齿轮齿条设计培训资料
齿轮传动设计培训讲解课件.ppt
轮的基圆为定圆，在其同一方向的内公
切线只有一条。所以无论两齿廓在任何
位置接触，过接触点所作两齿廓的公法
线为一固定直线，它与连心线O1O2的交 点C必是一定点。因此渐开线齿廓满足
定角速比要求。
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图d 渐开线齿廓满足定角速比证明
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由图d知，两轮的传动比为
i12
1 2
O2C O1C
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Δy—齿顶高变动系数
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二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —变位齿轮传动
齿轮变位的意义：
➢ 避免根切。
➢ 改善小齿轮的寿命（传动比较大时，使小齿轮齿厚 增大，大齿轮齿厚减小，使一对齿轮的寿命相当） ➢ 凑中心距以满足实际应用要求
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二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —平行轴斜齿轮圆柱齿轮传动
3）发生线与基圆的切点N即为渐开线上
K点的曲率中心，线段为K点的曲率半径。
随着K点离基圆愈远，相应的曲率
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半径愈大；而K点离基圆愈近，相应的 曲率半径愈小。
4）渐开线的形状取决于基圆的大小。如 图c所示，基圆半径愈小，渐开线愈弯曲；
基圆半径愈大，渐开线愈趋平直。当基
圆半径趋于无穷大时，渐开线便成为直
➢分度圆螺旋角β
法面参数为标准参数
斜齿轮的基本尺寸也是以其分度圆柱为基准圆来进行计算的。斜齿轮 分度圆柱上的螺旋线的切线与其轴线所夹锐角称为分度圆螺旋角（简称螺 旋角）。
螺旋角β是斜齿轮的重要的基本参数之一，由于轮齿倾斜了β角，使斜
齿轮传动时产生了轴向力，β越大，轴向力越大。
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齿轮齿条设计
第四章 齿轮设计4.1 齿轮参数的选择[8]齿轮模数值取值为m=10，主动齿轮齿数为z=6，压力角取α=20°，齿轮螺旋角为β=12°，齿条齿数应根据转向轮达到的值来确定。
齿轮的转速为n=10r/min ，齿轮传动力矩２221Ｎm ⋅，转向器每天工作８小时，使用期限不低于５年． 主动小齿轮选用20MnCr5材料制造并经渗碳淬火，而齿条常采用45号钢或41Cr4制造并经高频淬火，表面硬度均应在56HRC 以上。
为减轻质量，壳体用铝合金压铸。
4.2 齿轮几何尺寸确定[2] 齿顶高 ha =()()mmh m n an n 25.47.015.2=+⨯=+*χ,ha=17齿根高 hf ()()mmc h m n n an n 375.17.025.015.2=-+⨯=-+=**χ,hf=5.5齿高 h = ha+ hf =17+5.5=22.5分度圆直径 d =mz/cos β=mm337.1512cos 65.2=⨯d=61.348齿顶圆直径 da =d+2ha =61.348+2×17=95.348齿根圆直径 df =d-2hf =61.348-2×11基圆直径mmd d b 412.1420cos 337.15cos =⨯== α db=57.648法向齿厚为 5.2364.07.022tan 22⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=παχπn n n n m smm 593.4=×4=18.372端面齿厚为 5253.2367.0cos 7.022tan 222⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫⎝⎛+=βπαχπt t t t m smm 275.5=×4=21.1分度圆直径与齿条运动速度的关系 d=60000v/πn1=⇒v 0.001m/s齿距 p=πm=3.14×10=31.4齿轮中心到齿条基准线距离 H=d/2+xm=37.674（7.0）4.3 齿根弯曲疲劳强度计算[11]4.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择（1） 由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。
齿轮基础培训
培训内容与要求：1、工艺科(1)、介绍设备的基本结构和原理；（需准备结构及原理图纸）(2)、设备的基本操作与各项相关工艺参数确定；（需理论和现场）(3)、调试或维护中注意事项；（需提供书面资料）(4)、机床加工过程中有哪些因素会影响到工件加工精度，怎样提高加工精度及效率；(5)、切削用量的选择；（需提供PPT等书面材料）(6)、案例分析：常见影响加工精度的因素和预防。
（需提供实例解析资料）2、设备科(1)、各关重部件原理解析；（需准备图纸资料）(2)、设备整体运作原理；（需准备整体结构图纸资料）(3)、电、气、液控制原理解析；（需准备图纸资料）(4)、设备安全防范；（需确定设备各运动部分防护等级或质量）(5)、误操作等注意事项；（需提供书面资料以确定日后责任划分）(6)、需改善之防呆措施；（根据现有程序误操作可引起硬件交涉的）(7) 电控连接（伺服控制器及变频器等）及操作界面重要数据参数说明；（需图纸及资料说明）(8)、调试或维护中注意事项；（需提供书面资料）(9)、耗材、易损件等型号确定；（需提供相应零件清单及非标零件图纸等）(10)、案例分析：常见故障问题处理方法及可预见性问题总结预防；（需提供实例解析资料）（11）、维护保养内容确定;（需提供书面资料）（12）、后期设备优化（产能提升、能耗降低）空间。
3、制造车间(1)、日常操作及各项监控界面认识；（需界面图片和现场实例操作）(2)、异常处理操作：简易故障排除；（需界面图片和现场实例操作）(3)、装换刀（砂轮）、对刀、打刀架刀具的跳动技巧；工装更换，打跳动技巧；（现场操作传授）(4)、工件装夹安全规范；（现场操作传授）(5)、日常需维护项目：一二级保养内容；（需提供相应事项书面文件）(6)、设备点检规范及操作工应负责的保养项目及方法介绍；（需准备相应内容资料等）(7)、案例分析：各类品质、安全案例——因设备点检不到位、工件装夹不到位及操作不当引发工废、工伤、刀具损坏或者刀具装夹不正确导致的品质问题等；（需PPT演示分析案例）(8)、油品和切削液等使用、添加及更换方法；（需书面资料说明）(9)、安全事项培训。
齿轮(设计手册)(一)2024
齿轮(设计手册)（一）引言概述：齿轮是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各个领域。
本文旨在介绍齿轮的设计原理和应用，涵盖了齿轮的基本知识以及设计过程中需要考虑的要点。
正文：1. 齿轮的类型1.1 直齿轮1.1.1 直齿轮的结构及工作原理1.1.2 直齿轮的优缺点1.1.3 直齿轮的应用领域1.2 锥齿轮1.2.1 锥齿轮的结构及工作原理1.2.2 锥齿轮的优缺点1.2.3 锥齿轮的应用领域1.3 内啮合齿轮1.3.1 内啮合齿轮的结构及工作原理1.3.2 内啮合齿轮的优缺点1.3.3 内啮合齿轮的应用领域1.4 行星齿轮1.4.1 行星齿轮的结构及工作原理1.4.2 行星齿轮的优缺点1.4.3 行星齿轮的应用领域1.5 正、斜面齿轮1.5.1 正、斜面齿轮的结构及工作原理 1.5.2 正、斜面齿轮的优缺点1.5.3 正、斜面齿轮的应用领域2. 齿轮设计的要点2.1 齿轮的几何参数设计2.1.1 模数的选择2.1.2 齿数的计算方法2.1.3 齿轮的齿宽设计2.2 齿轮的材料选择2.2.1 常见的齿轮材料2.2.2 材料选择的考虑因素2.3 齿轮的强度计算2.3.1 齿轮强度的基本概念2.3.2 强度计算方法的选择2.4 齿轮的齿面硬度设计2.4.1 齿面硬度的作用2.4.2 齿面硬度设计的方法2.5 齿轮的润滑与噪声控制2.5.1 齿轮的润滑方式2.5.2 齿轮噪声的控制方法3. 齿轮设计实例分析3.1 某机械装置的齿轮传动设计3.1.1 设计目标和要求3.1.2 齿轮的选择和设计参数计算 3.1.3 材料选择和强度计算3.1.4 润滑和噪声控制策略3.2 另一款机械设备的齿轮传动设计 3.2.1 设计目标和要求3.2.2 齿轮的选择和设计参数计算 3.2.3 材料选择和强度计算3.2.4 润滑和噪声控制策略4. 齿轮制造工艺4.1 制造齿轮的常见方法4.1.1 铸造法4.1.2 切削法4.1.3 成形法4.2 齿轮加工的主要工序4.2.1 齿轮的车削加工4.2.2 齿轮的磨削加工4.2.3 齿轮的热处理4.3 齿轮质量检测方法4.3.1 齿轮的检测要点4.3.2 常用的齿轮检测方法总结：本文简要介绍了齿轮的基本原理和分类，并详细阐述了齿轮设计过程中需要考虑的要点，包括几何参数设计、材料选择、强度计算、齿面硬度设计以及润滑和噪声控制。
齿轮齿条设计
4.1 齿轮参数的选择[8]齿轮模数值取值为m=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°,标准齿轮各部分尺寸都与模数有关，且都与模数成正比。
规定齿顶高ha=h *a m, h *a 和c *分别称为齿顶高系数和顶隙系数。
正常齿制齿轮h *a =1, c *=0.25。
齿轮选用20MnCr5材料制造并经渗碳淬火，而齿条常采用45号钢或41Cr4制造并经高频淬火，表面硬度均应在56HRC 以上。
为减轻质量，壳体用铝合金压铸。
4.2 齿轮几何尺寸确定[2]齿顶高 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm分度圆直径 d =mz d=4×150=600 mm齿顶圆直径 d a =d+2 h a d a =608 mm齿根圆直径 d f = d-2 h f =600-2×5=590mm基圆直径 d b =d αcos =564mm齿厚为 s=p/2=πm/2=6.28齿槽宽 e= p/2=πm/2=6.28齿距 p=πm=3.14×4=12.564.3 齿根弯曲疲劳强度计算[11]4.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择（1） 由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。
（2） 齿轮模数值取值为m=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°.（3） 齿轮选用20MnCr5或15CrNi6材料制造并经渗碳淬火，硬度在56-62HRC 之间，取值60HRC.4.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。
σF =z bm KT 22Y F Y S ≤[σF ]m ≥32][2F S F d Y Y z KT σψ• T=9.55×106×ωωn P [σF ]=FF N S Y limσ式中 K —载荷因数，由表7—8，取K=1.2;T —齿轮的理论转矩，T=105845N ·mσF —齿根实际最大弯曲应力（Mpa ）[σF ]—齿轮的许用弯曲应力（Mpa ）b —轮齿的工作宽度（mm ）d ψ—齿宽因数，见表7-12Y F —齿形修正因数，见表7-11Y S —应力修正因数，见表7-11Y N —弯曲疲劳寿命因数，见图7-30lim F σ—弯曲疲劳极限，见图7-31S F —弯曲疲劳强度安全因数，见表7-10取齿宽系数 d ψ=0.8齿轮齿数 z=150许用弯曲应力 201.25MpaσF =189≤201.25= [σF ]m ≥4，取m=44.3.3齿面接触疲劳强度校核校核公式为σH =3.53Z E μμ121±⨯bdKT ≤[σH ] 式中K 为载荷因数，见表7-8，取K=1.2Z E —材料的弹性因数MPa ，见表7-9，取 Z E =144σH —齿面的实际最大接触应力μ—齿数比[σH ]=HH N S Z lim σ 式中[σH ]—齿轮的许用接触应力N Z —接触疲劳寿命因数，如图7-27取N Z =1.6lim H σ—接触疲劳极限，如图7-28，取lim H σ=600H S —接触疲劳强度安全因数，见表7-10，取H S =1.2[σH ]=800MpaσH =600Mpa ≤[σH ]=800Mpa第五章 齿条的设计5.1齿条的设计[6]根据齿轮齿条的啮合特点:(1) 齿轮的分度圆永远与其节圆相重合,而齿条的中线只有当标准齿轮正确安装时才与其节圆相重合.(2) 齿轮与齿条的啮合角永远等于压力角.因此,齿条模数m=4，压力角 20=α齿条断面形状选取圆形选取齿数z ＝60齿顶高系数1=*an h 顶隙系数 25.0=*n C 齿顶高 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm最终确定齿条为650mm 长（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。
齿轮培训教材
f ´i，ff，±fpt， ±fpb， 在齿轮一周内，多次周期 f " i，ffβ 地重复出现的误差 Fβ，Fb，±Fpx 齿向线的误差
4.2.4 推荐圆柱齿轮检验项目：
精度等级
项目 Ⅰ 公 差 组 Ⅱ Ⅲ 5~7 F´i 或Fp f ´i或ff，±fpt， Fβ 7~8 F “ i，Fw 或Fr， Fw f “ i， ff， ±fpt或 ff、 ±fpb Fβ Fr ±fpt Fβ 9~10
4.2.5 误差的有关关系式： 1）F´i = Fp + ff ； 3）F“i =1.4*Fr； 2）f ´i=0.6*（fpt+ff）； 4）ffβ=f ´i*cosβ；
剃齿
热处理
抛丸
校直
磨工
检验
3.2盘齿轮加工过程流程
车工 车工 拉内花键
手动箱结合齿
插外花键
倒角
电子束或激 光焊接
压装
剃齿
倒棱
滚齿
热处理
压装
磨内孔端面
磨锥面
检验
注：青色为齿轮内花键连接轴的结构 黄色为带有结合齿同步锥的齿轮工序 红色为结合齿同步锥与齿轮焊接的工序
3.3齿轮加工的工艺方法
•
渐开线圆柱外齿轮： 粗加工一般采用滚齿或插齿工艺；精加工可以热前剃齿或热处理 后强力珩齿或磨齿等；当然，目前也有通过电化学加工齿轮。 强力珩齿是最近几年新发展的工艺方法，热后磨齿工艺一般用于 模数较大（m≥4）的齿轮。 无论是滚齿、插齿、剃齿还是珩齿或磨齿，其加工方法都为展成 法。 渐开线圆柱内齿轮： 主要为行星齿轮组的内齿圈，可以采用拉齿或插齿工艺，热后精加 工不易通过珩齿和磨齿实现，但可通过硬拉工艺来提高精度。
齿轮设计基础知识点总结
齿轮设计基础知识点总结齿轮是一种常见的运动传动装置，广泛应用于各个行业的机械设备中。
它的设计涉及到许多基础知识点，下面将对齿轮设计的基本原理、齿轮参数和齿轮制造工艺等方面进行总结。
1. 齿轮的基本原理齿轮是通过齿与齿之间的啮合来传递动力和转动运动的。
它主要由两个部分组成，一个是主动轮，另一个是从动轮。
主动轮通过齿与从动轮的齿相互咬合，在外力的作用下产生相应的转动。
2. 齿轮的参数齿轮设计中常用的参数有模数、齿数、压力角等。
模数是齿轮齿槽的尺寸参数，用于表示齿轮的大小；齿数表示齿轮上的齿的数量，对于同样的模数，齿数越多，齿轮越小；压力角是齿轮齿条与齿轮中心线的夹角，直接影响齿轮传动的精度和传动效率。
3. 齿轮的啮合方式齿轮的啮合方式主要分为外啮合和内啮合两种。
外啮合是指齿轮齿条的外侧相互啮合，常见于汽车和机械工程中；内啮合是指齿轮齿条的内侧相互啮合，常见于工业机器人和飞机发动机等高速设备中。
4. 齿轮的传动比齿轮的传动比是指主动轮转动一圈时，从动轮转动的圈数。
齿轮的传动比可以根据齿数的比值计算得出，传动比越大，从动轮的转速越快，转矩越小。
5. 齿轮制造工艺齿轮的制造工艺一般包括齿形设计、齿轮加工和齿轮热处理等步骤。
齿形设计是根据齿轮的传动要求和参数进行计算和绘制；齿轮加工包括铣削、滚齿、切割等工艺，用于加工齿轮的齿条；齿轮热处理是通过加热和冷却工艺，提高齿轮的硬度和耐磨性。
总结：齿轮设计是机械工程领域中的基础知识，涉及到许多方面的内容。
本文对齿轮的基本原理、参数、啮合方式、传动比和制造工艺等进行了总结，希望能对读者了解齿轮设计提供一定的帮助。
在实际的齿轮设计过程中，还需要结合具体的工程要求和实际情况进行综合考虑和分析，以确保设计的齿轮具有良好的传动效果和可靠性。
对于齿轮制造企业和机械工程师来说，深入了解齿轮设计基础知识，不断学习和创新，将有助于提高工作效率和产品品质。
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使学员能够熟练掌握kisssoft软件在齿轮设 计、校核及优化方面的应用，提高学员的 齿轮设计能力和解决实际问题的能力。
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齿轮设计基础
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掌握利用kisssoft进行齿轮强度校核的方法 和步骤，包括弯曲强度、接触强度等。
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学习如何利用kisssoft进行齿轮的优化设计 ，以提高齿轮传动的效率和可靠性。
kisssoft齿轮培训
目录
• 齿轮基础知识 • kisssoft软件介绍 • 齿轮设计流程 • 齿轮加工工艺 • 齿轮检测与评估 • kisssoft在齿轮培训中的应用
01
齿轮基础知识
齿轮定义及分类
齿轮定义
齿轮是一种机械传动元件，它通 过轮齿间的啮合来传递动力和运 动。
齿轮分类
根据齿形、齿向、齿线形状等特 征，齿轮可分为直齿圆柱齿轮、 斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗 杆等多种类型。
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4.1 齿轮参数的选择[8]
齿轮模数值取值为m=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°,标准齿轮各部分尺寸都与模数有关，且都与模数成正比。
规定齿顶高ha=h *a m, h *
a 和c *分别称为齿顶高系数和顶隙系数。
正常齿制齿轮h *a =1, c *=0.25。
齿轮选用20MnCr5材料制造并经渗碳淬火，而齿条常采用45号钢或41Cr4制造并经高频淬火，表面硬度均应在56HRC 以上。
为减轻质量，壳体用铝合金压铸。
4.2 齿轮几何尺寸确定[2]
齿顶高 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm
齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm
齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm
分度圆直径 d =mz d=4×150=600 mm
齿顶圆直径 d a =d+2 h a d a =608 mm
齿根圆直径 d f = d-2 h f =600-2×5=590mm
基圆直径 d b =d αcos =564mm
齿厚为 s=p/2=πm/2=6.28
齿槽宽 e= p/2=πm/2=6.28
齿距 p=πm=3.14×4=12.56
4.3 齿根弯曲疲劳强度计算[11]
4.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择
（1） 由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。
（2） 齿轮模数值取值为m=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°.
（3） 齿轮选用20MnCr5或15CrNi6材料制造并经渗碳淬火，硬度在56-62HRC 之间，
取值60HRC.
4.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。
σF =z bm KT
22Y F Y S ≤[σF ]
m ≥32]
[2F S F d Y Y z KT σψ• T=9.55×106×ω
ωn P [σF ]=
F
F N S Y lim σ
式中 K —载荷因数，由表7—8，取K=1.2;
T —齿轮的理论转矩，T=105845N ·m
σF —齿根实际最大弯曲应力（Mpa ）
[σF ]—齿轮的许用弯曲应力（Mpa ）
b —轮齿的工作宽度（mm ）
d ψ—齿宽因数，见表7-12
Y F —齿形修正因数，见表7-11
Y S —应力修正因数，见表7-11
Y N —弯曲疲劳寿命因数，见图7-30
lim F σ—弯曲疲劳极限，见图7-31
S F —弯曲疲劳强度安全因数，见表7-10
取齿宽系数 d ψ=0.8
齿轮齿数 z=150
许用弯曲应力 201.25Mpa
σF =189≤201.25= [σF ]
m ≥4，取m=4
4.3.3齿面接触疲劳强度校核
校核公式为σH =3.53Z E μμ121±⨯bd
KT ≤[σH ] 式中K 为载荷因数，见表7-8，取K=1.2
Z E —材料的弹性因数MPa ，见表7-9，取 Z E =144
σH —齿面的实际最大接触应力
μ—齿数比
[σH ]=H
H N S Z lim σ 式中[σH ]—齿轮的许用接触应力
N Z —接触疲劳寿命因数，如图7-27取N Z =1.6
lim H σ—接触疲劳极限，如图7-28，取lim H σ=600
H S —接触疲劳强度安全因数，见表7-10，取H S =1.2
[σH ]=800Mpa
σH =600Mpa ≤[σH ]=800Mpa
第五章 齿条的设计
5.1齿条的设计[6]
根据齿轮齿条的啮合特点:
(1) 齿轮的分度圆永远与其节圆相重合,而齿条的中线只有当标准齿轮正确安装时才与其
节圆相重合.
(2) 齿轮与齿条的啮合角永远等于压力角.
因此,齿条模数m=4，压力角ο20=α
齿条断面形状选取圆形
选取齿数z ＝60
齿顶高系数
1=*an h 顶隙系数 25
.0=*n C 齿顶高 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm
齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm
齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm
最终确定齿条为650mm 长。