第8章齒輪傳動(dòng)2

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)8.11 8.11 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)4.2.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，所依據(jù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則取決于齒輪可能出設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，所依據(jù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則取決于齒輪可能出現(xiàn)的失效形式。現(xiàn)的失效形式。1. 閉式齒輪傳動(dòng)閉式齒輪傳動(dòng) 閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)：閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)： （接觸疲勞點(diǎn)蝕失效為主）（接觸疲勞點(diǎn)蝕失效為主） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核；按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核； 閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)：閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)： （彎曲疲勞折斷

2、失效為主）（彎曲疲勞折斷失效為主） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核；按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核；開式齒輪傳動(dòng)開式齒輪傳動(dòng)2. 磨損失效（為條件性計(jì)算）為主磨損失效（為條件性計(jì)算）為主折斷失效折斷失效只按齒只按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，求出根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，求出 m 將將 m 增大增大 5 15% ，以補(bǔ)，以補(bǔ)償磨損的影響。償磨損的影響。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)8.12.18.12.1常用的齒輪材料常用的齒輪材料1 1、對(duì)材料的基本要求、對(duì)材料的基本要求* *齒面有足夠的硬度；齒面有足夠的硬度；* *輪芯有足夠的強(qiáng)度和韌性；輪芯有足夠的強(qiáng)

3、度和韌性；* *具有良好的機(jī)械加工和熱具有良好的機(jī)械加工和熱處理工藝性；處理工藝性；* *價(jià)格低。價(jià)格低。8.12 8.12 齒輪常用材料及許用應(yīng)力齒輪常用材料及許用應(yīng)力機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)2、制造齒輪常用材料：、制造齒輪常用材料：鋼、鑄鐵、非金屬材料鋼、鑄鐵、非金屬材料機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)熱處理熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝。改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝。3、齒輪熱處理、齒輪熱處理 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪

4、傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)熱處理方法熱處理方法機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng) 表面淬火后再低溫表面淬火后再低溫回火回火。） 表面淬火表面淬火高頻淬火高頻淬火火焰淬火火焰淬火5 5） 滲氮滲氮） 滲碳淬火滲碳淬火）調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)4）正火正火機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)4、齒輪材料的選擇原則、齒輪材料的選擇原則（1 1）滿足工作條件的要求。）滿足工作條件的要求。如強(qiáng)度、壽命、可靠性、如強(qiáng)度、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等經(jīng)濟(jì)性等（4 4）綜合考慮庫存與經(jīng)濟(jì)性的要求。）綜合考慮庫存與經(jīng)濟(jì)性的要求。（2）合理選擇材料配對(duì)。）合理選擇材料配對(duì)。其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)其配對(duì)兩輪齒面的硬

5、度差應(yīng)保持在保持在3050HBS或更多?；蚋唷?（3 3）考慮熱加工工藝及熱處理工藝的要求。）考慮熱加工工藝及熱處理工藝的要求。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)NHlimHHZS 壽命系數(shù)，根據(jù)材料、壽命系數(shù)，根據(jù)材料、熱處理及循環(huán)次數(shù)熱處理及循環(huán)次數(shù)N查圖查圖可得?？傻?。接觸疲勞強(qiáng)度安全接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)系數(shù) ，查表，查表齒輪材料接觸疲勞極限齒輪材料接觸疲勞極限 ,查圖查圖機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)許用彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式為許用彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式為 FlimNFFYS limF齒輪的齒根彎曲疲勞極限齒輪的齒根彎曲疲勞極限NY彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽

6、命系數(shù)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)minFS彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)8.138.13齒輪傳動(dòng)的受力分析及計(jì)算載荷齒輪傳動(dòng)的受力分析及計(jì)算載荷小齒輪上的轉(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8.13.1直齒圓柱齒直齒圓柱齒輪的受力分析輪的受力分析v分析：在不計(jì)摩擦力的情分析：在不計(jì)摩擦力的情況下，沿嚙合線作

7、用在齒況下，沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷面上的法向載荷Fn垂直于垂直于齒面。齒面。FnFt (圓周力圓周力) )Fr (徑向力徑向力) )1、 作用力的大小作用力的大小圓周力：圓周力：徑向力：徑向力：法向力：法向力：Ft=2T1/d1Fr=Fttan Fn=Ft/cos 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)2 2、作用力的方向、作用力的方向作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的各對(duì)力大小相等，方向的各對(duì)力大小相等，方向相反。相反。 3 3、主、從動(dòng)輪受力關(guān)系、主、從動(dòng)輪受力關(guān)系Ft： 主動(dòng)輪上，與轉(zhuǎn)向相反；主動(dòng)輪上，與轉(zhuǎn)向相反；從動(dòng)輪上，與轉(zhuǎn)向相同。從動(dòng)輪上，與轉(zhuǎn)向相

8、同。Fr：分別指向各自輪心分別指向各自輪心 Fn：指向齒面指向齒面機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)8.13.2 8.13.2 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)受力分析斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)受力分析8.13.3 8.13.3 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)受力分析直齒圓錐齒輪傳動(dòng)受力分析圓周力方向，主動(dòng)輪圓周力方向，主動(dòng)輪Ft與其回轉(zhuǎn)方向與其回轉(zhuǎn)方向相反，從動(dòng)輪相反，從動(dòng)輪Ft與其回轉(zhuǎn)方向相同；與其回轉(zhuǎn)方向相同；徑向力徑向力Fr方向，都指向兩輪各自的輪方向，都指向兩輪各自的輪心；軸向力心；軸向力Fa方向，分別沿各自的軸方向，分別沿各自的軸線指向輪齒的大端。線指向輪齒的大端。 2r1a2a1r2t1tFFFFFF

9、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)8.13.4計(jì)算載荷計(jì)算載荷 齒輪傳動(dòng)在實(shí)際工作時(shí)，齒輪傳動(dòng)在實(shí)際工作時(shí)，由于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作由于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作特性不同，會(huì)產(chǎn)生附加載荷。特性不同，會(huì)產(chǎn)生附加載荷。齒輪、軸、軸承的加工、安齒輪、軸、軸承的加工、安裝誤差及彈性變形會(huì)引起載裝誤差及彈性變形會(huì)引起載荷集中，使實(shí)際載荷增加。荷集中，使實(shí)際載荷增加。Fc= KFn其中：其中：K 為載荷系數(shù)，為載荷系數(shù)，按下式計(jì)算按下式計(jì)算: :K =KA Kv K K 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)u為了簡(jiǎn)化計(jì)

10、算，一般的齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，直接由為了簡(jiǎn)化計(jì)算，一般的齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，直接由表表8.10查取后代入公式計(jì)算。查取后代入公式計(jì)算。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)2 2 齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算8.14 8.14 齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算1 1 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算8.14.2 8.14.2 斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算8.14.1 8.14.1 直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)8.158.15齒輪傳動(dòng)的參數(shù)和精度選擇齒輪傳動(dòng)的參數(shù)和精度選擇機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒

11、輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)8.15.28.15.2精度等級(jí)的選擇精度等級(jí)的選擇 精度共分精度共分1313級(jí)，級(jí)，0 0級(jí)精度最高，級(jí)精度最高，1212級(jí)精度最低級(jí)精度最低（6-96-9級(jí)常用）。級(jí)常用）。 每個(gè)精度等級(jí)有三項(xiàng)公差組：每個(gè)精度等級(jí)有三項(xiàng)公差組：u第第I I公差組：傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性；公差組：傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性；u第第IIII公差組：傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；公差組：傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；u第第IIIIII公差組：載荷分布的均勻性。公差組：載荷分布的均勻性。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)（1 1）運(yùn)動(dòng)精度：指?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度。）運(yùn)動(dòng)精度：指?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度。（2 2）工作平穩(wěn)性精度：

12、指齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)程度，沖擊、）工作平穩(wěn)性精度：指齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)程度，沖擊、振動(dòng)及噪聲的大小。振動(dòng)及噪聲的大小。（3 3）接觸精度：指嚙合齒面沿齒寬和齒高的實(shí)際接觸）接觸精度：指嚙合齒面沿齒寬和齒高的實(shí)際接觸程度（影響載荷分布的均勻性）。程度（影響載荷分布的均勻性）。 選擇精度等級(jí)時(shí)，應(yīng)根據(jù)齒輪傳動(dòng)的用途、工作條件、傳選擇精度等級(jí)時(shí)，應(yīng)根據(jù)齒輪傳動(dòng)的用途、工作條件、傳遞功率及圓周速度的大小，以及其他技術(shù)要求，并以主要的精遞功率及圓周速度的大小，以及其他技術(shù)要求，并以主要的精度要求作為選擇的依據(jù)。度要求作為選擇的依據(jù)。 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)4.8.14.8.1齒輪傳

13、動(dòng)的潤滑齒輪傳動(dòng)的潤滑 一、齒輪傳動(dòng)潤滑的目的一、齒輪傳動(dòng)潤滑的目的 n 減少摩擦磨損減少摩擦磨損n 散熱散熱n 防止銹蝕防止銹蝕n 降低噪音降低噪音n 改善工作狀況改善工作狀況二、齒輪傳動(dòng)的潤滑方式二、齒輪傳動(dòng)的潤滑方式 n人工定期潤滑：人工定期潤滑： 開式、半開式、低速閉式齒輪傳動(dòng)開式、半開式、低速閉式齒輪傳動(dòng)n 浸油潤滑和噴油潤滑：浸油潤滑和噴油潤滑： 中、高速閉式齒輪傳動(dòng)中、高速閉式齒輪傳動(dòng) 8.16 8.16 齒輪傳動(dòng)的潤滑、效率及結(jié)構(gòu)齒輪傳動(dòng)的潤滑、效率及結(jié)構(gòu) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)三、潤滑劑的選擇三、潤滑劑的選擇 n常用的潤滑劑：潤滑油、潤滑脂常用的

14、潤滑劑：潤滑油、潤滑脂n 選擇因素：轉(zhuǎn)速高低、載荷大小、環(huán)境溫度等選擇因素：轉(zhuǎn)速高低、載荷大小、環(huán)境溫度等潤滑油粘度薦用值見表潤滑油粘度薦用值見表8.188.18機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)8.15.2 8.15.2 齒輪傳動(dòng)的效率齒輪傳動(dòng)的效率齒輪傳動(dòng)中的功率損失主要包括：齒輪傳動(dòng)中的功率損失主要包括：1 1）嚙合中的摩擦損失；）嚙合中的摩擦損失；2 2）潤滑油被攪動(dòng)的油阻損失；）潤滑油被攪動(dòng)的油阻損失；3 3）軸承中的摩擦損失。）軸承中的摩擦損失。 1 1齒輪嚙合的效率；齒輪嚙合的效率； 2 2考慮油阻損失時(shí)的效率；考慮油阻損失時(shí)的效率； 3 3軸承的效率軸承的效率

15、321滿載時(shí)，采用滾動(dòng)軸承的齒輪傳動(dòng)，平均效率列于表滿載時(shí)，采用滾動(dòng)軸承的齒輪傳動(dòng)，平均效率列于表8.198.19。齒輪傳動(dòng)的效率齒輪傳動(dòng)的效率機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)1. 1. 齒輪軸齒輪軸 直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪與軸做成一體，稱軸徑接近時(shí)，可以將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸。如果齒輪的直徑比軸徑大得多，為齒輪軸。如果齒輪的直徑比軸徑大得多，則應(yīng)把齒輪和軸分開制造。則應(yīng)把齒輪和軸分開制造。8.15.3 8.15.3 齒輪的結(jié)構(gòu)齒輪的結(jié)構(gòu)當(dāng)圓柱齒輪：當(dāng)圓柱齒輪：e2.5mn； 圓錐齒輪：圓錐齒輪：e

16、1.6m時(shí)時(shí)應(yīng)采用齒輪軸。應(yīng)采用齒輪軸。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)2.2.實(shí)心齒輪實(shí)心齒輪 當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da160200mm 時(shí)，可采時(shí)，可采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)型式的齒輪常用鍛鋼制造。用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)型式的齒輪常用鍛鋼制造。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)3.3.腹板式齒輪腹板式齒輪 當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da=200-500mm=200-500mm時(shí)，可采時(shí)，可采用腹板式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的齒輪多用鍛鋼制造。用腹板式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的齒輪多用鍛鋼制造。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)4

17、.4.輪輻式齒輪輪輻式齒輪 當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da500mmda500mm時(shí)，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)。時(shí)，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的齒輪常用鑄鋼或鑄鐵制造。這種結(jié)構(gòu)的齒輪常用鑄鋼或鑄鐵制造。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)5 5焊接齒輪焊接齒輪如果單件或小批生產(chǎn)大型齒輪可采用焊接結(jié)構(gòu)。如果單件或小批生產(chǎn)大型齒輪可采用焊接結(jié)構(gòu)。 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng) 6組裝式齒輪組裝式齒輪為了節(jié)約貴重金屬，對(duì)于尺寸較大的圓柱齒輪，可做為了節(jié)約貴重金屬，對(duì)于尺寸較大的圓柱齒輪，可做成組裝齒圈式的結(jié)構(gòu)成組裝齒圈式的結(jié)構(gòu) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第第8章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)部分小結(jié)齒輪傳動(dòng)部分