如何选择齿轮的结构与尺寸

通过齿轮传动的强度计算可以确定齿轮的主要参数，如齿数、模数、齿宽、螺旋角、分圆直径等，齿轮结构设计主要是确定齿轮的轮缘、轮毂及幅板等的结构形式和尺寸大小。结构设计通常要综合考虑齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、使用要求、工艺性及经济性等因素，确定适合的结构形式，再按设计手册荐用的经验数据确定结构尺寸。

1）齿轮轴

对于直径很小的钢制齿轮，当齿根圆到键槽底面的距离e很小，如圆柱齿轮e≤2mt（图5-26a，mt为端面模数），圆锥齿轮的小端e≤1.6mt（图5-26b），为了保证轮毂键槽有足够的强度，应将齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴，如图5-27所示。若e值超过上述尺寸，齿轮与轴以分开制造为宜。

图5-26　齿轮结构尺寸

图5-27　齿轮轴

图5-28　实心式齿轮

2）实心式齿轮

当齿顶圆直径da≤160 mm或高速传动且要求低噪声时，可采用如图5-28所示的实心结构。实心式齿轮和齿轮轴可以用热轧型材或锻造毛坯加工。

3）腹板式齿轮

当齿顶圆直径da≤500 mm时，可采用腹板式结构（图5-29），以减轻重量和节约材料，腹板上开孔的数目按结构尺寸的大小及需要而定。

图5-29　腹板式齿轮（da≤500 mm）(www.xing528.com)

D≈（D0+D3）/2；D2≈（0.25～0.35）（D0-D3）；D3≈1.6D4（钢材）；D3≈1.7D4（铸铁）；n1≈0.5mn；r≈5 mm
圆柱齿轮：D0=da-（10～14）mn；C≈（0.2～0.3）b
圆锥齿轮：l≈da-（1～1.2）D4；C≈（3～4）mm；尺寸J由结构设计而定；Δ1=（0.1～0.2）b
常用齿轮的C值不应小于10 mm；航空用齿轮可取C=3～6 mm

4）轮辐式齿轮

当齿顶直径400 mm≤da≤1 000 mm时，可采用轮辐式结构。受锻造设备的限制，轮辐式齿轮多为铸造齿轮。轮辐剖面形状可采用椭圆形（轻载）、十字形（中载）、工字形（重载）等。图5-30是轮辐截面为十字形的轮辐式齿轮。

图5-30　轮辐式齿轮（400 mm≤da≤1 000 mm）

b＜240 mm；D3≈1.6D4（钢材）；D3≈1.7D4（铸铁）；Δ1=（3～4）mn，但不应小于8 mm；Δ2=（1～1.2）Δ1，H≈0.8D4（铸钢）；H≈0.9D4（铸铁）；H1≈0.8H；C≈0.2H；C1≈0.617H；R≈0.5H；1.5D4＞l≥b；轮辐数常取为6

5）组装齿圈式结构和焊接结构齿轮

为了节约贵重金属和解决工艺问题，对于尺寸较大的圆柱齿轮，可做成组装齿圈式结构，如图5-31所示。齿圈用钢制成，轮芯用铸铁或者铸钢，再将齿圈与轮芯用过盈配合或螺栓连接装配在一起。对于单件或小批量生产的大齿轮，还可以采用焊接结构，如图5-32所示。

图5-31　组装齿圈式结构

图5-32　焊接结构齿轮