用于平行轴间传递旋转运动与动力的场合。按 MISUMI《平齿轮的选定步骤》做几何计算与目录容许扭矩校核,并补充 GB/T 3480 齿面接触疲劳与齿根弯曲疲劳强度校核,给出安全系数与选型结论。方法参考 MISUMI FA 技术资料与 GB/T 1357(模数)、GB/T 3480(齿轮强度)。
① 扭矩 T₁ = 9550 · P / n₁ [N·m]
② 几何 z₂ = round(z₁·i);d = m·z;a = m·(z₁+z₂)/2;Dₐ = m(z+2);D_f = m(z−2.5);v = π·d₁·n₁/60000
③ 接触强度(Hertz) σ_H = Z_H · Z_E · Z_ε · √( 2·K·T₁ / (B·d₁²) · (u+1)/u ) [MPa],Z_H=2.5、Z_ε≈0.89、u = z₂/z₁
④ 弯曲强度 σ_F = 2·K·T₁ / (B·d₁·m) · Y_Fa·Y_Sa·Y_ε [MPa]
⑤ 安全系数 S_H = [σ_H]/σ_H,S_F = [σ_F]/σ_F,[σ_H]、[σ_F] 由材质取许用值;目标 S_H≥1.1、S_F≥1.4
Z_E 为弹性系数(钢对钢 189.8 √MPa,塑料对钢约 56 √MPa);Y_Fa/Y_Sa 为齿形/应力修正系数(按 z 查表);Y_ε 为重合度系数(取 0.72)。结果供方案校核,正式设计请以 GB/T 3480 与制造商型录为准。
扭矩 T₁ = 9550·P/n₁ (N·m);轴间距 a = m(z₁+z₂)/2;分度圆 d = m·z;转速比 i = z₂/z₁ = n₁/n₂
接触应力 σ_H = Z_H·Z_E·Z_ε·√(2KT₁/(B d₁²)·(u+1)/u)(Z_H=2.5、Z_ε≈0.89);弯曲应力 σ_F = 2KT₁·Y_Fa Y_Sa Y_ε/(B d₁ m)
材质许用值(长寿命近似,Z_N≈1、Y_N≈1):S45C 调质 [σ_H]≈550、[σ_F]≈320 MPa;S45C 淬火 ≈1100/500;40Cr 调质 ≈650/380;40Cr 淬火 ≈1200/620;不锈钢 ≈350/200;MC 尼龙 ≈70/90;POM ≈55/70 MPa。
参考:GB/T 1357《通用机械和重型机械用圆柱齿轮 模数》、GB/T 3480《直齿轮和斜齿轮承载能力计算》;MISUMI《平齿轮的选定步骤》(MISUMI 技术文章 / 选型参考资料 PDF)。
条件:P=58 W(0.058 kW)、n₁=100 rpm、i=1/2、m=1.0、z₁=20、B=10 mm、S45C、K=1.5;MISUMI 目录 z=20@100rpm 容许 5.57 N·m、z=40@100rpm 容许 14.31 N·m。本工具输入相同值即得下列结果。
本工具公式与数据溯源如下;正式设计请以现行规范、厂商最新样本及专业校核为准。