齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择

6.5 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α的选择

　　由机械原理可知，增大压力角α,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α=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α=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α=20°的标准直齿圆柱齿轮，应取 z₁≥17。

齿宽系数φ_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，所以对于外啮合齿轮传动：。

　　φ_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φ_a后再用上式计算出相应的φ_d值。

圆柱齿轮的齿宽系数φ_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
φ_d	0.9～1.4(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，φ_d取偏下限的数值；若皆为软齿面或仅大齿轮为软齿面时，φ_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，φ_d可小到0.2；
　　　　4）非金属齿轮可取φ_d≈0.5～1.2。

　　圆柱齿轮的计算齿宽b=φ_dd₁，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。