% ******** 斜齿圆柱齿轮传动设计计算 ********'
% M文件中有关数据表见参考文献[1]
% 已知条件：传递功率(kW)；主动轮转速(r/min)；传动比P1=22;n1=970;i=3.5;
ha=1.0;ca=0.25;hd=pi/180; % 正常齿；角度转换弧度系数
m=[2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50]; % 第一系列标准模数
K=input(' 根据载荷情况，选择载荷系数 K = ');
% 1-确定齿轮的许用应力sigma_FP和sigma_HP
disp '(注意：以下输入的齿轮材料和齿面硬度类别的标识字符要用大写,并用单引号括起)'
CL=input(' 选择齿轮材料：碳钢-TG;合金钢-HG == ');
CM=input(' 选择齿面硬度类别：硬齿面-YC;软齿面-RC == ');
psi_d=input(' 表9-11：选择齿宽系数 psi_d = ');
if CL=='TG'
disp ' 齿轮材料-碳钢'
if CM=='YC'
disp ' 齿面硬度类别-硬齿面'
HRC1=input(' 输入小齿轮感应淬火硬度 HRC1 = ');
HRC2=input(' 大齿轮感应淬火硬度 HRC2 = ');
sigma_H1=11*HRC1+610;sigma_H2=11*HRC2+610;
sigma_F1=380;sigma_F2=380;
elseif CM=='RC'
disp ' 齿面硬度类别-软齿面'
HBS1=input(' 输入小齿轮调质/正火硬度 HBS1 = ');
HBS2=input(' 大齿轮调质/正火硬度 HBS2 = ');
sigma_H1=(9*HBS1+3750)/10;sigma_H2=(9*HBS2+3750)/10;
sigma_F1=(2*HBS1+675)/5;sigma_F2=(2*HBS2+675)/5;
end
elseif CL=='HG'
disp ' 齿轮材料-合金钢'
if CM=='YC'
disp ' 齿面硬度类别-硬齿面'
sigma_H1=1500;sigma_H2=1500;
sigma_F1=460;sigma_F2=460;
elseif CM=='RC'
disp ' 齿面硬度类别-软齿面'
HBS1=input(' 输入小齿轮调质/正火硬度HBS1 = ');
HBS2=input(' 大齿轮调质/正火硬度HBS2 = ');
sigma_H1=(10*HBS1+1700)/6;sigma_H2=(10*HBS2+1700)/6;
sigma_F1=(19*HBS1+9700)/50;sigma_F2=(19*HBS2+9700)/50;
end
end
disp '(注意：以下输入的齿轮传动方向类别的标识字符要用大写,并用单引号括起)'
FX=input(' 选择齿轮传动方向：单向传动-DX;双向传动-SX == ');
if FX=='DX'
disp ' 齿轮单向传动'
sigma_FP1=1.4*sigma_F1;sigma_FP2=1.4*sigma_F2;
elseif FX=='SX'
disp ' 齿轮双向传动'
sigma_FP1=sigma_F1;sigma_FP2=sigma_F2;
end
fprintf (' 小齿轮齿根弯曲许用应力 sigma_FP1 = %3.2f MPa \n',sigma_FP1)
fprintf (' 大齿轮齿根弯曲许用应力 sigma_FP2 = %3.2f MPa \n',sigma_FP2)
sigma_HP1=0.9*sigma_H1;sigma_HP2=0.9*sigma_H2;
fprintf (' 小齿轮齿面接触许用应力 sigma_HP1 = %3.2f MPa \n',sigma_HP1)
fprintf (' 大齿轮齿面接触许用应力 sigma_HP2 = %3.2f MPa \n',sigma_HP2)
if sigma_HP1>sigma_HP2
sigma_HP=sigma_HP2;
else
sigma_HP=sigma_HP1;
end
% 2-分别按照硬齿面齿轮传动和软齿面齿轮传动进行设计计算
disp ' 初选斜齿轮螺旋角的范围一般是8～10°'
beta=input(' 初选齿轮螺旋角(°) beta = ');
[Aa,Ad,Am]=ADM(beta); % 根据螺旋角查询齿轮强度计算系数
T1=9550*P1/n1
if CM=='YC'
disp ' 硬齿面齿轮传动-按照齿根弯曲强度确定齿轮模数'
disp ' 闭式硬齿面齿轮传动小齿轮齿数范围是：17～20'
z1=input(' 输入小齿轮齿数 z1 = ');
z2=round(i*z1)
u=z2/z1;
zv1=z1/(cos(beta*hd))^3
zv1=input(' 确定小齿轮当量齿数 zv1 = ');
zv2=u*zv1
zv2=input(' 确定大齿轮当量齿数 zv2 = ');
Yfs1=zv1/(0.269118*zv1-0.840687) % 根据拟合曲线方程计算
Yfs1=input(' 确定小齿轮齿形系数 Yfs1 = ');
if zv2>=60
Yfs2=3.88
else
Yfs2=zv2/(0.269118*zv2-0.840687)
Yfs2=input(' 确定大齿轮齿形系数 Yfs2 = ');
end
if Yfs1/sigma_FP1>Yfs2/sigma_FP2
Yfcp=Yfs1/sigma_FP1;
else
Yfcp=Yfs2/sigma_FP2;
end
mj=Am*(K*T1*Yfcp/(psi_d*z1^2))^(1/3);
for j=1:15
if mj<=m(j);mn=m(j);break;end
end
aj=mn*(z1+z2)/(2*cos(beta*hd)) % 中心距计算值
a=round(aj/2+0.5)*2 % 中心距圆整值
beta_a=mn*(z1+z2)/(2*a) % 螺旋角余弦值
if beta_a>=1
disp ' 无法计算螺旋角,需要增大中心距'
disp ' 中心距尾数一般是偶数、5或是0'
a=input(' 选取中心距 a = ');
beta_a=mn*(z1+z2)/(2*a) % 增大中心距后的螺旋角余弦值
end
beta_j=acos(mn*(z1+z2)/(2*a));beta=beta_j/hd
d1=mn*z1/cos(beta_j);
disp ' * 校核齿面接触强度 *'
[Aa,Ad,Am]=ADM(beta); % 根据实际螺旋角查询齿轮强度计算系数
dx=Ad*(K*T1*(u+1)/(psi_d*u*sigma_HP^2))^(1/3)
if dx<=d1
disp ' @ 满足齿面接触强度 @'
else
disp ' * 不满足齿面接触强度,需要重新计算!'
aj=dx*(1+u)/(2*cos(beta*hd))
disp ' 中心距尾数一般是偶数、5或是0'
a=input(' 选取中心距 a = ');
mj=2*a*cos(beta*hd)/(z1+z2);
for j=1:15
if mj<=m(i);mn=m(i);break;end
end
beta_a=mn*(z1+z2)/(2*a) % 螺旋角余弦值
if beta_a>=1
disp ' 无法计算螺旋角,需要增大中心距'
beta_a=mn*(z1+z2)/(2*a) % 增大中心距后的螺旋角余弦值
end
beta_j=acos(mn*(z1+z2)/(2*a));beta=beta_j/hd;
end
fprintf ('mn = %3.2f mm \n',mn);
d1=mn*z1/(cos(beta_j))
d2=mn*z2/(cos(beta_j))
da1=d1+2*ha*mn
da2=d2+2*ha*mn
b=psi_d*d1
b2=input(' 确定大齿轮宽度(mm) b2 = ');
b1=input(' 确定小齿轮宽度(mm) b1 = ');
elseif CM=='RC'
disp ' 软齿面齿轮传动-按照齿面接触强度确定齿轮直径'
disp ' 闭式软齿面齿轮传动小齿轮齿数范围是：20～30'
z1=input(' 输入小齿轮齿数 z1 = ');
z2=round(i*z1)
u=z2/z1;
dj=Ad*(K*T1*(u+1)/(psi_d*u*sigma_HP^2))^(1/3);
aj=dj*(1+u)/(2*cos(beta*hd))
a=round(aj/2+0.5)*2;
mj=2*a*cos(beta*hd)/(z1+z2);
for j=1:15
if mj<=m(j);mn=m(j);break;end
end
beta_a=mn*(z1+z2)/(2*a) % 螺旋角余弦值
if beta_a>=1
disp ' 无法计算螺旋角,需要增大中心距'
disp ' 中心距尾数一般是偶数、5或是0'
a=input(' 选取中心距 a = ');
beta_a=mn*(z1+z2)/(2*a) % 增大中心距后的螺旋角余弦值
end
beta_j=acos(mn*(z1+z2)/(2*a));beta=beta_j/hd
d1=mn*z1/cos(beta_j)
disp ' * 校核齿根弯曲强度 *'
zv1=z1/(cos(beta*hd))^3
zv1=input(' 确定小齿轮当量齿数 zv1 = ');
zv2=u*zv1
zv2=input(' 确定大齿轮当量齿数 zv2 = ');
Yfs1=zv1/(0.269118*zv1-0.840687)
Yfs1=input(' 确定小齿轮齿形系数 Yfs1 = ');
if zv2>=60
Yfs2=3.88
else
Yfs2=zv2/(0.269118*zv2-0.840687) % 根据拟合曲线方程计算
Yfs2=input(' 确定大齿轮齿形系数 Yfs2 = ');
end
if Yfs1/sigma_FP1>Yfs2/sigma_FP2
Yfcp=Yfs1/sigma_FP1;
else
Yfcp=Yfs2/sigma_FP2;
end
[Aa,Ad,Am]=ADM(beta); % 根据实际螺旋角查询齿轮强度计算系数
mx=Am*(K*T1*Yfcp/(psi_d*z1^2))^(1/3);
if mx<=mn
disp ' @ 满足齿根弯曲强度 @'
else
disp ' * 不满足齿根弯曲强度,需要重新计算!'
aj=mn*(z1+z2)/(2*cos(beta*hd));
a=round(aj/2+0.5)*2;
beta_j=acos(mn*(z1+z2)/(2*a));
beta=beta_j/hd;
end
disp (' 法面模数(mm) mn = '),mn;
fprintf ('mn = %3.2f mm \n',mn);
d1=mn*z1/(cos(beta_j))
d2=mn*z2/(cos(beta_j))
da1=d1+2*ha*mn
da2=d2+2*ha*mn
b=psi_d*d1
b2=input(' 确定大齿轮宽度(mm) b2 = ');
b1=input(' 确定小齿轮宽度(mm) b1 = ');
end
% 3-齿轮传动计算系数函数文件ADM.m
function [Aa,Ad,Am]=ADM(beta)
if beta<8
Aa=483;Ad=766;Am=12.6;
elseif beta>=8 & beta<15
Aa=476;Ad=756;Am=12.4;
elseif beta>=15 & beta<25
Aa=462;Ad=733;Am=12.0;
elseif beta>=25 & beta<35
Aa=447;Ad=709;Am=11.5;
end
*** 硬齿面齿轮传动设计计算过程 ***
根据载荷情况，选择载荷系数 K = 1.4
(注意：以下输入的齿轮材料和齿面硬度类别的标识字符要用大写,并用单引号括起)
选择齿轮材料：碳钢-TG;合金钢-HG == 'HG'
选择齿面硬度类别：硬齿面-YC;软齿面-RC == 'YC'
表9-11：选择齿宽系数 psi_d = 0.45
齿轮材料-合金钢
齿面硬度类别-硬齿面
(注意：以下输入的齿轮传动方向类别的标识字符要用大写,并用单引号括起)
选择齿轮传动方向：单向传动-DX;双向传动-SX == 'DX'
齿轮单向传动
小齿轮齿根弯曲许用应力 sigma_FP1 = 644.00 MPa
大齿轮齿根弯曲许�
