2) 中心距a=1/2(d1+d2) 3）齿轮宽度b=φd·d1 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Z1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。不过在一定的齿数范围内，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=20o的标准支持圆柱齿轮，应取z1≥17。Z2=u·z1。  齿宽系数φd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φa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φd值 表：   圆柱齿轮的齿宽系数φd 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 φd 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φd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φd可取表中偏上限的数值； 2)括号内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，φd可小到0.2； 4)非金属齿轮可取φd≈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=SH=1。但是，如果一旦发生断齿，就会引起严重的事故，因此在进行齿根弯曲疲劳强度的计算时取S=SF=1.25~1.5.  寿命系数KN 弯曲疲劳寿命系数KFN，查图1 接触疲劳寿命系数KHN，查图2 图中N=60njLh n——齿轮转速(rpm), N——齿轮工作应力循环次数 j——齿轮每转一圈时，同一齿面啮合数 Lh——为齿轮的工作寿命（h） 图1： 弯曲疲劳寿命系数KFN 1一调质钢，珠光体、贝氏作球星铸铁，珠光体黑色可银铸铁； 2一镇联淬火用，火焰或感应表面淬火锅； 3一氨化的调质钢或氯化钢，铁索作球＊铸铁，结构纲．灰铸铁； 4一碳氮共修的调质钢 图2： 接触疲劳寿命系数KHN 1—结构钢．调质钢，珠光作、贝氏作球墨铸铁， 珠光体黑色可依铸扶，掺假淬火锅（允许一定点蚀）； 2—材料同1，不允许出现点蚀； 3—灰铸铁，铁素作球墨铸铁，氯化的调质钢或氨化钢； 4—联氛共修的调质钢 齿轮疲劳数极限σlim 齿轮精度选择 齿轮精度选择各类机器所用齿轮传动的精度等级范围，列于下表中，按载荷及速度推荐的齿轮传动精度等级如下图所示。 表： 各类机器所用齿轮传动的精度等级范围 机器名称 精度等级 机器名称 精度等级 汽轮机 3~6? 拖拉机 6~8? 金属切削机床 3~8? 通用减速机 6~8? 航空发动机 4~8? 锻压机床 6~9? 轻型汽车 5~8? 起重机 7~10? 载重汽车 7~9? 农用机器 8~11?         注：主传动齿轮或重要的齿轮传动，精度等级偏上限选择；辅助传动的齿轮或一般齿轮传 动，精度等级居中或偏下限选择。 图： 齿轮传动的精度选择圆柱齿轮传动 pre齿轮设计教程 本人曾设计过家电产品之类的塑胶齿轮箱,现根据理论知识,相关的资料以及自已的工作经验,将自已对渐开线齿轮参数化画法的一点认识公布于此,希望对大家有所帮助,并能够提出意见.谢! _C_z"D_K;N 先从最简单最常用的圆柱直齿的画法说起. /h_X.c$D9y_W*F {_JH(__a f7m 5U_w_C_f3H j F 步骤一_v_X_U-j_^6Q 1.新建PART档,用RELATIONS定义实数M=1,Z=24,B=3,ANGLE=20.0C_E'R_K_A'r(s#m 2.打开PROGRAM记事本,在INPUT与END INPUT输入如下: S,IF_x_n H_[.t_Z/~_M_R_r INPUT9?&S6X.N4M_N M NUMBER #v_e_v_A4k!a*l_C.z "请输入齿轮的模数:" _qX_e+J_|4b_@:p!M Z NUMBER_o"^!\)o'~*] b&A_x "请输入齿轮的齿数:" _nt_?_E `_Q_D_x,J B NUMBER #l_z bI$E*t "请输入齿轮的厚度:" 5x2x*k*D_[ \*D&x_} END INPUT _u7L5A0M5Q_M_L_q7_ 6i2z_r_u6`-` k_r4x 保存关闭. 2006-4-11 17:50 michacle 步骤二.,s] __V_@%gk 1.画四个圆曲线，分别为齿顶圆，分度圆，基圆，齿跟圆．1H__&g1W_{N_u%r_j_M 2.用RELATIONS,分别定义其直径为: _A_s_H6N_U8t8N_q4B      D0=M*ZM*Z+M*2_d(}6]_a_h_T_z D1=M*ZM*Z-M*2.5 _W'A2V9r_u&c"i_b_i ?$h_N2E      D2=D0*COS(ANGLE) v-\ l(g'|7e'B*p D4=M*Z-M*2.5 2006-4-11 17:56 michacle 步骤三.3s L C_r7RK N 作渐开线曲线,采用笛卡尔坐标,方程式为: _I;}_?(M7T   r=d8/2 _`d_x'z0m8__C theta=t*90 9lE_F_K_A){_O2^ x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*(pi/180)_G_C"S2{1E5x4Ab_nJ_U y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*(pi/180) -G6[ }_e_N_o_] z=0 \_k_g9y;r_c Z6L_Q)o 完成效果如图所示 2006-4-11 17:59 michacle 步骤四 0p%E%t o:S*t 如图拉伸曲面,拉伸深度定义为B 2006-4-11 18:05 michacle 步骤四9M/b$S_R4a_M(? 延长曲面,此步骤是针对当基圆直径大于齿跟圆直径时而采取的措施. %F;q_\_k4c_~_v_y 如图. 2006-4-11 18:15 michacle 步骤五_W Y0I_~;z_N_J/\"U_T 作经过圆心轴线和步骤三曲面与分度圆曲线交点的DATUM PLANE.如图． 2006-4-11 18:18 michacle 步骤六 ![_V_K_V_a9S/U$a 　 3}} |&f_u [1l0l U'| 作经过圆心轴线，并与步骤五成90/Z度夹角的DATUM PLANE2.如图. 2006-4-11 18:22 michacle 步骤七9Z!L%H!`_C a$]_Z *Y_O_R+n_aD(E_G(T h 以DATUM PLANE2作基准镱向曲面. 2006-4-11 18:24 michacle 步骤八_S r)p4a_A_Ur %G_y_z_D_@ v_H 合并二个曲面.结果如图所示. 2006-4-11 18:26 michacle 步骤九.B/C__$z"d M_M-^_H 6Y_t8]4[_i_X*P_` 拉伸曲直径与齿跟圆相等,拉伸深度定义为B   .如图. 2006-4-11 18:38 michacle 步骤十 3d q6[-g$n 阵列合并曲面Z_O_D(I D*uT_l_U 角度定义为360/Z,个数定义为Z-1  .如图. 2006-4-11 18:40 michacle 步骤十一 _Q0U5e_R_V_w-^*g6{_q 合并曲面,如图. 2006-4-11 18:43 michacle 步骤十二 m_m_j@_s _z/`/t7F_{:Q 拉伸曲面,直径大小等于齿顶圆,深度定义为B ,如图. 2006-4-11 18:44 michacle 步骤十三_}"r&Z_C_R$];K:H0r "V_{_|2k,h"f 合并曲面,再生成实体即可 2006-4-11 18:48 michacle 步骤十四9r#g/L1P_h_s:J_F M4b @ ;t_b_?_TQ4v_z E_P+p 到此齿轮的基本部分已经完成,根据产品的需要,还需要作一些改动,不再叙述.现传上PART档.以供参考,由于时间仓促,不当之处请指出.谢! 2006-4-11 19:02 michacle 以上只是最简单最基本的渐开线圆柱直齿齿轮的画法,如果各位有兴趣的话,我会在适当的时候就其它各种齿轮诸如锥形齿轮,斜齿轮,齿轮齿条,人字齿轮,蜗轮蜗杆,内齿轮,行星齿轮等的画法与同仁们进行探讨. }*E;Z"a5il f8y0^ _u ]_B_[&J_Z 当然对于齿轮的画法,仁者见仁,智者见智,一定会有其它更好的方法,欢迎前辈们不吝赐教．谢！:) 2006-4-14 20:58 jianli0902 谢谢提供，顶一下 2006-4-26 21:01 jianli0902 谢谢提供学习，能不能把其他的齿轮的画法也传上来，我们新手学习一下，谢谢。 2006-6-3 08:04 aredong 很好,顶........................... 2006-6-3 20:46 Ray 希望多来一些这样的文章。 2007-3-23 16:24 kongkong12344 谢谢,学习一下 2007-7-30 18:34 zhaolong210 好东西! 顶一下!:D :D 2007-7-30 18:48 wxd7296 所有使用PRO软件绘制齿轮的同志们,你们好,你们辛苦了.为什么不使用专业的软件绘制呢?例如说CAXASOLID软件,只要输入参数,所有类型的齿轮,就OK了,根本不用这么复杂,这样做的话,不仅节省时间,更重要的是绘制出来的齿轮绝对精确.动心了吧?:D 2007-7-31 09:46 xiaolvzi 设计中这些资料本人没有找到, 2007-7-31 15:07 simonlwh 学习中,谢谢! 2007-8-1 08:43 wxd7296 请看我的超级秘密武器 2007-8-15 20:19 zhao378998635 这个在机械厂很重要的哦 不错要学学饿！:mad: 2007-8-17 22:42 q247931458 好东西收藏下 8}'` \_K'L 漫漫看 2008-3-5 13:35 txftxf3 齿轮 第二步_F_m(z3Y g,o_j D0=M*ZM*Z+M*2 8~&l_Q7__W v;{_G_^ D1=M*ZM*Z-M*2.5 Z1C_lp ^_R3N 这步是错的，应该是 _O#|-C.M_s;@_f__ D0=M*Z+M*24x&}8Q_J w%B8O&A_e D1=M*Z-M*2.5 渐开线圆柱齿轮设计 圆柱齿轮简化设计 圆柱齿轮几何设计计算 圆柱齿轮强度精确校核 齿形检查/模拟仿真 设计说明： 1. 齿轮传动设计步骤：1) 简化设计：根据齿轮传动的传动功率、输入转速、传动比等条件，确定中心距等主要参数。如果中心距已知，可跳过这一步。2) 几何设计计算：设计和计算齿轮的基本参数，并进行几何尺寸计算。3) 强度校核：在基本参数确定后，进行精确的齿面接触强度和齿根弯曲强度校核。4) 如果校核不满足强度要求，可以返回2)，修改参数，重新计算。2. 齿轮传动的特点：1) 渐开线齿廓可用直刃刀具加工，容易达到精度高成本低。2) 中心距可变，而传动比不变，制造和安装很方便。3) 作用力定向可使传动平稳。3. 要进入“强度精确计算”，是先进入“几何计算”输入基本参数，再进入强度计算。4. 齿形检查与模拟仿真提供了齿轮的齿形、与刀具的范成运动、刀具切削齿轮的过程模拟仿真，可用来检验设计参数的正确性和可能的根切和齿顶变尖，优化设计参数。对斜齿轮应输入其端面参数mt、αt、xt等。