8.3 齿轮主要尺寸的初步确定
齿轮传动的主要尺寸可按下述任何一种方法初步确定。
①参照已有的相同或类似机械的齿轮传动,用类比法确定。
②根据具体工作条件、结构、安装及其他要求确定。
③按齿面接触强度的计算公式确定中心距a或小齿轮的直径d1,根据弯曲强度计算确定模数m。对闭式传动,应同时满足接触强度和弯曲强度的要求;对开式传动,一般只按弯曲强度计算,并将由公式算得的m(或mn)值增大10%~20%。
主要尺寸初步确定之后,原则上应进行强度校核,并根据校核计算的结果酌情调整初定尺寸。对于低精度的、不重要的齿轮,也可以不进行强度校核计算。
8.3.1 齿面接触强度
在初步设计齿轮时,根据齿面接触强度,可按下列公式之一估算齿轮传动的尺寸
对于钢对钢配对的齿轮副,常系数值Aa、Ad见表15-1-82,对于非钢对钢配对的齿轮副,需将表中值乘以修正系数,修正系数列于表15-1-83。以上二式中的“+”用于外啮合,“-”用于内啮合。
表15-1-82 钢对钢配对齿轮副的Aa、Ad值
表15-1-83 修正系数
齿宽系数按表15-1-84圆整。“+”号用于外啮合,“-”号用于内啮合。ψd的推荐值见表15-1-86。
表15-1-84 齿宽系数ψa
注:对人字齿轮应为表中值的2倍。
载荷系数K,常用值K=1.2~2,当载荷平稳,齿宽系数较小,轴承对称布置,轴的刚性较大,齿轮精度较高(6级以上),以及齿的螺旋角较大时取较小值;反之取较大值。
许用接触应力σHP,推荐按下式确定
σHP≈0.9σHlim(N/mm2)
式中 σHlim——试验齿轮的接触疲劳极限,见8.4.1(13)。取σHlim1和σHlim2中的较小值。
8.3.2 齿根弯曲强度
在初步设计齿轮时,根据齿根弯曲强度,可按下列公式估算齿轮的法向模数
系数Am列于表15-1-85。
表15-1-85 系数Am值
许用齿根应力σFP,推荐按下式确定。
轮齿单向受力 σFP≈0.7σFE(N/mm2)
轮齿双向受力或开式齿轮 σFP≈0.5σFE=σFlim(N/mm2)
σFlim——试验齿轮的弯曲疲劳极限,见8.4.2节中的(8);
YFs——复合齿廓系数,YFs=YFaYsa;
σFE——齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值,见8.4.2节中的(8)。
表15-1-86 齿宽系数ψd的推荐范围
注:1.括号内的数值用于人字齿轮,其齿宽是两个半人字齿轮齿宽之和。
2.齿宽与承载能力成正比,当载荷一定时,增大齿宽可以减小中心距,但螺旋线载荷分布的不均匀性随之增大。在必须增大齿宽的时候,为避免严重的偏载,齿轮和齿轮箱应具有较高的精度和足够的刚度。
3.,,ψd=0.5(u+1)ψa,对中间有退刀槽(宽度为l)的人字齿轮:。
4.螺旋线修形的齿轮,ψd值可大于表列的推荐范围。