齿轮传动参数及精度选择

1）齿轮传动主要参数的选择

（1）压力角α的选择。对一般用途的齿轮传动，规定标准压力角α=20°，航空用齿轮传动可取α=25°。

（2）齿数比u。为了避免齿轮传动的尺寸过大，齿数比u不宜过大。对于一般减速传动，取u≤6～8；对于开式传动或手动传动，有时u可达8～12。当要求传动比大时，可以采用两级或多级齿轮传动。

（3）小齿轮齿数z1。当分度圆直径d1和传动比一定时，z1取多时，重合度εα增大，可改善传动的平稳性；同时齿数多，则模数小，齿顶圆直径小，可使齿间相对滑动减小，因此磨损小，胶合的危险性也会减小；此外，可降低齿高、减小齿轮毛坯尺寸、减小加工切削量，从而节省材料、降低成本。但是齿数增多模数减小会使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。

为了避免根切，标准直齿轮zmin≥17，若允许轻微根切或采用变位齿轮，zmin可以少到14或更少。

对于闭式软齿面齿轮传动，通常取z1=20～40。

对于闭式硬齿面和开式齿轮传动，模数不宜太小，在满足接触疲劳强度的前提下，为了避免传动尺寸过大，z1应取较小值，一般取z1=17～20。

在满足传动要求的前提下，应尽量使z1、z2互为质数，至少不要成整数比，以便分散和消除齿轮制造误差对传动的影响，以及使所有轮齿磨损均匀并有利于减小振动。此外，当齿数大于100时，为了便于加工，尽量不使齿数为质数。

（4）模数m。模数由强度计算确定，要求圆整为标准值（附表1-1）。为了保证轮齿的抗弯强度，用于传递动力的齿轮，一般应使m≥2 mm。

（5）齿宽系数φd。由齿轮的强度计算公式可知，齿宽系数大，可使分度圆直径d减小，从而减小传动的中心距，并在一定程度上减轻包括箱体在内的整个传动装置的重量；但是齿宽越大，载荷沿齿宽分布不均的现象越严重，因此齿宽系数应取得适当。圆柱齿轮齿宽系数的荐用值见表5-8。

表5-8　圆柱齿轮的齿宽系数

注：1.当大、小齿轮皆为硬齿面时，φd取偏下限的数值；当皆为软齿面或仅大齿轮为软齿面时，φd取偏上限的数值。
2.括号内的数值用于人字齿轮，此时b为人字齿轮的总宽度。
3.金属切削机床中的齿轮传动，若传递的功率不大，φd可小到0.2。
4.非金属齿轮可取φd≈0.5～1.2。(www.xing528.com)

根据d1和φd，可计算齿宽b（b=d1φd），计算结果应加以圆整，作为大齿轮的实际齿宽b2。小齿轮齿宽取b1=b2+（5～10）mm，以便在安装时补偿误差保证接触线长度，并避免b1＜b2时小齿轮在齿面硬度较低的大齿轮齿宽上形成压痕。

2）齿轮精度的选择

《圆柱齿轮　精度制　第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值》（GB/T 10095.1—2008）对轮齿同侧齿面11项偏差规定了13个精度等级：0、1、…、12。其中0级精度最高；12级精度最低；3～5级为高精度等级；6～8级为最常用的中精度等级；9级为较低精度等级。齿轮副中两个齿轮的精度等级一般取成相同，也允许取成不相同。若两齿轮精度等级不同时，则按其中精度等级较低者确定齿轮副的精度等级。

齿轮精度等级的高低直接影响到齿轮传递运动的准确性、传动的平稳性和载荷分布的均匀性（如影响内部动载荷、齿间载荷分配与齿向载荷分布、润滑油膜的形成等），从而影响齿轮的振动和噪声。提高齿轮加工精度可以有效减少振动及噪声，但制造成本将大为提高。一般按工作机的要求和齿轮的圆周速度确定精度等级。表5-9列出了齿轮的圆周速度与精度等级的关系及应用举例。

表5-9　齿轮传动精度等级及其应用举例

例5-1　试设计带式输送机的两级直齿圆柱齿轮减速器中的高速级齿轮传动。已知输入功率P=7.5 kW，小齿轮转速n1=960 r/min，齿数比u=3.2，电动机驱动，工作寿命10年，每年工作300 d，两班制，工作平稳，齿轮转向不变。

解：计算过程见表5-10。

表5-10　带式输送机的两级直齿圆柱齿轮减速器中的高速级齿轮传动设计

（续表）

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