精密齿轮齿条传动计算及基础知识

　　为了传递动力，我们需要用到 齿轮齿条 ，齿轮齿条的基本术语有齿轮的大小、压力角、齿数等，在这里，我将简单介绍一下理解齿轮所必要的术语、尺寸、换算关系等齿轮齿条的基本知识

　　齿轮的大小

　　ISO(国际标准化机构)规定，表示齿轮大小的单位使用模数。但是，实际上还使用其他方式来表示齿轮的大小。

　　模数

　　模数M=1(P=3.1416)

　　模数M=2(P=6.2832)

　　模数M=4(P=12.566)

　　模数乘以圆周率即可得到齿距(P)。齿距是相邻两齿之间的长度。P=圆周率X模数(πm)

　　CP(周节)

　　周节即圆周齿距。也就是齿距(P)。

　　例如，使用周节CP可以制作齿距为CP5\CP10\CP15\CP20这样齿距为整数的齿轮。

　　与模数的换算关系 m=cp/π

　　DP(径节)

　　英文为Diametral pitch。

　　按ISO标准规定，长度单位使用毫米(mm)。但在美国、英国等国家，一直使用英寸作为长度单位。在这些国家中使用DP来表示齿轮的大小。

　　与模数的换算关系 m=25.4/DP

　　压力角

　　决定齿轮齿形的参数。即齿轮齿面的倾斜度。

　　压力机(a)一般采用20°。但有时客户的图纸也有14.5°，15°、17.5°，所以这些都要注意。

　　


 

　　齿数

　　以上所叙述的模数，压力角，齿数是齿轮的三大基本参数。以此参数为基础计数齿轮各部尺寸。

　　齿高和齿厚

　　齿轮的高度由模数(m)来决定。在这里我简单介绍一下齿高(h)/齿顶高(ha)/齿根高(hf)

　　齿高(h)是从齿顶到齿根的高度。

　　h=2.25m(=齿顶高+齿根高)

　　


　　齿顶高(ha)是从齿顶到分度线(中线)的高度。(分度线是计算齿条尺寸的基准线)

　　ha=1.00m

　　齿根高(hf)是从齿根到分度线(中线)的高度。

　　hf=1.25m

　　齿厚(s)的基准是齿距(P)的一半。

　　S=πm/2 P=πm

　　直齿轮

　　到此为之，我已经向各位介绍了有关齿轮的基本参数，接下来，我们将介绍有关直齿齿轮齿条的各部分的名称和尺寸计算

　　决定齿轮大小的参数是齿轮的分度圆直径(d)。

　　分度圆直径(d)d=zm

　　齿顶圆直径(da)da=d+2m

　　齿根圆直径(df)df=d-2.5m

　　

 
 

　　在这里我所介绍的齿顶圆和齿根圆，可以直接看到，而分度圆在实际的齿轮上无法直接看到。因为分度圆是为了决定齿轮的大小而假设的圆。

　　斜齿轮

　　特点：比直齿的强度要高，噪音以及振动小

　　缺点是轴方向产生推力

　　端面模数(mt)和法向模数(mn)的关系式

　　Mt=mn/cosb

　　

 

　　分度圆直径d=zmn/cosb

　　材料：

　　S45C(机械构造用碳素钢)

　　S45C是含碳量为45%的中碳钢(Steel)的代表，因为进货非常容易，正齿轮，斜齿齿轮，齿条，伞形齿轮，蜗杆等各种齿轮多使用这种材料。

　　SCM440(铬钼合金钢)

　　含碳量C=40%,成分中含有铬/钼等成分的中碳合金钢。比S45C的强度高，通过调质或高频淬火处理可提高硬度，用来制造各种不同的齿轮。

　　什么是调质处理?

　　调质处理是将淬火及高温回火相结合，调整钢材(钢件)硬度/强度/韧性的热处理。

　　因为调质后的材料及制品要进行机械加工，所以硬度达不到淬火后那么高

　　什么是高频淬火

　　像S45C或SCM440这样含碳量在35%以上的碳素钢，对其表面进行硬化处理的方法。

　　要注意的是，对齿轮进行高频处理后，会发生齿面及齿顶的硬度达到使用要求，但齿根部分达不到淬火硬度的情况。硬度低于渗碳淬火处理的硬度。齿轮经过高频淬火后精度下降。作为高精度齿轮使用时需要对齿轮做磨削加工。