传动的设计计算(旧)
主要参数的选择
| 齿数比u | 齿数z | 模数m | 螺旋角β | 齿宽系数φ |
|---|---|---|---|---|
|
齿数比u=z2/z1 对于一般减速传动，取u≤6～8。开式传动或手动传动，有时u可达8～12 |
当中心距一定时，齿数取多，则重合度εα增大，改善了传动的平稳行。同时齿数多则模数小，齿顶圆直径小，可使滑动比减小，因此磨损小、胶合的危险性也小，并且又能减小金属切削量，节省材料，降低加工成本。但是齿数增多则模数减小，轮齿的抗弯强度降低，因此，在满足抗弯强度的条件下，宜取较多的齿数 通常取z1≥18～30，闭式传动，硬度小于350HBS，过载不大，宜取较大值；硬度大于350HBS，过载大，宜取较小值；开式传动宜取较小值。对载荷平稳、不重要的手动机构甚至可以取到z1＝10～12。而对高速胶合危险性大的传动，荐用z1≥25～27。一般减速器中常取z1＋z2＝100～200 当齿轮的齿数z＞100时，为了便于加工，尽量不使齿数z为质数。在满足传动要求的前提下，尽量使z1、z2互为质数，以便分散和消除齿轮制造误差对传动的影响 |
模数由强度计算或结构设计确定，要求圆整为标准值，传递动力的齿轮传动m≥2mm 初步确定模数时，一般对于软齿面齿轮(齿面硬度≤350HBS)外啮合传动m＝(0.007～0.02)a 对于硬齿面齿轮(齿面硬度＞350HBS)外啮合传动m＝(0.016～0.0315)a；载荷平稳，中心距大时取小值，反之取大值。开式齿轮传动m＝0.02a左右 |
β角太小。将失去斜齿轮的优点；但太大会引起很大的轴向力。一般取β＝8°～15°，常取8°～12°；人字齿轮一般取β＝25°～40°，常取稍大于30° |
齿宽系数取大些，可使中心距及直径d减小，但是齿宽越大，载荷沿齿宽分布不均的现象越严重 齿宽系数常表示为：φa=b/a、φd＝b/d1、φm＝b/m 一般φa＝0.1～1.2，闭式传动常用φa＝0.3～0.6。通常减速器常取φa＝0.4，变速箱中换档齿轮常用φa＝0.12～0.15。开式传动常用φa＝0.1～0.3。在设计标准减速器时，φa要符合标准中规定的数值，其值为：0.2，0.25，0.3，0.4，0.5，0.6，0.8，1.0，1.2 φd＝0.5(i±1)φa，一般取φd＝0.2～0.4。对闭式传动：当齿面硬度小于350HBS时，齿轮对称轴承布置并靠近轴承时，φd＝0.8～1.4；齿轮不对称轴承或悬臂布置、结构刚度较大时，取φd＝0.6～1.2，结构刚度较小时，φd＝0.4～0.9。当齿面硬度大于350HBS时，φd的数值应降低一倍。对开式齿轮传动：φd＝0.3～0.5 φm＝0.5(i±1)φaz1＝φdz1。一般φm＝8～25。当加工和安装精度高时，可取大些；对开式齿轮传动可取φm＝8～15；对重载低速齿轮传动，可取φm＝20～25 |
主要尺寸的初步确定
齿轮传动的主要尺寸(中心距a、或小齿轮分度圆直径d1、或模数m)可按下述方法之一初步确定。
1)参照已有的工作条件相同或类似的齿轮传动，用类比方法初步确定主要尺寸。
2)根据齿轮传动在设备上的安装、结构要求，例如中心距、中心高以及外廓尺寸等要求，定出主要尺寸。
3)根据表“圆柱齿轮传动简化设计计算公式”的简化计算公式确定主要尺寸。
利用简化公式计算尺寸时，对闭式齿轮传动，如两个齿轮或两齿轮之一为软齿面(齿面硬度≤350HBS)，可只按接触强度的计算公式确定尺寸；若两齿轮均为硬齿面(齿面硬度＞350HBS)，则应同时按接触强度及抗弯强度的计算公式确定尺寸，并取其中大值。对开式齿轮传动，可只按抗弯强度的计算公式确定模数m，并应将求得的m值加大10％～20％，以考虑磨损的影响。
表“圆柱齿轮传动简化设计计算公式”中的接触强度计算公式适用于钢制齿轮；对于钢对铸铁，铸铁对铸铁齿轮传动，应将求得的a或d1分别乘以0.9及0.83。
根据简化计算定出主要尺寸之后，对重要的传动还应进行校核计算，并根据校核计算的结果重新调整初定尺寸。对低速不重要的传动，可不必进行强度校核计算。
圆柱齿轮传动的作用力计算公式
圆柱齿轮传动简化计算公式
圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度与齿根弯曲疲劳强度校核计算公式
原动机和工作机工作特性示例
①额定转距＝最大切削、压制、冲压转距。
②额定转距＝最大起动转距。
③额定转距＝最大轧制转距。
④电流控制力矩限制器。
⑤由于轧制带材经常开裂，可提高KA至2.0。
| 工作特征 | 原动机 |
|---|---|
| 均匀平稳 | 电动机(例如直流电动机)，均匀运转的蒸气机、燃气轮机(小的，启动力矩很小) |
| 轻微振动 | 蒸气轮机、燃气轮机、液压马达、电动机(经常启动，启动转矩较大) |
| 中等振动 | 多缸内燃机 |
| 强烈振动 | 单缸内燃机 |
| 工作特征 | 工作机 |
|---|---|
| 均匀平稳 | 发电机，均匀传动的带式运输机或板式运输机，螺旋输送机，轻型升降机，包装机，机床进给传动，通风机，轻型离心机，离心泵，轻质液态物质或均匀密度材料搅拌器，剪切机、冲压机①，车床，行走机构② |
| 轻微振动 | 不均匀传动(包装件)的带运输机或板式运输机，机床主传动，重型升降机，起重机旋转机构，工业和矿业通风机，重型离心分离器，离心泵，稠粘液体或变密度材料搅拌机，多缸活塞泵，给水泵，普通挤压机，压光机，转炉，轧机③(连续锌条、铝条以及线材和棒料轧机) |
| 中等振动 | 橡胶挤压机,塑胶和塑料搅拌机，球磨机(轻型)木工机械(锯片、木车床)，钢坯初轧机③④，提升机械，单缸活塞泵 |
| 强烈振动 | 挖掘机(铲斗传动装置、多斗传动装置、筛分传动装置动力铲)，球墨机(重型)，橡胶搓揉机，破碎机(石块、矿石)，冶金机械，重型给水泵，旋转式钻机，压砖机，去皮机卷筒，落砂机，带材冷轧机③⑤，碾碎机 |
材料特性系数ZE
①额定转距＝最大切削、压制、冲压转距。
②额定转距＝最大起动转距。
③额定转距＝最大轧制转距。
④电流控制力矩限制器。
⑤由于轧制带材经常开裂，可提高KA至2.0。
| 小齿轮材料 | 大齿轮材料 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 钢 | 铸钢 | 球墨铸铁 | 铸铁 | 锡青铜 | 铸锡青铜 | 织物层压塑料 | |
| 钢 | 189.8 | 188.9 | 181.4 | 162 | 159.8 | 155 | 56.4 |
| 铸钢 | - | 188 | 180.5 | 161.4 | - | - | - |
| 球墨铸铁 | - | - | 173.9 | 156.6 | - | - | - |
| 铸铁 | - | - | - | 143.7 | - | - | - |
