齿轮传动的 设计参数、许用应力与精度选择（一）齿轮传动设计参数的选择压力角a的选择由机械原理可知，增大压力角a,轮齿的齿厚及节点处的齿 廓曲率半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及 接触强度我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为a= 20°为增强航空用齿轮传动的弯曲强度及接触强度，我国航空 齿轮传动标准还规定了 a=25的标准压力角但增大压力角并 不一定都对传动有利对重合度接近2 的高速齿轮传动，推荐 采用齿顶高系数为1〜1.2 ,压力角为16°〜18°的齿轮，这样做 可增加轮齿的柔性，降低噪声和动载荷小齿轮齿数 z1 的选择若保持齿轮传动的中心距 a 不变，增加齿数，除能增大重 合度、改善传动的平稳性外，还可减小模数，降低齿高，因而 减少金属切削量，节省制造费用另外，降低齿高还能减小滑 动速度，减少磨损及减小胶合的可能性但模数小了，齿厚随 之减薄，则要降低轮齿的弯曲强度不过在一定的齿数范围内， 尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时，以齿数多一些 为好闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性， 减小冲击振动，以齿数多一些为好小齿轮的齿数可取为z1=20〜40开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为 使轮齿不至过小，故小齿轮不宜选用过多的齿数，一般可取z1 =17〜20。
为使轮齿免于根切，对于a=20°的标准直齿圆柱齿轮，应 取Z1N17齿宽系数申d的选择由齿轮的强度计算公式可知，轮齿愈宽，承载能力愈高;但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布趋不均匀，故齿宽系数应取得适当圆柱齿轮齿宽系数的荐用值见下表对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为0.同（1+辽），所以对于外啮合齿轮传动：X石小（1+叽申a 的值规定为 0.2,0.25,0.30,0.40,0.50,0.60,0.80,1.0,1.2运 用设计计算公式时，对于标准减速器，可先选定申a后再用上式 计算出相应的g值圆柱齿轮的齿宽系数申d装置状 况两支承相对小齿轮作对 称布置两支承相对小齿轮作不对 称布置小齿轮作悬臂 布置申d0.9 〜1.4(1.2 〜1.9)0.7 〜1.15(1.1 〜1.65)0.4 〜0.6注：1）大、小齿轮皆为硬齿面时，g取偏下限的数值；若皆为软齿面或仅大齿轮为软齿面时，申d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）金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时，g可小到0.2；4）非金属齿轮可取g".5〜1.2圆柱齿轮的计算齿宽b=^ddl,并加以圆整。
为了防止两齿 轮因装配后轴向稍有错位而导致啮合齿宽减小，常把小齿轮的 齿宽在计算齿宽b的基础上人为地加宽约5〜lOmm二）齿轮传动的许用应力本书荐用的齿轮的疲劳极限是用m=3〜5mm、a=20°、b=1 0〜50mm、 v=10m/s、 Ra 约为 0.8 的直齿圆柱齿轮副试件,按 失效概率为 1%,经持久疲劳试验确定的对一般的齿轮传动, 因绝对尺寸、齿面粗糙度、圆周速度及润滑等对实际所用齿轮 的疲劳极限的影响不大,通常都不予考虑,故只要考虑应力循 环次数对疲劳极限的影响即可血齿轮的许用应力［o ］按下式计算： 式中：S一疲劳强度安全系数对接触疲劳强度计算，由于点蚀破 坏发生后引起噪声、振动增大,并不立即导致不能继续工作的 后果，故可取S = SH=1但是，如果一旦发生断齿，就会引起 严重的故事，因此在进行齿根弯曲疲劳强度计算时取S = SF=1. 25〜1.5KN—考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命系数弯曲 疲劳寿命系数Kfn和接触疲劳寿命系数Khn分别见下图设n 为齿轮的转速，r/min； j为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的 次数；Lh为齿轮的工作寿命，h,则齿轮的工作应力循环次数 N按下式计算：N=60njLh。
olim—齿轮的疲劳极限弯曲疲劳强度极限值用oFE带入， 查图<齿轮的弯曲疲劳强度极限〉，图中的oFE=oFlimYST，Y ST为试验齿轮的应力校正系数;接触疲劳强度极限值oHlim查 图 < 齿轮的接触疲劳强度极限〉tfE——-tfEMl!Uh-HL«•1二 _ -一 一—FWO200WH300 1IHS球墨铸铁黒色可锻铸铁 灰铸铁a）铸铁材料的％e-WO200(dd•WwHnxN}tlGlj*!出• WuOJL*l•J!4(H)2(H)5060450顽w ?00港碳淬火钢表面硬化钢d）港碳淬火钢和表面硬化钢的％eM-'.h灯m川miZ//"IJ汛KI100丫|川球墨铸铁 黒色可锻铸铁:灿：ll!<:W200g/：.'-UUb）灰铸;刃铸铁材料的cHlimM： M1 HD15Wf-100uCm・・L逹附节•效层4J£MunPiCl=:■ JFj 10_----———t—■-■<■.!< '端火trH"" 'PI! J "—.V1一调质钢；球墨铸铁（珠光体、贝氏体）；珠光体可锻铸铁2一渗碳淬火的渗碳钢；全齿廓火焰或感应淬火的钢、球墨铸铁3—渗氮的渗氮钢；球墨铸铁（铁素体）；灰铸铁；结构钢。
4一氮碳共渗的调质钢、渗碳钢弯曲疲劳寿命系数Kfn（当N>Nc时，可根据经验在网纹区内取Kfn值）1一允许一定点蚀时的结构钢；调质钢；球墨铸铁（珠光体、贝氏体）；珠光体可锻铸铁；渗碳淬火的渗碳钢2一结构钢；调质钢；渗碳淬火钢；火焰或感应淬火的钢、球 墨铸铁；球墨铸铁（珠光体、贝氏体）；珠光体可锻铸铁；3一灰铸铁；球墨铸铁（铁素体）；渗氮的渗氮钢；调质钢、 渗碳钢4一氮碳共渗的调质钢、渗碳钢接触疲劳寿命系数Khn（当N>Nc时，可根据经验在网纹区内取Khn值）图<齿轮的弯曲疲劳强度极限〉、图<齿轮的接触疲劳强度极限〉 所示极限应力值，一般选取其中间偏下值，即在MQ及ML中 间选值使用图 < 齿轮的弯曲疲劳强度极限〉及图 < 齿轮的接触 疲劳强度极限〉时，若齿面硬度超出图中荐用的范围，可大体按 外插法查取相应的极限应力值图 < 齿轮的弯曲疲劳强度极限〉 所示为脉动循环应力的极限应力对称循环应力的极限应力值 仅为脉动循环应力的70%夹布塑料的弯曲疲劳许用应力［帀］=50MPa,接触疲劳许用应力［嘲=110MPa三）齿轮精度的选择各类机器所用齿轮传动的精度等级范围列于下表中，按载 荷及速度推荐的齿轮传动精度等级如下图所示。
各类机器所用齿轮传动的精度等级范围机器名称精度等级汽轮机3〜6金属切削机床3〜8航空发动机4〜8轻型汽车5〜8载重汽车7〜9机器名称精度等级拖拉机6〜8通用减速器6〜8锻压机床6〜9起重机7〜10农业机器8〜11注：主传动齿轮或重要的齿轮传动，偏上限选择；辅助传动齿轮或一般齿轮传动，居中或偏下限选择圆柱齿轮传动 v{m/s)6-5-5-X X7-6-6-X X梓(rn/s) 圆锥齿轮传动。