齒輪作為機械傳動中的核心元件，其尺寸選擇需綜合考慮傳動需求、強度要求、工藝性及成本等因素，以下從關鍵核心參數、實際應用場景及工藝性與成本平衡展開說明：

一、核心參數

模數（m）

定義：齒輪齒距與圓周率π的比值，反映齒輪尺寸與承載能力的比例關系。

計算：模數=分度圓直徑/齒數（m=d/z），標準模數需參考GB/T 1357-2008。

選擇原則：模數越大，齒輪尺寸越大，承載能力越強，但成本和空間占用增加。

齒數（z）

較小齒數局限：避免根切（如直齒輪zmin=17，斜齒輪可更?。?。

傳動比影響：齒數比決定傳動比（i=z2/z1），需根據轉速和扭矩需求匹配。

示例：若需傳動比i=3，可選主動輪齒數z1=20，從動輪齒數z2=60。

分度圓直徑（d）

公式：d=m×z，直接影響齒輪嚙合的中點距。

中點距計算：a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2，需與軸系布局匹配。

二、實際應用場景優化

高速重載傳動

增加模數（如m=4～8）和齒寬（b=30～60mm），選用滲碳淬火鋼（如20CrMnTi）。

示例：風電齒輪箱行星輪，模數m=6，齒數z=80，齒寬b=50mm。

精細傳動（如機器人關節）

采用小模數（m=0.5～2）和高精度加工（如磨齒精度5級），減小回程誤差。

示例：諧波減速器柔輪，模數m=0.8，齒數z=200。

緊湊空間設計

通過斜齒輪（人字齒）或內嚙合齒輪縮小軸向尺寸，同時提高重合度。

示例：汽車變速箱，斜齒輪角度15～25°，中點距減小15~20/100。

四、工藝性與成本平衡

加工可行性

模數過?。ㄈ鏼<0.5）需采用線切割或粉末冶金工藝，成本增加。

模數過大（如m>10）需大型滾齒機，設備投資高。

材料與熱處理

普通齒輪：45#鋼調質處理（硬度220～250HBS），成本低。

強度高齒輪：20CrMnTi滲碳淬火（硬度58～62HRC），耐磨性提升3倍。

總結：齒輪尺寸選擇需通過模數、齒數、分度圓直徑等參數匹配傳動需求，結合強度計算驗證可靠性，并針對工況優化結構與材料。例如，在汽車變速箱中，通過斜齒輪設計可將中點距減少20/100，同時通過滲碳淬火工藝使齒輪壽命延長至20萬公里以上。