齿轮校核
齿轮强度校核
1档位参数
传输功率：600kW
输入转速：25.68rpm；输出转速：6.0rpm
Z1=25m=36 42CrMo
Z2=107m=36 ZG35CrMo
齿宽：600mm
热处理：a）软齿面B）硬齿面（中频表面淬火）
2强度校核
1）根据软齿面检查
a）系数选择
使用系数Ka=1.25动载荷系数kV=1.2齿重分布系数KH=1.025 KF=1.0齿间载荷分配系数KH=1.2kf=1.2应力修正系数ysa1=1.58ysa1=1.8
弹性系数Ze=189.8，寿命系数Zn1=1.6，Zn2=1.58，yn1=2.3，YN2=2.2齿廓系数yfa1=2.75 yfa2=2.3
b）确定疲劳极限
接触疲劳极限σH1=1180mpaσh2=650mpa
弯曲疲劳极限σF1=380MPaσF2=300mpa
最小接触安全系数sh=1.1
最小弯曲安全系数sh=1.3
c）计算结果
2）硬齿面检查
a）系数选择
分布系数KF=1.01，齿重=1.01，KF=1.01
齿间载荷分配系数KH=1.1kf=1.1，应力修正系数ysa1=1.58，ysa1=1.8弹性系数Ze=189.8，寿命系数Zn1=1.6，Zn2=1.58，yn1=2.3，YN2=2.2
齿廓系数yfa1=2.75 yfa2=2.3
b）确定疲劳极限
接触疲劳极限σH1=1200Mpaσh2=700MPa
弯曲疲劳极限σF1=400MPaσF2=350Mpa
最小接触安全系数sh=1.2
最小弯曲安全系数sh=1.5
d）计算结果
齿轮是一种机械元件，它在轮缘上连续啮合以传递运动和动力。变速器已经使用很长时间了。19世纪末，齿轮加工方法的生成原理和基于此原理的专用机床和工具层出不穷。随着生产的发展，齿轮传动的稳定性越来越受到人们的重视。
通常有齿、槽、端面、法向面、顶圆、根圆、基圆和分度圆。
轮齿
简言之，齿是用于啮合的齿轮的凸面部分。这些突起通常呈放射状排列。匹配齿轮上的齿相互接触，使齿轮连续啮合。
肺泡
它是齿轮上两个相邻齿之间的间隙。端面是与圆柱齿轮或蜗杆上的齿轮或蜗杆轴线垂直的平面。
端面
它是齿轮两端的平面。
法向平面
指垂直于齿线的平面。
附录圆
指齿尖所在的圆。
石圈
指凹槽底部的圆。
基圆
渐开线的生成线是一个纯滚动圆。
分裂圆
它是用于计算齿轮端面几何尺寸的参考圆。
齿轮结构设计和校核
直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准值的。在强度计算时，则以齿宽中 点处的当量齿轮作为计算的依据。对轴交角 刀=90。的直齿锥齿轮传动，其齿数 比u 、锥距&图＜直齿锥齿轮传动的几何参数 ＞）、分度圆直d i , d 2、平均分度圆直 径d mi, d m2当量齿轮的分度圆直径d vi , d v2之间的关系分别为： Zj "亠 =■? 现以g 表示当量直齿圆柱齿轮的模数，亦即锥齿轮平均分度圆上轮齿 的模数（简称平均模数），则当量齿数 z v 为 (a) 丘二胆*勇诃娠屁丙pl 2 2 1 _________________ R (b) V 2 2 _ dm2 _ R - ~ = ~R - 令? R =b/R,称为锥齿轮传动的齿宽系数，通常取 ? R =0.25-0.35,最常用的值为 ~c = ? R =1/3 由右图可 找出当量 直齿圆柱 齿轮得分 度圆半径 r v 与平均 分度圆直 径d m 的关 系式为 AjIL 2cos8 --(e) 直齿锥齿轮传动的几何参数
(0 显然，为使锥齿轮不至发生根切，应使当量齿数不小于直齿圆柱齿轮 的根切齿数。另外，由式(d)极易得出平均模数mm和大端模数m的关系为 111^=111(1-0.5^)------------------------------------ (h) 、直齿圆锥齿轮的背锥及当量齿数 为了便于设计和加工，需要用平面曲线来近似球面曲线，如下图 OAB为分度圆锥，和为轮齿在球面上的齿顶高和齿根高，过点A作直线AO丄AO与圆锥齿轮轴线交于点O,设想以OO为轴线，OA为母线作一圆锥OAB,称为直齿圆锥齿轮的背锥。由图可见A、B附近背锥面与球面非常接近。因此，可以用背锥上的齿形近似地代替直齿圆锥齿轮大端球面上的齿形。从而实现了平面近似球面。
齿轮校核强度验算
齿轮校核强度验算 ２０１２年０３月２９日
目录 １． 选择齿轮材料 ......................................................... 4 ２． 初步确定主要参数 .. (5) ２．１接触强度确定中心距 ................................................. 5 ２．２初步确定模数、齿数、螺旋角、齿宽、变位系数等几何参数 ............... 6 ３． 齿面接触强度核算 .. (7) ３．１分度圆上名义切向力t F .............................................. 7 ３．２使用系数A K ....................................................... 7 ３．３动载系数v K ....................................................... 7 ３．４螺旋线载荷分布系数βH K ............................................ 8 ３．５齿间载荷分布系数αH K .............................................. 8 ３．６节点区域系数H Z ................................................... 8 ３．７弹性系数E Z ....................................................... 8 ３．８重合度系数εZ ..................................................... 9 ３．９螺旋角系数βZ ..................................................... 9 ３．１０小齿轮大齿轮的单对齿啮系数B Z 、D Z .............................. 9 ３．１１计算接触应力H σ ................................................ 10 ３．１２寿命系数NT Z ................................................... 10 ３．１３润滑油膜影响系数R V L Z Z Z ....................................... 10 ３．１４齿面工作硬化系数W Z ............................................ 11 ３．１５尺寸系数X Z .................................................... 11 ３．１６安全系数H S .................................................... 11 ４齿轮弯曲强度核算 . (12) ４．１螺旋线载荷分布系数βF K ........................................... 12 ４．２螺旋线载荷分布系数αF K ........................................... 12 ４．３齿轮系数αF Y (12)
轴结构设计和强度校核
一、轴的分类 按承受的载荷不同, 轴可分为： 转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。如减速器中的轴。虚拟现实。 心轴——工作时仅承受弯矩的轴。按工作时轴是否转动，心轴又可分为： 转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。如火车轮轴。 固定心轴——工作时轴承受弯矩，且轴固定。如自行车轴。虚拟现实。 传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。如汽车变速箱至后桥的传动轴。 固定心轴转动心轴
转轴 传动轴 二、轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中最常用的是45号钢。 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。 必须指出：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可以选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。
各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。 高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 轴的常用材料及其主要力学性能见表。
齿轮结构设计和校核
直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准值的。在强度计算时，则以齿宽中点处的当量齿轮作为计算的依据。对轴交角∑=90°的直齿锥齿轮传动，其齿数比u、锥距R(图<直齿锥齿轮传动的几何参数>)、分度圆直d1,d2、平均分度圆直径d m1,d m2、当量齿轮的分度圆直径d v1,d v2之间的关系分别为： 令φR=b/R，称为锥齿轮传动的齿宽系数，通常取φR=0.25-0.35,最常用的值为φ =1/3。于是 R 由右图可 找出当量 直齿圆柱 齿轮得分 度圆半径 r 与平均 v 分度圆直 径d m的关 系式为 直齿锥齿轮传动的几何参数 现以m m表示当量直齿圆柱齿轮的模数，亦即锥齿轮平均分度圆上轮齿的模数（简称平均模数），则当量齿数z v为
显然，为使锥齿轮不至发生根切，应使当量齿数不小于直齿圆柱齿轮的根切齿数。另外，由式(d) 极易得出平均模数m m和大端模数m的关系为 一、直齿圆锥齿轮的背锥及当量齿数 为了便于设计和加工，需要用平面曲线来近似球面曲线，如下图。 OAB为分度圆锥，和为轮齿在球面上的齿顶高和齿根 高，过点A作直线AO1⊥AO，与圆锥齿轮轴线交于点O1，设想以OO1为轴线， O 1A为母线作一圆锥O 1 AB，称为直齿圆锥齿轮的背锥。由图可见A、B 附近 背锥面与球面非常接近。因此，可以用背锥上的齿形近似地代替直齿圆锥齿轮大端球面上的齿形。从而实现了平面近似球面。
将背锥展成扇形齿轮，它的参数 等于圆锥齿轮大端的参数，齿数就是圆锥齿 轮的实际齿数。将扇形齿轮补足，则齿数 增加为。这个补足后的直齿圆柱齿轮称为 当量齿轮，齿数称为当量齿数。其中 当量齿数的用途： 1.仿形法加工直齿圆锥齿轮 时，选择铣刀的号码。 2.计算圆锥齿轮的齿根弯曲 疲劳强度时查取齿形系数。 标准直齿圆锥齿轮不发生根切的最 少齿数与当量齿轮不发生根切的最少齿 数的关系： 二、直齿圆锥齿轮的几何尺寸 标准直齿圆锥齿轮机构的几何尺寸计算公式 名称代 号 计算公式 小齿轮大齿轮 分度 圆 锥 角 齿顶 高 齿根 高 分度 圆
《齿轮计算程序2013》简介
《齿轮计算程序2013》 简介 制作：邓时俊
圆柱齿轮传动计算圆柱齿轮齿厚参数计算圆柱蜗杆传动计算锥齿轮传动计算交错轴斜齿轮传动计算 齿轮精度示例引用标准参考文献 前言点击进入页面圆柱齿轮切齿误差分析圆柱齿轮切齿验算
前言 《齿轮计算程序2013》是采用Microsoft Excel（2007、2003兼容）编制的有关圆柱齿轮传动计算、交错轴斜齿轮传动计算、圆柱齿轮齿厚参数计算、圆柱齿轮切齿误差分析、圆柱齿轮切齿验算、齿轮齿条传动计算、锥齿轮传动计算、圆柱蜗杆传动计算以及齿轮精度计算等程序。 软件开发本着实用的原则，各程序的输入和判断过程力求简捷，符合常规的设计计算过程，设计与工艺密切结合，在设计过程中融入必要的传动质量指标计算、承载能力验算。 圆柱齿轮传动计算程序里有采用标准刀具切齿的验算，圆柱蜗杆传动计算程序里有蜗轮滚刀计算，弧齿锥齿轮传动计算程序里有可采用的标准刀盘参数。 通过VBA窗体或工作表输入主参数，并显示部分计算和验算结果。有些参数（如模数/ 径节、径向变位系数/ 法向变位系数）设置多种输入方式以便于操作，有必要的提示和错误警告，完整的输出单独列表，可打印或保存。只要具有齿轮设计和齿轮工艺的基本知识就可很快掌握运用。 如须查看各程序的计算过程、进行修改或二次开发。输入密码dsj402*即可撤销工作簿、工作表（显示隐藏的工作表）和VBAProject 的保护。 由于本程序应用了Microsoft Excel VBA，Excel2003首先要设置好安全级，进入后点击视图→工具栏→Visual Basic，再点击右下方小窗口的“安全”，出现“安全性”窗口，将安全级设置为“中”。双击文件名后，在出现的“安全警告”窗口中，点击“启用宏（E）”（对其警告无须顾虑），即可打开文件。Excel2007则通过左上角Office按钮→ Excel选项→信任中心→“信任中心设置”按钮，在“信任中心”对话框中选择“宏设置”→“启用所有宏”。 以下是各计算程序的简介：
KISSsoft关于齿轮强度的计算中文版
3. 强度计算 输入你自己的材料数据 在Kisssoft的数据库中已经包含了一些塑料的数据，如果你想在kisssoft中储存你的一些关于塑料齿轮的数据，你可以使用以下方法： 这里我们用已经做好的POM表 首先点击“Extras”->“Data base tool”，选择相应的数据然后进行计算，如图3-1。或者输入自己的数据，点击“material basic base”并在对话框的底部点击“+”，就会出现一个对话框，在这个对话框中就可以输入数据。如图3-2 （图3-1）
（图3-2） 结合有效的齿型计算强度 在KISSsoft系统中如何激活“graphical method(图解法)”。当你输入强度时，在对话框的右下方点击“Details”按钮，然后在“Form factor Yf and Ys”的下拉菜单中选择“using graphical method”如图所示
现在，计算时首先计算出的是齿轮的齿形系数Yf和它的应力修整系数Ys. 你也可以在KISSsoft系统中显示齿根应变系数，点击“Path of contact”输入你所需的设置参数，并进行运算。如下图： “Path of contact”的设置版面 然后你点击“Graphics”->“Path of contact”, 选择你所需要的图表，例如选择应力强度曲线（stress curve）的2D形式。
Tooth root stresses and Hertzian pressure
Tooth root stresses, progression in the tooth root
齿轮设计校核
问题 ： 对直齿圆柱齿轮减速器，小齿轮为50齿，大齿轮75齿，模数为4，材料都为40Cr 。小齿轮速度为2300转每分钟，传递的功率为235KW,不用考虑效率。工作年限为10年，每天2小时，轻微震动 齿轮几何尺寸计算 <1>计算分度圆直径 11504200d z m mm =?=?= 22754300d z m mm =?=?= <2>计算中心距 12()/2(200300)/2250a d d mm =+=+= 1按齿面接触疲劳强度设计校核 1.1各参数值的确定 ⑴小齿轮传递的扭矩 65119.55*10/9.75810T P n N mm ==?? ⑶由参考文献[2]表6.6，可取齿宽系数0.1=d φ。 ⑷由参考文献[2]表6.5知弹性系数MPa Z E 8.189=。 ⑸由参考文献[2]图6.15知节点区域系数5.2=H Z ⑹齿数比 1.5u =。 ⑺计算端面重合度 11*1=arccos[cos /(2)]25.365z z h ααα+=? 2*22=arccos[cos /(2)]24.006z z h ααα+=? 1122[(tan tan ')(tan tan ')]/2z z αααεαααα=-+-π =1.879αε 0.841Z ε== 1.2计算载荷系数 （1）由参考文献[2]表6.3查得使用系数 1.2A K =。因 11 151.9582300 18.29/601000601000t d n v m s ππ??===?? （2）由参考文献[2]图6.7查得动载荷系数 1.25v K =。 （3）由参考文献[2]图6.12查得齿向载荷分布系数 1.421K β=。 （4）由参考文献[2]表6.4查得齿间载荷分配系数 1.0K α=。 故载荷系数 1.2 1.25 1.421 1.0 2.1315A v K K K K K βα==???=。
斜齿轮设计(详细计算过程有图有表全套)
例题：已知小齿轮传递的额定功率P=95 KW，小斜齿轮转速n1=730 r/min,传动比i=3.11,单向运转，满载工作时间35000h。 1.确定齿轮材料，确定试验齿轮的疲劳极限应力 参考齿轮材料表，选择齿轮的材料为： 小斜齿轮：38S i M n M o,调质处理，表面硬度320～340HBS（取中间值为330HBS） 大斜齿轮：35S i M n, 调质处理, 表面硬度280～300HBS（取中间值为290HBS） 注：合金钢可提高320～340HBS 由图16.2-17和图16.2-26，按MQ级质量要求选取值，查得齿轮接触疲劳强度极限σHlim及基本值σFE： σHlim1=800Mpa, σHlim2=760Mpa σFE1=640Mpa, σFE2=600Mpa
2.按齿面接触强度初步确定中心距，并初选主要参数：按公式表查得： a≥476（u+1）√KT1 φ a σHP2u 3 1)小齿轮传递扭矩T1： T1=9550×P n1 =9549× 95 730 =1243N.m 2)载荷系数K：考虑齿轮对称轴承布置，速度较低，冲击负荷较大，取K=1.6 3)查表16.2-01齿宽系数φα：取φα=0.4
4)齿数比u=Z2/Z1=3.11 5)许用接触应力σHP：σ HP =σHlim S Hmin 查表16.2-46，取最小安全系数s Hmin=1.1，按大齿轮计算σ HP2=σHlim2 S Hmin2 =760 1.1 MPa= 691MPa 6)将以上数据代入计算中心距公式：a≥476(3.11+1)√ 1.6×1243 0.4×6912×3.11 3 =292.67mm 取圆整为标准中心距a =300mm 7）确定模数：按经验公式m n=(0.007～0.02)α=(0.007～0.02)x300mm=2.1～6mm 取标准模数m n=4mm 8）初选螺旋角β=9°，cosβ= cos9°=0.988 9）确定齿数：z1=2acosβ m n(u+1)=2×300×0.988 4×(3.11+1) =36.06 Z2=Z1i=36.03×3.11=112.15 Z1=36,Z2=112 实际传动比i实=Z2/Z1=112/36=3.111 10）求螺旋角β：
机械设计课程设计-减速器-齿轮轴设计与校核
二).齿轮轴的设计 Ⅰ.输出轴上的功率I I P 、转速I I n 和转矩I I T 由上可知kw P 63.8=II ，min 125.303r n =II ，mm N T ??=II 510719.2 Ⅱ.求作用在齿轮上的力 因已知高速小齿轮的分度圆直径 mm mz d 8729311 =?== 而 N d T F t 57.625087 10719.2225 1=??==II N F F t r 2275tan ==α 0=a F Ⅲ.初步确定轴的最小直径 材料为45钢，调质处理。根据《机械设计》表15-3，取1150=A ，于是 mm n P A d 115.353 0' m in ==II II 由于键槽的影响，故mm d d 17.3603.1' m in m in == 输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径ⅡⅠ-d ，取mm d 38=-ⅡⅠ，根据带轮结构和尺寸，取mm l 100=-ⅡⅠ。 Ⅳ.齿轮轴的结构设计 (1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1).为了满足带轮的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径mm d 42=-ⅢⅡ； 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据mm d 42=-ⅢⅡ，查手册选取单列角接触球轴承 7209AC ，其尺寸为mm mm mm B D d 198545??=??，故 mm d d 45VIII -VII ==-ⅣⅢ；而mm l 19VIII I =-Ⅵ。
3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴段V-VI 的直径mm d 87VI -V =， mm l 92VI -V =。轴肩高度IV -III 07.0d h >，故取mm h 5.3=，则轴环处的直径mm d d 52==--ⅦⅥⅤⅣ。轴环宽度h b 4.1≥，取mm l 5.6=-ⅤⅣ，因为要使大小 齿轮对齐啮合，故mm l 5.26VII -VI =。 4).轴承端盖的总宽度为mm 20(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与大带轮右端面间的距离mm l 30=，故mm l 50=-ⅢⅡ。 5).取齿轮距箱体内壁的距离mm a 15=，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s ，取mm s 5.8=，已知滚动轴承宽度mm T 19=，则 mm mm l a s T l 5.36)6155.819(=-++=-++=--ⅤⅣⅣⅢ (2).轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按ⅡⅠ-d 由《机械设计》表6-1查得平键截面mm mm h b 810?=?，键槽用键槽铣刀加工，长为mm 80。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为6m 。 (3).确定轴上圆角和倒角尺寸 参考《机械设计》表15-2，取轴端圆角ο452?。 至此，已初步确定了轴的各段和长度，简图如下： Ⅴ.求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手
齿轮强度计算公式
齿轮强度计算公式
JXSJ 52 第7节 标准斜齿圆柱齿轮的强度计算 一． 齿面接触疲劳强度计算 1. 斜齿轮接触方式 2. 计算公式 校核式： 设计式： 3. 参数取值说明 1) Z E ---弹性系数 2) Z H ---节点区域系数 3) εα---斜齿轮端面重合度 4) β---螺旋角。斜齿轮：β=80～250；人字齿轮β=200～350 5) 许用应力：[σH ]=([σH1]+[σH2])/2≤1.23[σH2] 6) 分度圆直径的初步计算 在设计式中，K 等与齿轮尺寸参数有关，故需初步估算： a) 初取K=K t b) 计算d t c) 修正d t 二． 齿根弯曲疲劳强度计算 1. 轮齿断裂 2. 计算公式校核式： [] H t H E H u u bd KF Z Z σεσα≤±=1 1[] 3 2 1112??? ? ??±≥H H E d Z Z u u KT d σεψα[]3 2 1112 ??? ? ??±≥H H E d t t Z Z u u T K d σψ311t t K K d d ≥[] F n sa Fa t F bm Y Y Y KF σεσα β ≤=
JXSJ 53 设计式： 3. 参数取值说明 1) Y F a 、Y Sa ---齿形系数和应力修正系数。 Z v =Z/cos 3β→Y Fa 、Y Fa 2) Y β---螺旋角系数。 3) 初步设计计算 在设计式中，K 等与齿轮尺寸参数有关，故需初步估算： d) 初取K=K t e) 计算m nt f) 修正m n 第8节 标准圆锥齿轮传动的强度计算 一． 作用：用于传递相交轴之间的运动和动力。 二． 几何计算 1. 锥齿轮设计计算简化 []3 2121cos 2F sa Fa d n Y Y z Y KT m σεψβα β≥3t t n n K K m m ≥[] 3 212 1cos 2F sa Fa d t nt Y Y z Y T K m σεψβαβ≥相交两轴夹角90
塑料齿轮强度校核方法1
塑料齿轮强度校核方法 马瑞伍，余毅，张光彦 （深圳市创晶辉精密塑胶模具有限公司，广东省深圳市518000） 【摘要】随着动力传递型塑料齿轮应用领域的不断拓展，如何评估或校核塑料齿轮的强度成为设计者不得不考虑的难题。由于塑料材料种类繁多，且不同种类的塑料性能指标差异很大，所以迄今为止有关塑料齿轮的强度算法还未形成统一的标准。目前，具有代表性的塑料齿轮强度算法主要四种：①尼曼&温特尔法；②VDI 2545标准法；③KISSsoft软件基于VDI 2545标准修正法；④宝理“Duracon”法。由于第②种算法已经废止，第③种算法主要以软件形式发布，因此本文将主要介绍第①和第④种算法，以期能为塑料齿轮的设计起到一定的借鉴意义。 【关键词】塑料齿轮强度设计 1引言 在国内，塑料齿轮起步于20世纪70年代。在发展初期，塑料齿轮主要应用集中在水电气三表的计数器、定时器、石英闹钟、电动玩具等小型产品中。这时期的塑料齿轮的多为直径一般不大于25mm，传递功率一般不超过0.2KW的直齿轮。换言之，早期的塑料齿轮主要用于小空间内的运动传递，属于运动传递型齿轮。随着注塑模具技术与注塑装备及注塑工艺水平的不断提高，模塑成型尺寸更大、强度更高的塑料齿轮成为可能。现在，塑料齿轮传递动力可达 1.5KW，直径已超过150mm。动力型塑料齿轮已经成为众多产品动力传递系统的重要组成部分。虽然动力型塑料齿轮的应用越来越广泛，但相应的塑料齿轮强度计算理论或标准却比较匮乏。目前，塑料齿轮的强度计算多以金属齿轮的强度计算方法为参考，通过修正或修改某些系数来计算或评估塑料齿轮的强度是否满足使用要求，然后再通过实验方法验证强度是否满足使用要求。下面，本文将介绍具有代表性的塑料齿轮强度的计算方法或观点，以期能够为塑料齿轮的强度设计提供借鉴。2塑料齿轮强度计算方法 从查阅到的相关文献资料看，塑料齿轮的强度计算方法基本上沿用了金属齿轮的强度校核理论及计算公式。这些计算方法主要是根据材料的差异对金属齿轮的强度校核公式中的某些系数进行简化或修正。比较有代表性的塑料齿轮强度计算方法主要有四种： ①尼曼&温特尔法：该算法在尼曼&温特尔的世界名著《机械零件》第2卷第22.4节中做了明确的论 述。 ②VDI 2545标准法：该算法是VDI于1981年发布的一份指导标准。该标准仅提供了三种基础材料 POM、PA12和PA66的相关数据用于评估塑料齿轮的强度。该算法在强度计算时未考虑温度对塑料强度的影响。 ③KISSsoft软件基于VDI 2545标准修正法：该算法是KISSsoft公司基于VDI 2545标准而提出的塑料 齿轮强度的一种修正算法。该方法主要是修正VDI 2545标准中强度受温度变化的影响关系。同时，该公司与各大主流塑料材料供应商合作，提供了POM、PA12、PA66、PEEK四种主要塑齿材料的性能数据，并采用软件形式发布，为塑料齿轮设计者评估塑料齿轮的强度提供了软件工具。 ④宝理“Duracon”法：该算法是日本宝理公司发布的一种针对共聚聚甲醛（POM）材料的塑料齿轮 强度评估算法。 鉴于第②种算法已经废止，第③种算法主要以软件形式发布，因此本文将主要介绍第①、④两种算法。 2.1尼曼&温特尔法 尼曼&温特尔在其名著《机械零件》一书中指出：塑料齿轮可能出现和钢齿轮相同的破坏形式：点蚀、
轴结构设计和强度校核
一、轴的分类按承受的载荷不同, 轴可分为： 转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。如减速器中的轴。虚拟现实。心轴——工作时仅承受弯矩的轴。按工作时轴是否转动，心轴又可分为：转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。如火车轮轴。 固定心轴——工作时轴承受弯矩，且轴固定。如自行车轴。虚拟现实。 传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。如汽车变速箱至后桥的传动轴。 固定心轴转动心轴 转轴 传动轴 二、轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中最常用的是45号钢。 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。 必须指出：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可
以选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。 各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显着的效果。 高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 轴的常用材料及其主要力学性能见表。 三、轴的结构设计 轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。 轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。但是，不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。下面讨论轴的结构设计中的几个主要问题。 拟定轴上零件的装配方案 各轴段直径和长度的确定 轴上零件的定位 提高轴的强度的常用措施 轴的结构工艺性 轴上零件的定位 为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或
(整理)2齿轮的设计及校核
2 齿轮的设计及校核 2.1 设计参数及基本参数 表2.1 设计对象主要参数 项目参数 前进档档数 5 最高时速140km/h 最大扭矩200Nm/1400r/min 最高转速4800r/min 传动比范围0.5-5.57 2.1.1 基本参数表 表2.2 各档传动比 传动比/档位一档二档三档四档五档计算值 5.57 3.14 1.77 1 0.56 实际值 5.46 3.20 1.76 1 0.58 表2.3各档齿轮齿数 档位/齿数常啮合一档二档三档五档倒档输出轴齿轮21 40 36 28 18 36
2.2 齿轮参数确定 2.2.1 齿形、压力角α、螺旋角β 汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表2.4选取。 压力角 一般大的压力角，可提高齿轮的抗弯强度与表面强度，使承载能力加大；而小的压力角，会使重合度加大，降低轮齿刚度，但其减少了动载荷，使传动平稳，降低噪声。 本设计的商用汽车要求承载能力大，齿轮的强度高，采用大压力角，全部齿轮选用相同的压力角，按国家标准为20°。 2.2.2 齿宽 （1）设计齿宽的要求 设计变速器各齿轮齿宽，应考虑变速器的质量与轴向尺寸，同时 中间轴齿轮 38 13 23 31 41 19 表2.4汽车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角 项目/车型 齿形 压力角α 螺旋角β 轿车 高齿并修形的齿形 14.5°，15°，16°16.5° 25°~45° 一般货车 GB1356-78规定的标准齿形 20° 20°~30° 重型车 同上 低档、倒档齿轮22.5°，25° 小螺旋角
也要保证齿轮工作平稳以及轮齿的强度要求。齿宽可以设计得小，这样就可以减少变速器的轴向尺寸和减小质量，工作应力也会加大。而大的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，齿轮会受力不均匀产生偏载，所以应合理设计齿宽的大小。 （2）齿宽的设计方案 第一轴常啮合齿轮的齿宽可以设计得大一些，使接触应力降低，提高齿轮的传动平稳性，此外，对于选取相同的模数的各档齿轮，档位低的齿轮的齿宽（如一档齿轮齿宽）可以取得稍大一些。因而设计齿宽的时候，将影响总体设计中的变速器总的轴向尺寸。 通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽： 直齿 b=(4.5~8.0)m ，mm 斜齿 b=(6.0~8.5)m ，mm 第一轴常啮合齿轮副齿宽的系数值可取大一些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动的平稳性和齿轮寿命。 一档齿轮：取c K ＝8，则齿宽为23.5mm 。 二档齿轮：取c K ＝7.5，则齿宽为24.5mm 。 三档齿轮： 取c K ＝7.5，则齿宽为25.5mm 。 五档齿轮： 取c K ＝7.5，则齿宽为27mm 。 常啮合齿轮：取c K ＝8.5，则齿宽为23.4mm 。 2.2.3 齿轮的几何参数计算 一档齿轮副： 模数mm m n 3
塑料齿轮强度校核方法
塑料齿轮强度校核方法 The manuscript was revised on the evening of 2021
塑料齿轮强度校核方法 马瑞伍，余毅，张光彦 （深圳市创晶辉精密塑胶模具有限公司，广东省深圳市 518000） 【摘要】随着动力传递型塑料齿轮应用领域的不断拓展，如何评估或校核塑料齿轮的强度成为设计者不得不考虑的难题。由于塑料材料种类繁多，且不同种类的塑料性能指标差异很大，所以迄今为止有关塑料齿轮的强度算法还未形成统一的标准。目前，具有代表性的塑料齿轮强度算法主要四种：①尼曼&温特尔法；②VDI 2545标准法；③KISSsoft软件基于VDI 2545标准修正法；④宝理“Duracon”法。由于第②种算法已经废止，第③种算法主要以软件形式发布，因此本文将主要介绍第①和第④种算法，以期能为塑料齿轮的设计起到一定的借鉴意义。 【关键词】塑料齿轮强度设计 1引言 在国内，塑料齿轮起步于20世纪70年代。在发展初期，塑料齿轮主要应用集中在水电气三表的计数器、定时器、石英闹钟、电动玩具等小型产品中。这时期的塑料齿轮的多为直径一般不大于25mm，传递功率一般不超过的直齿轮。换言之，早期的塑料齿轮主要用于小空间内的运动传递，属于运动传递型齿轮。随着注塑模具技术与注塑装备及注塑工艺水平的不断提高，模塑成型尺寸更大、强度更高的塑料齿轮成为可能。现在，塑料齿轮传递动力可达，直径已超过150mm。动力型塑料齿轮已经成为众多产品动力传递系统的重要组成部分。虽然动力型塑料齿轮的应用越来越广泛，但相应的塑料齿轮强度计算理论或标准却比较匮乏。目前，塑料齿轮的强度计算多以金属齿轮的强度计算方法为参考，通过修正或修改某些系数来计算或评估塑料齿轮的强度是否满足使用要求，然后再通过实验方法验证强度是否满足使用要求。下面，本文将介绍具有代表性的塑料齿轮强度的计算方法或观点，以期能够为塑料齿轮的强度设计提供借鉴。 2塑料齿轮强度计算方法 从查阅到的相关文献资料看，塑料齿轮的强度计算方法基本上沿用了金属齿轮的强度校核理论及计算公式。这些计算方法主要是根据材料的差异对金属齿轮的强度校核公式中的某些系数进行简化或修正。比较有代表性的塑料齿轮强度计算方法主要有四种： ①尼曼&温特尔法：该算法在尼曼&温特尔的世界名着《机械零件》第2卷第节中做了明确的论述。 ②VDI 2545标准法：该算法是VDI于1981年发布的一份指导标准。该标准仅提供了三种基础材料 POM、PA12和PA66的相关数据用于评估塑料齿轮的强度。该算法在强度计算时未考虑温度对塑料强度的影响。 ③KISSsoft软件基于VDI 2545标准修正法：该算法是KISSsoft公司基于VDI 2545标准而提出的塑料 齿轮强度的一种修正算法。该方法主要是修正VDI 2545标准中强度受温度变化的影响关系。同时，该公司与各大主流塑料材料供应商合作，提供了POM、PA12、PA66、PEEK四种主要塑齿材料的性能数据，并采用软件形式发布，为塑料齿轮设计者评估塑料齿轮的强度提供了软件工具。 ④宝理“Duracon”法：该算法是日本宝理公司发布的一种针对共聚聚甲醛（POM）材料的塑料齿轮 强度评估算法。 鉴于第②种算法已经废止，第③种算法主要以软件形式发布，因此本文将主要介绍第①、④两种算法。 2.1尼曼&温特尔法 尼曼&温特尔在其名着《机械零件》一书中指出：塑料齿轮可能出现和钢齿轮相同的破坏形式：点蚀、磨损、轮齿折断。当塑料齿轮与钢齿轮配对时，只须验算塑料齿轮的承载能力。在热塑性塑料中还须注意其
齿轮计算公式
已知小齿轮齿数42/外径120/与大齿轮中心距是150，求大齿轮的齿数外径 已知： 小齿轮齿数Z1=42 小齿轮齿顶圆（你说的外径）D1外=120 中心距L=150 未知： 模数m 小齿轮分度圆D1 大齿轮分度圆D2 大齿轮的齿数Z2 大齿轮齿顶圆（你说的外径）D2外 一、计算模数 由公式：D1外=Zm+2m 得： m=D1外÷（z+2）=120÷（42+2）=2.72727272… 查标准模数表，取模数m=2.75 二、计算小齿轮的分度圆直径D1 D1=mZ1=2.75×42=115.5 三、计算大齿轮的分度圆D2 由公式L=(D1+D2)÷2 得： D2=2L-D1=2×150-115.5=184.5 四、计算大齿轮的齿顶圆（你说的外径） D2外=D2+2m=184.5+2×2.75=190 五、计算大齿轮的齿数Z2 Z2=D2÷m=184.5÷2.75=67.09… 由于齿数不可能是小数，取整为Z2=67 则：需要反算分度圆 六、反算大齿轮的分度圆D2 D2=mZ2=2.75×67=184.25 这样，与前面的D2有差别，说明这一对齿轮要设计成变位齿轮，关于变位齿轮的设计（略） 2.齿顶高ha=ha* m 齿根高hf=(ha*+c*)m ha* 和c*指的什么, 值为多少? 是标准值吗?
问题补充： 还问一下~如果模数是1 那齿轮的齿顶高不就是1了吗,??? 这不对呀, 不知道我哪里算错了 齿顶高系数：ha* =1 齿顶间隙系数：c*=0.25 以上是标准齿轮、正常齿高的两个系数，是标准值。 对于非标准齿轮（变位齿轮），以上两个参数会有变化，并且有时变化的程度还很大。 问题补充： 还问一下~如果模数是1 那齿轮的齿顶高不就是1了吗,??? 对啊。此时齿顶高就是1毫米啊。齿根高是1.25毫米。齿全高是2.25毫米。
齿轮校核
齿轮强度校核 1档位参数 传输功率：600kW 输入转速：25.68rpm；输出转速：6.0rpm Z1=25m=36 42CrMo Z2=107m=36 ZG35CrMo 齿宽：600mm 热处理：a）软齿面B）硬齿面（中频表面淬火） 2强度校核 1）根据软齿面检查 a）系数选择 使用系数Ka=1.25动载荷系数kV=1.2齿重分布系数KH=1.025 KF=1.0齿间载荷分配系数KH=1.2kf=1.2应力修正系数ysa1=1.58ysa1=1.8
弹性系数Ze=189.8，寿命系数Zn1=1.6，Zn2=1.58，yn1=2.3，YN2=2.2齿廓系数yfa1=2.75 yfa2=2.3 b）确定疲劳极限 接触疲劳极限σH1=1180mpaσh2=650mpa 弯曲疲劳极限σF1=380MPaσF2=300mpa 最小接触安全系数sh=1.1 最小弯曲安全系数sh=1.3 c）计算结果 2）硬齿面检查 a）系数选择 分布系数KF=1.01，齿重=1.01，KF=1.01 齿间载荷分配系数KH=1.1kf=1.1，应力修正系数ysa1=1.58，ysa1=1.8弹性系数Ze=189.8，寿命系数Zn1=1.6，Zn2=1.58，yn1=2.3，YN2=2.2
齿廓系数yfa1=2.75 yfa2=2.3 b）确定疲劳极限 接触疲劳极限σH1=1200Mpaσh2=700MPa 弯曲疲劳极限σF1=400MPaσF2=350Mpa 最小接触安全系数sh=1.2 最小弯曲安全系数sh=1.5 d）计算结果 齿轮是一种机械元件，它在轮缘上连续啮合以传递运动和动力。变速器已经使用很长时间了。19世纪末，齿轮加工方法的生成原理和基于此原理的专用机床和工具层出不穷。随着生产的发展，齿轮传动的稳定性越来越受到人们的重视。 通常有齿、槽、端面、法向面、顶圆、根圆、基圆和分度圆。 轮齿
齿轮强度校核的新方法(图文)
齿轮强度校核的新方法(图文)论文导读：使用有限元分析软件ANSYS对齿轮进行强度分析，可对齿轮的强度设计提供可靠的依据，实现变速器齿轮的计算机辅助设计，可以加快设计进程、缩短研制周期、提高设计质量。本文应用了APDL，即ANSYS参数化设计语言（ANSYSParametricDesignLanguage），设计直齿圆柱齿轮模块以及应用ANSYS有限元软件进行有限元分析方面，做一些初步的探索。关键词：ANSYS，直齿圆柱齿轮，接触应力，齿根弯曲应力 0引言 齿轮作为在机械结构中经常用到的重要的传动零件，其强度直接影响到整个机械结构的工作性能和寿命，然而在传统齿轮设计中，齿轮的强度校核过程和设计过程主要是通过人工设计完成，计算繁琐，设计周期长且难以实现优化设计。 本文采用有限元分析法对渐开线标准圆柱直齿轮进行接触应力和齿根弯曲应力进行分析计算。并且在有限元分析中,对AYSYS[1]软件进行二次开发，即应用了APDL[2]语言，自动实现了齿轮的参数精确建模，自适应网格划分和有限元强度分析。 最后和传统经典方法进行了对比分析,证明了本方法的准确性。具有实际操作性和推广价值。论文发表。 1.齿轮强度分析的基本要求 在机械专业中，减速机是主要的重要的传动机构，而齿轮传动是其中最常见的实现方式。论文发表。因此齿轮零件的设计就显得尤为重要。
其中齿轮应力强度校核是齿轮结构设计的前提，只有相互啮合的齿轮通过了接触和弯曲强度校核计算，才能进行齿轮结构设计。当然相互啮合的齿轮种类十分繁杂。这里我们为方便起见，只考虑渐开线标准圆柱直齿轮的问题。 传统的应力强度校核计算十分烦琐，需要查阅机械设计手册中大量的数据（包括图形和图表）。而传动机构中往往是多对齿轮啮合，其中有一对不符合要求，整个计算就得重来，耗费了设计者大量的精力。因此借助计算机及相应软件完成对齿轮的优化设计十分必要。使用有限元分析软件ANSYS对齿轮进行强度分析，可对齿轮的强度设计提供可靠的依据，实现变速器齿轮的计算机辅助设计，可以加快设计进程、缩短研制周期、提高设计质量。 本文应用了APDL，即ANSYS参数化设计语言（ANSYS Parametric Design Language），设计直齿圆柱齿轮模块以及应用ANSYS有限元软件进行有限元分析方面，做一些初步的探索。 2.问题研究的主要方法及实例 本文以ANSYS软件为平台，以直齿圆柱齿轮为实例，研究了在ANSYS 环境下实现直齿轮精确建模和应力分析的方法，并与弹性力学和机械手册的计算结果进行了比较。 2.1ANSYS软件介绍 ANSYS是一个大型通用有限元软件。在机械结构系统中.主要在于分析机械结构系统受到负载后产生的力学效应.如位移、应力、变形等.根据该结果判断是否符合设计要求。
齿轮计算公式
由齿轮各部分名称的定义可以得到标准齿轮的几何尺寸计算公式，如（外齿轮）： 分度圆直径d=mz 基圆直径db=dcosα 齿顶圆直径 齿根圆直径标准齿轮的几何尺寸计算公式详见付表
圆柱齿轮根据轮齿的方向，可分为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和人字齿圆柱齿轮。这里主要介绍直齿圆柱齿轮。 图2 齿轮工作图 在投影为非圆的外形视图中，齿根线与齿顶线在啮合区内均不画出，而节线用粗实线表示。
图3圆柱齿轮的画法 a）直齿（外形视图） b）直齿（全剖） c）斜齿（半剖） d）人字齿（局部剖）（1）直齿圆柱齿轮各部分名称 图4a为互相啮合的两齿轮的一部分；图4b为单个齿轮的投影图。 l）节圆直径d’、分度圆直径 d——连心线 O 1O 2 上两相切的圆称为节圆。 对单个齿轮而言，作为设计、制造齿轮时进行各部分尺寸计算的基准圆，也是分齿的圆，称为分度圆。标准齿轮d=d’。 图4直齿圆柱齿轮各部分名称 a）啮合图b）单个齿轮图 2）齿顶圆直径d a —通过轮齿顶部的圆，称为齿顶圆。 3）齿根圆直径d f —通过齿槽根部的圆，称为齿根圆。 4）齿顶高h a 齿根高h f 齿高h—齿顶圆与分度圆的径向距离称为齿顶高；分 度圆与齿根圆的径向距离称为齿根高；齿顶圆与齿根圆的径向距离称为齿高。其 尺寸关系为：h＝h a +h f 5）齿厚s、槽宽e、齿距p——每个轮齿在分度圆上的弧长称为齿厚；每个齿槽在分度圆上的孤长称为槽宽；相邻两齿廓对应点间在分度圆上的弧长称为齿
距。两啮合齿轮的齿距必须相等。齿距p、齿厚S、槽宽e间的尺寸关系为：p=s+e，标准齿轮的s=e。 6）模数——若以Z表示齿轮的齿数，则：分度圆周长=πd=zp，即d=zp/π。令p/π=m，则d=mz式中。称为模数。因为两齿轮的齿距p必须相等，所以它们的模数也相等。 为了齿轮设计与加工的方便，模数的数值已标准化。如表1所列。模数越大，轮齿的高度、厚度也越大，承受的载荷也越大，在相同条件下，模数越大，齿轮也越大。 表1 标准模数(GB1357—78) 注：选用模数时应选用第一系列：其次选用第二系列；括号内的模数尽可能不用。 7）压力角α——在两齿轮节圆相切点P处，两齿廓曲线的公法线（即齿廓的受力方向）与两节圆的公切线（即P点处的瞬时运动方向）所夹的锐角称为压力角，也称啮合角。对单个齿轮即为齿形角。标准齿轮的压力角一般为20”。 8）中心距a——两啮合圆柱齿轮轴线间的最短距离a=m(Z 1+Z 2 )／2。 9）传动比i——主动齿轮的转速n 1与从动齿轮的转速n 2 之比，即n 1 /n 2 。因 为n 1Z 1 =n 2 Z 2 , 故可得i=n 1/n 2 =Z 2 /Z 1 一对互相啮合的齿轮，其模数、压力角必须相等。 （2）直齿圆柱齿轮各部分的尺寸关系 齿轮的模数与各部分的尺寸都有重要关系，其计算公式见表2 表2 标准直齿圆柱齿轮尺寸计算公式