第10章齒輪傳動(dòng)--機(jī)械設(shè)計(jì)課件

1、第第10章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 10-3 齒輪材料及選用原則齒輪材料及選用原則 10-6 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 10-4 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷 10-5 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 10-8 標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 10-9 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10-10 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 10-1 概述概述10-7 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：齒

2、輪傳動(dòng)的特點(diǎn)： 傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高可達(dá)可達(dá)99；在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)的效率為最高； 結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊; ;與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比，在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間一般較??； 工作可靠，壽命長(zhǎng)；工作可靠，壽命長(zhǎng)；與各類傳動(dòng)相比 傳動(dòng)比穩(wěn)定傳動(dòng)比穩(wěn)定; ;無論是平均值還是瞬時(shí)值。這也是齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用的原因一； 制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比10-1 概述概述 作用：作用： 不僅用來傳遞運(yùn)動(dòng)、而且還要傳遞動(dòng)力。不僅用來傳遞運(yùn)動(dòng)、而且還要傳遞動(dòng)力。要求：要求： 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、足夠的承載能力。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、足夠的承載能力。學(xué)習(xí)本章的目的學(xué)

3、習(xí)本章的目的 本章學(xué)習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，本章學(xué)習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，能設(shè)計(jì)出傳也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，能設(shè)計(jì)出傳動(dòng)可靠的齒輪。動(dòng)可靠的齒輪。設(shè)計(jì)齒輪設(shè)計(jì)齒輪-設(shè)計(jì)確定齒輪的主要參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)確定齒輪的主要參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式。主要參數(shù)有：模數(shù)主要參數(shù)有：模數(shù)m、齒數(shù)、齒數(shù)z、螺旋角、螺旋角以及壓力角以及壓力角a a、 齒高系數(shù)齒高系數(shù)h*a、徑向間隙系數(shù)、徑向間隙系數(shù)c*。分分類類開式傳動(dòng)開式傳動(dòng) 有簡(jiǎn)單防護(hù)罩，大齒輪浸入油池，潤(rùn)滑得到改善、適于非重要應(yīng)用；裸露、灰塵、易磨損，適于低速傳動(dòng)。半開式傳動(dòng)半開式傳

4、動(dòng)閉式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)全封閉、潤(rùn)滑良好、適于重要應(yīng)用。按類按類型分型分按裝置按裝置型式分型式分按使按使用情用情況分況分硬齒面齒輪硬齒面齒輪（齒面硬度350HBS）直齒圓柱齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳斜齒圓柱齒輪傳錐齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)動(dòng)力齒輪動(dòng)力齒輪 傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪 按齒面按齒面硬度分硬度分軟齒面齒輪軟齒面齒輪（齒面硬度350HBS）以動(dòng)力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動(dòng)。以運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確為主，一般為輕載高精度傳動(dòng)。一、10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷一般發(fā)生在齒根處，嚴(yán)重過載突然斷裂、疲勞折斷。一、輪齒的失效形式一、輪齒

5、的失效形式 失效形式失效形式10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 提高輪齒抗折斷能力的措施：提高輪齒抗折斷能力的措施：1）采用正變位，增大齒根的強(qiáng)度；采用正變位，增大齒根的強(qiáng)度；3）增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線上受載較為均勻；增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線上受載較為均勻； 4）采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠的韌性；采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠的韌性； 5）采用噴丸、滾壓等工藝對(duì)，對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。采用噴丸、滾壓等工藝對(duì)，對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。 2)增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根應(yīng)增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根

6、應(yīng)力集中；力集中； 齒面磨損齒面磨損措施：措施：1.減小齒面粗糙度減小齒面粗糙度2.改善潤(rùn)滑條件，清潔環(huán)境改善潤(rùn)滑條件，清潔環(huán)境磨粒磨損磨粒磨損跑合磨損跑合磨損跑合磨損、磨粒磨損。10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 3.提高齒面硬度提高齒面硬度齒面接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化當(dāng)超過疲勞極限時(shí)，表面產(chǎn)生微裂紋、高壓油擠壓使裂紋擴(kuò)展、微粒剝落。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越硬，抗點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)常因點(diǎn)蝕而失效。齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒

7、折斷失效形式失效形式一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 齒面磨損齒面磨損措施：措施：提高齒面硬度提高齒面硬度 ；增加齒輪直徑和中心距；采用合適的增加齒輪直徑和中心距；采用合適的潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油。SHHlim齒面膠合齒面膠合高速重載傳動(dòng)中，常因嚙合區(qū)溫度升高而引起潤(rùn)滑失效，致使齒面金屬直接接觸而相互粘連。當(dāng)齒面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，較軟的齒面沿滑動(dòng)方向被撕下而形成溝紋。措施：措施： 1.提高齒面硬度提高齒面硬度2.減小齒面粗糙度減小齒面粗糙度3.增加潤(rùn)滑油粘度增加潤(rùn)滑油粘度低速4.加抗膠合極壓添加劑加抗膠合極壓添加劑高速10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷失效形式失

8、效形式一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕齒面磨損齒面磨損從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒齒面膠合齒面膠合齒面磨損齒面磨損齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式齒面塑性變形齒面塑性變形一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 表面凸出表面凸出表面凸出表面凸出防止措施：防止措施：加強(qiáng)潤(rùn)滑，加強(qiáng)潤(rùn)滑，提高齒面硬提高齒面硬度度二、齒輪的二、齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 保證足夠的保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷。以免發(fā)生齒根折斷。

9、保證足夠的保證足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕。，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕。由工程實(shí)踐得知：由工程實(shí)踐得知：閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。對(duì)對(duì)高速重載高速重載齒輪傳動(dòng)，除以上兩設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，還應(yīng)齒輪傳動(dòng)，除以上兩設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，還應(yīng) 按齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。按齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。閉式硬齒面或開式齒輪傳動(dòng)，以保證齒根彎曲疲勞閉式硬齒面或開式齒輪傳動(dòng)，以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。強(qiáng)度為主。一、對(duì)齒輪材料性能的要求一、對(duì)齒輪材料性能的要求 齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折

10、斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：齒齒面要硬、芯部要韌面要硬、芯部要韌。 10-3 齒輪材料及選用準(zhǔn)則齒輪材料及選用準(zhǔn)則 常用常用齒齒輪材料輪材料鍛鋼鍛鋼 鑄鋼鑄鋼 鑄鐵鑄鐵常作為低速、輕載、不太重要的場(chǎng)合的齒常作為低速、輕載、不太重要的場(chǎng)合的齒輪材料；輪材料；適用于高速、輕載、且要求降低適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場(chǎng)合。噪聲的場(chǎng)合。 非金屬材料非金屬材料 二、常用齒輪材料二、常用齒輪材料 鋼材的韌性好，耐沖擊，通過熱處理和化學(xué)處理可鋼材的韌性好，耐沖擊，通過熱處理和化學(xué)處理可改善材料的機(jī)械性能，最適于用來制造齒輪

11、。改善材料的機(jī)械性能，最適于用來制造齒輪。 耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于大尺寸齒輪。耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于大尺寸齒輪。含碳量為含碳量為(0.150.6)%(0.150.6)%的碳素鋼或合金鋼。的碳素鋼或合金鋼。一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。表表10-1 常用齒輪材料及其機(jī)械性能常用齒輪材料及其機(jī)械性能 材料牌號(hào)材料牌號(hào) 熱處理方法熱處理方法 強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限 屈服極限屈服極限 硬度硬度 (HBS)B / MPa S / Mpa 齒芯部齒芯部 齒面齒面HT250 250 170241 HT300 300 187255 HT350 350 197269

12、QT500-5 500 147241 QT600-2 600 229302 ZG310-570 ?；；?580 320 156217 ZG340-640 650 350 169229 45 580 290 162217 45 217255 4050HRC 40Cr 241286 4855HRC 調(diào)質(zhì)后表調(diào)質(zhì)后表面淬火面淬火續(xù)表續(xù)表10-1 常用齒輪材料及其機(jī)械性能常用齒輪材料及其機(jī)械性能 材料牌號(hào)材料牌號(hào) 熱處理方法熱處理方法 強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限 屈服極限屈服極限 硬度硬度 (HBS)B / MPa S / Mpa 齒芯部齒芯部 齒面齒面ZG340640 700 380 241269 45 6

13、50 360 217255 30CrMnSi 1100 900 310360 35SiMn 750 450 217269 38SiMnMo 700 550 217269 40Cr 700 500 241286 20Cr 650 400 300 20CrMnTi 1100 850 300 12Cr2Ni4 1100 850 320 35CrAlA 950 750 255321 85HV 滲碳后淬火滲碳后淬火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)20Cr2Ni4 1200 1100 350 38CrMnAlA 1000 850 255321 85HV 夾布膠木夾布膠木 100 2535 調(diào)質(zhì)后氮化調(diào)質(zhì)后氮化( (氮氮化層化層

14、0.30.5)0.30.5)熱處理方法熱處理方法表面淬火表面淬火滲碳淬火滲碳淬火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)正火正火滲氮滲氮 一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr等。表面等。表面淬火后輪齒變形小，可不磨齒，硬度可達(dá)淬火后輪齒變形小，可不磨齒，硬度可達(dá)5256HRC，面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。1.1.表面淬火表面淬火-高頻淬火、火焰淬火高頻淬火、火焰淬火三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理 2. 2. 滲碳淬火滲碳淬火 滲碳鋼為含碳量滲碳鋼為含碳量0.150.25%的低碳鋼和低碳合金鋼，如的低碳鋼和低碳合金鋼，如20、2

15、0Cr等。齒面硬度達(dá)等。齒面硬度達(dá)5662HRC，齒面接觸強(qiáng)度高，齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，齒芯韌性高。常用于受沖擊載荷的重要傳動(dòng)。耐磨性好，齒芯韌性高。常用于受沖擊載荷的重要傳動(dòng)。通常滲碳淬火后要磨齒。通常滲碳淬火后要磨齒。 調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如4545、40Cr40Cr、35SiMn35SiMn等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：220260HBS 220260HBS 。因?yàn)橛捕炔桓撸士稍跓崽幚砗缶?。因?yàn)橛捕炔桓?，故可在熱處理后精切齒形，且在使用中易于跑合。切齒形，且在使用中易于跑合。3.3.調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)4. 正火正火 正火能消

16、除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和切正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處理。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。理。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。 滲氮是一種化學(xué)處理。滲氮后齒面硬度可達(dá)滲氮是一種化學(xué)處理。滲氮后齒面硬度可達(dá)6062HRC。氮化處理溫度低，輪齒變形小，適用于難。氮化處理溫度低，輪齒變形小，適用于難以磨齒的場(chǎng)合，如內(nèi)齒輪。材料為：以磨齒的場(chǎng)合，如內(nèi)齒輪。材料為：38CrMoAlA.5. 滲氮滲氮特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用： 調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，HBS 350H

17、BS 350，屬軟齒屬軟齒面，工藝簡(jiǎn)單、用于一般傳動(dòng)。當(dāng)大小齒輪都是軟齒面，工藝簡(jiǎn)單、用于一般傳動(dòng)。當(dāng)大小齒輪都是軟齒面時(shí)，因小輪齒根薄，彎曲強(qiáng)度低，故在選材和熱處面時(shí)，因小輪齒根薄，彎曲強(qiáng)度低，故在選材和熱處理時(shí)，小輪比大輪硬度高理時(shí)，小輪比大輪硬度高: : 303050HBS50HBS 表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面硬度高，屬硬度高，屬硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于結(jié)硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。四、齒輪材料選用的基本原則四、齒輪材料選用的基本原則 1)1) 齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強(qiáng)

18、度、壽齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強(qiáng)度、壽 命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等；命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等； 2)2)應(yīng)考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和應(yīng)考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和 制造工藝；制造工藝； 3)3)正火碳鋼，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊正火碳鋼，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊 下工作的齒輪；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于在中等沖擊載荷下工作的齒輪；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于在中等沖擊載荷 下工作的齒輪；下工作的齒輪； 6)6)鋼制軟齒面齒輪，其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保鋼制軟齒面齒輪，其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保 持在持在3050HBS或更多?；蚋?。 4)4)合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載

19、荷下工合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工 作的齒輪；作的齒輪； 5)5)航空齒輪要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處航空齒輪要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處 理的高強(qiáng)度合金鋼；理的高強(qiáng)度合金鋼； 10-4 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷 齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算中所用的載荷，通常是對(duì)名義法齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算中所用的載荷，通常是對(duì)名義法向載荷進(jìn)行修正得到的，即向載荷進(jìn)行修正得到的，即K為載荷系數(shù)，其值為：為載荷系數(shù)，其值為：KKA Kv K K ncaKFFF Fn n 為輪齒所受的公稱法向載荷。為輪齒所受的公稱法向載荷。式中：式中：KA 使用系數(shù)使用系數(shù)Kv 動(dòng)載系數(shù)動(dòng)載系數(shù)K齒間載荷分配

20、系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)K齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)強(qiáng)調(diào)的是齒輪承擔(dān)的負(fù)載和驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力的變化使齒輪的受力強(qiáng)調(diào)的是齒輪承擔(dān)的負(fù)載和驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力的變化使齒輪的受力發(fā)生變化，這是由外部因素控制的。發(fā)生變化，這是由外部因素控制的。一、一、KA 使用系數(shù)使用系數(shù)表表10-2 使用系數(shù)使用系數(shù)KA 二二、Kv 動(dòng)載系數(shù)動(dòng)載系數(shù)動(dòng)動(dòng)載載系系數(shù)數(shù)Kv 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0 10 20 30 40 50 m/s Kv 十分精密的齒輪裝置十分精密的齒輪裝置10 8 7 6 9 KV考慮的是齒輪制造誤差考慮的是齒輪制造誤差(齒距誤差、齒形誤差、輪齒受齒距誤差、齒形誤差、輪齒受載變形）引起運(yùn)轉(zhuǎn)速

21、度變化，對(duì)齒輪內(nèi)部附加動(dòng)載荷影響載變形）引起運(yùn)轉(zhuǎn)速度變化，對(duì)齒輪內(nèi)部附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)。的系數(shù)。表表10-3 齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)K 精度等級(jí)精度等級(jí)II組組 5 6 7 8 5級(jí)及更低級(jí)及更低KAFt/b 100N/mm 100N/mm經(jīng)表面硬化的直齒輪經(jīng)表面硬化的直齒輪 1.0 1.1 1.2 經(jīng)表面硬化的斜齒輪經(jīng)表面硬化的斜齒輪 1.0 1.1 1.2 1.4 1.4未經(jīng)表面硬化的直齒輪未經(jīng)表面硬化的直齒輪 1.0 1.1 未經(jīng)表面硬化的斜齒輪未經(jīng)表面硬化的斜齒輪 1.0 1.1 1.2 1.4K HK F K HK F K HK F K HK F 1.2 1.2 1.2

22、1.2K考慮的是同時(shí)嚙合的齒對(duì)之間載荷分配不均勻的影考慮的是同時(shí)嚙合的齒對(duì)之間載荷分配不均勻的影響系數(shù)。齒輪工作時(shí)的彈性變形和制造誤差都會(huì)使齒響系數(shù)。齒輪工作時(shí)的彈性變形和制造誤差都會(huì)使齒對(duì)間的載荷分配不均。還與齒輪的重合度、齒面硬度、對(duì)間的載荷分配不均。還與齒輪的重合度、齒面硬度、齒頂修緣情況有關(guān)。齒頂修緣情況有關(guān)。三三、K齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)KKH用于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算KF用于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算用于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算受力變形受力變形制造誤差制造誤差安裝誤差安裝誤差附加動(dòng)載荷附加動(dòng)載荷輪齒變形和誤差還會(huì)引起附加動(dòng)載荷，且精度越低，圓周速度越高，動(dòng)載荷

23、越大。載荷集中載荷集中Fnb( )maxFnb( )min四、四、K 齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)改善齒向載荷不均勻的措施：改善齒向載荷不均勻的措施： 1）增大軸、軸承及支座的剛度；增大軸、軸承及支座的剛度；5）輪齒修形（腰鼓齒）輪齒修形（腰鼓齒）。4）盡可能避免懸臂布置；盡可能避免懸臂布置；3）適當(dāng)限制輪齒寬度；適當(dāng)限制輪齒寬度；2）對(duì)稱軸承配置；對(duì)稱軸承配置；b(0.00050.001)bKKH用于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算KF用于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算用于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算1dbd/漸開線圓柱齒輪漸開線圓柱齒輪齒寬系數(shù)：齒寬系數(shù)：直齒錐齒輪齒寬直齒錐齒輪齒寬系數(shù)：系

24、數(shù)：1mddb/d1小齒輪小齒輪的分度圓直徑的分度圓直徑Dm 1平均平均分度圓直徑分度圓直徑KH表表10-4：1、齒面硬度；、齒面硬度；2、齒寬系數(shù)；、齒寬系數(shù)；3、加工精度；、加工精度；4、小齒輪支撐位置。、小齒輪支撐位置。KF根據(jù)根據(jù)KH和和齒寬齒寬b與齒高與齒高h(yuǎn)的比值從圖的比值從圖10-13中查得。中查得。HK圖圖10-13KA 使用系數(shù)，強(qiáng)調(diào)的是齒輪承擔(dān)的負(fù)載和使用系數(shù)，強(qiáng)調(diào)的是齒輪承擔(dān)的負(fù)載和驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力的變化使齒輪的受力變化，這是由外部驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力的變化使齒輪的受力變化，這是由外部因素控制的。因素控制的。Kv 、K、 K都與齒輪的制造精度有關(guān)，基節(jié)大小、齒都與齒輪的制造精度有關(guān)，基節(jié)

25、大小、齒寬、齒對(duì)之間載荷不均勻與國(guó)際寬、齒對(duì)之間載荷不均勻與國(guó)際ISO標(biāo)準(zhǔn)是一致的。標(biāo)準(zhǔn)是一致的。O2O1tt1（主動(dòng)）（主動(dòng)）N1N2c d12FnT11112dTFtacos/tnFFatan121trrFFF圓周力：圓周力：徑向力：徑向力：法向力：法向力：小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：mmNnPPT161611055.910P P為傳遞的功率（為傳遞的功率（kWkW） 1 1-小齒輪上的角速度，小齒輪上的角速度，n n1 1-小齒輪上的轉(zhuǎn)速小齒輪上的轉(zhuǎn)速 d d1 1-小齒輪上的分度圓直徑，小齒輪上的分度圓直徑，-壓力角壓力角各作用力的方向如圖各作用力的方向如圖O22（從動(dòng)）（從動(dòng)）O

26、1N1N2tt1（主動(dòng)）（主動(dòng)）T1c d12d22 FtFrFnFn為了計(jì)算輪齒強(qiáng)度，設(shè)計(jì)軸和軸承，有必要分析輪齒上的作用力。10-5 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 一、一、輪齒受力分析輪齒受力分析 rbO30 30 二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 假定載荷僅由一對(duì)輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計(jì)算。齒頂嚙假定載荷僅由一對(duì)輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計(jì)算。齒頂嚙合時(shí)，彎矩達(dá)最大值。合時(shí)，彎矩達(dá)最大值。hFnF2F1S分量F2產(chǎn)生壓縮應(yīng)力可忽略不計(jì)，彎曲力矩：彎曲力矩： M=KFnhcos危險(xiǎn)界面的彎曲截面系數(shù)：危險(xiǎn)界面的彎曲截面系數(shù)：62bSW WMF0彎曲應(yīng)力：

27、彎曲應(yīng)力：acoscos216bshFKtF2cos6bshFKnF危險(xiǎn)截面：危險(xiǎn)截面：齒根圓角齒根圓角30 切線兩切點(diǎn)連線處。切線兩切點(diǎn)連線處。齒頂受力：齒頂受力：Fn，可分解成兩個(gè)分力：，可分解成兩個(gè)分力：F1 = Fn cos F2 = Fn sin-產(chǎn)生彎曲應(yīng)力；產(chǎn)生彎曲應(yīng)力；- -產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略FnABFFABKF載荷系數(shù)載荷系數(shù)MPazbmYYYTKbmdYTKFSaFaFFFF2212111h h和和S S與模數(shù)與模數(shù)m相關(guān)，相關(guān)，1102bmdYYYTKYYSaFaFSaFF輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式：輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式：故故YFa與模數(shù)與模數(shù)m無關(guān)。無關(guān)。彎

28、曲應(yīng)力：彎曲應(yīng)力：acos)()cos(216msmhbmFKtFmbdYTKFaF112WMF0acoscos216bshFKtF對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪, YFa僅取決于齒數(shù)僅取決于齒數(shù)Z，取值見下頁(yè)圖。，取值見下頁(yè)圖。 acos)(cos)(62msmhYFa 齒形系數(shù)齒形系數(shù)F0 -理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響,重合度系數(shù)重合度系數(shù)=0.25+0.75/10-5 齒形系數(shù)齒形系數(shù)YFa以及應(yīng)力校正系數(shù)以及應(yīng)力校正系數(shù)YSaYFa 2.97 2.91 2.85 2.8 2.76 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2

29、.55 2.53YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62YFa 2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 2.22 2.2 2.18 2.14 2.12 2.0YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62Z(Zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Z(Zv) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150

30、200 注：注：1)基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為 =20 、h*a=1、C*=0.25 、 =0.38m (m-模數(shù)模數(shù)) 2)對(duì)內(nèi)齒輪：當(dāng)對(duì)內(nèi)齒輪：當(dāng) =20 、h*a=1、C*=0.25 、 =0.15m 時(shí)，時(shí)， 齒形系數(shù)：齒形系數(shù)：YFa =2.053 ; 應(yīng)力校正系數(shù)：應(yīng)力校正系數(shù)：YSa =2.653.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.711 12 13 14 15 1

31、6 18 20 25 30 40 50 100 400齒形系數(shù)齒形系數(shù)YFa計(jì)算根切極限計(jì)算根切極限實(shí)際根切極限實(shí)際根切極限標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪注意：注意：計(jì)算時(shí)?。河?jì)算時(shí)?。?較大者，計(jì)算結(jié)果應(yīng)較大者，計(jì)算結(jié)果應(yīng)圓整圓整, 且且m 1.5一般一般F1 F2， F 1 F 2 引入齒寬系數(shù)：引入齒寬系數(shù)：d=b/d1mmzYYYTKmFdSaFaF32112得設(shè)計(jì)公式：得設(shè)計(jì)公式：111FSaFaYY222FSaFaYY 在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下可適當(dāng)選取較多的齒數(shù)，在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下可適當(dāng)選取較多的齒數(shù)，以使傳動(dòng)平穩(wěn)。以使傳動(dòng)平穩(wěn)。MPazbmYYYTKFSaFaFF2121代入：代入： d1

32、 = m z1齒輪強(qiáng)度計(jì)算是根據(jù)齒輪可能出現(xiàn)的失效形式來進(jìn)行的。在一般閉式齒輪傳動(dòng)中，輪齒的失效主要是齒面接觸疲勞點(diǎn)蝕和輪齒彎曲疲勞折斷。齒面疲勞點(diǎn)蝕與齒面接觸應(yīng)力的大小有關(guān)，而齒面的最大接觸應(yīng)力可近似用赫茲公式進(jìn)行計(jì)算。三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算222121211111EELFnH赫茲公式：赫茲公式：“+ +”用于外嚙合，用于外嚙合，“- -”用于內(nèi)嚙合用于內(nèi)嚙合 21111計(jì)算的目的防點(diǎn)蝕計(jì)算的目的防點(diǎn)蝕HH2221211111EEZE彈性影響系數(shù)1LFZnEH齒數(shù)比齒數(shù)比: u= z2 /z1 = d2 /d1 = 2 /1 1)(122112uudsina11uu

33、osd2csincosaaa1LFZnEH2ZbL 輪齒接輪齒接觸線長(zhǎng)觸線長(zhǎng)度度21111來表示來表示按節(jié)點(diǎn)處的按節(jié)點(diǎn)處的、 21有有關(guān)關(guān)重重合合度度系系數(shù)數(shù)，與與重重合合度度Z2221211111EEZE令-彈性影響系數(shù)彈性影響系數(shù)acostnFF 節(jié)點(diǎn)處，載荷由一對(duì)輪齒來承擔(dān)：節(jié)點(diǎn)處，載荷由一對(duì)輪齒來承擔(dān)：acos211dT將ZE和Fn代入赫茲公式表表10-6 彈性影響系數(shù)彈性影響系數(shù)ZE (Mpa)1/2彈性模量彈性模量EMPa齒輪材料齒輪材料配對(duì)齒輪材料配對(duì)齒輪材料灰鑄鐵灰鑄鐵 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 鑄鋼鑄鋼 鍛鍛 鋼鋼 夾布塑料夾布塑料 1.18104 17.3104 20.2104 2

34、0.6104 0.785104 鍛鍛 鋼鋼 162.0 181.4 188.9 189.8 56.4 鑄鑄 鋼鋼 161.4 180.5 188.0 - - 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 156.6 173.9 - - - 灰鑄鐵灰鑄鐵 143.7 - - - - 注：表中所列夾布塑料的泊松比注：表中所列夾布塑料的泊松比為為0.5，其余材料的，其余材料的均為均為0.3代入赫茲公式得：代入赫茲公式得：aaaZZuudbdFKtHE2Hsincoscos12111引入齒寬系數(shù)：引入齒寬系數(shù)：d=b/d1aaasincoscosH22Z令-區(qū)域系數(shù)區(qū)域系數(shù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式： H

35、1HuubdTKZZZHEH1231得設(shè)計(jì)公式：得設(shè)計(jì)公式：3212HHEdHZZZuuTKd11標(biāo)準(zhǔn)齒輪：標(biāo)準(zhǔn)齒輪：ZH=2.5注意：注意：因兩個(gè)齒輪的因兩個(gè)齒輪的H1= H2 ，故按此強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)齒，故按此強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代入輪傳動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代入H 1和和H 2中較小者。中較小者。 影響齒面接影響齒面接觸強(qiáng)度的主要參觸強(qiáng)度的主要參數(shù)是數(shù)是d，d1增大，增大，H1 減小，接觸強(qiáng)減小，接觸強(qiáng)度提高，當(dāng)度提高，當(dāng)d1=mz1不變時(shí)，不變時(shí)，不同的不同的m、z1組合組合對(duì)接觸強(qiáng)度影響對(duì)接觸強(qiáng)度影響不大。不大。四、齒輪強(qiáng)度計(jì)算說明四、齒輪強(qiáng)度計(jì)算說明1 1、在彎曲強(qiáng)度計(jì)算中齒根彎曲

36、強(qiáng)度計(jì)算公式對(duì)、在彎曲強(qiáng)度計(jì)算中齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式對(duì)大小齒輪都適用，但他們的大小齒輪都適用，但他們的 不一樣，應(yīng)不一樣，應(yīng)取兩個(gè)中較大的進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。取兩個(gè)中較大的進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。FSaFaYYmmZZZuuTKdHHEdH321112彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：mmYYzYTKmFSaFadF32112接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：2 2、在接觸強(qiáng)度計(jì)算中齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式對(duì)大小、在接觸強(qiáng)度計(jì)算中齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式對(duì)大小齒輪都適用，因?yàn)樗麄兊慕佑|應(yīng)力相等，只取齒輪副齒輪都適用，因?yàn)樗麄兊慕佑|應(yīng)力相等，只取齒輪副中較弱的那個(gè)齒輪來校核。取中較弱的那個(gè)齒輪來校核。取H H 1

37、1 、H H 2 2中較小中較小的進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。的進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。 4、用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪分度圓直徑、用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪分度圓直徑d1(或模數(shù)或模數(shù)m)時(shí)，因載荷系數(shù)中的時(shí)，因載荷系數(shù)中的KV、K、K不能預(yù)先確定，故可不能預(yù)先確定，故可先試選一載荷系數(shù)先試選一載荷系數(shù)Kt。算出。算出d1t(或或 mnt）后，用）后，用d1t再查再查取取KV、K、K從而計(jì)算從而計(jì)算Kt 。若。若KF（KH）與與Kt接近，則接近，則不必修改原設(shè)計(jì)。否則，按下式修正原設(shè)計(jì)。不必修改原設(shè)計(jì)。否則，按下式修正原設(shè)計(jì)。3Htt11KKddH3FtntnKKmmF3 3、配對(duì)齒輪副中的齒面均屬軟齒面時(shí)，小齒輪的硬

38、度、配對(duì)齒輪副中的齒面均屬軟齒面時(shí)，小齒輪的硬度應(yīng)大于大齒輪的齒面硬度，以平衡兩齒面的接觸疲勞強(qiáng)應(yīng)大于大齒輪的齒面硬度，以平衡兩齒面的接觸疲勞強(qiáng)度；當(dāng)配對(duì)齒輪副中的齒面均屬硬齒面時(shí)，兩齒面的材度；當(dāng)配對(duì)齒輪副中的齒面均屬硬齒面時(shí)，兩齒面的材料、熱處理方法及硬度可取相同的值。料、熱處理方法及硬度可取相同的值。5 5、影響齒輪彎曲強(qiáng)度的主要因素是模數(shù)、影響齒輪彎曲強(qiáng)度的主要因素是模數(shù)m m, ,模數(shù)增大，模數(shù)增大，F(xiàn) F減小，彎曲強(qiáng)度提高。在減小，彎曲強(qiáng)度提高。在d d、傳動(dòng)比、材料已選定、傳動(dòng)比、材料已選定的情況下，影響齒面接觸疲勞的主要因素是的情況下，影響齒面接觸疲勞的主要因素是d1,d1d1

39、,d1愈大，愈大，H H小，小，齒面接觸疲勞強(qiáng)度愈高。齒面接觸疲勞強(qiáng)度愈高。6 6、設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，可分別按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒、設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，可分別按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，并取其中幾何尺面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，并取其中幾何尺寸較大者作為設(shè)計(jì)結(jié)果?？紤]圓柱齒輪的軸向安裝誤差寸較大者作為設(shè)計(jì)結(jié)果?？紤]圓柱齒輪的軸向安裝誤差和調(diào)整，為了保證設(shè)計(jì)齒寬，大齒輪取設(shè)計(jì)齒寬，小齒和調(diào)整，為了保證設(shè)計(jì)齒寬，大齒輪取設(shè)計(jì)齒寬，小齒輪的齒寬略大于大齒輪齒寬。對(duì)于圓錐齒輪，安裝時(shí)要輪的齒寬略大于大齒輪齒寬。對(duì)于圓錐齒輪，安裝時(shí)要求錐頂重合，大小錐齒輪齒寬都取為設(shè)計(jì)齒寬。

40、求錐頂重合，大小錐齒輪齒寬都取為設(shè)計(jì)齒寬。 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)：軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)：按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核：按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核：硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)：硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核:開式齒輪傳動(dòng)：開式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。其失效形式為磨損，點(diǎn)蝕形成之前齒面已磨掉。mmZZuuTKdHEdF321322.11MP

41、azbmYYYTKFSaFaFF1212mmYYzYTKmSaFadF F32112MPauubdTKZZZHEH12H211HmmYYzYKTmSaFad F32112作業(yè)：作業(yè)：10-1，2,3,4,5,6，7，8一、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇一、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 1壓力角壓力角a a的選擇的選擇2齒數(shù)的選擇齒數(shù)的選擇當(dāng)d1已按接觸疲勞強(qiáng)度確定時(shí)，z z1m重合度重合度 傳動(dòng)平穩(wěn)傳動(dòng)平穩(wěn)抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低齒高齒高h(yuǎn) 切削量切削量 、滑動(dòng)率、滑動(dòng)率因此，在保證彎曲疲勞強(qiáng)度的前提下，齒數(shù)選得多一些好！一般情況下取一般情況下取 a a =20 10-6 齒輪傳動(dòng)的精度、設(shè)計(jì)參

42、數(shù)與許用應(yīng)力齒輪傳動(dòng)的精度、設(shè)計(jì)參數(shù)與許用應(yīng)力171z, , z zH H , , H H ; ;s s, , Y YFaFa , Y, YSaSa F F ; ;說明：說明：1)大小齒輪皆為硬齒面時(shí)，大小齒輪皆為硬齒面時(shí)， d應(yīng)取小值，否則取大值；應(yīng)取小值，否則取大值； 2)括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪；括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪； 3)機(jī)床中的齒輪，若傳遞功率不大時(shí)，機(jī)床中的齒輪，若傳遞功率不大時(shí)， d可小到可小到0.2 4)非金屬齒輪可?。悍墙饘冽X輪可?。?d =0.51.2表表10-7 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表 d =b/d1 裝置狀況裝置狀況兩支撐相對(duì)小兩支撐相對(duì)小齒輪對(duì)稱

43、布置齒輪對(duì)稱布置兩支撐相對(duì)小齒兩支撐相對(duì)小齒輪非作對(duì)稱布置輪非作對(duì)稱布置懸臂布置懸臂布置 d 0.91.4 (1.21.9) 0.71.5 (1.11.65) 0.40.63齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) d的選擇的選擇 d 齒寬齒寬b 強(qiáng)度強(qiáng)度 ，但，但 d過大將導(dǎo)致過大將導(dǎo)致Kd的選取可參考齒寬系數(shù)表 閉式硬齒面齒輪和開式齒輪傳動(dòng)按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，閉式硬齒面齒輪和開式齒輪傳動(dòng)按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，為避免模數(shù)過小，為避免模數(shù)過小，z1不要多選，不要多選，z1=1720。 閉式軟齒面齒輪，在保證彎曲強(qiáng)度的條件下，閉式軟齒面齒輪，在保證彎曲強(qiáng)度的條件下，z1可可以多選，以多選，Z1=20405、變位系數(shù)、變位系數(shù)x均

44、均提提高高。，接接觸觸強(qiáng)強(qiáng)度度和和彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度，角角度度變變位位正正傳傳動(dòng)動(dòng)，勞勞壽壽命命。使使兩兩個(gè)個(gè)齒齒輪輪同同時(shí)時(shí)達(dá)達(dá)到到疲疲整整大大小小齒齒輪輪的的彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度接接觸觸強(qiáng)強(qiáng)度度不不變變，可可以以調(diào)調(diào)高高度度變變位位，減減小小，彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度提提高高。aaxxaaxxxxxYYxSaFa21121210, 0, 0, 04齒寬齒寬b 大齒輪：大齒輪：b= d /d d1 ,小齒輪：小齒輪：b1=b+(510) mm二、齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力二、齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力 MPaSKNlim許用應(yīng)力：許用應(yīng)力：limlim -基于試驗(yàn)條件下的疲勞極限基于試驗(yàn)條件下的疲勞極限,再考慮實(shí)際齒輪再

45、考慮實(shí)際齒輪與試驗(yàn)條件的差別和可靠性而確定的。與試驗(yàn)條件的差別和可靠性而確定的。 S -疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。對(duì)接觸疲勞而言，疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。對(duì)接觸疲勞而言，SH=1。對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來說，對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來說，S=SF=1.251.5,直齒錐齒輪的直齒錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度，彎曲疲勞強(qiáng)度，SF1.5。K N-壽命系數(shù)。當(dāng)實(shí)際齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大于或壽命系數(shù)。當(dāng)實(shí)際齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大于或小于試驗(yàn)齒輪的循環(huán)次數(shù)小于試驗(yàn)齒輪的循環(huán)次數(shù)N0 時(shí)用于將試驗(yàn)齒輪的疲勞時(shí)用于將試驗(yàn)齒輪的疲勞極限折算為實(shí)際齒輪的疲勞極限。極限折算為實(shí)際齒輪的疲勞極限。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的計(jì)算方法應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的計(jì)算方法N=60njL

46、h。彎曲彎曲疲勞疲勞壽命壽命系數(shù)系數(shù)KFN調(diào)質(zhì)鋼、珠光體、貝氏體球鐵、可鍛鑄鐵調(diào)質(zhì)鋼、珠光體、貝氏體球鐵、可鍛鑄鐵滲碳淬火鋼、表面淬火鋼滲碳淬火鋼、表面淬火鋼氮化鋼、鐵素體球鐵、結(jié)構(gòu)鋼、灰鑄鐵氮化鋼、鐵素體球鐵、結(jié)構(gòu)鋼、灰鑄鐵氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼氮化氮化及氮及氮碳共碳共滲調(diào)滲調(diào)質(zhì)鋼質(zhì)鋼的的灰鑄灰鑄鐵的鐵的疲勞疲勞極限極限應(yīng)力應(yīng)力鑄鐵鑄鐵材料材料的疲的疲勞極勞極限應(yīng)限應(yīng)力力正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼的疲勞極限應(yīng)力鑄鋼的疲勞極限應(yīng)力調(diào)質(zhì)處理鋼的疲勞極限應(yīng)力調(diào)質(zhì)處理鋼的疲勞極限應(yīng)力滲碳淬火鋼和表面淬火滲碳淬火鋼和表面淬火鋼的疲勞極限應(yīng)力鋼的疲勞極限應(yīng)力滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的滲氮

47、及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的三、三、 齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)制造和安裝齒輪傳動(dòng)裝置時(shí)，不可避免會(huì)產(chǎn)生齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差、兩軸線不平行誤差等。.誤差的影響：誤差的影響：1.1.轉(zhuǎn)角與理論不一致，影響運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性；轉(zhuǎn)角與理論不一致，影響運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性；2.2.瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，出現(xiàn)速度波動(dòng)，引起震動(dòng)、瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，出現(xiàn)速度波動(dòng)，引起震動(dòng)、 沖擊和噪音影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；沖擊和噪音影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；3.3.齒向誤差導(dǎo)致輪齒上的載荷分布不均勻，使輪齒提齒向誤差導(dǎo)致輪齒上的載荷分布不均勻，使輪齒提 前損壞，影響載荷分布的不均勻性。前損壞，影響載荷分布的不均勻性。 國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)GB10095-8

48、8GB10095-88給齒輪副規(guī)定了給齒輪副規(guī)定了1313個(gè)精度等級(jí)。其個(gè)精度等級(jí)。其中中0 0級(jí)最高，級(jí)最高，1212級(jí)最低，級(jí)最低，常用的為常用的為6 69級(jí)精度級(jí)精度。 按照誤差的特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，將按照誤差的特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，將齒輪的各項(xiàng)公差分成三組，分別反映傳遞運(yùn)動(dòng)的齒輪的各項(xiàng)公差分成三組，分別反映傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確準(zhǔn)確性，性，傳動(dòng)的傳動(dòng)的平穩(wěn)性平穩(wěn)性和載荷分布的和載荷分布的均勻性均勻性。精度選擇是以傳動(dòng)的精度選擇是以傳動(dòng)的用途，使用條件，傳遞功率，圓用途，使用條件，傳遞功率，圓周速度周速度等為依據(jù)來確定。等為依據(jù)來確定。機(jī)器名稱機(jī)器名稱 精度等級(jí)精度等級(jí) 機(jī)

49、器名稱機(jī)器名稱 精度等級(jí)精度等級(jí) 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 36 拖拉機(jī)拖拉機(jī) 68 切削機(jī)床切削機(jī)床 38 通用減速器通用減速器 68 航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī) 48 鍛壓機(jī)床鍛壓機(jī)床 69 輕型汽車輕型汽車 58 起重機(jī)起重機(jī) 710 載重汽車載重汽車 79 農(nóng)機(jī)農(nóng)機(jī) 811 注：主傳動(dòng)齒輪或重要齒輪傳動(dòng)，選靠上限；注：主傳動(dòng)齒輪或重要齒輪傳動(dòng)，選靠上限； 輔助齒輪傳動(dòng)或一般輔助齒輪傳動(dòng)或一般齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。表表10-8 各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍四、直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的步驟四、直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的步驟 選擇齒輪的材料和熱處理選

50、擇齒輪的材料和熱處理選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù)選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù) d初選載荷系數(shù)初選載荷系數(shù)(如如Kt=1.2)按接觸強(qiáng)度確定直徑按接觸強(qiáng)度確定直徑d1計(jì)算得計(jì)算得mH=d1/z z1 1按彎曲強(qiáng)度確定模數(shù)按彎曲強(qiáng)度確定模數(shù)mF確定模數(shù)確定模數(shù)mt=maxmH ,mF計(jì)算確定載荷系數(shù)計(jì)算確定載荷系數(shù)K= KAKvKK修正計(jì)算模數(shù)修正計(jì)算模數(shù)3/tntKKmm m模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算主要尺寸：計(jì)算主要尺寸：d1=mz z1 d2=mz z2 計(jì)計(jì) 算算 齒齒 寬：寬： b= d d1確定齒寬：確定齒寬：B2=int(b) B1= B2+(510)mm開開 始始d12FFF10-7 斜齒圓柱齒輪傳

51、動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、一、輪齒上的作用力輪齒上的作用力1 1T T1 1112dTFttantaFF acostanntrFF 圓周力：圓周力：徑向力：徑向力：軸向力：軸向力：輪齒所受總法向力輪齒所受總法向力Fn可分解為三個(gè)分力可分解為三個(gè)分力 : :圓周力Ft的方向在主動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相反，在從動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相同；徑向力指向各自的軸心；軸向力的方向由螺旋方向和輪齒工作面而定。FrFtFt長(zhǎng)方體底面長(zhǎng)方體對(duì)角面即輪齒法面F=Ft /cos Fr = F tann nFrFnFnFnc cFaFa)cos/(cosantnFF 如圖，已知二級(jí)斜齒輪傳動(dòng)，如圖，已知二級(jí)斜齒輪

52、傳動(dòng)，1 1輪主動(dòng)輪主動(dòng)試：試：1 1、為使二軸軸向力小，合理確定各齒輪旋向、為使二軸軸向力小，合理確定各齒輪旋向 2 2、畫出各輪齒受力方向、畫出各輪齒受力方向1324nnnn1324nnnn1rF1tF2rF1aF2aF3aF3rF3tF4tF4rF4aF2tF總結(jié)一下：總結(jié)一下：1、這類問題的核心是主動(dòng)輪左右手定則、這類問題的核心是主動(dòng)輪左右手定則2、總是給出兩個(gè)已知條件，并且很隱晦。、總是給出兩個(gè)已知條件，并且很隱晦。3、解決問題的方法永遠(yuǎn)是從已知條件出發(fā)、解決問題的方法永遠(yuǎn)是從已知條件出發(fā).trb1ra1r1r2rb2ra2O2O1 由于由于Fatan ，為了不使軸承承受的軸向力過大

53、，為了不使軸承承受的軸向力過大，螺旋角螺旋角 不宜選得過大，常在不宜選得過大，常在 之間選擇。之間選擇。二、計(jì)算原理二、計(jì)算原理 pbtpbt對(duì)于直齒輪，對(duì)于直齒輪，L=bL=b。對(duì)于斜齒輪，為右圖中。對(duì)于斜齒輪，為右圖中接觸區(qū)內(nèi)幾條實(shí)線長(zhǎng)度之和。接觸區(qū)內(nèi)幾條實(shí)線長(zhǎng)度之和。 不斷變化不斷變化 =820bpbtbpa 斜齒輪的輪齒受到法向載荷作用后斜齒輪的輪齒受到法向載荷作用后同樣會(huì)在齒根處產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，在齒同樣會(huì)在齒根處產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，在齒面產(chǎn)生接觸應(yīng)力。斜齒輪上的法向載面產(chǎn)生接觸應(yīng)力。斜齒輪上的法向載荷位于載荷作用點(diǎn)的荷位于載荷作用點(diǎn)的法截面法截面內(nèi)。在齒內(nèi)。在齒根產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力與載荷、輪齒的

54、大根產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力與載荷、輪齒的大小、法截面內(nèi)的齒形、齒根過渡曲線小、法截面內(nèi)的齒形、齒根過渡曲線有關(guān)。齒面接觸應(yīng)力與該作用點(diǎn)有關(guān)。齒面接觸應(yīng)力與該作用點(diǎn)法截法截面面內(nèi)齒廓形狀有關(guān)。內(nèi)齒廓形狀有關(guān)。 斜齒輪的當(dāng)量齒輪所具有的齒廓形狀與斜齒斜齒輪的當(dāng)量齒輪所具有的齒廓形狀與斜齒輪的法面齒形最為接近。斜齒輪的接觸線長(zhǎng)度輪的法面齒形最為接近。斜齒輪的接觸線長(zhǎng)度比直齒輪長(zhǎng)，同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)多、嚙合線傾比直齒輪長(zhǎng)，同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)多、嚙合線傾斜等特點(diǎn)，對(duì)直齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行修正。斜等特點(diǎn)，對(duì)直齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行修正。斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算是按輪齒的法面進(jìn)行的，其基本原理與直齒輪相同。但是，斜

55、齒輪的重合度大，同時(shí)嚙合的輪齒較多，輪齒的接觸線是傾斜的，在法面內(nèi)斜齒輪的當(dāng)量齒輪的分度圓半徑較大，因此斜齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度較直齒輪低。三、齒根彎曲疲勞三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算YFa -齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)由圖齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)由圖10-1710-17查取；查取；在斜齒輪法面內(nèi)，名義在斜齒輪法面內(nèi)，名義法向載荷法向載荷Fn在齒根處產(chǎn)在齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為：生的彎曲應(yīng)力為：2n2nFcoscos6 cos6cos0nnnnnnbshFbshFWM引入載荷系數(shù)引入載荷系數(shù)KFFannnnnnnnYbmFmsmhbmFt1Ft1FFKcos)(cosK a260)cos/(cosa

56、ntnFF 修正修正 F0F0，并考慮螺旋角的影響，用，并考慮螺旋角的影響，用d d=b/d=b/d1 1 , ,F Ft1t1=2T=2T1 1/ /d d1 1、d d1 1=m=mn nz z1 1/cos/cos代入上式，得斜齒輪的代入上式，得斜齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度條件為彎曲疲勞強(qiáng)度條件為F2SaFa2131Fcos2YYYzmYTKndFVYa75. 025. 01201YYSa-應(yīng)力校正系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)由圖應(yīng)力校正系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)由圖10-1810-18查?。徊槿?；Y 重合度系數(shù)。重合度系數(shù)。 Y - -螺旋角影響系數(shù)螺旋角影響系數(shù). .bvaa2cos/當(dāng)量齒輪的重合度當(dāng)量齒輪的重

57、合度/tan1zd斜齒輪的軸面重合度斜齒輪的軸面重合度設(shè)計(jì)計(jì)算公式：設(shè)計(jì)計(jì)算公式：322112FSaFadncosYYYzYTKmFmmYYzYTKmSaFadF F32112基圓柱 uudtt1sincoscoscos21t1baaa齒廓曲面四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 斜齒輪齒面接觸強(qiáng)度仍以節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力為代表，將節(jié)點(diǎn)處的法面曲率半徑n代入計(jì)算。法面曲率半徑以及綜合曲率半徑有以下關(guān)系為： n2n1111b法面曲率半徑法面曲率半徑: 嚙合平面(發(fā)生面)ntP綜合曲率半徑綜合曲率半徑: 參照直齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算參照直齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式，并引入根據(jù)上述關(guān)系后

58、可得：公式，并引入根據(jù)上述關(guān)系后可得：校核計(jì)算公式：校核計(jì)算公式： HHE311H1zzzzuudTKdHbbtncossina2dbtncos區(qū)區(qū)域域系系數(shù)數(shù)ttbtZaaasincoscoscos22H其中：其中： ZE-彈性影響系數(shù)彈性影響系數(shù)選取圖在下頁(yè) 引入齒寬系數(shù)：引入齒寬系數(shù)：d=b/d1，并考慮螺旋角的影響引入并考慮螺旋角的影響引入Z螺螺旋旋角角系系數(shù)數(shù)cosZ2.5 2.42.32.22.12.01.90 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ZH得設(shè)計(jì)計(jì)算公式：得設(shè)計(jì)計(jì)算公式： 32HHEd1H112zzzzuuTKd斜齒輪的區(qū)域系數(shù)斜齒輪的區(qū)域系數(shù)ZH按下圖

59、選?。喊聪聢D選?。鹤鳂I(yè)：作業(yè)：10-9，11,12,14,15，19,25,33dm是平均分度圓直徑RbRbR5 . 015 . 02121ud 強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，是以錐齒輪時(shí)，是以錐齒輪齒寬中點(diǎn)齒寬中點(diǎn)處處的的當(dāng)量齒輪當(dāng)量齒輪作為計(jì)算時(shí)的依作為計(jì)算時(shí)的依據(jù)。據(jù)。10-8 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)對(duì)軸交角為90的直齒錐齒輪傳動(dòng)： 一、設(shè)計(jì)參數(shù)一、設(shè)計(jì)參數(shù)大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，21211212tancotmmddddzzu222122ddRRbRdddd5 . 022m11m錐距：錐距： 當(dāng)量齒輪的錐距：當(dāng)量齒輪的錐距： Rm=R-0.5b 兩個(gè)三角形相似令令 R=b/R

60、為齒寬系數(shù)，設(shè)計(jì)中常取為齒寬系數(shù)，設(shè)計(jì)中常取:則有：)5 . 01 (Rm dd R =0.250.35R Rd1d2BB/21 12 2R-0.5bdm2dm122112coscosuzz2112coscoszzuvcosmmvmdz R Rd1d2BB/21 12 2R-0.5bdm2dm11 12 2ao1o2111cosmvdd222cosmvdd當(dāng)量齒輪分度圓直徑：當(dāng)量齒輪分度圓直徑：o1o2mvvmdz 12vvvzzu 當(dāng)量齒輪的齒數(shù)當(dāng)量齒輪的齒數(shù)：cosz當(dāng)量齒輪的齒數(shù)比當(dāng)量齒輪的齒數(shù)比：為了保證不根切，應(yīng)有：為了保證不根切，應(yīng)有： Z Zv v1717 平均模數(shù)：平均模數(shù)：)