第10章齒輪傳動(dòng)2015

1、 ： 第第10章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 10-3 齒輪材料及選用原則齒輪材料及選用原則 10-4 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷 10-1 概述概述10-6 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與 精度選擇精度選擇 10-5 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算標(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)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10-10 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 10-7 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 ： 分分類(lèi)

2、類(lèi)開(kāi)式傳動(dòng)開(kāi)式傳動(dòng) 有簡(jiǎn)單防護(hù)罩，大齒輪浸入油池，潤(rùn)滑得到改善、適于非重要應(yīng)用；裸露、灰塵、易磨損，適于低速傳動(dòng)。10-1 概述概述 半開(kāi)式傳動(dòng)半開(kāi)式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)全封閉、潤(rùn)滑良好、適于重要應(yīng)用。按類(lèi)按類(lèi)型分型分按裝置按裝置型式分型式分按使按使用情用情況分況分軟齒面齒輪軟齒面齒輪（齒面硬度350HBS） 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳斜齒圓柱齒輪傳錐齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)動(dòng)力齒輪動(dòng)力齒輪 傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪 按齒面按齒面硬度分硬度分軟軟硬硬齒面齒輪齒面齒輪（齒面硬度350HBS） 以動(dòng)力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動(dòng)。以運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確為主，一般為輕載高精

3、度傳動(dòng)。 ： 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)： 傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高可達(dá)可達(dá)99.99； 結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊; ;與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比，在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間一般較小； 工作可靠，壽命長(zhǎng)；工作可靠，壽命長(zhǎng)； 傳動(dòng)比穩(wěn)定傳動(dòng)比穩(wěn)定; ;無(wú)論是平均值還是瞬時(shí)值。這也是齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用的原因之一； 制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。學(xué)習(xí)本章的目的學(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，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。

4、動(dòng)可靠的齒輪。設(shè)計(jì)齒輪設(shè)計(jì)齒輪-合理選材及熱處理、確定齒輪的主要參數(shù)合理選材及熱處理、確定齒輪的主要參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式。以及結(jié)構(gòu)形式。 主要參數(shù)有：模數(shù)主要參數(shù)有：模數(shù)m、齒數(shù)、齒數(shù)z、螺旋角、螺旋角以及壓力角以及壓力角a a、 齒高系數(shù)齒高系數(shù)h*a、徑向間隙系數(shù)、徑向間隙系數(shù)c*。 ： 10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷一般發(fā)生在齒根處，嚴(yán)重過(guò)載突然斷裂、疲勞折斷。一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 失效形式失效形式 ： 提高輪齒抗折斷能力的措施：提高輪齒抗折斷能力的措施：1）增大齒根過(guò)渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根增大齒根過(guò)渡圓角半徑，消除加

5、工刀痕，減小齒根應(yīng)力集中；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；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；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(duì)，對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。采用噴丸、滾壓等工藝對(duì)，對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。5）采用正變位齒輪，增大齒根的強(qiáng)度。）采用正變位齒輪，增大齒根的強(qiáng)度。 ： 齒面接觸疲勞齒面接觸疲勞在循環(huán)接觸應(yīng)力、齒面摩擦力及潤(rùn)滑劑的反復(fù)作用下，在齒面及其表層內(nèi)產(chǎn)生微裂紋、 微裂紋繼續(xù)擴(kuò)展、微粒剝落。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越硬，抗點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。軟齒面

6、閉式齒輪傳動(dòng)常因點(diǎn)蝕而失效。齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 ： 齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕齒面膠合齒面膠合高速重載傳動(dòng)中，常因嚙合區(qū)溫度升高而引起潤(rùn)滑失效，致使齒面金屬直接接觸而相互粘連。當(dāng)齒面向?qū)瑒?dòng)時(shí)，較軟的齒面沿滑動(dòng)方向被撕下而形成溝紋。措施：措施： 1.提高齒面硬度提高齒面硬度2.減小齒面粗糙度減小齒面粗糙度3.增加潤(rùn)滑油粘度增加潤(rùn)滑油粘度低速4.加抗膠合添加劑加抗膠合添加劑高速10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式一、輪齒的失效

7、形式一、輪齒的失效形式 ： 齒面膠合齒面膠合齒面磨損齒面磨損措施：措施：1.減小齒面粗糙度減小齒面粗糙度2.改善潤(rùn)滑條件，清潔環(huán)境改善潤(rùn)滑條件，清潔環(huán)境：磨粒磨損：磨粒磨損齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 3.提高齒面硬度提高齒面硬度 ： 從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒齒面膠合齒面膠合齒面磨損齒面磨損齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕10-2 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式齒面塑性變形

8、齒面塑性變形一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 表面凸出表面凸出表面凹陷表面凹陷 ： 二、齒輪的二、齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(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。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：由工程實(shí)踐得知：閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。對(duì)高速重載齒輪傳動(dòng)，除以上兩設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，還應(yīng)對(duì)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)。按齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。閉式硬齒

9、面或開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，以保證齒根彎曲疲勞閉式硬齒面或開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。強(qiáng)度為主。 ： 一、對(duì)齒輪材料性能的要求一、對(duì)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)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。面硬、芯部韌。 10-3 齒輪材料及選用準(zhǔn)則齒輪材料及選用準(zhǔn)則 常用常用齒齒輪材料輪材料鍛鋼鍛鋼 鑄鋼鑄鋼 鑄鐵鑄鐵常作為低速、輕載、不太重要的場(chǎng)合的齒常作為低速、輕載、不太重要的場(chǎng)合的齒輪材料；輪材料；適用于高速、輕載、且要求降低適用于高速、輕載、

10、且要求降低噪聲的場(chǎng)合。噪聲的場(chǎng)合。 非金屬材料非金屬材料 二、常用齒輪材料二、常用齒輪材料 鋼材的韌性好，耐沖擊，通過(guò)熱處理和化學(xué)處理可鋼材的韌性好，耐沖擊，通過(guò)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(lái)制造齒輪。改善材料的機(jī)械性能，最適于用來(lái)制造齒輪。 耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于大尺寸齒輪。耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于大尺寸齒輪。含碳量為含碳量為(0.150.6)%(0.150.6)%的碳素鋼或合金鋼。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。一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。 ： 熱處理方法熱處理方法表面淬火表面淬火滲碳淬火滲碳淬火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)正火正火滲氮滲氮 一般用于中碳鋼

11、和中碳合金鋼，如一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr等。表等。表面淬火后輪齒變形小，可不磨齒，硬度可達(dá)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。面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。1.1.表面淬火表面淬火-高頻淬火、火焰淬火高頻淬火、火焰淬火三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理 2. 2. 滲碳淬火滲碳淬火 滲碳鋼為含碳量滲碳鋼為含碳量0.150.25%的低碳鋼和低碳合金鋼，的低碳鋼和低碳合金鋼，如如20、20Cr等。齒面硬度達(dá)等。齒面硬度達(dá)5662HRC，齒面接觸強(qiáng)，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度

12、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。重要傳動(dòng)。通常滲碳淬火后要磨齒。 ： 調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如4545、40Cr40Cr、35SiMn35SiMn等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：220260HBS 220260HBS 。因?yàn)橛捕炔桓?，故可在熱處理后精。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。切齒形，且在使用中易于跑合。3.3.調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)4. 正火正火 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

13、中碳鋼正火處削性能。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。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)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。氮化處理溫度低，輪齒變形小，適用于難以磨齒的場(chǎng)合，如內(nèi)齒輪。材料為：以磨齒的場(chǎng)合，如內(nèi)齒輪。材料為：38CrMoAlA.5. 滲氮滲氮 ： 特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用： 調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，HBS 350HBS 350，屬軟齒，屬軟齒面，工藝簡(jiǎn)單、用于一般傳動(dòng)。當(dāng)大小齒輪都是軟齒面，工藝簡(jiǎn)單、用于一般傳動(dòng)。當(dāng)大小

14、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)，小輪比大輪硬度高理時(shí)，小輪比大輪硬度高: 2050HBS: 2050HBS 表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面硬度高，屬硬度高，屬硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于結(jié)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(chǎng)合。構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。 ： 四、齒輪材料選用的基本原則四、齒輪材料選用的基本原則 1) 1) 齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強(qiáng)度、壽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；命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等； 2

15、)2)應(yīng)考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和應(yīng)考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和 制造工藝；制造工藝； 3)3)正火碳鋼，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊正火碳鋼，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；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于在中等沖擊載荷 下工作的齒輪；下工作的齒輪； 6)6)鋼制軟齒面齒輪，其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保鋼制軟齒面齒輪，其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保 持在持在3050HBS或更多?；蚋唷?4)4)合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工 作的齒輪；作的齒輪； 5)5)航空齒輪要求尺寸盡

16、可能小，應(yīng)采用表面硬化處航空齒輪要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處 理的高強(qiáng)度合金鋼；理的高強(qiáng)度合金鋼； ： 10-4 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷 齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算中所用的載荷，即：齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算中所用的載荷，即：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，且沿接觸線分布不造誤差的影響，載荷會(huì)有所增大，且沿接觸線分布不均勻。均勻。接觸線單位長(zhǎng)度上的最大載荷為：接觸線單位長(zhǎng)度上的最大載荷為：nKFFcaK為載荷系數(shù)，其值為：為載荷系數(shù)，其值為：KKA Kv K K F Fn n 為輪齒所受的公稱(chēng)法向載荷。為輪齒

17、所受的公稱(chēng)法向載荷。式中：式中：KA 使用系數(shù)使用系數(shù)Kv 動(dòng)載系數(shù)動(dòng)載系數(shù)K齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)K齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù) ： 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)、橡膠和塑料

18、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 1.501.2

19、5 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 2.251.75 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(guò)撓性件相連接時(shí)，當(dāng)外部的機(jī)械與齒輪裝置間通過(guò)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10-2 使用系數(shù)使用

20、系數(shù)KA ： 研制研制動(dòng)動(dòng)載載系系數(shù)數(shù)Kv 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0 10 20 30 40 50 m/s Kv 十分精密的齒輪裝置十分精密的齒輪裝置10 8 7 6 9 表表10-3 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 1.34K H 1.34限制限制條件條件K H對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)非對(duì)稱(chēng)非對(duì)稱(chēng)懸臂懸臂 ： K HK H1.031.031.061.081.101.21.31.5234561.031.031.061.081.101.21.31.5234561.03 1.044 1.06 1.1 1

21、.2 1.3 1.5 2 3 4彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù) K Fb/h=31264K F ： 改善齒向載荷不均勻的措施：改善齒向載荷不均勻的措施： 1）增大軸、軸承及支座的剛度；增大軸、軸承及支座的剛度；5）輪齒修形（腰鼓齒）。輪齒修形（腰鼓齒）。4）盡可能避免懸臂布置；盡可能避免懸臂布置；3）適當(dāng)限制輪齒寬度；適當(dāng)限制輪齒寬度；2）對(duì)稱(chēng)軸承配置；對(duì)稱(chēng)軸承配置；b(0.00050.001)b ： 10-5 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 一、一、輪齒受力分析輪齒受力分析 T1112dTFtacos/tnFFatgFF

22、Ftrr21圓周力：圓周力：徑向力：徑向力：法向力：法向力：小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：mmNnPPT161611055.910P P為傳遞的功率（為傳遞的功率（KWKW） 1 1-小齒輪上的角速度，小齒輪上的角速度，n n1 1-小齒輪上的轉(zhuǎn)速小齒輪上的轉(zhuǎn)速 d d1 1-小齒輪上的分度圓直徑，小齒輪上的分度圓直徑，-壓力角壓力角各作用力的方向如圖各作用力的方向如圖O22（從動(dòng)）（從動(dòng)）O1N1N2tt1（主動(dòng)）（主動(dòng)）T1c d12d22 FtFrFnFn為了計(jì)算輪齒強(qiáng)度，設(shè)計(jì)軸和軸承，有必要分析輪齒上的作用力。10-5 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 O

23、2O1tt1（主動(dòng)）（主動(dòng)）N1N2c d12Fn一、一、輪齒受力分析輪齒受力分析 rbO30 30 二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 假定載荷僅由一對(duì)輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計(jì)算。齒頂嚙假定載荷僅由一對(duì)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。合時(shí)，彎矩達(dá)最大值。hFcaF2F1S分量F2產(chǎn)生壓縮應(yīng)力可忽略不計(jì)，彎曲力矩：彎曲力矩： M=Fnhcos危險(xiǎn)界面的彎曲截面系數(shù)：危險(xiǎn)界面的彎曲截面系數(shù)：6b2SWWMF0理論彎曲應(yīng)力：理論彎曲應(yīng)力：2cos6bshFn危險(xiǎn)截面：危險(xiǎn)截面：齒根圓角齒根圓角30 切線兩切點(diǎn)連線處。切線兩切點(diǎn)連線處。齒頂受力：齒頂受力：Fn，可分解成兩

24、個(gè)分力：，可分解成兩個(gè)分力：F1 = Fncos F2 = Fn sin-產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力（忽略）；（忽略）；- -產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略FnABABFF取mKSmKhsh,注意：注意：計(jì)算時(shí)?。河?jì)算時(shí)取： 較大者，計(jì)算結(jié)果應(yīng)較大者，計(jì)算結(jié)果應(yīng)圓整圓整, 且且m 1.5引入齒寬系數(shù)：引入齒寬系數(shù)：d=b/d1mmzYYYTKmFdSaFaF32112得設(shè)計(jì)公式：得設(shè)計(jì)公式：111FsaFaYY222FsaFaYY 在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下可適當(dāng)選取較多的齒數(shù)，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)。以使傳動(dòng)平穩(wěn)。MPabmYKKbmmK

25、bmKKFatshtshFF1F21F2t10FKcoscos6FK)(coscosF6aa代入：代入： d1 = m z10FsaFatsaFFbmYYKFY22131FdsaFaFFzmYYYTK齒形系數(shù)、應(yīng)力校正系數(shù)齒形系數(shù)、應(yīng)力校正系數(shù) 三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算222121211111EELFnH2sin111adCN2sin222adCN赫茲公式：赫茲公式：“+ +”用于外嚙合，用于外嚙合，“- -”用于內(nèi)嚙合用于內(nèi)嚙合 節(jié)圓處齒廓曲率半徑：節(jié)圓處齒廓曲率半徑：齒數(shù)比齒數(shù)比: u= z2 /z1 = d2 /d1 = 2 /1 1211221)(112112s

26、in)(2adddd a1sin211duuO22（從動(dòng)）（從動(dòng)）O1N1N2tt1（主動(dòng)）（主動(dòng)）T1c d12d22 C12代入赫茲公式得：代入赫茲公式得：aaaZZuudbdFKtHE2111H1cossincos22引入齒寬系數(shù)：引入齒寬系數(shù)：d=b/d1aasincos2HZ令-區(qū)域系數(shù)區(qū)域系數(shù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式： 1FH11HuubdKZZZtHEH得設(shè)計(jì)公式：得設(shè)計(jì)公式：標(biāo)準(zhǔn)齒輪：標(biāo)準(zhǔn)齒輪：ZE=2.5模數(shù)模數(shù)m不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的依據(jù)。不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的依據(jù)。注意：注意：因兩個(gè)齒輪的因兩個(gè)齒輪的H1= H2 ，故按此強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)齒，

27、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)代入輪傳動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代入H 1和和H 2中較小者。中較小者。 1T2H311HuudKZZZdHEH32H11Z12HEdHZZuuTKd彈性影彈性影響系數(shù)響系數(shù) 用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪分度圓直徑用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪分度圓直徑d1(或模數(shù)或模數(shù)m)時(shí)，時(shí)，因載荷系數(shù)中的因載荷系數(shù)中的KV、K、K不能預(yù)先確定，故可先試不能預(yù)先確定，故可先試選一載荷系數(shù)選一載荷系數(shù)Kt。算出。算出d1t(或或 mnt）后，用）后，用d1t再查取再查取KV、K、K從而計(jì)算從而計(jì)算K。若。若K與與Kt接近，則不必修改原設(shè)計(jì)。接近，則不必修改原設(shè)計(jì)。否則，按下式修正原設(shè)計(jì)。否則

28、，按下式修正原設(shè)計(jì)。3tt 11KKdd 3tntnKKmm 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：mmzYYYTKmFdSaFaF32112接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：32H11Z12HEdHZZuuTKd一、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇一、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 1壓力角壓力角a a的選擇的選擇2齒數(shù)的選擇齒數(shù)的選擇一般，閉式齒輪傳動(dòng)一般，閉式齒輪傳動(dòng): z z1=20403齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) d的選擇的選擇z z1m重合度重合度 傳動(dòng)平穩(wěn)傳動(dòng)平穩(wěn)抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低齒高齒高h(yuǎn) 切削量切削量 、滑動(dòng)率、滑動(dòng)率因此，在保證彎曲疲勞強(qiáng)度的前提下，齒數(shù)選得多一些好！ d 齒寬齒寬b

29、 強(qiáng)度強(qiáng)度 ，但，但 d過(guò)大將導(dǎo)致過(guò)大將導(dǎo)致K一般情況下取一般情況下取 a a =20 d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)力與精度選擇齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)開(kāi)式齒輪傳動(dòng): z z1=1720 z z2=uz z1齒寬齒寬bb= d d d1 , b1=b+(510) mm ： 說(shuō)明：說(shuō)明：1)大小齒輪皆為硬齒面時(shí)，大小齒輪皆為硬齒面時(shí)， d應(yīng)取小值，否則取大值；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；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)，）機(jī)床中的齒輪，若傳遞功率不大時(shí)， d可小到可小到0.2 4

30、)非金屬齒輪可?。悍墙饘冽X輪可?。?d =0.51.2表表10-7 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表 d =b/d1 裝置狀況裝置狀況兩支撐相對(duì)小兩支撐相對(duì)小齒輪對(duì)稱(chēng)布置齒輪對(duì)稱(chēng)布置兩支撐相對(duì)小齒兩支撐相對(duì)小齒輪非作對(duì)稱(chēng)布置輪非作對(duì)稱(chēng)布置懸臂布置懸臂布置 d 0.91.4 (1.21.9) 0.71.5 (1.11.65) 0.40.6二、齒輪的許用應(yīng)力二、齒輪的許用應(yīng)力 MPaSKNlim許用接觸應(yīng)力：許用接觸應(yīng)力：limlim -齒輪的齒輪的 疲勞極限疲勞極限, 由實(shí)驗(yàn)確定由實(shí)驗(yàn)確定, S -疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，查表疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，查表10-4 確定。確定。K N-壽命系數(shù)，可查圖

31、求得。壽命系數(shù)，可查圖求得。N =60njLh ： 表表10-7 安全系數(shù)安全系數(shù)SH和和SFSHSF安全系數(shù)安全系數(shù)軟齒面軟齒面（HBS 350）硬齒面硬齒面（HBS 350）重要的傳動(dòng)、滲重要的傳動(dòng)、滲碳淬火齒輪或鑄碳淬火齒輪或鑄造齒輪造齒輪1.01.11.31.41.11.21.41.61.62.21.3 ： 彎曲疲勞壽命系數(shù)彎曲疲勞壽命系數(shù)KN3.02.52.01.81.61.41.21.00.80.7103 104 105 106 107 108 109 1010NKFN研制調(diào)質(zhì)鋼，球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵調(diào)質(zhì)鋼，球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵N0滲碳淬火鋼、表面淬火鋼滲碳淬火鋼、表面淬火鋼N0氮化鋼

32、、球鐵（鐵素體）、結(jié)構(gòu)鋼、灰氮化鋼、球鐵（鐵素體）、結(jié)構(gòu)鋼、灰鑄鐵鑄鐵N0氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼N0 ： 6004000200100 200 300 HBSFE (MPa)球墨鑄鐵球墨鑄鐵黑色可鍛鑄鐵黑色可鍛鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵MEMEMQMLMQ=MLMEMQ=ML鑄鐵材料的鑄鐵材料的FE6004000200FE (MPa)100 200 HBS正火鋼的正火鋼的FEMEMEML=MQlML=MQl正火處理的鑄鋼正火處理的鑄鋼正火處理的結(jié)構(gòu)鋼正火處理的結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)鋼的調(diào)質(zhì)鋼的FE合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼碳鋼調(diào)質(zhì)碳鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)質(zhì)碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)100 200 300 400

33、HBS600400200FE (MPa)8001000MLMEMQMLMEMQMQ=MLMQ=MLFE (MPa)滲碳淬火鋼及表面硬化鋼的滲碳淬火鋼及表面硬化鋼的FE60040020080010001200450 500 600 700 800 HVI50 55 60 65 HRCMEMQMLMEMQML滲碳淬火鋼滲碳淬火鋼 表面硬化鋼表面硬化鋼 ： 灰鑄灰鑄鐵的鐵的疲勞疲勞極限極限應(yīng)力應(yīng)力Hlim (MPa)500400200600700100 200 300 HBS300MEMQ=ML鑄鐵鑄鐵材料材料的疲的疲勞極勞極限應(yīng)限應(yīng)力力Hlim (MPa)500400600700100 200 3

34、00 HBS300MEMQ=MLMEMQ=ML球墨鑄鐵球墨鑄鐵黑色可鍛鑄鐵黑色可鍛鑄鐵 氮化氮化及氮及氮碳共碳共滲調(diào)滲調(diào)質(zhì)鋼質(zhì)鋼的的FE (MPa)60040020080010001200300 400 500 600 700 800 900 HVI30 35 40 45 50 55 60 65 HRC調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的氮化鋼調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的氮化鋼 （不含鋁）（不含鋁）調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)或正火、碳氮共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)或正火、碳氮共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼MEMQMLMEMQMLME=MQML ： 正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼的疲勞極限應(yīng)力鑄鋼的疲

35、勞極限應(yīng)力Hlim (MPa)500400600200100 150 200 250 HBS300正火處理的結(jié)構(gòu)剛正火處理的結(jié)構(gòu)剛正火處理的鑄剛正火處理的鑄剛MEMEML=MQML=MQ調(diào)質(zhì)處理鋼的疲勞極限應(yīng)力調(diào)質(zhì)處理鋼的疲勞極限應(yīng)力合金調(diào)質(zhì)剛合金調(diào)質(zhì)剛碳鋼調(diào)質(zhì)碳鋼調(diào)質(zhì)合金鑄剛調(diào)質(zhì)合金鑄剛調(diào)質(zhì)碳鋼鑄鋼調(diào)質(zhì)碳鋼鑄鋼調(diào)質(zhì)MEMEMQ=MLML=MQMXMEMQMLMEMLMQ50040060025030070080090010001100FHlim (MPa)100 200 300 400 HBS ： 滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的12001300600150014007008009

36、0010001100FHlim (MPa)研制300 400 500 600 700 800 900HVI35 35 40 45 50 55 60 65 HRCMQMQ調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的滲氮鋼氣體滲氮處理的滲氮鋼調(diào)質(zhì)或正火調(diào)質(zhì)或正火-氮碳共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼氮碳共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的調(diào)質(zhì)鋼氣體滲氮處理的調(diào)質(zhì)鋼ME=MQME=MQMQMQMEMEMLMLMLMLMLMLMEME研制400 500 600 700 800 HVI12001300160015001400170080090010001100FHlim (MPa)MQMQMEMEMLMLMQMQMEMEMLML滲碳合

37、金鋼滲碳合金鋼火焰或感應(yīng)淬火鋼火焰或感應(yīng)淬火鋼滲碳淬火鋼和表面淬火滲碳淬火鋼和表面淬火鋼的疲勞極限應(yīng)力鋼的疲勞極限應(yīng)力 ： 三、三、 齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)制造和安裝齒輪傳動(dòng)裝置時(shí)，不可避免會(huì)產(chǎn)生齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差、兩軸線不平行誤差等。.誤差的影響：誤差的影響：1.1.轉(zhuǎn)角與理論不一致，影響運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性；轉(zhuǎn)角與理論不一致，影響運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性；2.2.瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，出現(xiàn)速度波動(dòng)，引起震動(dòng)、瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，出現(xiàn)速度波動(dòng)，引起震動(dòng)、 沖擊和噪音影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；沖擊和噪音影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；3.3.齒向誤差導(dǎo)致輪齒上的載荷分布不均勻，使輪齒提齒向誤差導(dǎo)致輪齒上的載荷分布不均

38、勻，使輪齒提 前損壞，影響載荷分布的不均勻性。前損壞，影響載荷分布的不均勻性。 國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)GB10095-88GB10095-88給齒輪副規(guī)定了給齒輪副規(guī)定了1212個(gè)精度等級(jí)。其個(gè)精度等級(jí)。其中中1 1級(jí)最高，級(jí)最高，1212級(jí)最低，級(jí)最低，常用的為常用的為6 69級(jí)精度級(jí)精度。 按照誤差的特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，將按照誤差的特性及它們對(duì)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)確準(zhǔn)確性性，傳動(dòng)的，傳動(dòng)的平穩(wěn)性平穩(wěn)性和載荷分布的和載荷分布的均勻性均勻性。精度選擇是以傳動(dòng)的精度選擇是以傳動(dòng)的用途，使用條件，傳遞功率，圓用途

39、，使用條件，傳遞功率，圓周速度周速度等為依據(jù)來(lái)確定。等為依據(jù)來(lái)確定。 ： 研制研制機(jī)器名稱(chēng)機(jī)器名稱(chēng) 精度等級(jí)精度等級(jí) 機(jī)器名稱(chēng)機(jī)器名稱(chēng) 精度等級(jí)精度等級(jí) 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 36 拖拉機(jī)拖拉機(jī) 68 切削機(jī)床切削機(jī)床 38 通用減速器通用減速器 68 航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī) 48 鍛壓機(jī)床鍛壓機(jī)床 69 輕型汽車(chē)輕型汽車(chē) 58 起重機(jī)起重機(jī) 710 載重汽車(chē)載重汽車(chē) 79 農(nóng)機(jī)農(nóng)機(jī) 811 注：主傳動(dòng)齒輪或重要齒輪傳動(dòng)，選靠上限；注：主傳動(dòng)齒輪或重要齒輪傳動(dòng)，選靠上限； 輔助齒輪傳動(dòng)或一般輔助齒輪傳動(dòng)或一般齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。表表10-8 各類(lèi)機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度

40、等級(jí)范圍各類(lèi)機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍 ： 研制研制四、直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的步驟四、直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的步驟 選擇齒輪的材料和熱處理選擇齒輪的材料和熱處理選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù)選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù) d初選載荷系數(shù)初選載荷系數(shù)(如如Kt=1.2)按接觸強(qiáng)度確定直徑按接觸強(qiáng)度確定直徑d1計(jì)算得計(jì)算得mH=d1/z z1 1按彎曲強(qiáng)度確定模數(shù)按彎曲強(qiáng)度確定模數(shù)mF確定模數(shù)確定模數(shù)mt=maxmH ,mF計(jì)算確定載荷系數(shù)計(jì)算確定載荷系數(shù)K= KAKvKK修正計(jì)算模數(shù)修正計(jì)算模數(shù)3/ttKKmm m模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算主要尺寸：計(jì)算主要尺寸：d1=mz z1 d2=mz z2 計(jì)計(jì) 算算 齒齒 寬：寬

41、： b= d d1確定齒寬：確定齒寬：B2=int(b) B1= B2+(35)mm開(kāi)開(kāi) 始始 ： 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。定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)：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：按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核：硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)：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)度校核按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核:開(kāi)式齒輪傳動(dòng)：開(kāi)式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。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

42、已磨掉。mmzYYYTKmFdSaFaF3211222131FdsaFaFFzmYYYTK1T2H311HuudKZZZdHEH32H11Z12HEdHZZuuTKdmmzYYYTKmFdSaFaF32112 ： 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、一、輪齒上的作用力輪齒上的作用力 d12FFF10-7 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、一、輪齒上的作用力輪齒上的作用力1 1T T1 1112dTFttgFFtaacosntrtgFF 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

43、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。FrFtFt長(zhǎng)方體底面長(zhǎng)方體對(duì)角面即輪齒法面F=Ft /cos Fr = F tgn nFrFnFnFnc cFaFabttntnFFFaacoscoscoscos ： 由于由于Fatan ，為了不使軸承承受的軸向力過(guò)大，為了不使軸承承受的軸向力過(guò)大，螺旋角螺旋角 不宜選得過(guò)大，常在不宜選得過(guò)大，常在 之之 間選擇。間選擇。 =820 ： 二二.斜齒輪強(qiáng)度的計(jì)算原理斜齒輪強(qiáng)度的計(jì)算原理斜齒輪的輪齒在受到法向載荷作用后，同樣會(huì)在齒根處產(chǎn)生彎斜齒輪的輪齒

44、在受到法向載荷作用后，同樣會(huì)在齒根處產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，在齒面產(chǎn)生接觸應(yīng)力。斜齒輪上的法向載荷位于載荷曲應(yīng)力，在齒面產(chǎn)生接觸應(yīng)力。斜齒輪上的法向載荷位于載荷作用點(diǎn)的法截面內(nèi)。這樣的載荷在齒根產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，除與作用點(diǎn)的法截面內(nèi)。這樣的載荷在齒根產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，除與載荷和輪齒的大小有關(guān)外，還與法截面內(nèi)的齒形和齒根曲線有載荷和輪齒的大小有關(guān)外，還與法截面內(nèi)的齒形和齒根曲線有關(guān)，齒面接觸應(yīng)力同樣也與該處法截面內(nèi)的齒廓形狀有關(guān)。關(guān)，齒面接觸應(yīng)力同樣也與該處法截面內(nèi)的齒廓形狀有關(guān)。斜齒輪的當(dāng)量齒輪所具有的齒廓形狀與斜齒輪的法面齒形最為斜齒輪的當(dāng)量齒輪所具有的齒廓形狀與斜齒輪的法面齒形最為接近，所以斜齒輪的強(qiáng)度

45、計(jì)算以直齒輪的強(qiáng)度計(jì)算為基礎(chǔ)，將接近，所以斜齒輪的強(qiáng)度計(jì)算以直齒輪的強(qiáng)度計(jì)算為基礎(chǔ)，將斜齒輪轉(zhuǎn)化為當(dāng)量直齒輪來(lái)進(jìn)行?？紤]斜齒輪的當(dāng)量齒輪與實(shí)斜齒輪轉(zhuǎn)化為當(dāng)量直齒輪來(lái)進(jìn)行?？紤]斜齒輪的當(dāng)量齒輪與實(shí)際斜齒輪的差別，比如，斜齒輪的接觸線長(zhǎng)度要比直齒輪長(zhǎng)、際斜齒輪的差別，比如，斜齒輪的接觸線長(zhǎng)度要比直齒輪長(zhǎng)、同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)多、嚙合線傾斜等特點(diǎn)，通過(guò)修正直齒輪的同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)多、嚙合線傾斜等特點(diǎn)，通過(guò)修正直齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式，即可形成斜齒輪強(qiáng)度計(jì)算的一系列公式。強(qiáng)度計(jì)算公式，即可形成斜齒輪強(qiáng)度計(jì)算的一系列公式。 ： 三、齒根彎曲疲勞三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算WMF02coscos6nnnnbs

46、hF名義法向載荷在齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為：名義法向載荷在齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為：引入載荷系數(shù)引入載荷系數(shù)MPabmYKKbmnFatnsnhntF1F21F0FKcoscos6FKammYYzYYTKmFSaFadFn3211cos2cos22131FndsaFaFFzmYYYYTKY - -螺旋角影響系數(shù)。螺旋角影響系數(shù)。 3coszzv ： 四、齒面接觸疲勞四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算系數(shù)接觸疲勞強(qiáng)度的螺旋角cos1T2H311HZuudKZZZZdHEH32H11Z12HEdHZZZuuTKd dm是平均分度圓直徑2121ud 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

47、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 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)直齒圓錐齒輪傳動(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，21211212cottgddddzzumm222122ddR錐距：錐距： 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: R =0.250.35R Rd1d2bB/21 12 2R-0.5bdm2dm1軸線相交且軸交角為軸線相交且軸交角為90度的直齒錐齒輪度的直齒錐齒輪 ： 錐齒輪大端與齒寬中點(diǎn)、齒寬中點(diǎn)與該處當(dāng)量齒輪的幾何參數(shù)之間的關(guān)系：)5 . 01 (Rm mm)5 . 0

48、1 (Rm dd)5 . 01 (Rm hhcos)5 . 01 (cosRvdddmmvvmdz cosz22112coscosuzz2112coscoszzuv12vvvzzu 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 Zv v1717 dm是平均分度圓直徑d1d2bB/21 12 2R-0.5bdm2dm1 dm是平均分度圓直徑R Rd1d2bB/21 12 2R-0.5bdm2dm1 dm12c cFt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；112mtdTF 111coscosatgFFFtr圓周力：圓周力：徑向力：徑向力：

49、軸向力：軸向力：軸向力Fa的方向?qū)蓚€(gè)齒輪都是背著錐頂。asintgFFta輪齒所受總法向力輪齒所受總法向力Fn在小齒輪平均分度圓處分解為三個(gè)分在小齒輪平均分度圓處分解為三個(gè)分力力 : :1 1T T1 1FtFaFrFFnFtFFrFaatgFFtsinsin1 1=cos=cos2 2coscos1 1=sin=sin2 2徑向力指向各自的軸心；當(dāng)當(dāng)1 1+2 2 = 90= 90 時(shí)，有：時(shí)，有： Fr1 =Fa2Fa1 =Fr2于是有：于是有：Fn 二、二、輪齒受力分析輪齒受力分析 三、三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 一對(duì)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)與其當(dāng)量齒輪的強(qiáng)度近似相等。一對(duì)直

50、齒圓錐齒輪傳動(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)。MPauzmYYTKFRRSaFaFF1)5 .01 (2213213FSaFa2212RR115 . 014YYuzTKmF計(jì)算所得模數(shù)計(jì)算所得模數(shù)m m , ,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)（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 10四、四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

51、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：觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式如下： H312RR1EH5 . 014udTKZZHH校核計(jì)算公式：校核計(jì)算公式： 32RR12HE15 . 01)(uTKZZdHH設(shè)計(jì)計(jì)算公式：設(shè)計(jì)計(jì)算公式： 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。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。10-9 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)：由強(qiáng)度計(jì)算只能確定齒輪的主要參數(shù)：如齒數(shù)如齒數(shù)z z、模數(shù)、模數(shù)m、齒寬、齒寬B、螺旋角、螺旋角 、分度圓直徑、分度圓直徑d d 等。等。方法：方法：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主經(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。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：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。主要是確定輪緣