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齿轮模数计算器

模数 2、齿数 20/40 的一对标准直齿轮:分度圆 Ø40/Ø80,标准中心距 60 mm,传动比 2。

齿轮模数计算器

什么是齿轮模数计算器?

齿轮模数计算器 - 分度圆中心距在线计算插图

模数 m = d/z 是齿轮几何的基准量纲(mm):分度圆直径 d = mz,齿顶高 = m,齿根高 = 1.25m,全齿高 2.25m。模数标准化(1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5…),一把滚刀加工同模数所有齿数。模数越大轮齿越粗壮,承载能力越高。

一对正确啮合的标准齿轮必须模数相同、压力角相同(通常 20°)。标准中心距 a = m(z1+z2)/2,传动比 i = z2/z1 = n1/n2。实际中心距与标准值偏差会引起侧隙变化与噪声,箱体孔加工需保证。

齿轮精度等级直接决定噪声与寿命。ISO 1328-1 将齿轮精度分为 0-12 级(0 级最高),常用 6-8 级。每提高一级精度,制造成本上升 30-60%。7 级精度的齿轮在 1450 rpm 运行时噪声约 75-80 dB,8 级则升到 82-88 dB。精度不足的齿轮即使模数选对了,也会因齿形误差导致局部应力集中、早期点蚀。

变位齿轮是突破最少齿数限制的关键手段。标准直齿轮 20 压力角下最少 17 齿防根切,但通过正变位(x > 0)可将最少齿数降到 12-14 齿而不根切,同时提高齿根强度。变位齿轮的中心距不再是标准值 a = m(z1+z2)/2,需按 a = m(z1+z2)/2 + ym 计算(y 为中心距变动系数)。

d = mz,a = m(z1+z2)/2,i = z2/z1

m=2、z1=20、z2=40:d1=2x20=40 mm,d2=2x40=80 mm,a=(40+80)/2=60 mm,i=40/20=2

标准直齿轮模数与分度圆直径速查(压力角 20 度)
模数 m (mm)z=17 时 d (mm)z=25 时 d (mm)z=40 时 d (mm)典型功率范围 (kW)
1.525.537.5600.5-2
23450802-5
2.542.562.51005-11
3517512011-22
46810016022-55

如何使用齿轮模数计算器

  1. 1

    输入模数 m(mm)与两齿轮齿数 z1、z2。

  2. 2

    点击计算,查看两轮分度圆直径、标准中心距与传动比。

  3. 3

    结合齿宽系数(6–10 倍模数)可估算齿宽。

计算示例

例 1m2 / z20 / z40

d1 = 2×20 = 40 mm,d2 = 2×40 = 80 mm;a = (40+80)/2 = 60 mm;i = 40/20 = 2。

例 2m3 / z17 / z51

d1 = 51 mm,d2 = 153 mm;a = 102 mm;i = 3。

注意事项

  • 最少齿数避免根切:标准 20° 压力角直齿轮 z ≥ 17,更少需变位修正。

  • 斜齿轮用法面模数 mn 与螺旋角 β,分度圆 d = mn·z/cosβ,中心距计算同式替换。

  • 小齿轮齿宽通常比大齿轮宽 5–10 mm,补偿装配轴向错位。

常见问题

按弯曲强度估算 m ≥ 12.6×∛(T1·Y/(ψd·z1²·[σF]));粗略经验:传递功率大、转速低取大模数,民用机械 1.5–3 最常见。

按 GB/T 10095 精度等级,7 级精度中心距极限偏差约 ±0.03–0.05 mm(a=60 量级),偏差大噪声加剧。

径节 DP 与模数互为倒数关系:m = 25.4/DP。DP20 ≈ m1.27,英制设备测绘需先换算。

斜齿轮有法面模数 mn 和端面模数 mt 两个参数,mt = mn/cos(beta)。加工按法面模数选刀具,几何计算用端面模数。分度圆 d = mn x z / cos(beta),比同模数直齿轮大。

等移变位(x1+x2=0)中心距不变;不等移变位中心距 a = m x (z1+z2)/2 + y x m,y 为中心距变动系数。实际中心距由箱体孔距决定,设计时先定中心距再反推变位系数。

锥齿轮用大端模数,蜗杆用轴向模数、蜗轮用端面模数且两者必须相等。蜗杆传动标准压力角 20 度,蜗杆头数 1-6,单头自锁但效率低于 50%。

内齿轮分度圆直径仍为 d = mz,但齿顶圆小于分度圆、齿根圆大于分度圆。与外齿轮啮合时中心距 a = m x (z2-z1)/2(z2 为内齿轮齿数)。

塑料齿轮模数通常取大一级(2 以上),因材料强度低且热膨胀系数大。POM 齿轮用于轻载(< 0.5 kW),尼龙用于中载,需考虑吸湿后模数变化和注塑收缩补偿。

齿宽 b = (6-10) x m(齿宽系数 psi_d = 6-10)。宽齿承载高但精度要求高且偏载敏感,窄齿精度低但承载有限。高速齿轮取窄齿减少线速度误差。

标准模数是优先选用值,非标模数需定制刀具成本高。维修进口设备时常遇到英制径节齿轮,用 m = 25.4/DP 换算后选最接近的标准模数(误差小于 2% 可接受)。

参考资料

  1. [1]ISO 1328-1 - Cylindrical gears ISO tolerance system
  2. [2]GB/T 1357-2008 通用机械和重型机械用圆柱齿轮模数
  3. [3]DIN 3960 - Definitions, parameters and equations for cylindrical gears
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凯文内容作者Calcton 工程编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-05-05

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引用本页

GB/T 7714 格式

Calcton. 齿轮模数计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/gear-module, 2026-05-05.

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参考来源与更新说明

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最后更新:2026-05-05。

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