第十三章 齒輪傳動(dòng)

1、機(jī)械工程基礎(chǔ)第2版 主編第一節(jié)概述一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、類(lèi)型和基本要求二、漸開(kāi)線的形成及其性質(zhì)三、漸開(kāi)線齒廓嚙合特性一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、類(lèi)型和基本要求(1)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)用于傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)。(2)齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型和應(yīng)用齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型很多，按兩輪軸線的相對(duì)位置不同，齒輪傳動(dòng)可分為平行軸齒輪傳動(dòng)、相交軸齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)三大類(lèi)。一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、類(lèi)型和基本要求(3)對(duì)齒輪傳動(dòng)的基本要求1)傳動(dòng)平穩(wěn)。2)具有足夠的承載能力和較長(zhǎng)的使用壽命。二、漸開(kāi)線的形成及其性質(zhì)(1)漸開(kāi)線的形成如圖13-1所示，當(dāng)一條直線沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，該直線上任意點(diǎn)K

2、的軌跡AK稱(chēng)為此圓的漸開(kāi)線，此圓稱(chēng)為漸開(kāi)線的基圓(為基圓半徑)。(2)漸開(kāi)線的性質(zhì)1)弧長(zhǎng)等于線段的長(zhǎng)度。2)線段是漸開(kāi)線上任一點(diǎn)K的法線，漸開(kāi)線上任一點(diǎn)的法線必與基圓相切。3)漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小。4)漸開(kāi)線上各點(diǎn)的壓力角不同。二、漸開(kāi)線的形成及其性質(zhì)5)同一基圓形成的任意兩條反向漸開(kāi)線間的公法線長(zhǎng)度處處相等(圖13-4)。6)基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。三、漸開(kāi)線齒廓嚙合特性(1)瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定性(2)中心距可分性由前已得：漸開(kāi)線齒輪的傳動(dòng)比取決于兩輪的基圓半徑，而當(dāng)一對(duì)漸開(kāi)線齒輪制成后，兩輪的基圓半徑就已確定。(3)齒廓間作用力方向不變性如圖13-6所示，一對(duì)漸開(kāi)線齒廓嚙合傳動(dòng)時(shí)，兩齒廓嚙合

3、點(diǎn)的軌跡稱(chēng)為嚙合線，而無(wú)論齒廓在、中的任何一點(diǎn)嚙合，過(guò)嚙合點(diǎn)的齒廓公法線必與兩輪的基圓相切，均為兩基圓的內(nèi)公切線12。第二節(jié)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的一、齒輪各部分的名稱(chēng)二、基本參數(shù)三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸四、常用測(cè)量項(xiàng)目一、齒輪各部分的名稱(chēng)(1)齒頂圓齒頂圓柱面與端平面的交線稱(chēng)為齒頂圓，這個(gè)圓的直徑稱(chēng)為齒頂圓直徑，用表示。(2)齒根圓齒根圓柱面與端平面的交線稱(chēng)為齒根圓，這個(gè)圓的直徑稱(chēng)為齒根圓直徑，用表示。(3)分度圓為設(shè)計(jì)與計(jì)算方便，在前兩圓柱面之間規(guī)定了一個(gè)特定的圓柱面，稱(chēng)為分度圓柱面，齒輪的輪齒尺寸均以此圓柱面為基準(zhǔn)來(lái)確定。(4)齒厚在分度圓上，輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱(chēng)為齒厚，用表示。

4、(5)齒槽寬在分度圓上齒槽兩側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱(chēng)為齒槽寬，用表示。(6)齒距一、齒輪各部分的名稱(chēng)(7)齒頂高齒頂圓與分度圓之間的徑向距離稱(chēng)為齒頂高，用表示。(8)齒根高齒根圓與分度圓之間的徑向距離稱(chēng)為齒根高，用表示。(9)全齒高(10)齒寬輪齒兩個(gè)端面之間的距離，用表示。二、基本參數(shù)(1)齒數(shù)在齒輪整個(gè)圓周上輪齒的數(shù)目稱(chēng)為齒數(shù)，用表示。(2)模數(shù)因分度圓的大小是由齒距和齒數(shù)決定的，且分度圓的周長(zhǎng)。表13-2標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列(單位：)2.優(yōu)先選用第一系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。(3)壓力角由漸開(kāi)線的性質(zhì)可知，漸開(kāi)線上各點(diǎn)的壓力角是不相等的。(4)齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸(1)

5、外齒輪外嚙合齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式見(jiàn)表13-3。表13-3漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式(2)內(nèi)齒輪1)內(nèi)齒輪的齒厚相當(dāng)于外齒輪的齒槽寬，而其齒槽寬相當(dāng)于外齒輪的齒厚。三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸2)內(nèi)齒輪的齒頂圓在分度圓之內(nèi)，而齒根圓在分度圓之外，故其齒根圓比齒頂圓大。(3)齒條1)齒條齒廓是直線，齒廓上各點(diǎn)的法線相互平行，而其移動(dòng)時(shí)，各點(diǎn)的速度方向與大小均相同，故齒條齒廓上各點(diǎn)的壓力角相同。圖13-11齒條各部分名稱(chēng)和符號(hào)2)齒條可視為基圓圓心在無(wú)窮遠(yuǎn)處、基圓半徑為無(wú)窮大的齒輪，其分度圓也為無(wú)窮大，成為分度線。四、常用測(cè)量項(xiàng)目圖13-12公法線長(zhǎng)度的測(cè)量(1)公法線長(zhǎng)度用測(cè)量公

6、法線長(zhǎng)度的方法來(lái)檢驗(yàn)齒輪的精度既簡(jiǎn)便又準(zhǔn)確。四、常用測(cè)量項(xiàng)目表13-4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長(zhǎng)度及跨越齒數(shù)四、常用測(cè)量項(xiàng)目表13-4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長(zhǎng)度及跨越齒數(shù)四、常用測(cè)量項(xiàng)目表13-4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長(zhǎng)度及跨越齒數(shù)四、常用測(cè)量項(xiàng)目表13-4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長(zhǎng)度及跨越齒數(shù)(2)分度圓弦齒厚和弦齒高四、常用測(cè)量項(xiàng)目圖13-14齒厚卡尺測(cè)量弦齒厚(3)固定弦齒厚和弦齒高如圖13-15所示，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)齒條齒廓與齒輪齒廓相切時(shí)，兩切點(diǎn)、間的距離即為固定弦齒厚，用表示。表13-5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的固定弦齒厚和固定弦齒高(單位：)四、常用測(cè)量項(xiàng)目圖13-15固定弦齒厚和固定弦齒高四、

7、常用測(cè)量項(xiàng)目表13-5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的固定弦齒厚和固定弦齒高(單位：)表13-5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的固定弦齒厚和固定弦齒高(單位：)第三節(jié)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)一、正確嚙合條件二、連續(xù)傳動(dòng)條件三、標(biāo)準(zhǔn)中心距一、正確嚙合條件圖13-16漸開(kāi)線齒輪的正確嚙合條件二、連續(xù)傳動(dòng)條件圖13-17齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件三、標(biāo)準(zhǔn)中心距圖13-18標(biāo)準(zhǔn)齒輪的中心距第四節(jié)漸開(kāi)線齒輪的切削加工和變位齒輪概念一、輪齒的切削加工二、根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)三、齒輪傳動(dòng)的精度簡(jiǎn)介四、變位齒輪的概念一、輪齒的切削加工1.仿形法圖13-19仿形法加工齒輪)盤(pán)形銑刀加工)指形銑刀加工一、輪齒的切削加工1.仿形法表13-6銑刀刀號(hào)及

8、加工齒數(shù)的范圍一、輪齒的切削加工2.展成法(1)齒輪插刀加工圖13-20為用齒輪插刀加工齒輪的情況。圖13-20齒輪插刀加工齒輪)插齒加工)加工出的漸開(kāi)線齒廓一、輪齒的切削加工圖13-21齒條插刀加工齒輪)插齒加工)加工出的齒廓一、輪齒的切削加工(2)齒條插刀加工圖13-21為齒條插刀加工齒輪的情況，其加工原理與齒輪插刀加工齒輪的原理相同，只是切制齒廓時(shí)，刀具與輪坯的展成運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動(dòng)。圖13-22齒輪滾刀加工齒輪(3)齒輪滾刀加工圖13-22為齒輪滾刀加工齒輪的情況。一、輪齒的切削加工圖13-23齒輪的根切二、根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)(1)根切現(xiàn)象用展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，如果被加工

9、齒輪的齒數(shù)過(guò)少，刀具就會(huì)將輪坯齒廓齒根部分的漸開(kāi)線切去一部分，這一現(xiàn)象即稱(chēng)為根切，如圖13-23所示。(2)最少齒數(shù)用展成法加工齒輪時(shí)，齒輪的齒數(shù)越少，就越易發(fā)生根切。三、齒輪傳動(dòng)的精度簡(jiǎn)介表13-7齒輪傳動(dòng)常用精度等級(jí)及其應(yīng)用四、變位齒輪的概念1.標(biāo)準(zhǔn)齒輪的局限性1)標(biāo)準(zhǔn)齒輪受到最少齒數(shù)的限制。2)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的中心距不能夠按實(shí)際要求的中心距調(diào)整，限制了其在要求結(jié)構(gòu)緊湊(如變速箱、減速器等)場(chǎng)合的使用。3)一對(duì)相互嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，小齒輪的抗彎強(qiáng)度比大齒輪差，使大、小齒輪的強(qiáng)度無(wú)法進(jìn)行均衡和調(diào)整。2.變位齒輪的概念.變位齒輪的特點(diǎn)四、變位齒輪的概念圖13-24變位齒輪的加工原理及其齒形)切制標(biāo)準(zhǔn)齒

10、輪)切制正變位齒輪)切制負(fù)變位齒輪)變位齒輪的齒形四、變位齒輪的概念)由于模數(shù)、壓力角和齒數(shù)不變，所以變位齒輪的分度圓、基圓和齒形與標(biāo)準(zhǔn)齒輪完全相同，其齒廓曲線和標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒廓曲線是同一基圓上形成的漸開(kāi)線，只是部位不同。)變位齒輪的一些幾何尺寸發(fā)生了變化(見(jiàn)圖-)。第五節(jié)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及特點(diǎn)二、斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸三、斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)和當(dāng)量齒數(shù)四、斜齒圓柱齒輪的公法線長(zhǎng)度和固定弦齒厚一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及特點(diǎn)1.斜齒圓柱齒輪齒廓的形成圖13-2圓柱齒輪齒廓的形成)直齒輪)斜齒輪一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及特點(diǎn)圖13-26輪齒接觸線)直齒圓柱齒

11、輪)斜齒圓柱齒輪一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及特點(diǎn)2.嚙合特點(diǎn)圖13-27斜齒輪分度圓柱展開(kāi)圖二、斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸1.基本參數(shù)(1)螺旋角如圖13-27所示為斜齒輪的分度圓柱及其展開(kāi)圖。圖13-28斜齒圓柱齒輪的旋向)左旋)右旋(2)其他基本參數(shù)除螺旋角外，斜齒輪與直齒輪一樣，也有齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)五個(gè)基本參數(shù)。2.幾何尺寸計(jì)算表13-8斜齒圓柱齒輪主要幾何尺寸計(jì)算公式三、斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)和當(dāng)量齒數(shù)(1)正確嚙合條件圖13-2斜齒圓柱齒輪的重合度三、斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)和當(dāng)量齒數(shù)(2)重合度如圖13-2所示，直齒輪傳動(dòng)的實(shí)際嚙合線長(zhǎng)度為12；而斜齒輪

12、傳動(dòng)嚙合時(shí)，由從動(dòng)輪前端面齒頂與主動(dòng)輪前端面齒根接觸點(diǎn)22開(kāi)始嚙合，如圖13-2所示。(3)當(dāng)量齒輪與當(dāng)量齒數(shù)如前所述，加工斜齒輪時(shí)，銑刀是沿螺旋齒槽方向進(jìn)給的，因此法向齒形是選擇銑刀刀號(hào)的依據(jù)。圖13-斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)三、斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)和當(dāng)量齒數(shù)圖13-31斜齒輪的公法線長(zhǎng)度四、斜齒圓柱齒輪的公法線長(zhǎng)度和固定弦齒厚(1)公法線長(zhǎng)度斜齒輪公法線長(zhǎng)度也有端面和法向兩種。表13-9的值(2)固定弦齒厚和固定弦齒高由前可知，若不能測(cè)量斜齒輪的法向公法線長(zhǎng)度時(shí)，則應(yīng)測(cè)量斜齒輪的固定弦齒厚。第六節(jié)漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算基礎(chǔ)二、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、漸開(kāi)線齒

13、輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算基礎(chǔ)1.輪齒的失效形式(1)輪齒折斷輪齒折斷是輪齒失效中最危險(xiǎn)的一種形式，它不僅導(dǎo)致齒輪傳動(dòng)喪失工作能力，而且可能引起設(shè)備和人身的安全事故。(2)齒面點(diǎn)蝕從理論上講兩齒面接觸時(shí)是線接觸，但由于彈性變形的原因，實(shí)際上是很小的面接觸，因而表面產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力，稱(chēng)為接觸應(yīng)力。(3)齒面磨損因輪齒接觸表面在傳動(dòng)中有相對(duì)滑動(dòng)摩擦，齒面必會(huì)有磨損。一、漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算基礎(chǔ)圖13-34齒面磨損圖13-34齒面磨損(4)齒面膠合在高速重載傳動(dòng)時(shí)，由于嚙合區(qū)局部溫度升高，引起潤(rùn)滑失效；在低速重載時(shí)，油膜不易形成；這兩種情況均導(dǎo)致兩金屬表面直接接觸且互相熔粘在一起，隨著齒面相對(duì)滑動(dòng)，較弱的齒

14、面就會(huì)被撕脫，形成溝痕，如圖13-35所示。(5)齒面塑性變形若采用齒面較軟的齒輪，在重載作用下會(huì)產(chǎn)生局部的金屬流動(dòng)現(xiàn)象，即齒面塑性變形。一、漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算基礎(chǔ)圖13-36齒面塑性變形2.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(1)軟齒面(齒面硬度小于等于350)閉式齒輪傳動(dòng)主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕，故通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。(2)硬齒面(齒面硬度大于350)閉式齒輪傳動(dòng)主要失效形式為輪齒疲勞折斷，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。(3)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)主要失效形式為齒面磨損。一、漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算基礎(chǔ)3.齒輪的常用材料及熱處理表13-10常用的齒輪材料及

15、其力學(xué)性能1)軟齒面齒輪工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高，故經(jīng)濟(jì)性較好，但因齒面硬度不高，限制了承載能力，故宜用于一般要求的齒輪傳動(dòng)中。一、漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算基礎(chǔ)2)在閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)中，為減小膠合的可能性，并使配對(duì)的大小齒輪的壽命接近，應(yīng)使大小齒輪的材料和硬度有所區(qū)別。3)由于鍛鋼的力學(xué)性能優(yōu)于同類(lèi)鑄鋼，所以齒輪材料應(yīng)優(yōu)先選用鍛鋼。4)在小功率和精度要求不高的高速傳動(dòng)中，為減小噪聲，通常小齒輪材料常選尼龍、夾布膠木等非金屬材料，而配對(duì)的大齒輪材料仍選用鋼或鑄鐵，以利于散熱。二、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算1.輪齒的受力分析和計(jì)算載荷(1)輪齒的受力分析如圖13-37所示，以節(jié)點(diǎn)作為計(jì)算點(diǎn)，且忽略齒面間

16、的摩擦力時(shí)，輪齒上的法向力應(yīng)沿著輪齒嚙合點(diǎn)的公法線(即嚙合線)的方向且垂直于齒面。圖13-37直齒圓柱齒輪的受力分析)主動(dòng)輪的受力)一對(duì)齒輪的受力二、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算(2)計(jì)算載荷與載荷系數(shù)上述求得的法向力為理想狀況下的名義載荷。表13-11載荷系數(shù)2.22.42.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算4.主要參數(shù)的選擇2.對(duì)于金屬切削機(jī)床中的齒輪傳動(dòng)，取小值；傳遞功率不大時(shí)，可小到0.2。5.設(shè)計(jì)計(jì)算舉例三、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算圖13-38節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑與接觸應(yīng)力表13-12配對(duì)齒輪的材料系數(shù)(單位：)圖13-39節(jié)點(diǎn)嚙合系數(shù)3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

17、計(jì)算圖13-40接觸疲勞極限)鑄鐵)碳鋼)調(diào)質(zhì))滲碳淬火)滲氮3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算圖13-41接觸疲勞壽命系數(shù)1碳鋼經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)、表面淬火及滲碳，球墨鑄鐵(允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕)2碳鋼經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)、表面淬火及滲碳，球墨鑄鐵3碳鋼調(diào)質(zhì)后氣體滲氮，為鑄鐵4碳鋼調(diào)質(zhì)后液體滲氮3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算圖13-42齒根危險(xiǎn)截面表13-13最小安全系數(shù)和值3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算圖13-43復(fù)合齒形系數(shù)3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算圖13-44齒輪材料的值)鑄鐵)碳鋼正火)調(diào)質(zhì))滲碳、淬火)滲氮3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算圖13-45彎曲疲勞壽命系數(shù)1碳鋼(正火、調(diào)質(zhì))，球墨鑄鐵2碳鋼經(jīng)表面淬火、滲碳3碳鋼調(diào)質(zhì)后氣體滲

18、氮、灰鑄鐵4碳鋼調(diào)質(zhì)后液體滲氮(虛線)4.主要參數(shù)的選擇(1)傳動(dòng)比齒輪減速傳動(dòng)時(shí)，此時(shí)1；當(dāng)增速傳動(dòng)時(shí)，1/，此時(shí)1。(2)齒數(shù)1和模數(shù)對(duì)于閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，在滿(mǎn)足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的條件下，將小齒輪齒數(shù)1取得多一些，可增大重合度，提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，故一般取12040；對(duì)于閉式硬齒面?zhèn)鲃?dòng)及開(kāi)式傳動(dòng)，應(yīng)取較少的齒數(shù)和較大的模數(shù)，以提高輪齒的彎曲強(qiáng)度，故一般取11720。(3)齒寬系數(shù)和齒寬若增大齒寬系數(shù)，使輪齒齒寬增大，可減小兩輪分度圓直徑和中心距，進(jìn)而減小齒輪傳動(dòng)裝置的徑向尺寸，且齒寬越大，齒輪承載能力越強(qiáng)。4.主要參數(shù)的選擇表13-14圓柱齒輪的齒寬系數(shù)5.設(shè)計(jì)計(jì)算舉例例13-1設(shè)計(jì)單級(jí)標(biāo)準(zhǔn)直

19、齒圓柱齒輪減速器的齒輪傳動(dòng)。該減速器用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)。已知傳遞功率10，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速1960，傳動(dòng)比4，預(yù)期壽命10年(每年按300天計(jì))，單班制，每班8。解按下表步驟進(jìn)行計(jì)算表格5.設(shè)計(jì)計(jì)算舉例(4)計(jì)算小齒輪分度圓直徑1(5)計(jì)算圓周速度(1)齒數(shù)(2)模數(shù)(3)分度圓直徑(4)中心距(5)齒寬(1)復(fù)合齒形系數(shù)(2)彎曲疲勞許用應(yīng)力(3)校核齒根彎曲應(yīng)力三、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算1.輪齒的受力分析圖13-46斜齒輪傳動(dòng)的受力分析三、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算4.設(shè)計(jì)計(jì)算舉例例13-2將例13-1中減速器的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)改為斜

20、齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知條件、材料、熱處理以及精度等級(jí)等均不變，試設(shè)計(jì)該斜齒輪傳動(dòng)。解按下表步驟進(jìn)行計(jì)算三、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算表格三、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算(4)計(jì)算中心距(5)計(jì)算螺旋角(6)計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸(1)復(fù)合齒形系數(shù)(2)彎曲疲勞許用應(yīng)力(3)校核齒根彎曲應(yīng)力三、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算第七節(jié)直齒錐齒輪傳動(dòng)一、錐齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用二、錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒數(shù)三、直齒錐齒輪的嚙合傳動(dòng)四、直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算一、錐齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用圖13-48錐齒輪傳動(dòng)二、錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒數(shù)圖13-49球面漸開(kāi)線的形成二、錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒數(shù)圖13-50背錐和當(dāng)量齒數(shù)三、直齒錐齒輪的嚙合

21、傳動(dòng)(1)基本參數(shù)對(duì)于直齒錐齒輪，為便于測(cè)量和計(jì)算，同時(shí)也便于確定傳動(dòng)的外形尺寸，規(guī)定以其大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。表13-15錐齒輪模數(shù)系列(123681990)(單位：)(2)正確嚙合條件(3)傳動(dòng)比(4)幾何尺寸計(jì)算通常直齒錐齒輪的齒高由大端到小端逐漸收縮，稱(chēng)為收縮齒錐齒輪。三、直齒錐齒輪的嚙合傳動(dòng)圖13-5錐齒輪的幾何尺寸三、直齒錐齒輪的嚙合傳動(dòng)表13-16標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式(90)四、直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算.受力分析圖13-53一對(duì)直齒錐齒輪受力分析圖四、直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算2.強(qiáng)度計(jì)算()齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算圖13-54直齒錐齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)()齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算第八節(jié)齒輪

22、的結(jié)構(gòu)一、鍛造齒輪二、鑄造齒輪三、鑲套齒輪四、焊接齒輪一、鍛造齒輪(1)齒輪軸當(dāng)齒輪的齒根圓直徑與相配軸直徑相差很小時(shí)，可將齒輪與軸做成一體，稱(chēng)為齒輪軸，如圖13-5所示。圖13-55齒輪軸)圓柱齒輪軸)錐齒輪軸(2)實(shí)體式齒輪當(dāng)齒頂圓直徑160時(shí)，可采用實(shí)體式齒輪，如圖13-56所示，圖中0.5。一、鍛造齒輪圖13-56實(shí)體式齒輪)圓柱齒輪(2.5)錐齒輪(2)(3)輻板式齒輪當(dāng)齒頂圓直徑160時(shí)，為了減小質(zhì)量和節(jié)省材料，可采用輻板式齒輪。一、鍛造齒輪圖13-57輻板式鍛造圓柱齒輪(500)模鍛圓柱齒輪)自由鍛造圓柱齒輪1.6；(1.21.5)；(2.54)，但不小于810；0.5；0.5；

23、0.5()；1525；(0.20.3)，模鍛；0.3，自由鍛二、鑄造齒輪三、鑲套齒輪四、焊接齒輪圖13-58輻板式鍛造錐齒輪(500)模鍛錐齒輪)自由鍛錐齒輪1.6；(11.2)；(34)，但不小于10；(0.10.17)；、按結(jié)構(gòu)確定四、焊接齒輪圖13-59輻板式鑄造圓柱齒輪)500)6001.6(鑄鋼)；1.8(鑄鐵)；(1.21.5)；(2.54)，但不小于810；0.5；0.5；0.5()；0.25()；0.2，但不小于10四、焊接齒輪四、焊接齒輪圖13-61輪輻式鑄造齒輪1.6(鑄鋼)；1.8(鑄鐵)；(1.21.5)；(2.54)，但不小于8；0.5；0.5；5；6，但不小于10；

24、0.8；0.8；0.8四、焊接齒輪圖13-62鑲套齒輪圖13-63焊接齒輪第九節(jié)蝸 桿 傳 動(dòng)一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類(lèi)型二、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸三、蝸桿傳動(dòng)的受力分析和滑動(dòng)速度四、蝸桿傳動(dòng)的失效形式和常用材料五、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)六、蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算第九節(jié)蝸 桿 傳 動(dòng)圖13-64蝸桿傳動(dòng)一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類(lèi)型1.蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)2.蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型(1)阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿是用直線刃刀具車(chē)削或銑削加工的，切削刃平面通過(guò)蝸桿軸線，如圖13-66所示。圖13-65蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型)圓柱蝸桿)環(huán)面蝸桿)錐蝸桿一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類(lèi)型1.蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)2.蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型

25、(1)阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿是用直線刃刀具車(chē)削或銑削加工的，切削刃平面通過(guò)蝸桿軸線，如圖13-66所示。圖13-66阿基米德蝸桿一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類(lèi)型(2)法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿加工時(shí)，常將車(chē)刀的切削刃置于齒槽中點(diǎn)螺旋線的法向剖面內(nèi)，其端面齒廓為延伸漸開(kāi)線，如圖13-67所示。(3)漸開(kāi)線蝸桿如圖13-68所示，漸開(kāi)線蝸桿是齒面為漸開(kāi)線螺旋面的圓柱蝸桿。一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類(lèi)型圖13-68漸開(kāi)線蝸桿二、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸1.蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)(1)模數(shù)、壓力角如圖13-69所示，通過(guò)蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面稱(chēng)為中間平面，它是蝸桿的軸面，又是蝸輪的端面。圖13-69蝸桿傳動(dòng)

26、的幾何尺寸(2)蝸桿分度圓直徑為保證蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合，切制蝸輪的滾刀除外徑稍大些外，其余尺寸和齒形參數(shù)須與相嚙合的蝸桿尺寸相同，這樣就要配備許多加工蝸輪的滾刀。二、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸表13-17圓柱蝸桿的模數(shù)和分度圓直徑的搭配值二、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸表13-17圓柱蝸桿的模數(shù)和分度圓直徑的搭配值二、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸(3)蝸桿導(dǎo)程角將蝸桿的分度圓柱展開(kāi)如圖13-70所示。圖13-70蝸桿分度圓導(dǎo)程角二、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸(4)正確嚙合條件(5)蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)和傳動(dòng)比蝸桿頭數(shù)1的選擇與傳動(dòng)比、傳動(dòng)效率及制造的難易程度等都有關(guān)系，其推薦值為1，2，4，

27、6。表13-18蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)的推薦值2.蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸二、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸表13-19標(biāo)準(zhǔn)圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要幾何尺寸計(jì)算公式二、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸圖13-71蝸桿傳動(dòng)的受力分析三、蝸桿傳動(dòng)的受力分析和滑動(dòng)速度1.受力分析圖13-72蝸桿傳動(dòng)作用力方向判別圖13-73蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度2.滑動(dòng)速度四、蝸桿傳動(dòng)的失效形式和常用材料(1)失效形式由于蝸桿傳動(dòng)中蝸桿與蝸輪齒面間存在較大的相對(duì)滑動(dòng)，摩擦發(fā)熱大、磨損嚴(yán)重，故其主要失效形式為齒面膠合、點(diǎn)蝕及磨損。(2)常用材料由蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式可知，蝸桿、蝸輪的材料不僅要有足夠的強(qiáng)度，還要有良好的減摩性、耐磨性以及

28、抗膠合性能。表13-20蝸桿常用材料及應(yīng)用四、蝸桿傳動(dòng)的失效形式和常用材料表13-21蝸輪的常用材料及應(yīng)用圖13-7蝸桿結(jié)構(gòu))車(chē)制蝸桿)銑制蝸桿五、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)1.蝸桿結(jié)構(gòu)2.蝸輪結(jié)構(gòu)(1)整體式主要用于蝸輪分度圓直徑小于100的青銅蝸輪或任意直徑的鑄鐵蝸輪，如圖13-75所示。(2)輪箍式當(dāng)蝸輪直徑較大時(shí)，為了節(jié)省貴重金屬，將青銅齒圈與鑄鐵輪心通常采用7/6或7/6配合，并加臺(tái)肩和螺釘固定，如圖13-75所示。(3)螺栓聯(lián)接式當(dāng)蝸輪分度圓直徑大于400時(shí)，可將齒圈與輪心用鉸制孔用螺栓聯(lián)接，如圖13-75所示。五、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)圖13-75蝸輪的結(jié)構(gòu))整體式)輪箍式)螺栓聯(lián)接式)鑲鑄式1

29、.710，210，(1.61.8)，(1.21.8)(0.0750.12)5，2，0.3，0.25當(dāng)1、2或3，0.754，0.67五、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)(4)鑲鑄式大批生產(chǎn)時(shí)常采用鑲鑄式，如圖13-75所示，即將青銅輪緣鑲鑄在鑄鐵輪心上，而輪心在澆鑄前已預(yù)制出榫槽以防滑動(dòng)。六、蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算表-青銅蝸輪的許用接觸應(yīng)力()六、蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算表-鋁鐵青銅及鑄鐵蝸輪的許用接觸應(yīng)力()七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算()蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算由于蝸桿傳動(dòng)效率低，發(fā)熱量大，在連續(xù)工作的閉式傳動(dòng)中，如果不及時(shí)散熱，將使?jié)櫥偷臏囟壬^(guò)高，使?jié)櫥?，?dǎo)致齒面膠合，所以對(duì)連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動(dòng)要進(jìn)行散熱計(jì)算。

30、()蝸桿傳動(dòng)裝置的散熱若潤(rùn)滑油的工作溫度超過(guò)許可溫度，或散熱面積不足時(shí)，可采用下列辦法提高散熱能力。)在箱體的外表加散熱片以增加散熱面積。)在蝸桿的端面安裝風(fēng)扇(見(jiàn)圖-)，加速空氣流通，提高散熱系數(shù)。)在箱體的油池內(nèi)安裝蛇形水管，用循環(huán)水冷卻(見(jiàn)圖-)。)采用循環(huán)壓力噴油潤(rùn)滑冷卻(見(jiàn)圖-)。七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算圖13-76蝸桿傳動(dòng)裝置的散熱)風(fēng)扇冷卻)蛇形水管冷卻)循環(huán)壓力噴油冷卻七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算.齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和類(lèi)型)齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，適用的圓周速度和功率范圍廣；缺點(diǎn)是：制造成本和安裝精度要求高，

31、不宜用于距離較大的兩軸間的傳動(dòng)。)齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 按兩輪軸線的相對(duì)位置不同可分為平行軸齒輪傳動(dòng)、相交軸齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)三類(lèi)。按齒輪的齒線不同又可分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、圓柱齒輪和錐齒輪傳動(dòng)等。 按工作條件不同可分為開(kāi)式齒輪傳動(dòng)和閉式齒輪傳動(dòng)。 按齒廓曲線不同可分為漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)、擺線齒輪傳動(dòng)和圓弧線齒輪傳動(dòng)三種。)對(duì)齒輪傳動(dòng)的基本要求是：傳動(dòng)平穩(wěn)，具有足夠的承載能力和較長(zhǎng)的使用壽命。)漸開(kāi)線齒廓嚙合特性是：瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定不變，中心距可分和齒廓間作用力方向不變。2.漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪有齒數(shù)、模數(shù)、

32、壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)五個(gè)基本參數(shù)。)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：兩輪的模數(shù)分別相等，壓力角分別相等。)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的連續(xù)傳動(dòng)條件是：端面重合度。)一對(duì)外嚙合漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距()。)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何計(jì)算，見(jiàn)表-。3.漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的加工和根切)漸開(kāi)線齒輪輪齒的切削加工方法主要有仿形法和展成法兩種。七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算)根切現(xiàn)象是指用展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，當(dāng)被加工齒輪的齒數(shù)過(guò)少，刀具將輪坯齒廓齒根部分的漸開(kāi)線切去一部分的現(xiàn)象。)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪避免根切的最少齒數(shù)：正常齒制(，)，；短齒制(.，)，。.斜齒圓柱齒輪傳動(dòng))斜齒圓柱

33、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 一對(duì)斜齒圓柱齒輪的輪齒是逐漸進(jìn)入并逐漸退出嚙合的，與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)相比，其沖擊、振動(dòng)和噪聲小，故傳動(dòng)平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪好。七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 斜齒圓柱齒輪的輪齒是螺旋狀的，與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)相比，實(shí)際嚙合的輪齒對(duì)數(shù)多，使每對(duì)輪齒的承載相應(yīng)減少，故承載能力比直齒圓柱齒輪強(qiáng)。)斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算 斜齒圓柱齒輪的端平面和法向平面的概念，標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)在法向平面上。 斜齒圓柱齒輪有螺旋角、齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)六個(gè)基本參數(shù)。 斜齒圓柱齒輪的主要幾何尺寸計(jì)算，見(jiàn)表-8。)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是：兩輪的法向模數(shù)和法向壓力角應(yīng)分別相等；兩輪的

34、螺旋角應(yīng)大小相等，旋向相反(內(nèi)嚙合時(shí)旋向相同)。七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算)斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù) 斜齒圓柱齒輪當(dāng)量齒輪的概念。 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪避免根切的最少齒數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪避免根切的最少齒數(shù)比直齒輪少，在相同的條件下其結(jié)構(gòu)比直齒輪緊湊。5.漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算)齒輪傳動(dòng)的主要失效形式有：輪齒折斷(輪齒的短期過(guò)載折斷或齒根疲勞折斷)、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合和齒面塑性變形五種。七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算)對(duì)齒輪的材料要求是：齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒芯具有足夠的韌性，同時(shí)還應(yīng)具有良好的熱加工工藝性、切削加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性。)漸開(kāi)線圓柱齒輪

35、傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則： 對(duì)于軟齒面(齒面硬度)閉式齒輪傳動(dòng)，因其主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 對(duì)于硬齒面(齒面硬度)閉式齒輪傳動(dòng)，因其主要失效形式是輪齒疲勞折斷，故按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。七、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 對(duì)于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是齒面磨損，通常按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并考慮磨損的影響，將按強(qiáng)度計(jì)算所求的模數(shù)增大%。)主要參數(shù)的選擇 傳動(dòng)比通常單級(jí)傳動(dòng)比(直齒)、(斜齒)；當(dāng)時(shí)，宜采用多級(jí)傳動(dòng)。 齒數(shù)和模數(shù)對(duì)于軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)，一般取，在滿(mǎn)足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的前提下，將取得多些，取得小些(傳遞動(dòng)力時(shí)，應(yīng)使.)，這樣可以增大重合度、提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性；對(duì)于硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，應(yīng)取較少的(一般取)和較大的