機(jī)械設(shè)計(jì)第八版第十章齒輪傳動(dòng)課件

1、第十章 齒輪傳動(dòng)10-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 10-3 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 10-4 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 10-8 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) 10-10 齒輪傳動(dòng)的潤滑 10-1 概述10-7 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 內(nèi)容提要東莞理工學(xué)院專用1一、作用： 不僅用來傳遞運(yùn)動(dòng)、而且還要傳遞動(dòng)力。二、要求： 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、足夠的承載能力。三、分類開式傳動(dòng) 10-1 概述 半開式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)按類型分按裝置型式分按使用情況分軟齒面齒輪（齒面硬度350HBS） 直齒圓柱齒輪

2、傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)動(dòng)力齒輪 傳動(dòng)齒輪 按齒面硬度分硬齒面齒輪（齒面硬度350HBS） 東莞理工學(xué)院專用2四、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)： 傳動(dòng)效率高可達(dá)99； 結(jié)構(gòu)緊湊; 工作可靠，壽命長； 傳動(dòng)比穩(wěn)定; 制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。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，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。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。主要參數(shù)有：模數(shù)m、齒數(shù)z、螺旋角以及壓力角a、 齒高系數(shù)h*a、徑向間隙系數(shù)c*。東莞理工學(xué)院專用310-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷一、輪齒的失效形式 失效形式閉式硬

3、齒面、脆性材料齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式發(fā)生部位:齒根東莞理工學(xué)院專用4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均勻； 3）采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠的韌性； 4）采用噴丸、滾壓等工藝，對齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。 東莞理工學(xué)院專用5齒面點(diǎn)蝕10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式 提高輪齒抗點(diǎn)蝕能力的措施：1）限制齒面接觸應(yīng)力；2）提高齒面硬度，減小齒面表面粗糙度值；3）采用粘度高的潤滑油及適宜的添加劑。齒面點(diǎn)蝕閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式。發(fā)生部位：一般首先出

4、現(xiàn)在齒根表面靠近節(jié)線處。東莞理工學(xué)院專用6齒面點(diǎn)蝕齒面膠合措施： 1.提高齒面硬度2.減小齒面粗糙度3.增加潤滑油粘度4.加抗膠合添加劑10-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式 高速重載、低速重載閉式傳動(dòng)的主要破壞形式。東莞理工學(xué)院專用7齒面膠合齒面磨損措施：1.減小齒面粗糙度2.改善潤滑條件，清潔環(huán)境磨粒磨損跑合磨損跑合磨損、磨粒磨損。齒面點(diǎn)蝕10-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式 3.提高齒面硬度開式齒輪傳動(dòng)易發(fā)生磨粒磨損。東莞理工學(xué)院專用8從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒齒面膠合齒面磨損齒面點(diǎn)蝕10-2

5、齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷失效形式齒面塑性變形一、輪齒的失效形式 表面凸出表面凹低速重載軟齒面閉式傳動(dòng)的主要破壞形式。東莞理工學(xué)院專用9措施：1.提高齒面硬度2.改善潤滑條件（高粘度）3.減小齒面粗糙度東莞理工學(xué)院專用10折斷:疲勞折斷過載折斷全齒折斷(齒根)(直齒)局部折斷(斜齒受載不均)H反復(fù)裂紋擴(kuò)展麻點(diǎn)狀脫落靠近節(jié)線的齒根表面 齒面膠合:齒面磨粒磨損:磨粒磨損齒形破壞齒面塑性變形:齒面沿摩擦力方向塑性變形 主凹、從凸齒面點(diǎn)蝕:齒面失效 *閉式傳動(dòng) *開式傳動(dòng) *閉式高速重載傳動(dòng)軟齒面硬齒面齒面點(diǎn)蝕輪齒折斷齒面磨粒磨損齒面膠合*低速重載軟齒面齒面塑性變形各種場合的主要失效形式小

6、結(jié)：潤滑失效表面粘連沿運(yùn)動(dòng)方向撕裂東莞理工學(xué)院專用11東莞理工學(xué)院專用12二、齒輪的設(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（常用的計(jì)算方法）：對高速重載齒輪傳動(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)。 硬齒面(折斷):以齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主(先求d1) 再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主(先求m ) 再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(求m ) 考慮磨損將 m適當(dāng)增大軟齒面(點(diǎn)蝕): 開式傳動(dòng): (磨損)閉式傳動(dòng)大功率齒輪傳動(dòng)散熱計(jì)算東莞理工學(xué)院專用13一、對齒輪材料性能的

7、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)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。 10-3 齒輪材料及選用準(zhǔn)則 常用齒輪材料鍛鋼 鑄鋼 鑄鐵常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒輪材料；適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。 非金屬材料 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。含碳量為(0.150.6)%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。東莞理工學(xué)院專用14表10-1 常用齒輪材料及其機(jī)械性能 材料牌號(hào) 熱處理方法 強(qiáng)度極限 屈服極限 硬度 (

8、HBS)B / MPa S / MPa 齒芯部 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)后表面淬火東莞理工學(xué)院專用15續(xù)表10-1 常用齒輪材料及其機(jī)械性能 材料牌號(hào) 熱處理方法 強(qiáng)度極限 屈服極限 硬度 (HBS)B / MPa S

9、/ MPa 齒芯部 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 255321 85HV 滲碳后淬火調(diào)質(zhì)20Cr2Ni4 1200 1100 350 38CrMnAlA 1000 850 255321 85HV 夾布膠木

10、100 2535 調(diào)質(zhì)后氮化(氮化層0.30.5)東莞理工學(xué)院專用16熱處理方法表面淬火滲碳淬火調(diào)質(zhì)正火滲氮 一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr等。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。1.表面淬火-高頻淬火、火焰淬火三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理 2. 滲碳淬火 滲碳鋼為含碳量0.150.25%的低碳鋼和低碳合金鋼，如20、20Cr等。齒面硬度達(dá)5662HRC，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)。通常滲碳淬火后要磨齒。東莞理工學(xué)院專用17 調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35SiMn等。

11、調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：220260HBS 。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。3.調(diào)質(zhì)4. 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。 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，適用于難以磨齒的場合，如內(nèi)齒輪。材料為：38CrMoAlA.5. 滲氮東莞理工學(xué)院專用18總結(jié)：特點(diǎn)及應(yīng)用 調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，HBS 350，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

12、: 3050HBS 表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面硬度高，屬硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于結(jié)構(gòu)緊湊的場合。東莞理工學(xué)院專用19四、齒輪材料選用的基本原則 1) 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； 2)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； 3)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； 6)鋼制軟齒面齒輪，其配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保 持在3050HBS或更多。 4)合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工 作的齒輪； 5)航空齒輪要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處 理

13、的高強(qiáng)度合金鋼； 東莞理工學(xué)院專用2010-4 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷 一、計(jì)算載荷Pca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，且沿接觸線分布不均勻。接觸線單位長度上的最大載荷稱為計(jì)算載荷：二、載荷系數(shù)KFn 為輪齒所受的公稱法向載荷。式中：KA 使用系數(shù)Kv 動(dòng)載系數(shù)K齒間載荷分配系數(shù)K齒向載荷分布系數(shù)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：K為載荷系數(shù)，其值為：KKA Kv K K 東莞理工學(xué)院專用21表10-2 使用系數(shù)KA 1、使用系數(shù)KA 東莞理工學(xué)院專用22動(dòng)載系數(shù)Kv 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0 1

14、0 20 30 40 50 m/s Kv 十分精密的齒輪裝置10 8 7 6 9 表10-3 齒間載荷分配系數(shù)K 精度等級(jí)II組 5 6 7 8 5級(jí)及更低KAFl/b 100N/mm 100N/mm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 1.0 1.1 1.2 1.4 1.4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 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 1.22、動(dòng)載系數(shù)KV 3、齒間載荷分配系數(shù)K 東莞理工學(xué)院專用23（1）KH： 表10-4 齒向載荷分配系數(shù) KH受力變形制造

15、誤差安裝誤差附加動(dòng)載荷載荷集中Fnb( )maxFnb( )min4、齒向載荷分布系數(shù)K東莞理工學(xué)院專用24續(xù)表10-4 齒向載荷分配系數(shù) KH東莞理工學(xué)院專用25（2）KF1）增大軸、軸承及支座的剛度；5）輪齒修形（腰鼓齒）。4）盡可能避免懸臂布置；3）適當(dāng)限制輪齒寬度；2）對稱軸承配置；b(0.00050.001)b改善齒向載荷不均勻的措施： 已知KH 、齒寬b、齒高h(yuǎn)查圖10-13求KF東莞理工學(xué)院專用26T1圓周力：徑向力：法向力：小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：P為傳遞的功率（KW）1-小齒輪的角速度，n1-小齒輪的轉(zhuǎn)速d1-小齒輪的分度圓直徑，-壓力角 例10-1各作用力的方向如圖O22（從動(dòng)）O

16、1N1N2tt1（主動(dòng)）T1P d12d22 FtFrFnFn10-5 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 O2O1tt1（主動(dòng)）N1N2P d12Fn一、輪齒受力分析 東莞理工學(xué)院專用27作用力的方向判斷及關(guān)系：t t1(主):Ft1Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2Ft2Fr2r1 r2與1 反向 與2 同向t2 (從) :分別指向各自輪心：畫受力圖時(shí)，各分力畫在嚙合點(diǎn)上關(guān)系：1 = -2關(guān)系：t1 = t2 r1 = r2東莞理工學(xué)院專用28rbO30 30 二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 假定：載荷僅由一對輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計(jì)算。齒頂嚙合時(shí)，彎矩達(dá)最大值。hFnF2F1S彎曲力矩： M=KFnhco

17、s危險(xiǎn)截面的彎曲截面系數(shù)：彎曲應(yīng)力：危險(xiǎn)截面：齒根圓角30 切線兩切點(diǎn)連線處。齒頂受力：Fn，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)生壓應(yīng)力，可忽略FnABBAFc東莞理工學(xué)院專用29h和S與模數(shù)m相關(guān)，輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式：故YFa與模數(shù)m無關(guān)。彎曲應(yīng)力：對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪, YFa僅取決于齒數(shù)Z，取值見下頁表。 YFa 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：東莞理工學(xué)院專用3010-5 齒形系數(shù)YFa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

18、.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 2.06YSa 1.625 1.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.75 1.77 1.78 1.79 1.83 1.865 1.97Z(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 10

19、0 150 200 注：1)基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為 =20 、h*a=1、C*=0.25 、 =0.38m (m-模數(shù)) 2)對內(nèi)齒輪：當(dāng) =20 、h*a=1、C*=0.25 、 =0.15m 時(shí)， 齒形系數(shù)：YFa =2.053 ; 應(yīng)力校正系數(shù)：YSa =2.65東莞理工學(xué)院專用31注意：計(jì)算時(shí)?。?較大者，計(jì)算結(jié)果應(yīng)圓整, 且m 1.5一般YF1 YF2， YS1 YS2， F1 F2引入齒寬系數(shù)：d=b/d1得設(shè)計(jì)公式： 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)。代入： d1 = m z1東莞理工學(xué)院專用32三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算赫茲公式：“+”用于外嚙合，“-”用于內(nèi)嚙

20、合 節(jié)圓處齒廓曲率半徑：齒數(shù)比: u= z2 /z1 = d2 /d1 = 2 /1 1O22（從動(dòng)）O1N1N2tt1（主動(dòng)）T1c d12d22 P12東莞理工學(xué)院專用33-彈性影響系數(shù)節(jié)點(diǎn)處，載荷由一對輪齒來承擔(dān)：將ZE和Fn代入赫茲公式表10-6 彈性影響系數(shù)ZE (MPa)1/2彈性模量EMPa齒輪材料配對齒輪材料灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛 鋼 夾布塑料 11.8104 17.3104 20.2104 20.6104 0.785104 鍛 鋼 162.0 181.4 188.9 189.8 56.4 鑄 鋼 161.4 180.5 188.0 - - 球墨鑄鐵 156.6 173.9

21、 - - - 灰鑄鐵 143.7 - - - - 注：表中所列夾布塑料的泊松比為0.5，其余材料的均為0.3東莞理工學(xué)院專用34代入赫茲公式得：引入齒寬系數(shù)：d=b/d1-區(qū)域系數(shù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式： 得設(shè)計(jì)公式：標(biāo)準(zhǔn)齒輪：ZH=2.52、模數(shù)m不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的依據(jù)。說明：1、因兩個(gè)齒輪的H1= H2 ，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H 1和H 2中較小者。 東莞理工學(xué)院專用35 用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪分度圓直徑d1(或模數(shù)mn)時(shí)，因載荷系數(shù)中的KV、K、K不能預(yù)先確定，故可先試選一載荷系數(shù)Kt。算出d1t(或 mnt）后，用d1t再查取KV、K、K從而計(jì)算K 。

22、若K與Kt接近，則不必修改原設(shè)計(jì)。否則，按下式修正原設(shè)計(jì)。3、彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：東莞理工學(xué)院專用36 4、 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。（1）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：（2）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:（3）開式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再視具體需要將所求得的模數(shù)適當(dāng)增大。其失效形式為磨損，點(diǎn)蝕形成之前齒面已磨掉。東莞理工學(xué)院專用37一、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 1壓力角a的選擇2齒數(shù)的選擇一般，閉式齒輪傳動(dòng): z1=20403齒寬系數(shù)fd的選擇z1m重合度

23、e傳動(dòng)平穩(wěn)抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低齒高h(yuǎn) 切削量 、滑動(dòng)率fd 齒寬b 強(qiáng)度 ，但fd過大將導(dǎo)致K一般情況下取 a =20 fd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 開式齒輪傳動(dòng): z1=1720 z2=uz14齒寬b大齒輪：b= fd d1 ,小齒輪：b1=b+(510) mm東莞理工學(xué)院專用38說明：1)大小齒輪皆為硬齒面時(shí)， fd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； 3）機(jī)床中的齒輪，若傳遞功率不大時(shí)， fd可小到0.2 4)非金屬齒輪可?。?fd =0.51.2表10-7 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表fd =b/d1 裝置狀況兩支撐相對小齒輪對稱

24、布置兩支撐相對小齒輪作非對稱布置懸臂布置fd 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 許用應(yīng)力：lim -疲勞極限(FE、Hlim ), 由實(shí)驗(yàn)確定, S -疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，K N-壽命系數(shù)(KFN、KHN)，可查圖求得。東莞理工學(xué)院專用39彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN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)鋼東莞理工學(xué)院專用40東莞理工學(xué)院專用41氮化及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的FE灰鑄鐵的接觸疲勞極限鑄鐵材料的接觸疲勞極限東莞理工學(xué)院專用42正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼的接觸疲勞極限調(diào)

25、質(zhì)處理鋼的接觸疲勞極限東莞理工學(xué)院專用43滲碳淬火鋼和表面淬火鋼的接觸疲勞極限滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的Hlim 東莞理工學(xué)院專用44三、 齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)誤差的影響：1.轉(zhuǎn)角與理論不一致，影響運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性；2.瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，出現(xiàn)速度波動(dòng)，引起振動(dòng)、 沖擊和噪音影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；3.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。 國標(biāo)GB10095-88給齒輪副規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)。其中1級(jí)最高，12級(jí)最低，常用的為69級(jí)精度。 按照誤差的特性及它們對傳動(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)的準(zhǔn)確性，傳動(dòng)的平穩(wěn)性和載荷分布的均勻性。精度選

26、擇是以傳動(dòng)的用途，使用條件，傳遞功率，圓周速度等為依據(jù)來確定。東莞理工學(xué)院專用457-6-6-XX 8-7-7-XX 6-5-5-XX 7-6-6-XX 圓柱齒輪傳動(dòng) 0 20 40 60 80 100 4003002001000Pca(N/mm)v(m/s)圓錐齒輪傳動(dòng) 0 20 40 60 80 100 4003002001000Pca(N/mm)v(m/s)機(jī)器名稱 精度等級(jí) 機(jī)器名稱 精度等級(jí) 汽輪機(jī) 36 拖拉機(jī) 68 切削機(jī)床 38 通用減速器 68 航空發(fā)動(dòng)機(jī) 48 鍛壓機(jī)床 69 輕型汽車 58 起重機(jī) 710 載重汽車 79 農(nóng)機(jī) 811 注：主傳動(dòng)齒輪或重要齒輪傳動(dòng)，選靠上

27、限； 輔助齒輪傳動(dòng)或一般齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。表10-8 各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍東莞理工學(xué)院專用46四、直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的步驟（總結(jié)） 選擇齒輪的材料、精度等級(jí)和熱處理選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù)fd初選載荷系數(shù)(如Kt=1.2)按接觸強(qiáng)度確定直徑d1計(jì)算得mH=d1/z1按彎曲強(qiáng)度確定模數(shù)mF確定模數(shù)mt=maxmH ,mF計(jì)算確定載荷系數(shù)K= KAKvKK修正計(jì)算模數(shù)m模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算主要尺寸：d1=mz1 d2=mz2 計(jì) 算 齒 寬： b=fd d1確定齒寬：b2=int(b) b1= b2+(510)mm開 始東莞理工學(xué)院專用47說明：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)

28、算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。（1）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：（2）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:（3）開式齒輪傳動(dòng)：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。東莞理工學(xué)院專用48d12FFF10-7 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒上的作用力1T1圓周力：徑向力：軸向力：輪齒所受總法向力Fn可分解為三個(gè)分力 :FrFtFt長方體底面長方體對角面即輪齒法面F=Ft /cos Fr = F tgn nFrFnFnFnPFaFa學(xué)習(xí)要點(diǎn)：東莞理工學(xué)院專用491. 旋向:左、右旋 的判斷 右 左旋向判

29、定：沿軸線方向站立，可見側(cè)輪齒左邊高即為左旋，右邊高即為右旋。502. n 的分解： n 圓周力t 徑向力r 軸向力a 與軸線平行并指向齒面 軸向力a的判斷 依主動(dòng)輪左或右旋定左或右手 四手指代表輪轉(zhuǎn)向，握拳大拇 指指向?yàn)榉较?（ 不能用在從動(dòng)輪上）左右手定則：t21d1rttgncosattg 3. 作用力的大?。?14.主從關(guān)系：t1 = t2 r1 = r2 a1 = a2 配對齒輪旋向相反 attgFa1Ft1Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2Fr2左右Fa1Fa2Fa2Ft2分析： 平穩(wěn)性好，但a 軸承要求高， 一般取 =820 采用人字齒輪可消除軸向力可取 =154052trb1ra1

30、r1r2rb2ra2O2O1 由于Fatanb，為了不使軸承承受的軸向力過大，螺旋角b不宜選得過大，常在 之間選擇。二、計(jì)算載荷 pbtpbtL-為參與嚙合接觸線長度之和。 近似計(jì)算公式：代入得： -端面重合度b=820bpbtbpa載荷系數(shù)K：KKA Kv K K 單位長度上的載荷： 東莞理工學(xué)院專用53表10-2 使用系數(shù)KA 載荷系數(shù)K：KKA Kv K K 東莞理工學(xué)院專用541.8 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10 8 7 6 Kv 9 表10-3 齒間載荷分配系數(shù)K 精度等級(jí)II組 5 6 7 8 5級(jí)及更低KAFt/

31、b 100N/mm 1.23 H 2 ，應(yīng)取H =1.23 H 2， H 2為較軟齒面的許用接觸應(yīng)力。3) 齒頂面比齒根面具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度。1) 斜齒輪的接觸線是傾斜的；2) 小齒輪比大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度要高; 近似公式：H =（ H 1 + H 2 ）/ 2東莞理工學(xué)院專用64dm是平均分度圓直徑 強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，是以錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為計(jì)算時(shí)的依據(jù)。11-8 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)（=90）對軸交角為90的直齒錐齒輪傳動(dòng)： 一、設(shè)計(jì)參數(shù)大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，錐距： 當(dāng)量齒輪的錐距： Rm=R-0.5b 令fR=b/R為齒寬系數(shù)，設(shè)計(jì)中常取:fR =0.250.35Rd1d2bb/212R

32、-0.5bdm2dm1學(xué)習(xí)要點(diǎn)：東莞理工學(xué)院專用65Rd1d2bb/212R-0.5bdm2dm112ao1o2當(dāng)量齒輪分度圓直徑：o1o2當(dāng)量齒輪的齒數(shù)：當(dāng)量齒輪的齒數(shù)比：為了保證不根切，應(yīng)有： Zv17 平均模數(shù)：東莞理工學(xué)院專用661dm12p圓周力：徑向力：軸向力：輪齒所受總法向力Fn可分解為三個(gè)分力 :1T1FtFaFrFFnFtFFrFasin1=cos2cos1=sin2當(dāng)1+2 = 90 時(shí)，有： Ft1 =Fa2Fa1 =Ft2于是有：Fn 二、輪齒受力分析 力的方向： Ft主反從同 Fr指向各自的軸線 Fa指向大端 東莞理工學(xué)院專用67三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 一對直齒圓錐

33、齒輪傳動(dòng)與其當(dāng)量齒輪的強(qiáng)度近似相等?？芍苯犹子弥饼X輪的計(jì)算公式，代入當(dāng)量齒輪參數(shù)。載荷系數(shù)K的計(jì)算：KKA Kv K K （1） KA ：同前 表10-2 使用系數(shù)KA 說明：東莞理工學(xué)院專用68-軸承系數(shù)（2）動(dòng)載系數(shù)Kv按比直齒輪低一級(jí)精度選取。（4）齒向載荷分配系數(shù)： KF KH 1.5 KHbe飛機(jī)、車輛 1.00 1.10 1.25 工業(yè)、船舶 1.00 1.25 1.50兩者都是兩端支承 一個(gè)兩端支承一個(gè)懸臂 都是懸臂 應(yīng)用 小輪和大輪的支承 表10-9 軸承系數(shù)KHbe 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10 8

34、7 6 Kv 9 8（3）齒間載荷分配系數(shù)K ： K F KH 1東莞理工學(xué)院專用69代入 由 得： 代入得設(shè)計(jì)公式： 又 得校核公式： 東莞理工學(xué)院專用70四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 綜合曲率為：校核計(jì)算公式： 設(shè)計(jì)計(jì)算公式： 計(jì)算所得模數(shù)m ,應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 錐齒輪模數(shù)（GB12368-90） mm 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 6 6.5 7 8 9 10東莞理工學(xué)院專用71109 變位齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算概述1、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 a) 要按變位系數(shù)X1、Z、查齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修

35、正系數(shù)YSab) X0時(shí)一般（Z80）齒頂變尖，齒根變厚，彎曲強(qiáng)度（正變位） X0時(shí)一般（Z80）齒頂變尖，齒根變厚，彎曲強(qiáng)度（負(fù)變位）為保證一對齒輪等彎曲強(qiáng)度，小齒輪采用正變位，而大齒輪則采用負(fù)變位。 東莞理工學(xué)院專用722、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 3、齒輪傳動(dòng)變位的目的 1）使Zmin即可得到不根切的最少齒數(shù)2）接高彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度3）提高耐磨性和抗膠合性。 正傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度提高 負(fù)傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度降低 東莞理工學(xué)院專用7310-10 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、由強(qiáng)度計(jì)算只能確定齒輪的主要參數(shù)：如齒數(shù)z、模數(shù)m、齒寬b、螺旋角b、分度圓直徑d 等。方法：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主 即在綜合考慮齒輪幾何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及經(jīng)濟(jì)性等各方面因素的基礎(chǔ)上，按齒輪的直徑大小，選定合適的結(jié)構(gòu)形式，再根據(jù)推薦的經(jīng)驗(yàn)