第11章 齒輪傳動 (機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ),第六版)

第11章齒輪傳動§11-3齒輪傳動的精度§11-5直齒圓柱齒輪傳動的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算§11-1輪齒的失效形式§11-2齒輪材料及熱處理§11-4直齒圓柱齒輪傳動的作用力及計(jì)算載荷§11-9

直齒錐齒輪傳動§11-6直齒圓柱齒輪傳動的彎曲強(qiáng)度計(jì)算§11-7圓柱齒輪材料和參數(shù)的選取和計(jì)算方法§11-11齒輪傳動的潤滑和效率§11-8斜齒圓柱齒輪傳動§11-10齒輪的構(gòu)造§11-12圓弧齒輪傳動簡介一、齒輪傳動的主要特點(diǎn)：

傳動效率高

可達(dá)99％。在常用的機(jī)械傳動中，齒輪傳動的效率為最高；

結(jié)構(gòu)緊湊

與帶傳動、鏈傳動相比，在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間一般較??；

與各類傳動相比，齒輪傳動工作可靠，壽命長；

傳動比穩(wěn)定

無論是平均值還是瞬時值。這也是齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用的原因之一；

缺點(diǎn)：1）與帶傳動、鏈傳動相比，齒輪的制造及安裝精度要求高，價格較貴。2）精度低時，噪音較大。3）不適用于軸間距大的場合?！?1-0齒輪傳動概述二、齒輪傳動的分類1.按齒輪類型分：直齒圓柱齒輪傳動

斜齒圓柱齒輪

錐齒輪傳動

人字齒輪傳動2.按裝置形式分：3.按使用情況分：

動力齒輪─以動力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動。

傳動齒輪─以運(yùn)動準(zhǔn)確為主，一般為輕載高精度傳動。4.按齒面硬度分：軟齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS）

硬齒面齒輪（齒面硬度＞350HBS）閉式傳動：支承剛度大，精度高，潤滑良好。如：汽車變速箱、減速器等。開式傳動：不能保證良好的潤滑，灰塵易進(jìn)入，用于次要、低速場合。如：農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械等。半開式傳動：有油池、防護(hù)罩齒輪傳動概述四、本章的學(xué)習(xí)目的本章學(xué)習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動的設(shè)計(jì)方法，也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，設(shè)計(jì)出傳動可靠的齒輪。設(shè)計(jì)齒輪是指設(shè)計(jì)確定齒輪的主要參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式。三、對齒輪傳動的基本要求傳動平穩(wěn)：要求i=c，保證傳動的精度，避免過大沖擊、振動、噪音等，承載能力強(qiáng)：要求在尺寸小，重量輕的前提下，齒輪的強(qiáng)度高、壽命長，主要靠漸開線及加工精度來保證。主要靠材料、熱處理、合理選擇參數(shù)(m、a、b)來保證。齒輪傳動概述一、齒輪的主要失效形式輪齒折斷齒面磨損齒面點(diǎn)蝕齒面膠合塑性變形齒輪傳動的失效主要是指輪齒的失效由于齒輪其它部分（齒圈、輪輻、輪轂等）通常是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的，其尺寸對于強(qiáng)度和剛度而言均較富裕，實(shí)踐中也極少失效。1、輪齒折斷

類型及原因：過載折斷：屬于靜強(qiáng)度破壞疲勞折斷：輪齒受彎曲變應(yīng)力作用。

發(fā)生部位：全齒折斷：齒寬較小的直齒輪部分齒折斷：齒寬較大的直齒輪、斜齒輪§11-1齒輪傳動的失效形式是閉式硬齒面齒輪傳動的主要失效形式§11-1齒輪傳動的失效形式

§11-1齒輪傳動的失效形式§11-1齒輪傳動的失效形式

提高抗斷齒能力的措施：增大齒根過渡圓角半徑，消除刀痕以減小應(yīng)力集中；增大軸及支承的剛性，使輪齒受載均勻；在齒根處進(jìn)行強(qiáng)化處理，如：噴丸、滾壓；選用韌性好的材料，如：低碳鋼；采用正變位，使sf增大?！?1-1齒輪傳動的失效形式2、齒面點(diǎn)蝕是閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式

原因脈動循環(huán)接觸應(yīng)力細(xì)微裂紋裂紋擴(kuò)展?jié)櫥蜐B入剝落循環(huán)次數(shù)N增大§11-1齒輪傳動的失效形式

發(fā)生部位：靠近節(jié)線的齒根面上

危害：振動、噪聲增大，傳動平穩(wěn)性降低。<2，一般在節(jié)線處只有一對齒嚙合，接觸應(yīng)力較大；

在節(jié)點(diǎn)處，不易形成油膜，潤滑不良?！?1-1齒輪傳動的失效形式原因：§11-1齒輪傳動的失效形式§11-1齒輪傳動的失效形式

提高齒面硬度，降低表面粗糙度提高潤滑油粘度采用正傳動，提高綜合曲率半徑，減小接觸應(yīng)力（一對齒輪，總變位系數(shù)大于0的時候，是正傳動）提高抗點(diǎn)蝕能力的措施：§11-1齒輪傳動的失效形式開式傳動中，一般看不到點(diǎn)蝕現(xiàn)象3、齒面膠合主要出現(xiàn)在高速重載的閉式齒輪傳動原因：齒面間壓力大，瞬時速度高，潤滑效果差，在高溫高壓下，相嚙合的兩齒面粘在一起，齒面相對滑動時粘著點(diǎn)被撕破，齒面上形成溝痕

提高齒面硬度，降低粗糙度

低速用粘度大的潤滑油，高、中速及重載低速用極壓潤滑油

兩齒輪配對時，齒面有硬度差，HB1-HB2=30~50§11-1齒輪傳動的失效形式抗膠合的措施：§11-1齒輪傳動的失效形式4、齒面磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式

原因：危害：漸開線失真，ic，齒形破壞，傳動精度降低，間隙增大，沖擊、噪音增大輪齒變薄，易發(fā)生斷齒由于硬的顆粒進(jìn)入齒面引起的——磨粒磨損

由于表面相互搓削引起的——跑合磨損

§11-1齒輪傳動的失效形式§11-1齒輪傳動的失效形式§11-1齒輪傳動的失效形式§11-1齒輪傳動的失效形式

避免齒面磨損的措施：

改開式傳動為閉式傳動提高齒面的硬度，降低粗糙度注意潤滑油的清潔，定時更換§11-1齒輪傳動的失效形式從動齒主動齒從動齒主動齒5、塑性變形避免塑性變形的措施：提高齒面硬度提高潤滑油粘度

原因：在過大的應(yīng)力作用下，軟齒面齒輪，齒輪材料處于屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的塑性流動現(xiàn)象從動齒主動齒從動齒主動齒§11-1齒輪傳動的失效形式§11-1齒輪傳動的失效形式§11-1齒輪傳動的失效形式齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則1）閉式軟齒面：主要出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕，設(shè)計(jì)時以齒面接觸強(qiáng)度為計(jì)算依據(jù)，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。2）閉式硬齒面：主要出現(xiàn)齒根疲勞折斷，設(shè)計(jì)時以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為計(jì)算依據(jù)，校核齒面接觸強(qiáng)度。

高速重載，計(jì)算抗膠合能力；

一般傳動，選擇合適的潤滑方式和潤滑油牌號

和粘度，避免膠合和磨損3）開式硬齒傳動：主要失效表現(xiàn)為輪齒疲勞折斷，設(shè)計(jì)時以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為計(jì)算依據(jù)，齒面磨損速度大于齒面點(diǎn)蝕速度，不用校核齒面接觸強(qiáng)度。

對于齒面膠合和磨損，目前無成熟的計(jì)算辦法，一般將由以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為計(jì)算依據(jù)得出的模數(shù)值，加大10%到15%，以補(bǔ)償預(yù)期的磨損量一、對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)的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：

二、常用的齒輪材料鋼：許多鋼材經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砘虮砻嫣幚?，可以成為常用的齒輪材料；鑄鐵：常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒輪材料；非金屬材料：適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。16§11-2齒輪的材料及熱處理齒面硬、齒芯韌

洛氏硬度§11-2齒輪的材料及熱處理洛式硬度（HR-）是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標(biāo)。以0.002毫米作為一個硬度單位。當(dāng)HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。HRA是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求的硬度，用于硬度很高的材料。例如：硬質(zhì)合金。HRB

是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：軟鋼、有色金屬、退火鋼、鑄鐵等。HRC

是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度較高的材料。例如：淬火鋼等§11-2齒輪的材料及熱處理（3）HRC適用范圍HRC20－－67，相當(dāng)于HB225－－650若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標(biāo)尺HRA。若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標(biāo)尺HRB。布式硬度上限值HB650，不能高于此值。（4）洛氏硬度計(jì)C標(biāo)尺之壓頭為頂角120度的金剛石圓錐，試驗(yàn)載荷為一確定值，中國標(biāo)準(zhǔn)是150公斤力。洛氏硬度軟齒面齒輪(HB350)：用于對強(qiáng)度、速度、精度、結(jié)構(gòu)尺寸要求不高的齒輪鍛造毛坯正火齒坯加工調(diào)質(zhì)精切齒形成品特點(diǎn)：制造容易，成本低，易跑合硬齒面齒輪(HB>350)：用于對強(qiáng)度、速度、精度、結(jié)構(gòu)尺寸要求嚴(yán)格的齒輪，例如：汽車變速箱齒輪鍛造毛坯正火齒坯加工調(diào)質(zhì)切齒齒面硬化處理精加工成品主要材料：調(diào)質(zhì)鋼、中碳鋼、中碳合金鋼，40、45、

40MnB、40Cr、42SiMn加工工藝：加工工藝：注意：保持齒面硬度差，HB1-HB2=30~50§11-2齒輪的材料及熱處理齒面硬化處理表面淬火：中碳鋼、中碳合金鋼，45、40Cr、40CrMnTi、

50Mn，表面淬火后輪齒變形小，可不磨齒，硬度可達(dá)52~56HRC，面硬芯軟，能承可承受中等沖擊載荷滲碳淬火：低碳鋼、低碳合金鋼，15、20、20Cr、20CrMnTi，可承受很大沖擊載荷，齒面硬度達(dá)56~62HRC，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。通常滲碳淬火后要磨齒§11-2齒輪的材料及熱處理

整體淬火：不適于承受沖擊載荷，變形大，芯部韌性小，用的較少氮化：變形小，不需磨削，但氮化層很薄，且易于壓碎，不適于沖擊載荷和嚴(yán)重磨損場合，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.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。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。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。當(dāng)大小齒輪都是軟齒面時，因小輪齒根薄，彎曲強(qiáng)度低，故在選材和熱處理時，小輪比大輪硬度高:20~50HBS調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35SiMn等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：220~260HBS。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。5.調(diào)質(zhì)1.當(dāng)d≥400~500mm時，采用鑄鋼:ZG35、ZG40、ZG45等材料2.開式傳動、低速次要場合：QT500、QT600、HT300、HT400等材料非金屬材料：高速、輕載、精度不高的齒輪傳動，為降低噪聲、減輕重量而采用§11-2齒輪的材料及熱處理其他注意事項(xiàng)：表11-1常用的齒輪材料優(yōu)質(zhì)碳素鋼類別牌號熱處理硬度（HBS或HRC）合金結(jié)構(gòu)鋼鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵35正火150~180HBS調(diào)質(zhì)表面淬火180~210HBS40~45HRC正火170~210HBS45調(diào)質(zhì)表面淬火210~230HBS43~48HRC5040Cr調(diào)質(zhì)表面淬火240~285HBS52~56HRC35SiMn調(diào)質(zhì)200~260HBS表面淬火40~45HRC正火調(diào)質(zhì)240~280HBS40MnB………………ZG270-500正火140~170HBS………………HT200170~230HBS…………QT500-5147~241HBS…………180~220HBS詳細(xì)數(shù)據(jù)見P171或機(jī)械設(shè)計(jì)手冊§11-3齒輪傳動的精度等級制造和安裝齒輪傳動裝置時，不可避免會產(chǎn)生齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差、兩軸線不平行誤差等。.一、制造和安裝誤差對傳動的影響：1.實(shí)際與理論轉(zhuǎn)角不一致，影響運(yùn)動的準(zhǔn)確性；2.瞬時傳動比不恒定，出現(xiàn)速度波動，引起振動、沖擊和噪音，影響運(yùn)動平穩(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，影響載荷分布的均勻性。

國標(biāo)GB/T10095.1-2008給齒輪副規(guī)定了13個精度等級。其中0級最高，12級最低，常用的為6~9級精度。

按照誤差的特性及它們對傳動性能的主要影響，將齒輪的各項(xiàng)公差分成三組，分別反映傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性，傳動的平穩(wěn)性和載荷分布的均勻性?！?1-3齒輪傳動的精度等級考慮到：齒輪制造誤差

工作時輪齒的受熱變形好受熱膨脹

便于潤滑，需要一定的尺側(cè)間隙國標(biāo)中還規(guī)定了14種齒厚偏差表11-2齒輪傳動精度等級的選擇及其應(yīng)用精度等級直齒圓柱齒輪9級斜齒圓柱齒輪直齒圓錐齒輪圓周速度

v(m/s)8級7級6級≤15≤10≤5≤3≤25≤17≤10≤3.5≤9≤6≤3≤2.5應(yīng)用高速重載齒輪傳動，如飛機(jī)、汽車和機(jī)床中的重要齒輪；分度機(jī)構(gòu)的齒輪傳動。高速中載或低速重載齒輪傳動，如飛機(jī)、汽車和機(jī)床中的重要齒輪；分度機(jī)構(gòu)的齒輪傳動。機(jī)械制造中對精度無特殊要求的齒輪。低速及對精度要求低的齒輪一、輪齒的受力分析各力方向：

徑向力Fr：由嚙合點(diǎn)指向各自輪心；圓周力Ft：主動輪，

Ft1為阻力，與1方向相反；從動輪，F(xiàn)t2為驅(qū)動力，與2方向相同。FnFrFtd1T11圓周力:徑向力:輪齒所受總法向力Fn可分解為:P§11―4直齒輪傳動的作用力及計(jì)算載荷§11―4直齒輪傳動的作用力及計(jì)算載荷二、計(jì)算載荷Fn---名義載荷受力變形制造誤差安裝誤差附加動載荷載荷集中

用計(jì)算載荷KFn代替名義載荷Fn以考慮載荷集中和附加動載荷的影響，K----載荷系數(shù)表11-3載荷系數(shù)KP174原動機(jī)電動機(jī)多缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)均勻中等沖擊大的沖擊工作機(jī)械的載荷特性1.0~1.21.2~1.61.6~1.81.8~2.01.2~1.61.6~1.81.6~1.81.9~2.12.2~2.4工況§11―4直齒輪傳動的作用力及計(jì)算載荷齒向載荷分布考慮載荷沿輪齒接觸線分布不均勻的影響

載荷分布不均勻，是由于系統(tǒng)變形（軸、軸承、箱體等）引起的。彎曲變形：距軸承較近端受力大扭轉(zhuǎn)變形：轉(zhuǎn)矩輸入端受力大pmaxpmax§11―4直齒輪傳動的作用力及計(jì)算載荷式中：——綜合曲率半徑Fn——法向總載荷；——彈性影響系數(shù)，表10-6

計(jì)算目的：防止發(fā)生齒面點(diǎn)蝕

理論基礎(chǔ)：赫芝公式§11―5直齒輪傳動的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算ρ2Fnbρ1σHσHbσHσHρ2Fn“+”用于外嚙合“-”用于內(nèi)嚙合b

——有效齒寬計(jì)算點(diǎn)的確定：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)為單齒對嚙合點(diǎn)蝕發(fā)生在節(jié)點(diǎn)附近計(jì)算方便原因：§11―5直齒輪傳動的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

計(jì)算公式：O22O1N1N2t1T1P

d12d22

21§11―5直齒輪傳動的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算引入載荷系數(shù)K,則故——校核公式——設(shè)計(jì)公式引入齒寬系數(shù)d=b/d1代入，得：討論1.一對嚙合齒輪，H1=H2=H，但一般

[H1][H2]。因此，一般在設(shè)計(jì)計(jì)算時應(yīng)將[H1]和[H2]中的較小值代入設(shè)計(jì)公式中；2.

齒面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于齒輪的直徑d1(或中心距a)(b、u、材料一定），當(dāng)a

或d1值確定后，不論齒數(shù)和模數(shù)如何組合，接觸應(yīng)力不變；3.a=b/a，a一定時，a越大→齒寬b越大，載荷分布越不均§11―5直齒輪傳動的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

計(jì)算目的：防止輪齒彎曲疲勞折斷

理論根據(jù)：材料力學(xué)(懸臂梁)FnFnFn§11―6直齒輪傳動的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算

計(jì)算目的：防止輪齒彎曲疲勞折斷

理論根據(jù)：材料力學(xué)(懸臂梁)Fn

力作用點(diǎn)的確定：O2N1N2PO1齒頂§11―6直齒輪傳動的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算

危險(xiǎn)截面的確定：30°切線法30o30oSFFn

計(jì)算目的：防止輪齒彎曲疲勞折斷

理論根據(jù)：材料力學(xué)(懸臂梁)

力作用點(diǎn)的確定：齒頂§11―6直齒輪傳動的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算30o30oSFFn§11―6直齒輪傳動的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算

危險(xiǎn)截面的確定：30°切線法

計(jì)算目的：防止輪齒彎曲疲勞折斷

理論根據(jù)：材料力學(xué)(懸臂梁)

力作用點(diǎn)的確定：齒頂30o30oSFFnFncosFFnsinFFhFFc假設(shè)：1、輪齒為一變截面的懸臂梁

2、全部載荷由一對齒承擔(dān)

3、載荷作用于齒頂

4、忽略壓、剪應(yīng)力的影響§11―6直齒輪傳動的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算

危險(xiǎn)截面的確定：30°切線法

計(jì)算目的：防止輪齒彎曲疲勞折斷

理論根據(jù)：材料力學(xué)(懸臂梁)

力作用點(diǎn)的確定：齒頂計(jì)算公式：——齒形系數(shù)YFa，只與齒數(shù)z有關(guān)，與模數(shù)m無關(guān)則：令——校核公式——設(shè)計(jì)公式30o30oSFFnFncosFFnsinFFhFFt=2T1/d1§11―6直齒輪傳動的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算并引入應(yīng)力集中系數(shù)YSa討論

與m無關(guān),只與齒數(shù)

z有關(guān)1、齒形系數(shù)§11―6直齒輪傳動的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算2、一般因?yàn)閦1z2，所以YF1YF2，YS1YS2，這樣兩個齒輪的彎曲應(yīng)力不相等，許用彎曲應(yīng)力也因?yàn)椴牧虾蜔崽幚矸绞讲煌煌?。所以?yīng)分別校核彎曲強(qiáng)度是否滿足要求。應(yīng)分別校核——校核公式——設(shè)計(jì)公式3、一般，，應(yīng)用設(shè)計(jì)公式時，應(yīng)將和中的較大值代入計(jì)算m；4、齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于m(b、z、材料一定）；§11―6直齒輪傳動的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算——校核公式——設(shè)計(jì)公式表11-4安全系數(shù)SH和SFSHSF安全系數(shù)軟齒面（HBS≤350）硬齒面（HBS>350）重要的傳動、滲碳淬火齒輪或鑄造齒輪1.0~1.11.3~1.41.1~1.21.4~1.61.6~2.21.3σHlim----接觸疲勞極限,由實(shí)驗(yàn)確定,SH----為安全系數(shù)，查表11-4確定。

許用接觸應(yīng)力：許用應(yīng)力彎曲疲勞極限σFlim由實(shí)驗(yàn)確定。SF為安全系數(shù)，查表11-4確定。許用彎曲應(yīng)力：

因彎曲疲勞造成的輪齒折斷可能造成重大事故，而疲勞點(diǎn)蝕只影響壽命，故：SF>SH一、齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對一般工況下的齒輪傳動，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：

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。對高速重載齒輪傳動，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)。

閉式軟齒面齒輪：易發(fā)生點(diǎn)蝕，按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核彎曲強(qiáng)度閉式硬齒面齒輪：易發(fā)生輪齒折斷，按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核接觸強(qiáng)度開式齒輪：主要失效是磨損、斷齒，不會出現(xiàn)點(diǎn)蝕，只按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后將計(jì)算出的模數(shù)m加大10%20%§11―7齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、參數(shù)的選擇

對于閉式軟齒面齒輪，傳動尺寸主要取決于接觸疲勞強(qiáng)度，而彎曲強(qiáng)度有富裕，故在傳動尺寸（a或d1）不變并滿足彎曲強(qiáng)度的條件下，齒數(shù)z1易取多一些。一般z1=20~40；二、齒輪傳動設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1．齒數(shù)的選擇z1↑m↓重合度e↑→傳動平穩(wěn)da齒高h(yuǎn)↓→滑動系數(shù)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！對于閉式硬齒面齒輪，彎曲強(qiáng)度取決于m，所以m不宜過小，一般z1=17~25(30)；對于開式齒輪，m取決于彎曲強(qiáng)度，z1=17~20；為了避免根切，

z117；為使各個齒磨損均勻，傳動平穩(wěn)，應(yīng)使z1、z2互為質(zhì)數(shù)。u≠整數(shù)磨損齒輪重量切削量齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、參數(shù)的選擇但作動力傳動的齒輪，一般模數(shù)不小于2mm。

閉式軟齒面齒輪：易發(fā)生點(diǎn)蝕，按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核彎曲強(qiáng)度閉式硬齒面齒輪：易發(fā)生輪齒折斷，按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核接觸強(qiáng)度。——校核公式——設(shè)計(jì)公式——校核公式——設(shè)計(jì)公式2．齒寬系數(shù)d的選擇

齒寬越寬，承載能力越高，因而輪齒不宜過窄增大齒寬，齒面上載荷分布不均勻，Kβ↑

圓柱齒輪的實(shí)際齒寬，按b=dd1計(jì)算后再作適當(dāng)圓整，即b2=b

，而且b1=b2+(5~10)mm，以防止因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的工作載荷。b1b2b<b2b2b1=b2+(5~10)

b=b2齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、參數(shù)的選擇例：312當(dāng)輪1和輪2分別為主動輪時，試說明兩輪輪齒接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力變化性質(zhì)，并求出兩輪同側(cè)齒面嚙合次數(shù)j。j接觸應(yīng)力彎曲應(yīng)力輪1輪2輪1輪21112脈動循環(huán)脈動循環(huán)脈動循環(huán)對稱循環(huán)脈動循環(huán)脈動循環(huán)脈動循環(huán)脈動循環(huán)輪1主動輪2主動設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇d1一、輪齒的受力分析1主動T1圓周力：徑向力：軸向力：輪齒所受總法向力Fn可分解為三個分力:F'=Ft/cosβ

Fr=

F'tann

αnFaFaPFn§11―8標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算1FrnnF'F'FtFt●

P38d1F’1T1PnFn由于Fa∝tan

，為了不使軸承承受的軸向力過大，螺旋角不宜選得過大，常在

=8o～20o之間選擇。方向:軸向力Fa:主動輪：左旋用左手，右旋用右手。四指—

，拇指—軸向力Fa從動輪：左旋用右手，右旋用左手。FtFa標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算Fr二、強(qiáng)度計(jì)算一對鋼制標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動的接觸應(yīng)力及強(qiáng)度條件為：引入齒寬系數(shù)：d=b/d1§11―8斜齒圓柱齒輪傳動彎曲應(yīng)力及強(qiáng)度條件為：

：引入齒寬系數(shù)：d=b/d1YFa、YSa由當(dāng)量齒數(shù)查得三、設(shè)計(jì)步驟（圓整為標(biāo)準(zhǔn)值）§11―8斜齒圓柱齒輪傳動閉式軟齒面齒輪：易發(fā)生點(diǎn)蝕，按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核彎曲強(qiáng)度a（圓整,通常取末位數(shù)為0、5或2、4、6、8）（精確到秒××0××′××″）（ｂ２＝ｂ，ｂ１＝ｂ２＋５～１０ｍｍ）選擇材料和熱處理方式選

Z1（Z2）、β校核彎曲強(qiáng)度閉式硬齒面齒輪：易發(fā)生輪齒折斷，按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核接觸強(qiáng)度。a（圓整,通常取末位數(shù)為0、5或2、4、6、8）（精確到秒××0××′××″）校核接強(qiáng)初選ｚ１、、d（ｂ２＝ｂ，ｂ１＝ｂ２＋５～１０ｍｍ）§11―8斜齒圓柱齒輪傳動（圓整取標(biāo)準(zhǔn)值）d1F’1T1PnFn軸向力Fa:主動輪：左旋用左手，右旋用右手。四指—

，拇指—軸向力FaFtFaFr圓周力Ft:主動輪：與速度方向相反。從動輪：與速度方向相同。徑向力Ft:指向各自的輪心。溫故知新斜齒輪受力分析一、圓錐齒輪機(jī)構(gòu)概述1，功用：傳遞空間兩相交軸間的運(yùn)動和動力。2，特點(diǎn)：（1）輪齒分布在圓錐體上；

（2）軸交角=1+2可根據(jù)傳動需要確定，一般=90°；“圓柱”“圓錐”

（3）有大、小端之分，標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)取在大端。3，分類：按齒形分：直齒斜齒曲線齒12§11－9直齒錐齒輪傳動124、正確嚙合條件5、傳動比大小方向相對或相背且外錐距相等。=90°的直齒錐齒輪傳動：

二、設(shè)計(jì)參數(shù)dm1b/21、幾何關(guān)系2、參數(shù)選擇②、b1=b2；①、④、其他參數(shù)的選擇同圓柱齒輪。③、u=1~5；二、輪齒的受力分析總法向載荷集中作用于齒寬中點(diǎn)處的法面截面內(nèi)。軸向力Fa的方向總是由錐齒輪的小端指向大端。FrFtFFnFa1Fn可分解為圓周力Ft，徑向力Fr和軸向力Fa三個分力:1T11PReb主動輪從動輪對軸交角=90o的直齒錐齒輪傳動：Fa1=Fr2Fr1=Fa2Ft1=Ft2方向相反各力的方向:圓周力Ft主動輪―與運(yùn)動方向相反從動輪―與運(yùn)動方向相同徑向力Fr

均指向各自的輪心軸向力Fa

均指向各自的大端n1n2Fr1Fa2Fa1Fr2⊙Ft1╳Ft2§11－9

直齒圓錐齒輪傳動

試合理確定圖示兩級斜齒圓柱齒輪減速器各斜齒輪的螺旋線方向，并畫出各對齒輪的受力，電動機(jī)轉(zhuǎn)向如圖。一對∑＝90°的鋼制直齒圓錐齒輪傳動的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式：得設(shè)計(jì)公式：令：齒寬系數(shù)R=b/Re二、強(qiáng)度計(jì)算§11－9

直齒圓錐齒輪傳動——校核公式——設(shè)計(jì)公式得設(shè)計(jì)公式：齒根彎曲應(yīng)力及強(qiáng)度條件：mm—平均模數(shù)，YFa和YSa—按當(dāng)量齒數(shù)選?。簔v=z/cosδ1?！?1－9

直齒圓錐齒輪傳動——校核公式——設(shè)計(jì)公式§11-10齒輪的構(gòu)造直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時，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，則應(yīng)把齒輪和軸分開制造。1.齒輪軸直齒輪軸錐齒輪軸設(shè)計(jì)：潘存云

直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時，可以將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪