機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課件 ch07

第7章

齒輪傳動機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林-

章

節(jié)

目錄7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型7.2齒廓嚙合基本定律7.3漸開線齒廓及其嚙合特性7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪基本參數(shù)及幾何尺寸7.5漸開線齒輪正確嚙合及連續(xù)傳動的條件7.6漸開線齒輪的切齒原理2機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

章

節(jié)

目錄7.7輪齒失效和齒輪材料7.8直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算7.9斜齒圓柱齒輪傳動7.10直齒圓錐齒輪傳動7.11蝸桿傳動3機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

章節(jié)學(xué)習(xí)要求1齒廓嚙合基本定律和漸開線特性；2漸開線齒輪嚙合的嚙合線、重合度及中心距可分性；3各類齒輪傳動（包括蝸桿傳動）的正確嚙合條件及不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)；4漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算；4機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

章節(jié)學(xué)習(xí)要求5斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪及蝸桿傳動的特點(diǎn)和主要參數(shù)；6變位齒輪概念；7各類齒輪傳動（包括蝸桿傳動）受力分析及計算；8齒輪傳動的失效形式；5機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

章節(jié)學(xué)習(xí)要求9齒輪強(qiáng)度計算設(shè)計準(zhǔn)則確定各種強(qiáng)度計算公式的應(yīng)用強(qiáng)度計算中各類參數(shù)的含義及選取方法6機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型齒輪傳動7機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型1特點(diǎn)傳動比準(zhǔn)確，可保證恒定不變的傳動比，傳動平穩(wěn)，工作可靠；可傳遞空間任意兩軸（平行軸、相交軸和交錯軸，等等）之間的運(yùn)動和動力；傳遞功率范圍大，幾瓦~10萬千瓦；圓周速度范圍很大，可高達(dá)300m/s；8機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型傳動效率高(0.95~0.99)；使用壽命較長；結(jié)構(gòu)緊湊；需專門設(shè)備制造，安裝精度要求較高，加工成本高；制造精度不高時，會產(chǎn)生較大的振動和噪音；兩軸間的距離不能過大，不適宜遠(yuǎn)距離傳動。9機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2分類

2.1按齒輪傳動的工作條件分類閉式齒輪傳動開式齒輪傳動半開式齒輪傳動10機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.1.1閉式齒輪傳動

特點(diǎn)齒輪裝在密閉箱殼內(nèi)；潤滑條件好；裝配精度較高，可以保證齒輪良好工作。

應(yīng)用多用于重要傳動，應(yīng)用較廣泛。11機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型減速器12機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.1.2開式齒輪傳動

特點(diǎn)齒輪外露，易落入灰沙；不能保證良好的潤滑；齒輪易磨損。

應(yīng)用多用于低速傳動13機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.1.3半開式齒輪傳動

特點(diǎn)齒輪浸在油池內(nèi)，裝有防護(hù)罩，但不封閉；潤滑條件比開式傳動好。14機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2按齒輪軸線的相對位置分類平行軸齒輪傳動相交軸齒輪傳動交錯軸齒輪傳動15機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.1平行軸齒輪傳動直齒圓柱齒輪齒線與齒輪軸線平行斜齒圓柱齒輪人字圓柱齒輪齒線與齒輪軸線不平行16機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.1.1直齒圓柱齒輪傳動類型

外嚙合齒輪

兩輪轉(zhuǎn)向相反17機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型織機(jī)中的卷取和送經(jīng)機(jī)構(gòu)18機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型電子雙軸送經(jīng)機(jī)構(gòu)19機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型織機(jī)中的齒輪傳動機(jī)構(gòu)20機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型內(nèi)嚙合齒輪

兩輪轉(zhuǎn)向相同21機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型齒條齒輪嚙合22機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型齒扇齒條嚙合23機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.1.2斜齒圓柱齒輪傳動類型

外嚙合齒輪兩輪轉(zhuǎn)向相反24機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型和面機(jī)25機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

§7-1

齒輪傳動的特點(diǎn)和分類外嚙合斜齒圓弧齒輪傳動兩輪轉(zhuǎn)向相反26機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型內(nèi)嚙合齒輪

兩輪轉(zhuǎn)向相同27機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型齒條齒輪嚙合28機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.1.3曲齒圓柱齒輪傳動29機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.1.4人字圓柱齒輪傳動軸承處軸向力小受力狀況較斜齒輪好加工復(fù)雜30機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型人字圓柱齒輪傳動31機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.1.5非圓齒輪傳動橢圓齒輪傳動傳動比為周期性變量

適用場合自動化儀表解算裝置印刷機(jī)械紡織機(jī)械特定運(yùn)動要求32機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型橢圓齒輪傳動應(yīng)用

臥式壓力機(jī)的主機(jī)構(gòu)

橢圓齒輪機(jī)構(gòu)作用：使機(jī)構(gòu)急回特性顯著節(jié)省空回行程時間工作行程速度比較均勻改善機(jī)構(gòu)受力狀況33機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型非圓齒輪傳動34機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.2相交軸齒輪傳動(圓錐齒輪傳動)2.2.2.1直齒圓錐齒輪傳動

35機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型直齒圓錐齒輪傳動36機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型直齒圓錐齒輪傳動37機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型滾子輸送機(jī)38機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型直齒圓錐齒輪傳動39機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型育秧缽制造機(jī)40機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型炕餅機(jī)41機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型電阻引線打彎機(jī)42機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.2.2斜齒圓錐齒輪傳動

動力性能好，但是制造困難，應(yīng)用較少。43機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.2.3曲線齒圓錐齒輪傳動44機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型曲齒圓錐齒輪傳動45機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.3交錯軸齒輪傳動

2.2.3.1螺旋齒輪傳動

兩個斜齒輪齒輪嚙合時，軸線即不相交也不平行，而是交錯。46機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型螺旋齒輪傳動47機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.3.2準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動48機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.2.3.3蝸桿傳動兩軸的交錯角一般為90°49機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型蝸桿傳動50機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型曲齒圓錐齒輪和蝸桿傳動應(yīng)用于紡織機(jī)械51機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型環(huán)面蝸桿傳動52機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.3小結(jié)53機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.4球齒輪傳動

2.4.1球齒輪形成54機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型2.4.2球齒輪機(jī)構(gòu)55機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型球齒輪機(jī)構(gòu)56機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型球齒輪機(jī)構(gòu)57機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型球齒輪齒盤機(jī)構(gòu)58機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型拋物天線控制機(jī)構(gòu)59機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型柔性手腕機(jī)構(gòu)60機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型全方位武器平臺61機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型柔性機(jī)械手62機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型齒輪傳動的類型平面齒輪傳動（軸線平行）外嚙合內(nèi)嚙合齒輪齒條嚙合直齒斜齒人字齒圓柱齒輪非圓柱齒輪空間齒輪傳動（軸線不平行）按軸線位置

按齒廓曲線直齒斜齒曲線齒圓錐齒輪球齒輪兩軸相交兩軸交錯蝸輪蝸桿交錯軸斜齒輪準(zhǔn)雙曲面齒輪漸開線齒輪(1765年)擺線齒輪(1650年)圓弧齒輪(1950年)拋物線齒輪(近年)按速度高低高速、中速、低速齒輪傳動

按傳動比定傳動比、變傳動比齒輪傳動按工作條件開式、閉式、半開式齒輪傳動63機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.1

齒輪傳動的特點(diǎn)及類型3

基本要求

傳動平穩(wěn)

保持恒定的角速比，減少沖擊、振動和噪音；有足夠強(qiáng)度和承載能力在預(yù)定使用期內(nèi)，不發(fā)生下述失效形式輪齒折斷；齒面點(diǎn)蝕、膠合；齒面磨損。64機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

E1E2nn7.2

齒廓嚙合基本定律1

齒廓嚙合基本定律研究的內(nèi)容齒廓E1上K點(diǎn)速度K齒廓E2上K點(diǎn)速度vK2vK112O2O1C65機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.2

齒廓嚙合基本定律vK1、vK2在公法線nn上的分量：結(jié)論

只能21E1E2nnKvK2vK112O2O1C66機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

21E1E2nnKvK2vK112O2O1C7.2

齒廓嚙合基本定律得N2

N121由67機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

N2

N1nnE1E2K12CO2O17.2

齒廓嚙合基本定律結(jié)論

欲使齒輪保持恒定的傳動比，齒廓接觸點(diǎn)公法線與兩輪連心線的交點(diǎn)C固定不變。68機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.2

齒廓嚙合基本定律2

齒廓嚙合基本定律

欲使兩齒輪傳動保持恒定的傳動比，兩輪齒廓曲線必須符合條件：

無論兩輪齒廓在什么位置接觸，過接觸點(diǎn)的公法線必須與兩輪連心線交于一個定點(diǎn)。69機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.2

齒廓嚙合基本定律3

共軛齒廓

擺線圓弧曲線拋物線漸開線滿足齒廓嚙合定律的一對相互嚙合的齒廓。

機(jī)械中常用的齒廓曲線70機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性1

漸開線的形成和特性

1.1圓的漸開線形成一直線沿圓周作純滾動時，直線上任一點(diǎn)的軌跡直線漸開線的發(fā)生線

圓O

漸開線基圓71機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性1.2特性發(fā)生線沿基圓滾過的長度BK

等于基圓上被滾過的弧長，即；發(fā)生線是漸開線上K點(diǎn)的法線；72機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性漸開線上任一點(diǎn)的法線與基圓相切；基圓內(nèi)沒有漸開線；73機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性漸開線性質(zhì)74機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性漸開線形狀取決于基圓半徑rb

rb

愈小：漸開線愈彎曲rb

愈大：漸開線愈平直rb

→∞：漸開線為直線75機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性漸開線上K點(diǎn)壓力角

K

=∠BOK

由△OBK可得漸開線上點(diǎn)的壓力角漸開線上任一點(diǎn)法向壓力方向線與該點(diǎn)速度方向線所夾銳角。OABK

kvkrkkrbFn76機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性同一條漸開線

rk↓

k↓基圓上

b＝0o77機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

2O2O117.3

漸開線齒廓及其嚙合特性2

漸開線齒廓符合齒廓嚙合基本定律

漸開線齒廓

齒輪的齒廓曲線為漸開線N2N1E2E1Krb2rb1K’nn78機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性公法線nn

與兩個齒輪的連心線O1O2

交于定點(diǎn)C。漸開線齒廓傳動時接觸點(diǎn)的公法線nn

與兩基圓內(nèi)公切線重合，是一條定直線；兩輪傳動比2O2O11N2N1E2E1Krb2rb1K’nnC79機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性節(jié)圓

以O(shè)1和O2為圓心，O1C和O2C為半徑所作的圓。3節(jié)圓

節(jié)點(diǎn)齒廓接觸點(diǎn)公法線nn

與兩齒輪連心線O1O2的交點(diǎn)C

r’2=O2Cr’2

r’1

節(jié)圓半徑

r’1=O1C

2O2O11N2N1E2E1Krb2rb1nnC80機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性4傳動比i

與基圓、節(jié)圓半徑的關(guān)系O1N1

=rb1

O2N2

=rb2r’2

r’1

2O2O11N2N1E2E1Krb2rb1nnC81機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性結(jié)論齒輪傳動相當(dāng)于一對節(jié)圓作純滾動。82機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性5嚙合線嚙合角5.1嚙合線

齒輪傳動時，兩齒廓嚙合點(diǎn)的軌跡。兩基圓的內(nèi)公切線N1N2N2N1E1E2KCK’2O2rb2O11rb183機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性5.2嚙合角嚙合線N1N2與兩節(jié)圓公切線間的夾角嚙合角=’’：齒廓在節(jié)圓上的壓力角嚙合角=常數(shù)

’N2N1E1E2KCK’2O2rb2O11rb184機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

N1E2KCrb2O1rb1E1r’2

r’1

12N2O27.3

漸開線齒廓及其嚙合特性6漸開線齒廓傳動的兩大優(yōu)點(diǎn)

6.1兩齒廓間的壓力Fn保持不變

Fn大小Fn方向

TFn

不變不變Fnrb1=T兩個漸開線齒廓嚙合時，齒廓間的壓力Fn恒定不變。

85機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性6.2中心距可分性

實(shí)際中心距與理論中心距產(chǎn)生誤差時，傳動比i

保持不變。兩齒輪中心距a

變化，不會對齒輪的傳動比i

產(chǎn)生直接影響。86機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.3

漸開線齒廓及其嚙合特性7漸開線齒廓間的相對滑動

齒廓接觸點(diǎn)公切線tt

上的速度分量齒廓E221nnE1E2KvK2vK112CO2O1tt結(jié)論齒廓間沿接觸點(diǎn)切線方向的相對滑動速度隨接觸點(diǎn)位置的變化而變化。齒廓E187機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸1

齒輪各部分名稱及代號

基圓(半徑rb

直徑db)齒數(shù)z齒槽齒槽寬e齒厚s齒距p

p=s+epseskekpkrkOrb88機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

rf7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸齒頂圓(半徑ra

直徑da)齒根圓(半徑rf

直徑df)分度圓(半徑r

直徑d)

標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓上

d=pzrraOpserb89機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸齒頂高h(yuǎn)a全齒高h(yuǎn)齒根高h(yuǎn)fhfhrfrOpserarbha90機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

hahfhrfrOpserarb7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸法向齒距pn齒寬bbpb=pbpn91機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸2

直齒圓柱齒輪基本參數(shù)

2.1模數(shù)m

分度圓上齒距p

與的比值模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列分度圓直徑92機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列m（國標(biāo)GB1357-87）

0.350.70.91.752.252.75(3.25)3.5(3.75)第二系列4.55.5(6.5)79(11)14182228(30)3645

0.10.120.150.20.250.50.40.50.60.8第一系列11.251.522.534568101216202532405093機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸m=4z=16m=2z=16m=1z=1694機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸2.2標(biāo)準(zhǔn)壓力角

齒輪分度圓上的壓力角我國規(guī)定：

=20°N

=

arccos(rb/r)

rb=rcos或db=

dcos=mz

cosOrfrarbr

95機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸2.3齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)c*

規(guī)定齒頂高h(yuǎn)a=ha*m

齒根高h(yuǎn)f=(ha*+c*)m=ha+c*m頂隙

c

=c*m

96機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸圓柱齒輪齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*標(biāo)準(zhǔn)值系數(shù)正常齒短齒ha*10.8c*0.250.397機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸頂隙98機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸2.4小結(jié)

漸開線齒輪五個基本參數(shù)齒數(shù)z

模數(shù)m

壓力角

齒頂高系數(shù)ha*

頂隙系數(shù)c*標(biāo)準(zhǔn)化99機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸3漸開線齒輪各部分幾何尺寸

3.1外圓柱齒輪

分度圓直徑

d=mz

齒頂圓直徑

da=d+2ha=(z+2ha*)m

齒根圓直徑

df=d

–2hf=(z

–2ha*–2c*)mhahfhrfrOpserarb100機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸

基圓直徑

db=dcos

=mz

cos

法向（基圓）齒距

pn=pb

=πdb

/z

=πm

cos

=pcoshahfhrfrOpserarb101機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸4

標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓上齒厚s=齒槽寬e

壓力角

=20°

模數(shù)m

齒頂高系數(shù)ha*

頂隙系數(shù)c*標(biāo)準(zhǔn)值102機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

基本參數(shù)及幾何尺寸5

標(biāo)準(zhǔn)中心距

一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓相切(分度圓與節(jié)圓重合)時的中心距。103機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件1

正確嚙合條件

一對漸開線齒廓正確嚙合應(yīng)具備條件：嚙合點(diǎn)應(yīng)在嚙合線上；前一對輪齒即將退出嚙合時，后一對輪齒應(yīng)能在嚙合線上進(jìn)入嚙合。104機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

O11rb1r17.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件兩輪的法向齒距pn1<pn2

不能正確嚙合rb2r2O22pn2pn1PN1N2B1B2105機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件兩輪的法向齒距pn1

>pn2

rb2r2O22rb1r1O11pn2pn1B1PN1N2B2不能正確嚙合106機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件兩輪的法向齒距pn1

=pn2rb2r2O22rb1r1O11pn2pn1正確嚙合PN1N2B2B1107機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件一對漸開線齒廓正確嚙合的條件兩齒廓的法線齒距應(yīng)相等：pn1=

pn2兩齒廓在基圓上齒距相等：pb1=pb2pn

108機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件設(shè)兩齒輪嚙合時

m1，m2

齒輪1、齒輪2的模數(shù)

1，2

齒輪1、齒輪2的壓力角

pb1，pb2

齒輪1、齒輪2的基圓齒距

pn1，pn2

齒輪1、齒輪2的法向齒距109機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件pn1=pb1=πm1cos1pn2=pb2=πm2cos2

漸開線齒輪正確嚙合的條件

pn1=pn2πm1cos1=πm2cos2m1=m2=m1=2=

110機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件一對齒輪傳動的傳動比可表示為d

=mz標(biāo)準(zhǔn)齒輪d’

=d

111機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件2

連續(xù)傳動的條件

2.1輪齒嚙合過程

齒廓嚙合的起始點(diǎn)B2(從動輪齒頂圓與嚙合線交點(diǎn))

傳動過程中，齒廓接觸點(diǎn)(沿嚙合線移動)

齒廓嚙合的終止點(diǎn)B1

(主動輪齒頂圓與嚙合線交點(diǎn))主動輪1從動輪2112機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件理論嚙合線段N1N2

理論上可能的最大嚙合線段實(shí)際嚙合段B1B2

一對齒廓嚙合過程中，嚙合點(diǎn)實(shí)際走過的軌跡。主動輪1從動輪2113機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件2.2漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件傳動不連續(xù)情形114機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件傳動連續(xù)的臨界狀態(tài)115機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件傳動連續(xù)情形116機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件B1B2≥法向齒距pn∵法向齒距pn=基圓齒距pb漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件

B1B2≥基圓齒距pbKO1N2N1O221B1B2pn117機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件2.3重合度

實(shí)際嚙合線段B1B2與基圓齒距pb的比值。一般機(jī)械中取≥1.1~1.4的計算公式可查閱有關(guān)機(jī)械設(shè)計手冊118機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件重合度意義鑒別齒輪是否能夠連續(xù)傳動

衡量齒輪傳動性能的重要指標(biāo)119機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件重合度

=1時齒輪輪齒嚙合情況120機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.5

漸開線齒輪正確嚙合

及連續(xù)傳動的條件重合度

=1.61(

>1)時齒輪輪齒嚙合情況0.61PaPa0.61PaPaB1B2ED單齒嚙合區(qū)121機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1漸開線輪齒加工方法鑄造法熱軋法切制法沖壓法模鍛法粉末冶金法

電加工法仿形法范成法銑削拉削插齒滾齒122機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.1仿形法

采用漸開線齒形的成形銑刀，在銑床上直接切出齒輪齒形。123機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.1.1銑削1.1.1.1常用成形銑刀指狀銑刀進(jìn)給分度切削ω刀具輪坯端面盤形銑刀124機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.1.1.2加工原理

銑刀運(yùn)動繞自身軸線轉(zhuǎn)動沿被加工輪坯的軸線移動被加工工件一個齒槽加工完畢后，轉(zhuǎn)動弧度125機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理盤形銑刀加工齒輪進(jìn)給分度切削ω刀具輪坯126機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理盤形銑刀銑齒127機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理指狀銑刀加工切削進(jìn)給輪坯分度切削轉(zhuǎn)動

128機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.1.1.3銑削加工特點(diǎn)和應(yīng)用場合

加工方法簡單，不需專用機(jī)床；切削不連續(xù)，生產(chǎn)率很低；

加工精度低。適用范圍

適用于修配或小批量生產(chǎn)。129機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理切制齒輪的銑刀號銑刀號數(shù)12345678齒輪齒數(shù)12～1314～1617～2021～2526～3435～5455～134≥135130機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.1.2拉削

利用齒輪拉刀加工齒輪131機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2范成法利用齒輪嚙合原理切削齒輪的輪齒

1.2.1基本原理

共軛齒廓互為包絡(luò)線ωω0ωω0132機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2.2齒輪插齒1.2.2.1齒輪插刀漸開線齒形模數(shù)和壓力角與被加工齒輪相同刀具頂部比正常齒高c*m

(切出輪齒的頂隙)133機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2.2.2齒輪插齒原理切削運(yùn)動ωω0范成運(yùn)動讓刀運(yùn)動134機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理

齒輪插齒135機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理插削內(nèi)齒輪136機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2.2.3齒輪插齒特點(diǎn)不僅可加工外齒輪，還可以插削出內(nèi)齒輪；切削不連續(xù)，生產(chǎn)效率低。137機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理直線齒形模數(shù)和壓力角與被加工齒輪相同刀具頂部比正常齒高c*m

（切出輪齒的頂隙）1.2.3齒條插齒1.2.3.1齒條插刀138機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2.3.2齒條插齒原理進(jìn)給切削讓刀ωv范成v=ωr=ωmz/2139機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理齒條插刀加工齒輪140機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2.3.3齒條插齒特點(diǎn)刀具制造精度較高；不能加工內(nèi)齒輪；切削不連續(xù)，生產(chǎn)效率低。141機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2.4滾齒1.2.4.1齒輪滾刀形似沿軸線方向開了槽的螺旋，其軸向剖面的齒形與齒條插刀相同。142機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2.4.2滾齒原理進(jìn)給進(jìn)給ω0ωωω0范成運(yùn)動v＝ωr＝ωmz/2γ滾刀傾斜ttω0切削被加工齒輪v143機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理滾刀傾斜角度ttttγ144機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理齒輪滾刀加工齒輪145機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2.4.3滾刀加工特點(diǎn)加工精度高；可實(shí)現(xiàn)連續(xù)切削，生產(chǎn)率高；不能加工內(nèi)齒輪。應(yīng)用廣泛146機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理1.2.5范成法加工齒輪的特點(diǎn)

一把刀具，可以加工出模數(shù)m相同、壓力角相同，而齒數(shù)不同的齒輪。147機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理2漸開線齒廓的根切

2.1根切現(xiàn)象分度圓基圓148機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理2.2根切造成的后果輪齒根部消弱，抗彎強(qiáng)度降低；重合度減小，影響傳動平穩(wěn)性。149機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

N1CrbrraO17.6

漸開線齒輪的切齒原理2.3產(chǎn)生根切的原因23B11B2齒條形刀具的齒頂線與嚙合線的交點(diǎn)B2位于點(diǎn)N1下方時

CB2<CN1

無根切現(xiàn)象產(chǎn)生150機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理齒條形刀具的齒頂線與嚙合線的交點(diǎn)B2與點(diǎn)N1重合時rrbN1CraO1CB2=CN1無根切現(xiàn)象產(chǎn)生（根切臨界狀態(tài)）312B1B2151機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理齒條形刀具的齒頂線與嚙合線的交點(diǎn)B2在點(diǎn)N1上方時CB2>CN1產(chǎn)生根切O1CN1rbr142

B13根切B2152機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理結(jié)論

CB2>CN1時產(chǎn)生根切O1CN1rbrB2153機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理2.4避免根切方法

CN1<CB2產(chǎn)生根切B2O1CN1rbrN1CrbrraO1B2產(chǎn)生根切無根切CN1≥CB2

避免根切154機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理齒數(shù)z

產(chǎn)生根切2.4.1限制最少齒數(shù)齒數(shù)z

避免根切h*amrb

N1O1Cr

B2rb1N’1

rb3

N”1B2O1CN1rbr155機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)zmin

正常齒漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪（=20°，ha*=1）z≥2ha*/sin2

z≥17不根切的最小齒數(shù)

zmin=17CN1=rsin

CB2=ha*m/sin

CN1≥CB2不產(chǎn)生根切的條件r=mz/2

h*amrb

N1O1Cr

B2rb1rb3

156機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理2.4.2采用變位修整法

將刀具自輪坯中心下移xm，使刀具的齒頂線與嚙合線的極限點(diǎn)N1平齊，或位于N1下方。rCrb1N1B’2xmB2157機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理2.5說明ra2不會產(chǎn)生根切不產(chǎn)生根切的臨界狀態(tài)會產(chǎn)生根切N1rb1O1Cra3∞ha*mra1采用齒條型刀具不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，則采用齒輪刀具一定不會發(fā)生根切。B2B2B2158機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.6

漸開線齒輪的切齒原理3變位齒輪采用變位修正法加工的齒輪（非標(biāo)準(zhǔn)齒輪）rPrb1N1B’2B2xmxm

變位量

m模數(shù)x變位系數(shù)159機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1輪齒失效

1.1輪齒折斷輪齒折斷的兩種形式疲勞折斷過載折斷160機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料輪齒折斷161機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料輪齒折斷過程162機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.2齒面點(diǎn)蝕

1.2.1產(chǎn)生過程HmaxH微小裂紋高壓油金屬微粒斑點(diǎn)163機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料齒面點(diǎn)蝕164機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.2.2產(chǎn)生的原因兩齒面相對滑動速度較低時，齒面間的油膜不易形成。1.2.3出現(xiàn)位置及場合齒面節(jié)線附近，靠近齒根的齒面上；齒面硬度HB≤350的閉式傳動中。165機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.2.4抗點(diǎn)蝕措施提高齒面硬度降低齒面粗糙度

潤滑油粘度166機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.3齒面膠合

1.3.1產(chǎn)生過程

齒面間壓力大齒面膠合損壞167機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料齒面膠合168機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.3.2出現(xiàn)場合高速、重載；

低速、重載；1.3.3防止膠合的措施提高齒面硬度，降低齒面粗糙度；高速傳動時，采用含有抗膠合劑的潤滑油；低速傳動時，采用粘度大的潤滑油。169機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.4齒面磨損

1.4.1產(chǎn)生原因齒面間有相對滑動(跑合磨損)

磨粒磨損170機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料齒面磨損171機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.4.2出現(xiàn)場合潤滑條件較差開式傳動172機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.4.3抗磨損措施

閉式傳動開式傳動齒面硬度粗糙度保持良好潤滑注意環(huán)境衛(wèi)生減少磨粒侵入173機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.5齒面塑性變形1.5.1產(chǎn)生原因

齒面材料較軟重載作用174機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料塑性變形主動齒輪從動齒輪175機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.5.2出現(xiàn)場合

低速重載振動頻繁176機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料1.6輪齒失效小結(jié)點(diǎn)蝕磨損膠合塑性變形輪齒失去正確齒形傳動失去平穩(wěn)性運(yùn)動中產(chǎn)生振動和噪音177機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料開式傳動磨粒磨損閉式傳動

一般高速低速硬齒面(HB>350)：彎曲折斷、點(diǎn)蝕軟齒面(HB≤350)：點(diǎn)蝕、彎曲折斷+重載：齒面膠合低速重載振動頻繁塑性變形178機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料

2齒輪材料

2.1齒輪材料應(yīng)具備的條件能夠保證齒面有足夠的硬度和耐磨性,提高抗點(diǎn)蝕能力抗磨粒磨損能力抗膠合能力抗塑性變形能力能夠保證齒芯有足夠的韌性179機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料具有良好的加工和熱處理工藝性，能夠達(dá)到所需的精度和要求；價格低廉。180機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料2.2常用齒輪材料及熱處理

2.2.1常用熱處理術(shù)語簡述

正火將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時間后，在空氣中冷卻。

特點(diǎn)由于冷卻速度較快，鋼的硬度、強(qiáng)度較高。181機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料淬火鋼加熱到一定溫度，保溫一段時間后，在水或油中快速冷卻。

特點(diǎn)：硬度急劇增加，但內(nèi)應(yīng)力很大，脆性增加。回火將淬火鋼重新加熱到低于臨界的某一溫度，保溫一段時間后冷卻。調(diào)質(zhì)

淬火后高溫回火（回火溫度：500oC

~650oC）。182機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料滲碳將零件放入含有碳元素的介質(zhì)中加熱、保溫，使碳元素的活性原子滲入零件表面。表面淬火將零件表面迅速加熱到淬火溫度，不等熱量傳至中心就快速冷卻。183機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料2.2.2鍛鋼

2.2.2.1HB≤350的軟齒面齒輪

齒面硬度

碳素鋼：HB≤210

合金鋼：HB≤350

(小齒輪齒面硬度比大齒輪高HB20~50)

184機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料加工特點(diǎn)粗加工熱處理(正火，調(diào)質(zhì))

精加工成品；制造簡便，熱處理后，精切加工完畢即成。常用材料中碳鋼(35，45)中碳合金鋼(40Cr，35SiMn)185機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料適用場合

用于強(qiáng)度、速度及精度要求不高的一般機(jī)械。186機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料2.2.2.2HB>350的硬齒面齒輪

加工特點(diǎn)粗加工熱處理(正火，調(diào)質(zhì))精加工最終熱處理(表面滲碳淬火或表面淬火)

磨削成品187機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料常用材料表面滲碳淬火適用場合

高速、重載及精密機(jī)械中低碳鋼（20）低碳合金鋼(20Cr20CrMnTi)表面整體淬火中碳鋼（45）中碳合金鋼（40Cr）188機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料2.2.3鑄鋼

齒輪直徑較大（d≥500mm），輪坯直徑不易鍛造時采用。

常用材料

ZG310~570

189機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料2.2.4鑄鐵

特點(diǎn)抗彎強(qiáng)度，抗沖擊能力較差；抗點(diǎn)蝕，抗膠合能力強(qiáng)；價廉；鑄造性能，切削性能好。190機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料適用場合開式、低速、輕載、無沖擊的齒輪傳動；幾何尺寸較大的齒輪傳動。常用材料

灰鑄鐵HT200

灰鑄鐵HT300

球墨鑄鐵QT500-3，QT500-5，QT500-7191機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料2.2.5非金屬材料要求減小噪音時采用

適用場合高速、輕載、精度要求不高的齒輪傳動

常用材料尼龍聚甲醛192機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.7

輪齒失效和齒輪材料2.3小結(jié)

常用齒輪材料

熱處理方法優(yōu)質(zhì)碳素鋼合金結(jié)構(gòu)鋼鑄鋼鑄鐵表面淬火滲碳淬火調(diào)質(zhì)正火滲氮193機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算1輪齒受力分析驅(qū)動力矩T11.1主動輪受力分析支反力總壓力Fn1N2O2(從動)2O1(主動)N1t1C

d12d22tO2(從動)2N11Cd12d22O1(主動)ttN2Fn1T1194機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

Fn1兩個相互垂直的分力

Ft1

圓周力（切向分力）總壓力Fr1

徑向力7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算O2(從動)2N11C

d12d22O1(主動)ttN2Fn1T1Ft1Fr1195機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

O2(從動)2N11C

d12d22O1(主動)ttN2Fn1T1Ft1Fr17.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算1.2從動輪受力分析

支反力總壓力Fn2Ft2

圓周力Ft2

=–

Ft1Fr2

=–

Fr1Fr2

徑向力=–

Fn1Ft2Fn2Fr2196機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算2計算載荷

2.1名義載荷Fn

根據(jù)名義轉(zhuǎn)矩(T1)求得的作用力Fn

Fn=Fn1

=Fn2197機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算2.2計算載荷Fnc用載荷系數(shù)K

對名義載荷Fn修正后的載荷值

Fnc

=

KFn198機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算2.3載荷系數(shù)K

2.3.1K

修正的影響因素齒輪制造、安裝誤差輪齒、軸及軸承受載后變形傳動中工作載荷及速度的變化199機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算2.3.2修正系數(shù)K的選擇依據(jù)（表7.5）原動機(jī)類型工作機(jī)載荷特性齒輪精度

中等精度齒輪傳動時

K=1.2~2.4200機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算2.3.3選取K

值原則

K

取低值場合1)齒輪相對支承近于對稱布置2)軟齒面齒輪K取高值場合

1)齒輪相對支承非對稱布置2)齒輪相對支承是懸臂梁布置3)硬齒面齒輪201機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算3齒根彎曲強(qiáng)度計算

3.1幾點(diǎn)假設(shè)輪齒視為懸臂梁，懸臂梁的寬度是齒寬

b；載荷Fn全部作用于一個輪齒的齒頂，且由一對輪齒承受；齒根危險剖面用30o切線法確定。b30oFn202機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算3.2危險截面彎曲應(yīng)力F

Fn齒根危險截面處彎曲力矩M=KF1hF

=K

hF

Fn

cos

F切向分力F1

=Fn

cosF徑向分力F2

=Fn

sinFhFFnF2F1sFF

rbOFn203機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算危險截面處彎曲應(yīng)力YFa：齒形系數(shù)，由表7.6查??；W：危險截面(矩形)的抗彎截面系數(shù)；Ysa：應(yīng)力修正系數(shù)，由表7.6查取。MPa

204機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算主動輪齒根處彎曲應(yīng)力從動輪齒根處彎曲應(yīng)力205機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算|Ft1|=|Ft2|206機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算3.3齒根許用彎曲應(yīng)力[F]

Flim

齒根彎曲疲勞極限，根據(jù)齒輪材料硬度由圖7.62查取;

SF

齒面彎曲疲勞安全系數(shù)一般情形：取SF

=1.25輪齒損壞會造成嚴(yán)重影響時：取SF

=1.6207機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算3.4齒根彎曲強(qiáng)度校核公式

驗(yàn)算齒輪傳動彎曲強(qiáng)度時，應(yīng)分別驗(yàn)算兩個齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度，即

σF1≤

[σF1]？

σF2≤

[σF2]？208機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算3.5齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式

齒寬系數(shù)

齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式209機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算3.6兩點(diǎn)說明

為了同時滿足主、從動輪的彎曲強(qiáng)度，計算m時，應(yīng)取和中較大者；無論校核主動輪或從動輪彎曲強(qiáng)度，計算式中的參數(shù)T1、d1和z1都不應(yīng)改變。210機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算

4齒面接觸應(yīng)力

4.1兩圓柱體接觸應(yīng)力最大接觸應(yīng)力211機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算4.2齒面接觸應(yīng)力H

節(jié)點(diǎn)C處名義載荷曲率半徑21T1N2O2(從動)2O1(主動)N1t1C

d12d22t212機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算齒面接觸應(yīng)力H式中

u

齒數(shù)比，u>1；ZE

材料彈性系數(shù)，見表7.7213機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算4.3輪齒許用接觸應(yīng)力[H]式中

Hlim

齒面接觸疲勞極限，根據(jù)齒面硬度和齒輪材料由圖7.65查取。

SH

齒面接觸疲勞安全系數(shù)一般情形取SH

=1輪齒損壞會造成嚴(yán)重影響時取SH

=1.3214機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算4.4齒面接觸強(qiáng)度校核公式215機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算4.5齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計公式216機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算4.6幾點(diǎn)說明齒面接觸強(qiáng)度取決于齒輪的直徑，與模數(shù)m無關(guān)；在齒面接觸強(qiáng)度的校核和設(shè)計公式中，取[H1]和[H2]中的較小值進(jìn)行計算。217機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算5齒輪傳動設(shè)計準(zhǔn)則

設(shè)計準(zhǔn)則Ⅰ

失效形式折斷或磨損

設(shè)計公式按彎曲強(qiáng)度設(shè)計，即由

σF

≤

[σF]

模數(shù)m

校核公式檢驗(yàn)齒面接觸強(qiáng)度

σH

≤

[σH]？218機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算設(shè)計準(zhǔn)則Ⅱ

失效形式齒面點(diǎn)蝕、膠合、塑性變形

設(shè)計公式按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計，即由

σH≤

[σH]

直徑d1

校核公式檢驗(yàn)齒根彎曲強(qiáng)度

σF≤

[σF]？219機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算6齒輪強(qiáng)度計算中的參數(shù)選擇

6.1齒數(shù)z

和模數(shù)m

的選擇

m↑

齒厚s(=πm/2)↑

危險截面齒厚sF↑

抗彎截面系數(shù)W=(b

sF2)/6↑

危險截面彎曲應(yīng)力F(=M/W)↓

抗彎強(qiáng)度↑

m↓

抗彎強(qiáng)度↓220機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算6.1.1閉式軟齒面?zhèn)鲃?/p>

失效形式齒面點(diǎn)蝕、膠合、塑性變形

設(shè)計公式

由σH≤

[σH]

直徑d1

滿足σF≤

[σF]的條件下，盡量↓m

↑z改善傳動的平穩(wěn)性減少齒輪的切削用量通常取z1

=20~40傳遞動力時m≥1.5~2mm221機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算6.1.2閉式硬齒面?zhèn)鲃?/p>

失效形式

輪齒折斷

采用設(shè)計準(zhǔn)則Ⅰ

即：由設(shè)計公式

σF≤

[σF]

模數(shù)m欲保證輪齒有足夠的彎曲強(qiáng)度，必須增大模數(shù)m；欲減小結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)↓d1(d1

=mz1)↓小齒輪齒數(shù)z1；為避免根切，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)zmin≥17。222機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算6.1.3開式齒輪傳動

失效形式磨損，或磨損后折斷

采用設(shè)計準(zhǔn)則Ⅰ即：由設(shè)計公式σF≤

[σF]

模數(shù)m將計算得到的模數(shù)m值加大10~20%不必校核齒面接觸強(qiáng)度223機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算6.2齒寬系數(shù)

d的選擇

d=b/d1

d大易產(chǎn)生載荷集中齒輪徑向尺寸↓圓周力Ft↑224機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算齒寬系數(shù)

d的推薦值齒輪相對于軸承的布置位置大、小齒輪齒面硬度其中之一HB≤350兩者HB>350對稱0.8~1.40.4~0.9非對稱0.6~1.20.3~0.6懸臂0.3~0.40.2~0.25225機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算6.3齒數(shù)比

u

的選擇

u

=z大/z小

u過大增大齒輪傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸大、小齒輪的工作壽命差增加通常情況下齒數(shù)比u的取值范圍

直齒圓柱齒輪

u≤5

斜齒圓柱齒輪

u≤8226機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算7齒輪傳動設(shè)計的主要內(nèi)容及步驟

7.1已知條件工作條件傳遞功率P轉(zhuǎn)速n傳動比i227機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)東華大學(xué)唐林

7.8

直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計算7.2待定參數(shù)材料熱處理方式硬度齒數(shù)z1和z2

模數(shù)m

分度圓直徑d1和d2

中心距a

齒寬