第8章齒輪傳動(dòng)

1、江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 第第10章齒輪傳動(dòng)章齒輪傳動(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)力與齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與 精度選擇精度選擇 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)錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)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)的潤滑齒輪傳動(dòng)的潤滑 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 江漢大學(xué)

2、專用 作者： 潘存云教授 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。分分類類開式傳動(dòng)開式傳動(dòng) 有簡單防護(hù)罩，大齒輪浸入油池，潤滑得到改善、適于非重要應(yīng)用；裸露、灰塵、易磨損，適于低速傳動(dòng)。10-1概述概述 半開式傳動(dòng)半開式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)全封閉、潤滑良好、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)

3、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)。江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：齒輪傳動(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)所需的空間一般較小； 工作可靠，壽命長；工作可靠，壽命長；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)用的原因之一； 制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。

4、制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比學(xué)習(xí)本章的目的學(xué)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*。江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 10-2輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的

5、失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷潘存云教授研制一般發(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、輪齒的失效形式 失效形式失效形式潘存云教授研制江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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）增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根應(yīng)力集中；根應(yīng)力集中； （2）增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線上受載較為增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線上受載較為均勻；均勻； （3）采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠的韌性；的韌性； （4）采用噴丸、滾壓等工藝

6、對(duì)，對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)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?；幚怼?江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制齒面接觸疲勞齒面接觸疲勞齒面接觸應(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 江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕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

7、起潤滑失效，致使齒面金屬直接接觸而相互粘連。當(dāng)齒面向?qū)瑒?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.增加潤滑油粘度增加潤滑油粘度低速4.加抗膠合添加劑加抗膠合添加劑高速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效形式一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制齒面膠合齒面膠合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.改善潤滑條件，清潔環(huán)境改善潤滑條件，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

8、、磨粒磨損。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江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制從動(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)齒潘存云教授研制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 潘存云教授研制表面凸出表面凸出表面凹陷表面凹陷江漢大學(xué)專用

9、 作者： 潘存云教授 二、齒輪的二、齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷保證足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕保證足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，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)高速重載齒輪傳動(dòng)，除以上兩設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，還應(yīng)對(duì)高速重載齒輪傳動(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)

10、度為主強(qiáng)度為主江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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)有較齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折斷能力，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：強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：齒面硬、芯部韌。齒面硬、芯部韌。 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、不太重要的場合的齒常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒輪材料；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合。噪聲的場合。 非金屬材料非金屬材料 二

11、、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。可改善材料的機(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0.15 0.15 % 0.6%0.6%的碳素鋼或合金。的碳素鋼或合金。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。江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制表表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

12、極限 屈服極限屈服極限 硬度硬度 HBSB / MPa S / MPa 齒芯部齒芯部 齒面齒面HT250 250 170241 HT300 300 187255 HT350 350 197269 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)后表面淬火面淬火江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制續(xù)表續(xù)表10-1常用齒輪材料及

13、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 HBSB / MPa S / MPa 齒芯部齒芯部 齒面齒面ZG340640 700 380 241269 45 650 360 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

14、 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 0.30.50.30.5) )江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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。等。表面淬火后輪齒變形小，可不磨齒，硬度可達(dá)表面淬火后輪齒變形小，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

15、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0.15 % 0.25%的低碳鋼和低碳合的低碳鋼和低碳合金鋼，如金鋼，如20、20Cr等。齒面硬度達(dá)等。齒面硬度達(dá)5662HRC，齒面，齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，齒芯韌性高。常用于受沖擊接觸強(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)。通常滲碳淬火后要磨齒。載荷的重要傳動(dòng)。通常滲碳淬火后要磨齒。江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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

16、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)橛捕炔桓撸士稍跓崽幚砗缶旋X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. 正火正火正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和正火能消除內(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理。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。處理。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)

17、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合，如內(nèi)齒輪。材料為：以磨齒的場合，如內(nèi)齒輪。材料為：38CrMoAlA.5. 滲氮滲氮江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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 350HBS 350，屬軟屬軟齒面，工藝簡單、用于一般傳動(dòng)。當(dāng)大小齒輪都是軟齒面，工藝簡單、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，故在選材和熱齒面時(shí)，因小輪齒根薄，彎曲強(qiáng)度低，故在選材和熱處理時(shí)，小輪比大輪硬度高處理時(shí)，小輪比大輪硬度高: :

18、2050HBS2050HBS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，硬度高，屬硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于屬硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于結(jié)構(gòu)緊湊的場合。結(jié)構(gòu)緊湊的場合。江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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)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；和制造工藝； (3)(3)

19、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。或更多。 (4)(4)合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載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； 江漢

20、大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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，通常取沿齒面齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算中所用的載荷，通常取沿齒面接觸線單位長度上所受的載荷，即：接觸線單位長度上所受的載荷，即：實(shí)際傳動(dòng)中由于原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)性能的影響以及實(shí)際傳動(dòng)中由于原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)性能的影響以及制造誤差的影響，載荷會(huì)有所增大，且沿接觸線分布制造誤差的影響，載荷會(huì)有所增大，且沿接觸線分布不均勻。不均勻。接觸線單位長度上的最大載荷為接觸線單位長度上的最大載荷為 LKFKppncaK為載荷系數(shù)，其值為：為載荷系數(shù)，其值為：KKA Kv K K LFpnF Fn n 為輪齒所受的公稱法向載

21、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)江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 發(fā)電機(jī)、均勻傳送的帶式輸送機(jī)發(fā)電機(jī)、均勻傳送的帶式輸送機(jī)或板式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕或板式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕型升降機(jī)、包裝機(jī)、通風(fēng)機(jī)、均型升降機(jī)、包裝機(jī)、通風(fēng)機(jī)、均勻密度材料攪拌機(jī)。勻密度材料攪拌機(jī)。不均勻不均勻傳送的帶式輸送機(jī)或板式傳送的帶式輸送機(jī)或板式輸送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重輸送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重型升降機(jī)、工業(yè)與礦用風(fēng)機(jī)、重型升降機(jī)、工業(yè)與礦用風(fēng)機(jī)、重型離心機(jī)、變密度材料攪拌機(jī)。型離心機(jī)、變密度

22、材料攪拌機(jī)。橡膠擠壓機(jī)、橡膠和塑料作間斷橡膠擠壓機(jī)、橡膠和塑料作間斷的攪拌機(jī)、輕型球磨機(jī)、木工機(jī)的攪拌機(jī)、輕型球磨機(jī)、木工機(jī)械、鋼坯初軋機(jī)、提升裝置、單械、鋼坯初軋機(jī)、提升裝置、單缸活塞泵等。缸活塞泵等。挖掘機(jī)、重型球磨機(jī)、橡膠揉合挖掘機(jī)、重型球磨機(jī)、橡膠揉合機(jī)、破碎機(jī)、重型給水機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)、破碎機(jī)、重型給水機(jī)、旋轉(zhuǎn)式鉆探裝置、壓磚機(jī)、帶材冷軋式鉆探裝置、壓磚機(jī)、帶材冷軋機(jī)、壓坯機(jī)等。機(jī)、壓坯機(jī)等。載荷載荷狀態(tài)狀態(tài)發(fā)電機(jī)、均勻發(fā)電機(jī)、均勻運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽機(jī)、蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)多多 缸缸內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)單單 缸缸內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)1.0 1.1 1.25 1.501.0

23、 1.1 1.25 1.501.25 1.35 1.5 1.751.25 1.35 1.5 1.751.50 1.60 1.75 2.001.50 1.60 1.75 2.001.75 1.85 2.00 2.251.75 1.85 2.00 2.25 或更大或更大工工 作作 機(jī)機(jī) 器器均勻均勻平穩(wěn)平穩(wěn)輕微輕微沖擊沖擊中等中等沖擊沖擊嚴(yán)重嚴(yán)重沖擊沖擊原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)注：表中所列值僅適用于減速傳動(dòng)，若為增速傳動(dòng)，應(yīng)乘以注：表中所列值僅適用于減速傳動(dòng)，若為增速傳動(dòng)，應(yīng)乘以1.11.1倍倍當(dāng)外部的機(jī)械與齒輪裝置間通過撓性件相連接時(shí)，當(dāng)外部的機(jī)械與齒輪裝置間通過撓性件相連接時(shí)，K KA A可適當(dāng)減小。可適

24、當(dāng)減小。表表10-2使用系數(shù)使用系數(shù)KA 江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制動(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 潘存云教授研制十分精密的齒輪裝置十分精密的齒輪裝置10 8 7 6 9 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KAFl/b 100N/mm 1.34K H 1.34限制限制條件條件K H對(duì)稱對(duì)稱非對(duì)稱非對(duì)稱懸臂懸臂江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制K HK H1.031.031.061.081.10

25、1.21.31.5234561.031.031.061.081.101.21.31.5234561.03 1.044 1.06 1.1 1.2 1.3 1.5 2 3 4彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù) K Fb/h=31264K F江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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；潘存云教授研

26、制b(0.00050.001)b江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制O2O1tt1（主動(dòng)）（主動(dòng)）N1N2c d12FnT111t2=dTFacos/=tnFFatan=tr2r1FFF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mmN1055.9=10=16161nPPTP P傳遞的功率傳遞的功率( (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潘存云教授研制O22（從動(dòng)）（從動(dòng)）O1N1N2tt

27、1（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 江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制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)62b

28、SW WMF0彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力acoscos62tbshKF2ncos6bshKF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FnABABFF江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 MPa2=2=F12SaFa111zbmYYKTbmdYKTFF因?yàn)橐驗(yàn)閔 h和和S S與模數(shù)與模數(shù)m相關(guān)，相關(guān)，1SaFa1SaF0F2bmdYYKTY 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

29、無關(guān)。無關(guān)。彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力acos)(cos)(62tmsmhbmKFmbdYKT1Fa12WMF0acoscos62tbshKF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，取值見下頁圖。，取值見下頁圖。 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：江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制表表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

30、.60 2.57 2.55 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 9

31、0 100 150 200 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 =2.65。江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制3.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.

32、62.52.42.32.22.12.01.91.81.711 12 13 14 15 16 18 20 25 30 40 50 100 400齒形系數(shù)齒形系數(shù)YF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)齒輪江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 注意：注意：計(jì)算時(shí)取計(jì)算時(shí)取 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YF1 YF2， F1 F2 引入齒寬系數(shù)引入齒寬系數(shù)d=b/d1mm23F21dSaFa1zYYKTm得設(shè)計(jì)公式得設(shè)計(jì)公式11FFY22FFY 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

33、動(dòng)平穩(wěn)。以使傳動(dòng)平穩(wěn)。MPa2=F12SaFa1FzbmYYKT代入代入 d1 = m z1江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制2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22212121nH1+111=EELF2sin111adCN2sin222adCN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 實(shí)驗(yàn)表明：齒根部分靠近節(jié)點(diǎn)處最容易發(fā)

34、生點(diǎn)蝕，故取節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)力作為計(jì)算依據(jù)。節(jié)圓處齒廓曲率半徑節(jié)圓處齒廓曲率半徑齒數(shù)比齒數(shù)比 u= z2 /z1 = d2 /d1 = 2 /1 1211221)(11asin)(22112dddd a1sin211duuO22（從動(dòng)）（從動(dòng)）O1N1N2tt1（主動(dòng)）（主動(dòng)）T1c d12d22 C1江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制222121E1111EEZ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 (Ma)1/2彈性模量彈性模量E/MPa齒

35、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 20.6104 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江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 代入赫茲公式得代入赫茲公式得E111H1sin2cos2ZuudbdKTaa引入齒寬

36、系數(shù)引入齒寬系數(shù)d=b/d1aasincos2HZ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 125 . 2=H211EHuubdKTZ得設(shè)計(jì)公式得設(shè)計(jì)公式32HEd11132. 2ZuuKTd標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪ZE=2.5模數(shù)模數(shù)m不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的依據(jù)。不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的依據(jù)。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。 江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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(

37、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K與與Kt接近，則不必修接近，則不必修改原設(shè)計(jì)。否則，按下式修正原設(shè)計(jì)。改原設(shè)計(jì)。否則，按下式修正原設(shè)計(jì)。3tt 11KKdd 3tntnKKmm 32HEd11132. 2ZuuKTd彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式mmzYYKTm3F21dSaFa12接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效形式進(jìn)行

38、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。mm132. 232HEd11ZuuKTdMPa2=F12SaFa1FzbmYYKTmm23F21dSaFa1zYYKTmMPa125

39、. 2=H211EHuubdKTZmm23F21dSaFa1zYYKTm江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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)的選擇一般，閉式齒輪傳動(dòng)一般，閉式齒輪傳動(dòng) z1=20403齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) d的選擇的選擇當(dāng)d1已按接觸疲勞強(qiáng)度確定時(shí)，z1m重合度重合度e e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！ 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K一般情況下取一般情況下取 a a =2

40、0 d的選取可參考齒寬系數(shù)表 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 開式齒輪傳動(dòng)開式齒輪傳動(dòng) z1=1720 z2=uz14齒寬齒寬b大齒輪：大齒輪：b= d d d1 ,大齒輪：大齒輪：b1=b+(510) mm江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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輪可取： d

41、=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) 0.40.6二、齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力二、齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力 MPalimNSK許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力limlim 接觸疲勞極限接觸疲勞極限, 由實(shí)驗(yàn)確定由實(shí)驗(yàn)確定, S 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，查表疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，查表10-4 確定。確定。K N壽命系數(shù)，可查圖求得。壽命系數(shù)，可查圖求得。江漢大學(xué)專用 作者：

42、潘存云教授 表表10-8安全系數(shù)安全系數(shù)SH和和SFSHSF安全系數(shù)安全系數(shù)軟齒面軟齒面（HBS 350）硬齒面硬齒面（HBS 350）重要的傳動(dòng)、滲重要的傳動(dòng)、滲碳淬火齒輪或鑄碳淬火齒輪或鑄造齒輪造齒輪1.01.11.31.41.11.21.41.61.62.21.3江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制彎曲疲勞壽命系數(shù)彎曲疲勞壽命系數(shù)KN3.02.52.01.81.61.41.21.00.80.7103 104 105 106 107 108 109 1010NKFN潘存云教授研制調(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N0滲碳淬火鋼、表面淬火鋼滲

43、碳淬火鋼、表面淬火鋼N0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N0氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼N0江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制6004000200100 200 300 HBSFE /MPa球墨鑄鐵球墨鑄鐵黑色可鍛鑄鐵黑色可鍛鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵MEMEMQMLMQ=MLMEMQ=ML鑄鐵材料的鑄鐵材料的FE潘存云教授研制6004000200FE /MPa100 200 HBS正火鋼的正火鋼的FEMEMEML=MQlML=MQl正火處理的鑄鋼正火處理的鑄鋼正火處理的結(jié)構(gòu)鋼正火處理的結(jié)構(gòu)鋼潘存云教授研制調(diào)質(zhì)鋼的調(diào)質(zhì)鋼的FE合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼碳鋼調(diào)質(zhì)

44、碳鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)質(zhì)碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)100 200 300 400 HBS600400200FE /MPa8001000MLMEMQMLMEMQMQ=MLMQ=ML潘存云教授研制FE /MPa滲碳淬火鋼及表面硬化鋼的滲碳淬火鋼及表面硬化鋼的FE60040020080010001200450 500 600 700 800 HVI50 55 60 65 HRCMEMQMLMEMQML滲碳淬火鋼滲碳淬火鋼 表面硬化鋼表面硬化鋼江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制灰鑄灰鑄鐵的鐵的疲勞疲勞極限極限應(yīng)力應(yīng)力Hlim /MPa500400200600700100 200 3

45、00 HBS300MEMQ=ML潘存云教授研制鑄鐵鑄鐵材料材料的疲的疲勞極勞極限應(yīng)限應(yīng)力力Hlim /MPa500400600700100 200 300 HBS300MEMQ=MLMEMQ=ML球墨鑄鐵球墨鑄鐵黑色可鍛鑄鐵黑色可鍛鑄鐵 潘存云教授研制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FE /MPa60040020080010001200300 400 500 600 700 800 900 HVI30 35 40 45 50 55 60 65 HRC調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的氮化鋼調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的氮化鋼 （不含鋁）（不含鋁）調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)或正

46、火、碳氮共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)或正火、碳氮共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼MEMQMLMEMQMLME=MQML江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制正火處理的結(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Hlim /MPa500400600200100 150 200 250 HBS300正火處理的結(jié)構(gòu)剛正火處理的結(jié)構(gòu)剛正火處理的鑄剛正火處理的鑄剛MEMEML=MQML=MQ潘存云教授研制調(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)力合金調(diào)質(zhì)剛合金調(diào)質(zhì)剛碳鋼調(diào)質(zhì)碳鋼調(diào)質(zhì)合金鑄剛調(diào)質(zhì)合金鑄剛調(diào)質(zhì)碳鋼鑄鋼調(diào)質(zhì)碳鋼鑄鋼調(diào)質(zhì)MEMEMQ=MLML=MQMXMEMQMLMEMLMQ50040

47、060025030070080090010001100FHlim /MPa100 200 300 400 HBS江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的120013006001500140070080090010001100FHlim /MPa潘存云教授研制300 400 500 600 700 800 900HVI35 35 40 45 50 55 60 65 HRCMQMQ調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的滲氮鋼氣體滲氮處理的滲氮鋼調(diào)質(zhì)或正火調(diào)質(zhì)或正火-氮碳共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼氮碳共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的調(diào)質(zhì)鋼氣體滲氮處理的調(diào)質(zhì)鋼ME=

48、MQME=MQMQMQMEMEMLMLMLMLMLMLMEME潘存云教授研制潘存云教授研制400 500 600 700 800 HVI12001300160015001400170080090010001100FHlim /MPaMQMQMEMEMLMLMQMQMEMEMLML滲碳合金鋼滲碳合金鋼火焰或感應(yīng)淬火鋼火焰或感應(yīng)淬火鋼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)力江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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：

49、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。 國標(biāo)國標(biāo)GBGB-1009510095-8888給齒輪副規(guī)定了給齒輪副規(guī)定了1212個(gè)精度等級(jí)。其個(gè)精度等級(jí)。其中中1 1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

50、差的特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，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)的將齒輪的各項(xiàng)公差分成三組，分別反映傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)準(zhǔn)確性確性，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，用途，使用條件，傳遞功率，圓周速度圓周速度等為依據(jù)來確定。等為依據(jù)來確定。江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制7-6-6-XX 8-7-7-XX 6-5-5-XX 7-6-6-XX 圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng) 0 20 40 60 80 100 400300200100

51、0Pca /(N/mm)v/(m/s)錐齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng) 0 20 40 60 80 100 4003002001000Pca /(N/mm)v/(m/s)機(jī)器名稱機(jī)器名稱 精度等級(jí)精度等級(jí) 機(jī)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

52、限選擇。齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。表表10-9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)范圍江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制四、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/t

53、tKKmm 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+(35)mm開開 始始江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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。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)

54、，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。MPa2=F12F1FzbmYKT) 1(335=H213HubaKTumm14F21F1)z(uYKTmmm335) 1(3a12HuKTuamm14F21F1)z(uYKTm江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制d12潘存云教授研制FF F 10-7斜齒圓柱齒輪傳動(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 111t2dTF tantaFF acostanntrFF 圓周力圓周力徑向力徑

55、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)論上與運(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長方體底面長方體對(duì)角面即輪齒法面F =Ft /cos Fr=Ftann 潘存云教授研制nFrFnF FaFanFnc c江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制trb1ra1r1r2rb2ra2O2O1由于由于Fatan ，為了不使軸承承受的軸向力過大，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

56、、計(jì)算載荷二、計(jì)算載荷 pbtpbtL L 與嚙合接觸線長度之和。與嚙合接觸線長度之和。 對(duì)于直齒輪，L=b。對(duì)于斜齒輪，為右圖中接觸區(qū)內(nèi)幾條實(shí)線長度之和。 不斷變化近似計(jì)算公式近似計(jì)算公式bcoseabL btbtncacoscoscosaebKFLKFp代入得代入得 ttcosaebKF 端面重合度端面重合度 =820計(jì)算方法與直齒輪相同，bpbtbpa載荷系數(shù)載荷系數(shù)KKA Kv K K LKFpnca單位長度上的載荷單位長度上的載荷 江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 使用系數(shù)使用系數(shù)KA 載荷系數(shù)載荷系數(shù)KKA Kv K K 潘存云教授研制發(fā)電機(jī)、均勻傳送的帶式輸送機(jī)發(fā)電機(jī)、均勻傳送的

57、帶式輸送機(jī)或板式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕或板式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕型升降機(jī)、包裝機(jī)、通風(fēng)機(jī)、均型升降機(jī)、包裝機(jī)、通風(fēng)機(jī)、均勻密度材料攪拌機(jī)。勻密度材料攪拌機(jī)。不均勻不均勻傳送的帶式輸送機(jī)或板式傳送的帶式輸送機(jī)或板式輸送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重輸送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重型升降機(jī)、工業(yè)與礦用風(fēng)機(jī)、重型升降機(jī)、工業(yè)與礦用風(fēng)機(jī)、重型離心機(jī)、變密度材料攪拌機(jī)。型離心機(jī)、變密度材料攪拌機(jī)。橡膠擠壓機(jī)、橡膠和塑料作間斷橡膠擠壓機(jī)、橡膠和塑料作間斷的攪拌機(jī)、輕型球磨機(jī)、木工機(jī)的攪拌機(jī)、輕型球磨機(jī)、木工機(jī)械、鋼坯初軋機(jī)、提升裝置、單械、鋼坯初軋機(jī)、提升裝置、單缸活塞泵等。缸活塞泵等。挖掘機(jī)、重型球磨機(jī)、橡膠揉

58、合挖掘機(jī)、重型球磨機(jī)、橡膠揉合機(jī)、破碎機(jī)、重型給水機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)、破碎機(jī)、重型給水機(jī)、旋轉(zhuǎn)式鉆探裝置、壓磚機(jī)、帶材冷軋式鉆探裝置、壓磚機(jī)、帶材冷軋機(jī)、壓坯機(jī)等。機(jī)、壓坯機(jī)等。載荷載荷狀態(tài)狀態(tài)發(fā)電機(jī)、均勻發(fā)電機(jī)、均勻運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽機(jī)、蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)多多 缸缸內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)單單 缸缸內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)1.0 1.1 1.25 1.501.0 1.1 1.25 1.501.25 1.35 1.5 1.751.25 1.35 1.5 1.751.50 1.60 1.75 2.001.50 1.60 1.75 2.001.75 1.85 2.00 2.251.75 1.8

59、5 2.00 2.25 或更大或更大工工 作作 機(jī)機(jī) 器器均勻均勻平穩(wěn)平穩(wěn)輕微輕微沖擊沖擊中等中等沖擊沖擊嚴(yán)重嚴(yán)重沖擊沖擊原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)注：表中所列值僅適用于減速傳動(dòng)，若為增速傳動(dòng)，應(yīng)乘以注：表中所列值僅適用于減速傳動(dòng)，若為增速傳動(dòng)，應(yīng)乘以1.11.1倍倍當(dāng)外部的機(jī)械與齒輪裝置間通過撓性件相連接時(shí)，當(dāng)外部的機(jī)械與齒輪裝置間通過撓性件相連接時(shí)，K KA A可適當(dāng)減小?？蛇m當(dāng)減小。表表10-10江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0 10 20 30 40 50 m/s 十分精密的齒輪裝置十分精密的齒輪裝置10 8 7 6 Kv 9 潘存云教授研制

60、表表10-11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KAFl/b 100N/mm 1.34K H 1.34限制限制條件條件K H對(duì)稱對(duì)稱非對(duì)稱非對(duì)稱懸臂懸臂江漢大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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)；齒形系數(shù)；按當(dāng)量齒輪計(jì)算強(qiáng)度按當(dāng)量齒輪計(jì)算強(qiáng)度潘存云教授研制潘存