機(jī)械設(shè)計(jì)哈工大第八章 齒輪傳動.ppt

1、第八章齒輪傳動,8.1概述,特點(diǎn)：瞬時傳動比恒定傳動效率高(可達(dá)9899%)工作可靠使用壽命長結(jié)構(gòu)緊湊適應(yīng)范圍大,缺點(diǎn)：齒輪加工時需要專用的機(jī)床和刀具，成本高；精度低時噪音大；不易用于軸間距過大的傳動,齒輪傳動的分類：,按工作條件：,閉式傳動,半開式傳動,開式傳動,汽車、機(jī)床、航空發(fā)動機(jī),農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械簡易機(jī)械,按齒面硬度：,軟、中硬齒面：350HBS（38HRC）,硬齒面：350HBS（38HRC）,精度等級：13個0級最高常用：68級,8.2齒輪傳動的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,8.2.1齒輪傳動的主要失效形式,1、輪齒的折斷,齒輪傳動在工作時，輪齒象懸臂梁一樣承受彎曲，在其齒根部分的彎曲應(yīng)力

2、最大，而且在齒根的過渡圓角處有應(yīng)力集中，當(dāng)交變的齒根彎曲應(yīng)力值超過材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力值且多次重復(fù)作用時，在齒根處受拉一側(cè)就會產(chǎn)生疲勞裂紋，隨著裂紋的逐漸擴(kuò)展致使輪齒發(fā)生疲勞折斷。而用脆性材料(如鑄鐵、整體淬火鋼等)制成的齒輪，當(dāng)受到嚴(yán)重過載或很大沖擊時輪齒容易發(fā)生突然折斷。,輪齒折斷是齒輪傳動最嚴(yán)重的失效形式，必須避免。,脆性折斷(脆性材料),疲勞折斷,直齒,斜齒,直齒輪,斜齒、人字齒,全齒折斷,局部折斷,直齒輪輪齒的折斷，一般是全齒折斷，如圖(a)，斜齒輪和人字齒齒輪，由于接觸線傾斜，一般是局部齒折斷，如圖(b)。,輪齒折斷,防止措施：,1.增大齒根過渡圓角半徑,減小應(yīng)力集中,2.提高齒

3、輪的制造、安裝精度。,減小疲勞裂紋源，避免偏載。,3.正確選擇材料和熱處理方式。,齒面硬，輪芯韌,4.對齒根部分進(jìn)行強(qiáng)化處理，如噴丸，碾壓。,提高,2.齒面疲勞點(diǎn)蝕,軟齒面(硬度350HBS)的新齒輪，由于齒面不平，在個別凸起處接觸應(yīng)力很大，短期工作后，也會出現(xiàn)點(diǎn)蝕。但隨著齒面磨損和輾壓，凸起處逐漸變平，承壓面積增加，接觸應(yīng)力下降，點(diǎn)蝕不再發(fā)展或反而消失，這種點(diǎn)蝕稱為“局限性點(diǎn)蝕”。而長時間工作的齒面，由于齒面疲勞，可再度出現(xiàn)點(diǎn)蝕，這時點(diǎn)蝕面積將隨工作時間的延長而擴(kuò)大，稱為“擴(kuò)展性點(diǎn)蝕”。硬齒面齒輪，由于材料的脆性，不會出現(xiàn)局限性點(diǎn)蝕，一旦出現(xiàn)點(diǎn)蝕，即為擴(kuò)展性的。齒面抗點(diǎn)蝕能力主要與齒面硬度有

4、關(guān)，齒面硬度越高則抗點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。齒面疲勞點(diǎn)蝕是軟齒面閉式齒輪傳動最主要的失效形式。而在開式傳動中，由于齒面磨損較快，裂紋還來不及出現(xiàn)或擴(kuò)展就被磨掉，因此在開式傳動中通常無點(diǎn)蝕現(xiàn)象。,齒面疲勞點(diǎn)蝕：,原因：接觸應(yīng)力的反復(fù)作用,后果：輕者振動噪音，重者不能工作,軟齒面新齒輪-局限性點(diǎn)蝕-擴(kuò)展性點(diǎn)蝕,硬齒面齒輪-擴(kuò)展性點(diǎn)蝕,首先出現(xiàn)在齒面節(jié)線附近的齒根部分。,防止措施：,1.提高齒面硬度,3.合理選用潤滑油。,減小摩擦。,2.提高加工精度，降低齒面粗糙度。,減少裂紋源。,3.齒面磨損(磨粒磨損）,防止措施：1.采用閉式傳動2.提高齒面硬度、3.改善潤滑和密封條件,原因：齒面進(jìn)入磨料,后果：齒形破壞

5、、變薄引起沖擊、振動，甚至斷齒,是開式齒輪傳動最主要的失效形式,在齒輪傳動中，當(dāng)齒面間落入砂粒、鐵屑等磨料性物質(zhì)時，齒面即被逐漸磨損(圖8.3)。齒面磨損后，使齒廓形狀破壞，從而引起沖擊、振動和噪聲，甚至因齒厚減薄而發(fā)生輪齒折斷。齒面磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。,4.齒面膠合,在高速重載齒輪傳動中(如航空齒輪傳動)，由于齒面間壓力大、相對滑動速度大，摩擦發(fā)熱多，使嚙合點(diǎn)處瞬時溫度過高，潤滑失效，致使相嚙合兩齒面金屬尖峰直接接觸并相互粘連在一起，當(dāng)兩齒面相對運(yùn)動時，粘連的地方即被撕開，在齒面上沿相對滑動方向形成條狀傷痕(圖8.4)，這種現(xiàn)象稱為齒面熱膠合。在低速重載齒輪傳動中，由于齒面間潤

6、滑油膜難以形成，或局部偏載使油膜破壞，也可能發(fā)生膠合，但此時齒面間并無明顯的瞬時高溫，故稱為冷膠合。膠合發(fā)生在齒面相對滑動速度大的齒頂或齒根部位。齒面一旦出現(xiàn)熱膠合，不但齒面溫度升高，而且齒輪的振動和噪聲也增大，導(dǎo)致失效。熱膠合是高速齒輪傳動的主要失效形式。,現(xiàn)象：兩表面尖峰接觸后粘結(jié)，再被撕開,后果：產(chǎn)生振動、噪聲，不能工作導(dǎo)致失效。熱膠合還伴隨著齒面溫度升高。,熱膠合-高速、重載：高速齒輪傳動最主要的失效形式。,冷膠合-低速、重載。,防止措施：,1.減小模數(shù)，降低齒高，降低滑動系數(shù),2.提高齒面硬度，降低齒面粗糙度,3.采用齒廓修形，以減小輪齒嚙入沖擊,4.采用抗膠合能力強(qiáng)的齒輪材料和加入

7、極壓添加劑的潤滑油等。,5.輪齒塑性變形,齒體塑性變形：突然過載，引起齒體歪斜,齒面塑性變形：齒面表層材料沿摩擦力方向流動,后果：破壞輪齒的正確嚙合位置和齒廓形狀，使之不能正確嚙合。,輪齒塑性變形常發(fā)生在齒面材料較軟、低速重載與頻繁起動的傳動中。它有兩種情況：一是因?yàn)橥蝗贿^載而引起輪齒歪斜，稱為“齒體塑料變形”(圖8.5(a)；另一種是因過載使齒面油膜破壞，摩擦力劇增，使齒面表層的材料沿摩擦力方向流動，在從動輪的齒面節(jié)線處產(chǎn)生凸起，而在主動輪的齒面節(jié)線處產(chǎn)生凹溝，這種現(xiàn)象稱為“齒面塑性變形”(圖8.5(b)。,輪齒塑性變形,防止措施：,1.提高齒面硬度,2.提高潤滑油粘度,8.2.2齒輪傳動的

8、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,軟齒面閉式齒輪傳動：常因齒面點(diǎn)蝕而失效，故通常先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。硬齒面閉式齒輪傳動：其齒面接觸承載能力較高，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。高速重載齒輪傳動：可能出現(xiàn)齒面膠合，故需校核齒面膠合強(qiáng)度。開式齒輪傳動：其主要失效形式是齒面磨損，而且在輪齒磨薄后往往會發(fā)生輪齒折斷。故目前多是按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮磨損的影響將模數(shù)適當(dāng)增大。,8.3齒輪材料及其熱處理,8.3.1齒輪材料,對材料的基本要求：*齒面要有足夠的硬度，以獲得較高的抗點(diǎn)蝕、抗磨損、抗膠合和抗塑性變形的能力；*輪芯要有足夠的強(qiáng)度和韌性，以便在循

9、環(huán)載荷和沖擊載荷作用下有足夠的齒根彎曲強(qiáng)度；*具有良好的機(jī)械加工和熱處理工藝性；*價(jià)格低。,制造齒輪常用材料：鋼、鑄鐵、有色金屬、非金屬材料,1.鋼,鋼材的韌性好，耐沖擊，而且可通過熱處理或化學(xué)熱處理改善材料的機(jī)械性能和提高齒面硬度，因此是應(yīng)用最廣泛的齒輪材料。鋼材可分為鍛鋼和鑄鋼兩類，一般都用鍛鋼制造齒輪，因?yàn)殄戜摰臋C(jī)械性能高。只有當(dāng)直徑較大，如d500mm，且受設(shè)備限制而不能鑷造時才用鑄鋼。,2.鑄鐵,灰鑄鐵的鑄造性能和切削性能好，價(jià)格便宜，但抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性較差，通常適用于低速、無沖擊和大尺寸或開式傳動的場合。鑄鐵性脆，為避免接觸不良和載荷集中引起齒端折斷，齒輪寬度應(yīng)較窄。常用牌號有H

10、T300、HT350等。球墨鑄鐵的機(jī)械性能和抗沖擊性能高于灰鑄鐵，可替代調(diào)質(zhì)鋼制造某些大齒輪。常用牌號有QT500-5、QT600-2等。,3.非金屬材料,在高速、輕載、要求低噪音而精度要求又不高的齒輪傳動中，可采用塑料、夾布膠木和尼龍等非金屬材料。非金屬材料的彈性模量小、能很好的補(bǔ)償因制造和安裝誤差所引起的不利后果，故振動小、噪音小。由于非金屬材料的導(dǎo)熱性差，故要與齒面光潔的金屬齒輪配對使用，以利于散熱。,表8-2齒輪常用材料的機(jī)械性能及應(yīng)用范圍,8.3.2熱處理方法,軟齒面：正火、調(diào)質(zhì),小齒輪的硬度要比大齒輪的硬度大3050HBS,硬齒面：淬火、表面淬火、滲碳淬火、化學(xué)熱處理,獲得軟齒面(

11、硬度350HBS)的熱處理方法有正火和調(diào)質(zhì)。熱處理后切齒，精切可達(dá)7級精度。由于小齒輪受力次數(shù)比大齒輪多，為使大小齒輪接近等強(qiáng)度，常采用調(diào)質(zhì)的小齒輪與正火的大齒輪配對，使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高3050HBS。,獲得硬齒面(硬度350HBS)的熱處理方法有整體淬火、表面淬火、滲碳淬火和氮化等。一船是在切齒后作表面硬化處理，再進(jìn)行磨齒等精加工，精度可達(dá)5級或4級。但是隨著硬齒面加工技術(shù)的發(fā)展，使用硬質(zhì)合金滾刀或鈷高速鋼滾刀，也可精滾輪齒，而不需要再進(jìn)行磨齒。硬化后使齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒面抗膠合能力都得到提高，因此采用硬齒面或中硬齒面是當(dāng)前發(fā)展的趨勢。,載荷系數(shù)

12、K,8.4齒輪傳動的計(jì)算載荷,名義載荷：由額定功率計(jì)算出的載荷計(jì)算載荷：名義載荷乘以載荷系數(shù),8.4.1使用系數(shù)KA,引入意義：,考慮齒輪嚙合外部因素引起的附加動載荷對齒輪傳動的影響。,影響因素：,原動機(jī)和工作機(jī)的工作特性、質(zhì)量比，聯(lián)軸器工作狀態(tài)和類型等。,改進(jìn)措施：避免工作機(jī)或原動機(jī)的載荷沖擊。,影響因素：基節(jié)和齒形誤差產(chǎn)生的傳動誤差、節(jié)線速度和輪齒嚙合剛度等。,8.4.2動載系數(shù)K,考慮由于齒輪制造精度、運(yùn)轉(zhuǎn)速度等輪齒內(nèi)部因素引起的附加動載荷影響的系數(shù)。,引入意義：,改進(jìn)措施：,提高齒輪加工精度對高速齒輪進(jìn)行齒廓修正,當(dāng),瞬時傳動比,這種情況也稱為換齒沖擊,當(dāng),瞬時傳動比,這種情況稱為嚙入

13、沖擊,8.4.3齒向載荷分布系數(shù)K,引入意義：考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)嘄X應(yīng)力的影響系數(shù)。,影響因素：齒輪的制造和安裝誤差，輪齒、軸系及機(jī)體的剛度，齒輪在軸上相對于軸承的位置，輪齒的寬度及齒面硬度等。,此外齒輪和軸的扭轉(zhuǎn)變形也會使齒向載荷分布不均，轉(zhuǎn)矩輸入端輪齒變形大，受載也大。,改進(jìn)措施：1.提高制造和安裝精度2.提高軸、軸承和機(jī)座的剛度3.合理選擇齒輪寬度4.恰當(dāng)布置齒輪在軸上的位置5.采用軟齒面齒輪，通過跑合使載荷分布趨于均勻6.對硬齒面齒輪可將齒端修薄或做成鼓形齒7.齒輪布置遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端,扭矩從不同端輸入對輪齒受力的影響,8.4.4齒間載荷分配系數(shù)K,引入意義：是考慮同時嚙合的

14、各對輪齒間載荷分配不均勻?qū)嘄X應(yīng)力影響的系數(shù)。,影響因素有：輪齒制造誤差（基節(jié)偏差）輪齒的嚙合剛度重合度和跑合情況等。,改進(jìn)措施：,提高加工精度適當(dāng)齒頂修緣控制齒面硬度,表8-4齒間載荷分配系數(shù)K,8.5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算,8.5.1輪齒受力分析,圓周力,徑向力,法向力,力的大小：,在節(jié)點(diǎn)C嚙合不計(jì)齒面間的摩擦力,力的方向判斷:,作用于主、從動輪上的各對力均大小相等，方向相反。,Ft,Fr,主反從同,與嚙合方式有關(guān)外嚙合，主、從動輪上的徑向力分別指向各自的輪心。,8.5.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,的計(jì)算,力學(xué)模型：兩軸線平行的圓柱滾子接觸,理論公式：赫茲公式,齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的目

15、的，是防止齒面在預(yù)定壽命期限內(nèi)發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕。其強(qiáng)度條件式為,赫茲接觸應(yīng)力,強(qiáng)度條件,齒面接觸應(yīng)力,小齒輪輪齒B點(diǎn)的接觸應(yīng)力最大通常按節(jié)點(diǎn)計(jì)算接觸應(yīng)力,將齒輪齒廓在節(jié)線處簡化成圓柱,小齒輪輪齒受力,法向計(jì)算載荷,綜合曲率,令,代入上式得：,節(jié)點(diǎn)C處的參數(shù)：,由,將上述參數(shù)代入,令,則得：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式:,br為有效齒寬,取,或,齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式:,或,mm,mm,式中:u-齒數(shù)比,ZE-材料彈性系數(shù),ZH-節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),反映了節(jié)點(diǎn)齒廓形狀對接觸應(yīng)力的影響,按圖查取,-重合度系數(shù),是考慮重合度對齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)，由圖8.15查取,-齒寬系數(shù),按表8.6選取,d1-小齒輪

16、分度圓直徑,mm,b-齒寬,mm,-許用接觸應(yīng)力,MPa.按式8.26計(jì)算,a-傳動中心距,mm,T1-小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩,N.mm,壽命系數(shù),安全系數(shù),接觸疲勞強(qiáng)度極限正比于材料、硬度,幾點(diǎn)說明：,1.影響的因素：,載荷大小和性質(zhì),2.影響的因素：材料硬度壽命系數(shù)安全系數(shù),3.,但不一定等于，取決于材料硬度等。設(shè)計(jì)時取,8.5.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,強(qiáng)度條件：,力學(xué)模型：,危險(xiǎn)截面位置，簡化成懸臂梁，30切線法,使齒根產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力,使齒根產(chǎn)生壓應(yīng)力,剪應(yīng)力、壓應(yīng)力及應(yīng)力集中在應(yīng)力修正系數(shù)Ys中予以修正,齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的目的是防止在預(yù)定壽命期限內(nèi)發(fā)生輪齒疲勞折斷。,實(shí)際最大力的作

17、用點(diǎn)在D點(diǎn)；推導(dǎo)公式時假定最大力作用在E點(diǎn)，這樣應(yīng)力大于實(shí)際值；用小于1的重合度系數(shù)修正。,假定條件：由于重合度的影響,齒形系數(shù),考慮其他系數(shù)后得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式：,彎曲應(yīng)力,齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式,mm,式中：YF-齒形系數(shù)：反映了輪齒幾何形狀對齒根彎曲應(yīng)力F的影響,齒數(shù)、變位系數(shù)、分度圓壓力角增大，均可使齒根增厚，YF減小、F減小，模數(shù)對YF無影響。,對符合基準(zhǔn)齒形的圓柱外齒輪，YF可按圖8.19查取,Ys-應(yīng)力修正系數(shù)：用以考慮齒輪過渡圓角處的應(yīng)力集中和剪切應(yīng)力以及壓應(yīng)力對齒根應(yīng)力的影響，可由圖8.20查取。,-重合度系數(shù)：是將全部載荷作用于齒頂時的齒根應(yīng)力折算為載荷作用于單

18、對齒嚙合區(qū)上界點(diǎn)時的齒根應(yīng)力的系數(shù),值也可查圖,壽命系數(shù),安全系數(shù),齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力,許用彎曲應(yīng)力,大小齒輪應(yīng)分別進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核時,設(shè)計(jì)模數(shù)時,應(yīng)按下式選擇,8.6標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算,8.6.1輪齒的受力分析,斜齒輪傳動的受力分析,圓周力,徑向力,軸向力,法向力,式中：d1-小齒輪分度圓直徑，mmT1-小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.mmn-分度圓柱上的法面壓力角n=20t-分度圓柱上的端面壓力角b-基圓柱上的螺旋角-分度圓柱上的螺旋角,作用于主、從動輪上各對力的方向判斷：,Ft、Fr的方向與直齒輪相同,Fa的方向判斷：對主動輪：左右手定則,8.6.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,計(jì)算的原理和

19、方法：與直齒輪相同，仍按齒輪節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行計(jì)算。不同的是：斜齒輪嚙合點(diǎn)的曲率半徑應(yīng)按法面計(jì)算；接觸線總長度比直齒輪大，,節(jié)點(diǎn)處的有關(guān)參數(shù)：,法向計(jì)算載荷,綜合曲率,法面內(nèi)節(jié)點(diǎn)的曲率半徑為,其中,接觸線長度L,MPa,齒面接觸強(qiáng)度的校核公式為:,Z-螺旋角系數(shù)，查圖,或,ZH節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式:,取,或,8.6.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算,斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算式：,接觸線傾斜，輪齒局部折斷,按法面當(dāng)量直齒圓柱齒輪計(jì)算,接觸線傾斜，力臂變小，彎曲應(yīng)力變小，用小于1的螺旋角系數(shù)Y考慮,Y-螺旋角系數(shù),取,，,齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)式：,mm,式中涉及到Z的系數(shù)用Zv查取,8

20、.7圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì),8.7.1齒輪傳動主要參數(shù)的選擇,1、模數(shù)m和齒數(shù)Z1,模數(shù)m主要影響齒根彎曲強(qiáng)度，而對齒面接觸強(qiáng)度沒有直接影響。齒面接觸強(qiáng)度與小齒輪直徑d1和齒數(shù)比u(或傳動中心距a)有關(guān)，如果保持d1、u(或a)不變，改變m與z1，對齒面接觸強(qiáng)度沒有影響。因此，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)時，求得d1或a后，可按經(jīng)驗(yàn)公式m=(0.010.02)a確定模數(shù)m，或先選取zl1830,然后按齒數(shù)z1或(z1+z2)計(jì)算模數(shù)m，并按表8.1取標(biāo)淮值。對于閉式傳動、軟齒面齒輪模數(shù)m應(yīng)取小值。因?yàn)槟?shù)m小齒數(shù)z多，可增大重合度，傳動平穩(wěn)；還可以降低齒高，減小滑動速度、減少摩擦損耗、提高抗膠合能力。模數(shù)m

21、的最小允許值由輪齒的彎曲強(qiáng)度決定，但對于傳遞動力的齒輪，模數(shù)m應(yīng)不小于1.52mm，以免短期過載時輪齒折斷。按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)時，應(yīng)取較小的齒數(shù)z1，一般取z11720，以免傳動尺寸過大。對于開式齒輪傳動，為考慮齒面磨損，在按式(8.13)計(jì)算出模數(shù)m后，增大1015%。一對齒輪的齒數(shù)z1和z2以互為質(zhì)數(shù)為好，以防止輪齒的磨損集中于某幾個齒上，而造成齒輪過早報(bào)廢。,表8-6齒寬系數(shù)d,2、齒寬系數(shù)d、a,一般a=0.11.2閉式傳動常取a=0.30.6，通用減速器取a=0.4開式傳動常取a=0.10.3,增加齒寬b，可使齒輪直徑d1、d2和中心距a減?。坏X寬過大將使載荷分布不均。因此應(yīng)合理選擇齒

22、寬系數(shù)d、a。,通常：b=b2，b1=b2+510mm(保證裝配后的接觸寬度),3、分度圓壓力角：增大分度圓壓力角，齒根厚度增大，齒面曲率半徑增大，使齒根彎曲強(qiáng)度齒面接觸強(qiáng)度提高。但在傳遞轉(zhuǎn)矩相同的情況下徑向力Tr=Fttan也增加，增大了軸承載荷。一般用途的齒輪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定=20，航空標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定=25，以提高齒根彎曲強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度。4、齒數(shù)比u：u7，以免傳動尺寸過大。5、螺旋角：一般=820。過小軸向重合度小承載能力提高不明顯，過大軸向力大影響軸承壽命。,8.7.2齒輪傳動的許用應(yīng)力,1、許用接觸應(yīng)力H,MPa,Hlim-試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限，MPa,SH-安全系數(shù),試驗(yàn)齒輪：m=35

23、mm,，=20，b=1050mm,齒面RZ=3m，齒根RZ=10m，節(jié)線速度v=10m/s，礦物油潤滑，失效概率為1%。,ZN-壽命系數(shù),式中：應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0和疲勞曲線指數(shù)m與材料及熱處理方法有關(guān)。,式中：n-齒輪轉(zhuǎn)速，r/min；a-齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)；Lh-齒輪的工作壽命，h（小時）,ZN按齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由圖查取,-計(jì)入了齒根應(yīng)力修正系數(shù)之后,試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力；,2、許用彎曲應(yīng)力F,YN彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)；SF-安全系數(shù)。,當(dāng)齒輪雙側(cè)工作時圖中值乘以0.7。,YN-壽命系數(shù),式中:N0、m由試驗(yàn)獲得，隨材料而異YN查圖8.30。,安全系數(shù)參考值,8.7

24、.3齒輪傳動的設(shè)計(jì)過程,已知條件及設(shè)計(jì)要求,選擇材料和熱處理方式,確定設(shè)計(jì)公式,確定設(shè)計(jì)參數(shù),初定齒輪傳動及齒輪主要尺寸,校核計(jì)算,齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),軟齒面,硬齒面,8.8*變位齒輪傳動強(qiáng)度計(jì)算的特點(diǎn),8.9直齒錐齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算8.9.1直齒錐齒輪傳動強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn),直齒圓錐齒輪的齒廓，理論上應(yīng)為球面漸開線，但由展成法刨削成為了其背錐上的齒廓，與球面斯開線之間有偏差，故精度較低。因錐齒輪輪齒齒廓由大端到小瑞逐漸收縮。為簡化計(jì)算，取齒寬中點(diǎn)處的齒廓為強(qiáng)度計(jì)算的基準(zhǔn)。因此，直齒圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算，就與齒寬中點(diǎn)的背錐展開所得的當(dāng)量直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算相同，可以直接應(yīng)用直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式。只是

25、式中參數(shù)均應(yīng)為當(dāng)量齒輪的相應(yīng)參數(shù)。但由于圓錐齒輪的齒廓精度低，其承載能力比當(dāng)量直齒圓柱齒輪低，其后果相當(dāng)于把齒寬減少15，即取有效齒寬br=0.85b進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。此外，直齒圓錐齒輪的傳動精度低，很難實(shí)現(xiàn)兩對齒分擔(dān)載荷，所以強(qiáng)度計(jì)算中不考慮重合度的影響，即Z、Y均為1，當(dāng)然也就不計(jì)入齒間載荷分配系數(shù)K。,8.9.2幾何參數(shù)的計(jì)算,8.9.3輪齒受力分析,圓周力Ft的方向：在主動輪上與其作用點(diǎn)圓周速度方向相反，在從動輪上與其作用點(diǎn)圓周速度的方向相同。主、從動輪上的徑向力Fr分別指向各自的輪心；鈾向力Fa則分別指向各自的大端。,8.9.4齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算將當(dāng)量齒輪的有關(guān)參數(shù)代入式(8.7)，并

26、略去重合度系數(shù)Z，得,將式(8.36)、(8.39)代入上式，得齒面接觸強(qiáng)度的校核公式,8.9.5齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算將當(dāng)量齒輪的有關(guān)參數(shù)代入式(8.12)，并略去重合度系數(shù)Y，得直齒圓錐齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度校核公式為,(8.29)計(jì)算。,8.9.6主要參數(shù)選擇,漸開線圓柱齒輪的精度（GB1009588）,一、精度等級及其選擇,漸開線圓柱齒輪精度國家標(biāo)準(zhǔn)對齒輪及齒輪副規(guī)定12個精度等級，第1級最高，第12級最低。,精度的標(biāo)注：,包含：三個公差組、齒厚偏差、國標(biāo),8HJGB10095-19888-7-7HJGB10095-1988,二、公差組：、傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性：從動輪旋轉(zhuǎn)一周最大轉(zhuǎn)角誤差，齒距不均勻。、傳遞運(yùn)動的平穩(wěn)性：從動輪旋轉(zhuǎn)一齒最大轉(zhuǎn)角誤差，齒形不均勻。產(chǎn)生振動、噪音。、載荷分布的均勻性：沿齒長、齒高方向有一定的