齿轮基本参数设计的一般原则

齿轮参数设计是齿轮箱设计至关重要的一个环节，齿轮参数设计的好坏，直接决定了齿轮箱设计的优劣。齿轮参数设计通常需要从强度、噪音、效率、重量等方面考虑。如何合理设计齿轮的基本参数呢？

1.模数的选择 mn

模数的大小，由齿轮的弯曲强度决定。模数增加、可以提高齿轮弯曲强度；模数减小，重合度增加，有利于改善振动噪音；模数减小，齿轮的滑动率也减小，对提高齿轮效率和改善磨损有利。因此在可靠性要求高、速度不高的场合，可选用较大的模数，比如工程机械传动等领域；在噪音要求高、速度高的场合，满足强度的前提下尽量选择较小的模数，比如汽车变速箱、高速齿轮传动等领域。另外，对于大批量生成的齿轮，为了平衡强度、噪音、重量等指标，可采用非标模数设计；

2.压力角的选择 αn

对于一般标准的齿轮设计，通常采用20°压力角。压力角增大，可以提高齿轮的接触和弯曲疲劳强度，滑动率减小，低速重载的传动一般用大压力角设计，有22.5°、25°、27°的压力角设计、比如工程机械传动。压力角减小，可以提高齿轮端面重合度，但滑动率增加，小压力角设计通常用于对噪音要求高的场合，比如汽车变速箱、高速齿轮箱等，可采用14.5°、15°、16°、17°、18°的压力角设计。

3.齿数的设计z

齿数的设计首先要满足传动比的要求。增加齿数，可以提高端面重合度，改善传动平稳性，对于高速齿轮传动，建议小轮齿数大于30齿；齿数减小，可以选择更大模数，主要用于低速重载传动，但应避免发生根切，比如工程机械传动，最小齿数可以到7~9个齿。另外，对于关注噪音激励的场合，齿数的选择应注意使齿轮阶次避开激励源的阶次。

4.螺旋角的设计 β

螺旋角的设计主要考虑轴向重合度和轴向力的问题，螺旋角增加可以增加轴向重合度，但轴向力会增加。对于单斜齿轮来说，低速重载传动应用，一般螺旋角可在8°~15°之间取值，保证轴向重合度大于1.1；高速传动对噪音要求高的应用，螺旋角可在15°~30°之间取值，保证轴向重合度在2.0以上。对于人字齿轮来说，为增加轴向重合度，螺旋角一般在25°~35°之间取值，单边人字齿轴向重合度一般在3.0以上。

在各类减速齿轮箱塑胶齿轮的应用上，苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料，可以帮助您解决以下问题：

1.POM和PA66齿轮噪音比较大，耐磨耐疲劳性不够的问题，POM齿轮易断齿的问题。

2.PA12和TPEE齿轮，太软扭矩太小，耐磨性不够，在60摄氏度以上时，扭力下降比较快。

3.POM和PA66齿轮的耐腐蚀性不够，POM齿轮和注塑功能件易磨损粉屑化的问题。

4.尼龙46齿轮的降噪性不够，尺寸受水份影响比较大。

Z33材料作为一款强韧耐磨型工程塑料，在齿轮应用上最显著的特点是：耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水份影响。Z33材料的典型成功应用为：微小型减速齿轮箱、电动推杆、汽车转向系统EPS齿轮、按摩器齿轮、汽油机凸轮、电助力自行车中置电机齿轮、电动剃须刀等等传动齿轮。

5.齿宽b和宽径比φd的选择

齿宽一般由齿轮的承载能力决定。齿宽越大，承载能力会提高，但会降低齿轮轴的刚度，对变形和制造误差比较敏感，会引起齿面载荷分布不均匀，降低齿轮的使用寿命。较小的齿宽，可以保证齿轮轴向具有足够的刚度，对变形和制造误差不敏感，但齿轮设计的外径可能会增加。对于宽径比可参考下表进行设计取值。（宽径比φd是指齿宽与小轮分度圆直径的比值）

6.变位系数xn的选择

变位系数的设计选择，可以参考本公众号文章《齿轮变位的相关定义及设计考虑》。

7.齿顶高系数ha*的选择

标准齿轮的齿顶高系数一般ha*=1.0，对于非标准齿轮设计来说，可以采用齿顶高系数大于或小于1。比如对要求运转平稳、噪音要求较高的场合，可采用细高齿设计，结合小压力角设计，可以将齿轮端面重合度提高到2.0以上，此时齿顶高系数可在1.1~1.5范围内取值。但应注意过大的齿顶高系数，滑动率会增加，齿顶易变尖。齿顶高系数小于1的情况，主要用于齿顶需要削减的场合，比如内齿圈为了防止啮合干涉，采用较短的齿顶高系数0.8~0.9的设计。

8.顶隙系数cn*的选择

标准齿轮的顶隙系数一般取cn*=0.25,其他标准的顶隙系数还有0.3、0.35、0.4等。大的顶隙系数可以采用更大的齿根圆角半径，或者增加渐开线啮合圆与形成圆的距离。对于正常的设计建议顶隙系数cn*不小于0.2。

9.齿根圆角半径系数ρf*的选择

齿根圆角半径系数增加，可以提高齿轮的弯曲强度。具体齿根圆角半径的系数的设计取值可参考本公众号文章《齿根圆角半径系数的取值及设计考虑》。

10.齿顶厚度系数Sn*的设计要求

齿顶厚度系数是指法向齿顶厚与法向模数的比值，为了防止齿顶淬透,齿顶厚度系数一般要求大于0.4。

11.滑动率η的设计要求

为了提高齿轮啮合效率，减少磨损，尽量采用小滑动率的设计，关于滑动率的具体设计要求可参考本公众号的文章《圆柱齿轮滑动率的定义及设计考虑》。

苏州维本工程塑料Wintone ZG6高扭力耐磨齿轮专用料，在各类减速齿轮箱塑胶齿轮上的成功应用：汽车电动座椅执行器平行轴减速齿轮箱第二级塑胶齿轮、自动卷发器和电动热风梳行星减速齿轮箱内齿圈、汽车电动尾门推杆电机行星减速齿轮箱第一级塑胶行星齿轮、手持锂电高压水枪泵体内齿圈、汽车尾门电动开启执行器平行轴减速齿轮箱的马达齿等等。

ZG6材料在中高扭力减速齿轮箱塑胶齿轮的应用上，可以帮助您解决传统的齿轮材料可能会遇到的以下问题：

1.玻纤增强PA66材料耐磨耐疲劳性不够，尺寸和扭力受水份影响比较大，噪音比较大等问题；

2.POM材料扭力不够，耐热蠕变性不好，易断齿等问题；玻纤增强POM耐磨耐疲劳寿命不够，脆性大等问题；

3.玻纤增强尼龙12和尼龙612，耐磨耐疲劳性不够，扭力不够等问题；

4.玻纤增强PA46耐磨不够，扭力和尺寸受水份影响过大，尺寸精度较难控制，噪音大等问题；

ZG6材料在齿轮应用上的特点是：耐磨耐疲劳、高扭力且不受水份影响、耐热蠕变、降噪、低吸湿、耐腐蚀、尺寸稳定性高。

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