渐开线圆柱齿轮设计计算题例

例1：设计一对泵轴传动的减速齿轮对，要求如下：

输出转速：450转/分；  传动功率：2.2kW；  原动机：采用4极交流电动机。

1.预定计算：主要目的确定齿数比及所需的齿轮模数和中心距

执行以下步骤：

1.1 选择“定轴传动齿轮对\圆柱齿轮设计计算\预定计算......”菜单项，如下图：

1.2 在弹出的对话框中填写“标题”、“编号”；
选择“按输入转速与功率计算”项，输入 n_i = 1470 转/分（电动机转速）；
使用 i = 3.5 试算齿数分配：得到 Z₁ = 17, Z₂ = 59;如下图：

1.3 从上一步得到的输出转速为 n_o = 423.559 转/分，与设计要求相差较大，现调整齿数 Z₁ = 18, Z₂ = 58,得到 n_o = 448.475 转/分，较接近设计要求,此时传动比 i = 3.27778；
（注意：为了保证设计质量，选择齿数时应注意两点：1. Z₁最少不应小于14；2.Z₁与Z₂最好互为质数。）

1.4 输入功率 P = 2.2 kW；

1.5 选择齿宽系数：
选择“悬臂配置”的轴支承方式（按实际的结构）；
考虑热处理后硬齿面齿轮，选择“硬度>350HB”；
移动“齿宽系数”滑标，使Φ_d定位到 0.58；

1.6 评估负载性质：
考虑输送泵的负载比较平稳，选择“平稳”；
移动滑标，给定影响齿轮接触强度的工况系数K₁ = 2.13；
移动滑标，给定影响齿轮弯曲强度的工况系数K₂ = 1.9；

1.7 考虑采用优质渗碳齿轮用钢，给定“许用接触强度”1200MPa,许用弯曲强度400MPa;

1.8 点击“执行计算”按钮；

1.9 执行结果如下图：

     

由计算结果得知：法面模数为 m_n = 1.5 mm，螺旋角 β = 13°54′57″，端面模数 m_t = 1.5453mm，中心距 a = 59.496174mm。
在此有两种方案可以考虑：

    1) 因为目前计算结果中心距非常接近规范值60，而螺旋角β<14°，法面模数 m_n = 1.5mm，符合优先系列标准模数，可以直接采用计算结果。
    2) 可改写法面模数 m_n = 1.75mm（第二系列标准模数），此时螺旋角 β = 0，可以暂时保留直齿轮的计算结果，螺旋角待在几何计算时进行中心距调整来确定。

    这里采取第一种方案，点击“保存返回”，结束预定计算。

1.10 在弹出的保存文件对话框中选好保存位置，并给一个文件名（其扩展名必须是“.cyb”），保存计算数据，如下图：

     

    此同时也将产生同名的*.cyt报告文件，在主窗口显示预定计算的数据报告，可以进行版面整理，重新保存（计算报告所保存的文件的扩展名是“.cyt”，这是文本文件，可以直接打印，或在Word等编辑程序中读取、编辑、或打印）。

     

2.几何计算：根据预定计算结果进行齿轮对的个几何参数计算

执行以下步骤：

2.1 选择“定轴传动齿轮对\圆柱齿轮设计计算\几何计算......”菜单项，如下图：

打开一组属性对话框，如下图：

2.2 首先选择“齿轮对修正”标签页，点击“装入预定数据”按钮；

2.3 基本参数均保持预定计算所确定的值，且不作修改，将中心距圆整为 a = 60mm;

    此时得到修正后的总变位系数 χ_nΣ = 0.345697，分配给小齿轮的变位系数 χ_n1 = 0.441483，分配给大齿轮的变为系数 χ_n2 = -0.09878；

2.4 点击“检验数据”按钮，进行相关齿形质量校验；

    此时弹出插齿刀参数选择对话框，如下图：
    由于大、小齿轮都采取滚齿加工，故不需要选择插齿刀，直接点击“取消”按钮返回；

2.5 查看校验结果，可针对结果进行以下处理：
    如果校验结果各项OK，执行报告输出；
    如果个别项不通过，调整其中所分配的变位系数，再做检验；
    如果变位系数调整无效，或多项校验不合格，则需进行基本参数调整，调整方法有2：
    1) 采用短齿制齿顶高系数 h_a = 0.8；
    2) 或略增加螺旋角β，使标准中心距a_d接近设计给定中心距，（当然，也可以不改螺旋角，而改设计中心距与标准中心距接近）。
    调整修改后，须点击“更新设计数据”按钮，重新按照2.3项的后续步骤继续进行。

2.6 各项校验OK，点击“输出报告”按钮，选定报告文件名（*.cyt文件）保存计算结果；
    如果选用预定计算所确定的报告文件名，则计算结果可以追加到该文件；

2.7 选择“小齿轮几何计算”标签，打开新页面。
    基本参数无需更改，点击“计算”按钮，文本框内显示计算结果。

    审核报告计算结果无误，点击“输出报告”按钮，向报告文件追加计算结果。

2.8 选择“大齿轮几何计算”标签，打开新页面。
    基本参数无需更改，点击“计算”按钮，文本框内显示计算结果。

    审核报告计算结果无误，点击“输出报告”按钮，向报告文件追加计算结果。

2.9 选择“特性参数”标签，将齿宽调整为规范值 b = 20mm（宜加大此值）。

2.10 点击“计算”按钮，文本框内显示计算结果，审核报告计算结果无误，点击“输出报告”按钮，向报告文件追加计算结果。

完成上述所有步骤后，点击“确定”按钮，将保存所有计算数据。

2.11 在弹出的文件保存对话框中仍选择原来的数据记录文件（二进制文件：*.cyb)保存。

主窗口显示所有数据报告内容，若进行版面整理，或加写必要的注释说明，须再次保存此文件。

    报告文件（*.cyt)是文本文件，可以把内容复制到计算书或其它技术文件中排版处理。