齿轮的设计计算过程

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. 1.选定类型，精度等级，材料及齿数

（1）直齿圆柱硬齿面齿轮传动

（2）精度等级初定为8级

（3）选择材料及确定需用应力

小齿轮选用45号钢，调质处理，（217-255）HBS 大齿轮选用45号钢，正火处理，（162-217）HBS

（4）选小齿轮齿数为Z1=24，Z2=3.2x24=76.8.取

Z2=77

2. 按齿面接触强度设计计算

（1）初选载荷系数K t

电动机；载荷状态选择：中等冲击；载荷系数K t 的推荐范围为（1.2-2.5），初选载荷系数K t ：1.3，

（2）小齿轮转矩 )(29540/97039550000/9550111mm N n P T ?=?==(3)选取齿宽系数1=d φ.

⑷取弹性影响系数218.189MPa Z E =

⑸按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为MPa 5801lim =σ。大齿轮的接触疲劳强度极限为MPa 5202lim =σ

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. ⑹计算应力循环次数

N 1=60n 1jl h =60X970X1X(16X300X15)=4.470X109 N 99

210397.12

.310470.4?=?= ⑺取接触疲劳寿命系数K .89.0,88.021==HN HN K ⑻计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%，安全系数S=1

[]a HN H MP MPa S

K 4.5105709.01lim 11=?==σσ []a HN H MP MPa S

K 8.46253095.02lim 22=?==σσ

⑼按齿面接触强度设计计算 ①试算小齿轮分度圆直径

mm Z u u T K d H E d t t 248.56)8

.4628.189(2.32.4110954.28.132.2)][(132.23243211=???=+?σφ②计算齿轮圆周转速v 并选择齿轮精度

s m n d V t /48.2100060970

248.561000601

1=???=?=ππ

③计算齿轮宽度b

mm d b t d 248.56248.5611=?=?=φ

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. ④计算齿轮宽度b 与齿高h 之比

模数 mm mm Z d m t 033.22272.44111===

齿高 mm mm m h 574.4033.225.225.21=?==

67.10=h

b ⑤计算载荷系数

根据v=2.27m/s 。8级精度得，动载系数08.1=v K 75.1;

1===A F H K K K αα

26.1,342.1==ββF H K K

故载荷系数 403.326.1342.115.175.1=???=???=βαH H v A K K K K K ⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 mm K K d d t t 616.792

.1403.372.443311=?== ⑦计算模数m

mm mm Z d m 513.224616.7911===

3、按齿根弯曲强度设计

⑴确定各计算值

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. ①MPa MPa FE FE 380,52021==σσ

②弯曲疲劳寿命系数88.0,85.021==FN FN K K

③计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得

小齿轮的弯曲疲劳安全系数为334.29Mpa

大齿轮的弯曲疲劳系数为257.86Mpa

4）计算在载荷系数

K=KaKvK Fa K FB =1.75X1.15X1X1.26=2.536

5）查取齿形系数

Y Fa1=2.65 Y Fa2=2.28

6）查取应力校正系数

由表（10-5）查得

Ysa 1=1.58 Ysa 2=1.83

（2）设计计算

带入公式求得，m ≥1.61mm

对比计算结果，由齿面的接触的接触疲劳强度计算的模数m ≥齿根强度计算的模数，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

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所决定的承载能力，仅于齿轮直径有关，可去弯曲疲劳强度模数2.513，就近圆整为标准值m＝3mm，接触疲劳强度算得分度圆直径为79.616mm，算出小齿轮齿数

Z1＝d1B/m=79.616/3＝26.54≈27

Z2＝3.2X27＝84.9≈85，取Z2＝85

4.几何尺寸计算

（1）分度圆直径

d1＝z1m＝27X3＝81mm

d2＝z2m＝85X3＝255mm

（2）齿轮宽度b＝1X81＝81mm

取B2＝81mm B1＝86mm

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齿轮的加工制造

.齿轮的制造主要内容包括确定齿轮毛皮制造方法、选择齿轮的定位基准。选择吃配和吃面的加工方案、确定齿轮加工工艺过程。

1、确定齿轮毛坯制造方法

齿轮的毛坯形式有棒料。锻件、铸件三种选择。

锻件用于强度高、耐磨性好、耐冲击的齿轮。锻件锻后腰进行正火处理，消除锻造应力、改善晶粒组织和切削性能。

2、选择齿轮加工的定位基准。

（1）定位要求、

①齿轮加工时的定位基准应可能的与装配基准、测量基准相一致，以避免基准不重合产生的误差，符合基准重合原则

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. ② 在齿轮加工的整个过程中应尽可能的采用相同的定位基准

详细的加工过程的各个基准 序号

加工工序 定位基准 设备 1 粗车精车A 面

A 面 车床 2 粗车精车φ40孔

圆C 外圆面 车床 3 以心轴定位粗车外圆面C

A 面φ40孔

车床 4 不卸下心轴精车外圆面C 、A 面

A 面φ40孔

车床 5 滚齿（下文详细设计） A 面φ40孔

滚齿机

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（2）滚齿机方案的选择

普通中小型滚齿机的性能特点：

使用广泛，产品型号多。只具备一般性能，如一次方框工作循环，可顺切、逆切滚齿，滚刀自动窜刀，有车削速度和进给量的变换机构，能做快速机动调整。多数为工作台径向移动的立式布局，少数有卧式布局。主要供各类机械加工和修理厂单件小批量生产使用。加工精度一般为6-7级。

本工件可以采用滚齿加工方法加工齿轮齿面。

滚齿机的型号：Y3150E（机械加工工艺师手册表14-3 P324）

最大加工直径X最大模数500x8

滚刀工作台最小中心距30

加工范围齿宽250 螺旋角55 最少加工齿数6工作台尺寸510 mm

级数9

范围40-250

表面粗糙度 3.2

等级5-6-7

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. 重量 4.5t

外形尺寸 2439x1272x1770 渐开线齿轮滚刀的选择：

机械加工工艺装备设计手册341页表2-170GB6083-85 选择滚刀型号m3AGB6083-85

D e ＝80mm ，L ＝80mm ，Z ＝14

滚齿机的主运动传动链:

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. 换置计算：两端件：

电动机——滚刀主轴

计算位移

n 电（r/min ）——n 刀（r/min ）

运动平衡式

u2-3——轴II-III 间的可变传动比；共三种：

u=27/43；31/39；35/35；

A/B ——变速挂轮；三种 A/B=22/44；33/33；44/22 根据滚刀的转速，计算uv ，并决定u2-3的啮合位置和A/B

查表37-15机械加工工艺师手册：fa ＝1.0mm/r

查表37-18精切齿轮的切削速度 单边余量 0.2，进给量1.0.，则查得切削速度为21m/min.

n 刀＝1000X21/πde ＝83.60r/min

当u 2-3＝27/43时，应取A B

为33/33. 刀n B

A u =????????-80202828282828284221165115143032

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.

z k

e f d c

b a x u 24=

=取挂轮的A

B 为33/33.

滚齿机的展成运动传动链 传动路线：

换置计算 ● 两端件

? 滚刀主轴（滚刀转动）——工作台（工件转动） ● 计算位移

? 滚刀1（r ）——工件K/Z （转）

运动平衡式为 范成运动传动链换置公式：

z

k

d

c

b a f

e u =

????????72115642

28282828282820801合z

k

d c

b a f

e u =????????7211564228282828282820801合

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