第10章齒輪傳動(dòng)2

1、東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 d12潘存云教授研制F 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、輪齒上的作用力一、輪齒上的作用力1T111t2dTF tantaFF costanntrFF 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)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。FrFtFtF =Ft /cos Fr=Ftann 潘存云教授研制nFrFn F FaFaF nFncbttntnnFFFFcoscoscosco

2、scos由機(jī)械原理知：由機(jī)械原理知：tgt= tgn/cos tgb= tgcost東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 斜齒輪傳動(dòng)引起了軸向力斜齒輪傳動(dòng)引起了軸向力Fa, 角越大軸向力越大，為角越大軸向力越大，為了不使軸向力過大，通常了不使軸向力過大，通常 = 820，對(duì)人字齒輪，對(duì)人字齒輪 = 1540. 對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，a=mn(Z1+Z2)/(2cos)，在標(biāo)準(zhǔn)的斜齒，在標(biāo)準(zhǔn)的斜齒圓柱齒輪減速器中，常取圓柱齒輪減速器中，常取 =8634或或922, 此時(shí)此時(shí)cos=0.99，取，取(Z1+Z2)=99或或198，中心距，中心距 a 可得到標(biāo)準(zhǔn)可得到標(biāo)準(zhǔn)值。值。 軸向力的方向主動(dòng)輪用

3、右手法則，從動(dòng)輪與主動(dòng)輪主動(dòng)輪用右手法則，從動(dòng)輪與主動(dòng)輪相反。相反。 斜齒輪傳動(dòng)受力的圖示方法：斜齒輪傳動(dòng)受力的圖示方法：東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 trb1ra1r1r2rb2ra2O2O1 二、計(jì)算載荷二、計(jì)算載荷 pbtpbtL 參與嚙合接觸線長度之和。參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bcosbL btbtncacoscoscosbKFLKFp代入得代入得 ttcosbKF 端面重合度端面重合度計(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

4、載荷單位長度上的載荷 東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 使用系數(shù)使用系數(shù)K KA A 載荷系數(shù)載荷系數(shù)K KK KA A K Kv v K K 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)

5、、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 1.1 1.25 1

6、.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 2.25 1.75 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。可適當(dāng)減小。表表10-1

7、010-10東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 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 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 1.23 H 2 ，應(yīng)取應(yīng)取H =1.23 H 2， H 2為軟齒面的許用接觸應(yīng)力。為軟齒面的許用接觸應(yīng)力。(3) (3) 齒頂面比齒根面具有較高的接觸疲齒頂面比齒根面具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度。勞強(qiáng)度。(1) (1) 斜齒輪的的接觸線是傾斜的；斜齒輪的的接觸線

8、是傾斜的；(2) (2) 小齒輪比大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度要高小齒輪比大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度要高; 近似公式：近似公式：H =（ H 1 + H 2 ）/ 2東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 dm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)。11-8直齒錐齒輪傳動(dòng)直齒錐齒輪傳動(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，21m2m11212tancotddddzzu222122ddRRbRdddd5 . 022m11m錐

9、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 ddR =0.250.35Rd1d2bb/212R-0.5bdm2dm1東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 22112coscosuzz2112vcoscoszzuRd1d2BB/212R-0.5bdm2dm112ao1o21m1v1cos2dr2m2v2cos2dr當(dāng)量齒輪分度圓直徑當(dāng)量齒輪分度圓直徑o1o2cosvzz v1v2vzzu 當(dāng)量齒輪的齒數(shù)當(dāng)量齒輪的齒數(shù)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

10、v17 平均模數(shù)平均模數(shù))5 . 01 (Rm mm東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 dm12c潘存云教授研制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；m11t2dTF 1t1r1costancosFFF圓周力圓周力徑向力徑向力軸向力軸向力軸向力Fa的方向?qū)蓚€(gè)齒輪都是背著錐頂。1ta1sintanFF 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 1T1FtFaFr F FnFtF FrFatantFF sin1=cos2cos1=sin2徑向力指向各自的軸心；當(dāng)當(dāng)1+2 = 90 時(shí)，有時(shí)，有 Fr1 =Fa2Fa1 =Fr2于是有于是有Fn 二、輪

11、齒受力分析二、輪齒受力分析 東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 一對(duì)直齒錐齒輪傳動(dòng)與其當(dāng)量齒輪的強(qiáng)度近似相等。一對(duì)直齒錐齒輪傳動(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)?？芍苯犹子弥饼X輪的計(jì)算公式，代入當(dāng)量齒輪參數(shù)。MPa=FmSaFatFbmYYKF載荷系數(shù)載荷系數(shù)K的計(jì)算的計(jì)算KKA Kv K K 取取K 1 KA見下頁東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 潘存云教授研制發(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)、輕型升降機(jī)、包裝機(jī)、通風(fēng)機(jī)、均勻密度材料攪拌機(jī)。不均勻傳送的帶式輸送機(jī)或板式輸送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

12、、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)。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)械、鋼坯初軋機(jī)、提升裝置、單缸活塞泵等。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)式鉆探裝置、壓磚機(jī)、帶材冷軋機(jī)、壓坯機(jī)等。載荷狀態(tài)發(fā)電機(jī)、均勻運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)多 缸內(nèi)燃機(jī)單 缸內(nèi)燃機(jī)1.0 1.1 1.25 1.501.25 1.35 1.5 1.751.50 1.60 1.75 2.001.75 1.85 2.00 2.25 或更大工 作 機(jī) 器均勻平穩(wěn)輕微沖擊中等沖擊嚴(yán)重沖擊原動(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1.1

13、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)，KA可適當(dāng)減小。表10-15 使用系數(shù)KA 東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 軸承系數(shù)軸承系數(shù)動(dòng)載系數(shù)動(dòng)載系數(shù)Kv按比直齒輪低一級(jí)精度選取。按比直齒輪低一級(jí)精度選取。齒向載荷分配系數(shù)齒向載荷分配系數(shù)KFKH1.5 KFbe飛機(jī)、車輛飛機(jī)、車輛 1.00 1.10 1.251.00 1.10 1.25 工業(yè)、船舶工業(yè)、船舶 1.00 1.25 1.501.00 1.25 1.50兩者都是兩端支承兩者都是兩端支承 一個(gè)兩端支承一個(gè)懸臂一個(gè)兩端支承一個(gè)懸臂 都是懸臂都是懸臂 應(yīng)用應(yīng)用 小輪和大輪的支承小輪和大輪的支承 表表10-16軸承系數(shù)軸承系數(shù)Kfbe

14、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 8 8東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 1R1t)5 . 01 (2zmTF1m1t2zmTF 2121RumzMPa=FmSaFatFbmYYKF代入代入 )5 . 01 (Rm mm由由 Rb/R得得 RRb 代入得設(shè)計(jì)公式代入得設(shè)計(jì)公式 m11t2dTF 又又 3FSaFa2212RR115 . 014YYuzKTmMPa)5 .01 (FRSaFatFbmYYKF得校核公式得校核公式 2121Rud東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 )1

15、1 (sincos21vm11ud sin2sin2111vvvdud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 綜合曲率為綜合曲率為21vv111利用赫茲公式，并代入齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪相應(yīng)參數(shù)，可得錐齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式如下： ()H312RR1EH5 . 015=udKTZ校核計(jì)算公式校核計(jì)算公式 ()32RR12HE15 . 01)(92. 2uKTZd設(shè)計(jì)計(jì)算公式設(shè)計(jì)計(jì)算公式 計(jì)算所得模數(shù)計(jì)算所得模數(shù)me ,應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 錐齒輪模數(shù)（錐齒輪模數(shù)（GB-1236890） mm 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2 2.25 2.5

16、 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 6 6.5 7 8 9 10直齒錐齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，仍按齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量圓柱齒輪計(jì)算。東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 10-9齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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、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)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算。 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：主要是確定輪緣，輪輻，輪轂等結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小。 其它尺寸由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定一、概述東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 潘存云教授研制直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸。否則與軸做成一體，稱為齒輪軸。否則可能引起輪緣斷裂?？赡芤疠喚墧嗔?。1. 齒輪軸齒輪軸 二、常見的結(jié)構(gòu)形式二、常見的結(jié)構(gòu)形式e圓柱齒輪圓柱齒輪e 2 mt e圓錐齒輪圓錐齒輪e 12 m/s時(shí)，采用油泵噴油潤滑。潤滑的目的： 齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒面間產(chǎn)生摩擦和磨損，增加能量消耗。潤滑的目的：減少摩擦磨損、散熱和防銹蝕。 東華大學(xué)專用 作者： 孫志宏 高速齒輪傳動(dòng)采用噴油潤滑的理由： (1)v過高