第八章齒輪傳動

1、第八章第八章 齒輪傳動齒輪傳動8.1 概述概述特點：特點： 瞬時傳動比恒定瞬時傳動比恒定 傳動效率高傳動效率高 工作可靠使用壽命長工作可靠使用壽命長 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊緊湊 適應(yīng)范圍大適應(yīng)范圍大 缺點：齒輪加工時需要專用的機床和刀缺點：齒輪加工時需要專用的機床和刀具，成本高；精度低時噪音大；不易用于具，成本高；精度低時噪音大；不易用于軸間距過大的傳動軸間距過大的傳動齒輪傳動的分類：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、機床、航空發(fā)動機農(nóng)業(yè)機械、建筑機械簡易機械按齒面硬度： 軟齒面：350HBS（38HRC）硬齒面：350HBS （38HRC）精度等級：圓柱齒輪13個 0級最高

2、常用：68級圓錐齒輪 12個精度等級 1-128.2 輪齒的失效形式及計算準則輪齒的失效形式及計算準則 疲勞折斷過載折斷全齒折斷(齒根)(直齒)局部折斷(斜齒受載不均)1.折斷折斷閉式閉式硬齒面、硬齒面、脆性脆性材料齒輪傳動的主要破壞形式疲勞折斷疲勞折斷：突然折斷突然折斷：BFlimFF輪齒折斷輪齒折斷防止措施：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.對齒根部分進行強化處理，如噴丸，碾壓。提高F發(fā)生部位：發(fā)生部位：一般出現(xiàn)在一般出現(xiàn)在齒齒根表面靠近節(jié)線處。根表面靠近節(jié)線處。（載荷大；速度低難形成

3、油膜)H反復(fù)裂紋擴展麻點狀脫落2.齒面失效齒面失效閉式閉式軟齒面軟齒面齒輪傳動的主要破壞形式。1) 1) 齒齒 面面 疲疲 勞勞 點點 蝕蝕軟齒面新齒輪-局限性點蝕擴展性點蝕硬齒面齒輪-擴展性點蝕防止措施：1.提高齒面硬度2.選用粘度大的潤滑油。減小摩擦。3.提高加工精度，降低齒面粗糙度。減少裂紋源。當齒面所受的壓力很大且潤滑效果差，或壓力很大而速度很高時，由于發(fā)熱大，瞬時溫度高，相嚙合的齒面發(fā)生粘聯(lián)現(xiàn)象，此時兩齒面有相對滑動，粘接的地方被撕裂。 這叫熱膠合熱膠合。潤滑失效潤滑失效表面粘連表面粘連沿運動方向撕裂沿運動方向撕裂 低速重載的齒輪，油膜遭破壞也發(fā)生膠合現(xiàn)象。這時齒面溫度無明顯增高，這

4、種膠合冷膠合。冷膠合。高速重載、低速重載閉式高速重載、低速重載閉式傳動的主要破壞形式。2) 2) 齒齒 面面 膠膠 合合防止措施：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.選用粘度大的潤滑油4.采用齒廓修形，以減少嚙入沖擊。齒形破壞齒形破壞1）磨粒磨損磨粒磨損：由于金屬微粒，灰石砂粒進入齒輪引起的磨損。2）跑合磨損跑合磨損：一般指新機器。開式齒輪傳動開式齒輪傳動易發(fā)生磨粒磨損。3)3)齒齒 面面 磨磨 粒粒 磨磨 損損防止措施：防止措施： 1. 采用閉式傳動采用閉式傳動 2.提高齒面硬度、提高齒面硬度、 3.改善潤滑和密封條件改善潤滑和密封條件過載，油膜破壞齒面沿

5、摩擦力方向塑性變形主凹、從凸主凹、從凸21低速重載低速重載軟齒面軟齒面閉式閉式傳動傳動的主要破壞形式。的主要破壞形式。4)4)輪齒輪齒 塑塑 性性 變變 形形齒體塑性變形：突然過載引起的輪齒歪斜齒面塑性變形：防止措施：1.提高齒面硬度2.提高潤滑油粘度折斷折斷:疲勞折斷過載折斷全齒折斷(齒根)(直齒)局部折斷(斜齒受載不均)H反復(fù)裂紋擴展麻點狀脫落靠近節(jié)線的齒根表面 齒面膠合齒面膠合:齒面磨粒磨損齒面磨粒磨損:潤滑失效表面粘連沿運動方向撕裂磨粒磨損齒形破壞輪齒塑性變形輪齒塑性變形: 齒面沿摩擦力方向塑性變形（齒面） 主凹、從凸主凹、從凸齒面點蝕齒面點蝕:.齒面失效: *閉式傳動 *開式傳動 *

6、閉式高速重載傳動軟齒面硬齒面齒面點蝕輪齒折斷齒面磨粒磨損齒面膠合*低速重載軟齒面齒面塑性變形各種場合的主要失效形式(二二) 齒輪傳動常用計算準則齒輪傳動常用計算準則: 防齒面點蝕防齒面點蝕防輪齒折斷防輪齒折斷齒面接觸接觸疲勞強度計算求中心距求中心距a齒根彎曲彎曲疲勞強度計算求模數(shù)求模數(shù) 常用的計算方法計算方法: 硬硬齒面(折斷):按齒面強度設(shè)計(先求先求a) 按彎曲彎曲強度校核校核按彎曲強度設(shè)計(先求先求m )按齒面齒面強度校核校核按彎曲強度設(shè)計(求求m ) 考慮磨損磨損將F (0.70.8) (許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力)軟軟齒面(點蝕): 開式開式傳動: (磨損)閉式閉式傳動8.3 齒輪材料

7、及其熱處理齒輪材料及其熱處理一、齒輪材料一、齒輪材料對材料的基本要求：對材料的基本要求：*齒面有足夠的硬度；齒面有足夠的硬度；*輪芯有足夠的強度和韌性；輪芯有足夠的強度和韌性；*具有良好的機械加工和熱處理工藝性；具有良好的機械加工和熱處理工藝性；*價格低。價格低。制造齒輪常用材料：制造齒輪常用材料：鋼、鑄鐵、有色金屬、非金屬材料鋼、鑄鐵、有色金屬、非金屬材料機械性能材料牌號熱處理方法強度極限B（MPa）屈服極限s（MPa）硬度 HB、HRC或 HV應(yīng)用范圍正火580290HB162217低中速、中載的非重要齒輪調(diào)質(zhì)640350HB217255低中速、中載的重要齒輪45調(diào)質(zhì)、表面淬火HRC405

8、0（齒面）高速、中載而沖擊較小的齒輪調(diào)質(zhì)700500HB241286低中速、中載的重要齒輪40Cr調(diào)質(zhì)、表面淬火HRC4855高速、中載、無劇烈沖擊的齒輪調(diào)質(zhì)700550HB217269低中速、中載的重要齒輪38SiMnMo調(diào)質(zhì)、表面淬火HRC4555高速、中載、無劇烈沖擊的齒輪表表8-2 齒輪常用材料的機械性能及應(yīng)用范圍齒輪常用材料的機械性能及應(yīng)用范圍二二 、熱處理方法、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30-50HBS硬齒面：整體淬火、表面淬火、滲碳淬火、 化學(xué)熱處理1.軟齒面閉式齒輪傳動的主要失效形式是 。A.齒面膠合B.齒面疲勞點蝕C.齒面磨損D.輪齒折斷2.高

9、速重載齒輪傳動，最可能出現(xiàn)的失效形式是 。A.齒面膠合B.齒面疲勞點蝕C.齒面磨損D.輪齒塑性變形AB3.在開式齒輪傳動中，齒輪模數(shù)應(yīng)根據(jù) 。確定，再考慮磨損適當增大。A.齒根彎曲疲勞強度B.齒面接觸疲勞強度C.齒面膠合強度D.齒輪工作環(huán)境4.輪齒疲勞點蝕通常首先出現(xiàn)在齒廓的 部位。A.齒頂附近B.齒根附近C.節(jié)線上D.節(jié)線靠近齒根處DA5.下列措施中， 。不利于提高輪齒抗疲勞折斷能力。A.減小齒根圓角半徑B.減小齒面粗糙度C.減輕加工損傷D.表面強化處理6.因發(fā)生全齒折斷而失效的齒輪，通常是 。A.人字齒輪B.齒寬較大、齒向受載不均 的直齒圓柱齒輪C.齒寬較小的直齒圓柱齒輪D.斜齒圓柱齒輪C

10、A7.在齒輪熱處理加工中，輪齒材料達到 。狀態(tài)時 將有利于提高齒輪抗疲勞強度和抗沖擊載荷作用的能力。A.齒面硬、齒芯脆B.齒面軟、齒芯脆C齒面軟、齒芯韌.D齒面硬、齒芯韌.8.除了調(diào)質(zhì)外，軟齒面齒輪常用的熱處理方法還有 。A.滲碳淬火B(yǎng).正火C.滲氮D.碳氮共滲BD9.提高齒輪的抗點蝕能力，課采取 措施A.減少齒輪傳動的中心距B.采用閉式齒輪C.減少齒數(shù)、增大模數(shù)D.提高齒面硬度10.斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)與模數(shù)不變，弱若增大螺旋角，則分度圓直徑 。A.不變B.增大C.減少D.不一定增大或減少BD載荷系數(shù)載荷系數(shù)KKKKKKA8.4 齒輪傳動的計算載荷齒輪傳動的計算載荷名義載荷：名義載荷：由額定功

11、率計算出的載荷由額定功率計算出的載荷計算載荷：計算載荷：名義載荷乘以載荷系數(shù)名義載荷乘以載荷系數(shù)一、使用系數(shù)一、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： 原動機和工作機的工作特性、質(zhì)量比，聯(lián)軸器工作狀態(tài)和類型等。改進措施：避免工作機或原動機的載荷沖擊。影響影響因素：因素：基節(jié)和齒形誤差產(chǎn)生的傳動誤差、節(jié)線速度基節(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。和輪齒嚙合剛度等。二、動載系數(shù)二、動載系數(shù)K 考慮由于齒輪制造精度、運轉(zhuǎn)速度等輪齒內(nèi)部因考慮由于齒輪制造精度、運轉(zhuǎn)速度等輪齒內(nèi)部因素引起的附加動載荷影響系數(shù)。素引起的附加動載荷影響系數(shù)。

12、引入意義：引入意義：改進措施：改進措施：提高齒輪加工精度提高齒輪加工精度對高速齒輪進行齒廓修正對高速齒輪進行齒廓修正當當21bbpp瞬時傳動比瞬時傳動比1212rrrrrri這種情況稱為換齒沖擊這種情況稱為換齒沖擊當當21bbpp瞬時傳動比瞬時傳動比1212rrrrrri 這種情況稱為嚙入沖擊這種情況稱為嚙入沖擊三、齒向載荷分布系數(shù)三、齒向載荷分布系數(shù)K 引入意義：引入意義：考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)嘄X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)應(yīng)力的影響系數(shù)影響因素：影響因素：齒輪的制造和安裝誤差，輪齒、軸系及機齒輪的制造和安裝誤差，輪齒、軸系及機體的剛度，齒輪在軸上相對于軸承的位

13、置，輪齒的寬體的剛度，齒輪在軸上相對于軸承的位置，輪齒的寬度及齒面硬度等。度及齒面硬度等。齒向載荷分布不均齒向載荷分布不均改進措施：改進措施：1.提高制造和安裝精提高制造和安裝精度度2.合理選擇齒輪寬度合理選擇齒輪寬度3.提高軸、軸承和機提高軸、軸承和機座的剛度座的剛度4.齒端修形，齒端修形，5.恰當布置齒輪位置恰當布置齒輪位置扭矩從不同端輸入扭矩從不同端輸入對輪齒受力的影響對輪齒受力的影響精度高于精度高于8級時，降低級時，降低5%-10%，反之增大。，反之增大。四、齒間載荷分配系數(shù)四、齒間載荷分配系數(shù)K 引入意義：引入意義：是考慮同時嚙合的各對輪齒載荷分配是考慮同時嚙合的各對輪齒載荷分配 不

14、均勻?qū)嘄X應(yīng)力的影響系數(shù)。不均勻?qū)嘄X應(yīng)力的影響系數(shù)。影響因素有：影響因素有：輪齒制造誤差（基節(jié)偏差）輪齒制造誤差（基節(jié)偏差） 輪齒的嚙合剛度輪齒的嚙合剛度 重合度和跑合情況等。重合度和跑合情況等。改進措施：提高加工精度提高加工精度適當齒頂修緣適當齒頂修緣控制齒面硬度控制齒面硬度精度等級(組)56789未經(jīng)表面硬化1.01.01.01.11.2接觸1/Z21.2直齒輪 經(jīng)表面硬化1.01.01.11.2彎曲1/Y1.2未經(jīng)表面硬化1.01.01.11.21.4斜齒輪經(jīng)表面硬化1.01.11.21.4r/aYa/cos2b1.4表表8-4 齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)K rcos)11(2

15、. 388. 1 21zztan318. 0sin1zmbdn總重合度總重合度端面重合度端面重合度軸面重合度軸面重合度8.5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算一、輪齒受力分析一、輪齒受力分析圓周力圓周力徑向力徑向力法向力法向力112dTFttantrFF costnFF 力的大?。毫Φ拇笮。涸诠?jié)點C嚙合不計齒面間的摩擦力nF11611055. 9nPT力的方向判斷力的方向判斷:作用于主、從動輪上的各對力均大小相等，方向作用于主、從動輪上的各對力均大小相等，方向相反。相反。Ft Fr主反從同與嚙合方式有關(guān)與嚙合方式有關(guān)外嚙合，主、從動輪上的徑外嚙合，主、從動輪上的徑向

16、力分別指向各自的輪心向力分別指向各自的輪心 。 Ft2Fr2Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2示意圖示意圖Ft12121rrttFFFFC12Ft2Ft1Fr2Fr1V二、齒面接觸疲勞強度計算二、齒面接觸疲勞強度計算 接觸強度(H)點、線接觸，接觸。特點： F12 bF1,1,與 成正比接觸小,且分布不均中心1.5接觸面小，大在反復(fù)作用下 疲勞裂紋擴展點蝕振動、噪音。(受載彈性變形)小矩形、小橢圓。 HHH的計算的計算力學(xué)模型： 兩軸線平行的圓柱滾子接觸理論公式： 赫茲公式強度條件強度條件HH齒面接觸應(yīng)力齒面接觸應(yīng)力LFZnEH小齒輪輪齒小齒輪輪齒B點的點的接觸應(yīng)力最大接觸應(yīng)力最大通常按節(jié)點計算接

17、通常按節(jié)點計算接觸應(yīng)力觸應(yīng)力將齒輪齒廓在節(jié)線處簡化成圓柱將齒輪齒廓在節(jié)線處簡化成圓柱法向計算載荷法向計算載荷costnncKFKFF節(jié)點節(jié)點C處的參數(shù)：處的參數(shù)：sin2111dCN1212zzddsin2222dCNsin21sin21112112211221ddddd2ZbbLrsincos2.1.12uubdZKFZLFZtEncEHHZ則得：齒面接觸疲勞強度的校核公式則得：齒面接觸疲勞強度的校核公式:HtHEHuubdKFZZZ1.1br為有效齒寬為有效齒寬uud1sin211取取1dbd或或aba,112dTFt齒面接觸疲勞強度的設(shè)計公式齒面接觸疲勞強度的設(shè)計公式:2312311).

18、(2) 1()(1.2HHEdHHEdZZZuKTuaZZZuuKTd或或mmmm式中式中: u-齒數(shù)比齒數(shù)比ZE-材料彈性系數(shù)材料彈性系數(shù),MPaZH-節(jié)點區(qū)域系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù),反映了節(jié)點齒廓形反映了節(jié)點齒廓形狀對接觸應(yīng)力的影狀對接觸應(yīng)力的影響響,按圖查取按圖查取Z-重合度系數(shù)重合度系數(shù)考慮重合度對齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)，考慮重合度對齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)，由圖查取由圖查取d-齒寬系數(shù)齒寬系數(shù),按表按表8-6選取選取d1-小齒輪分度圓直徑小齒輪分度圓直徑,mmb-齒寬齒寬,mm齒面硬度齒輪相對于軸承的位置軟齒面硬齒面對稱布置非對稱布置懸臂布置0. 81.40. 61.20.30.40. 40

19、.90.30.60.20.25H-許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力,MPa.按式按式8-25計算計算a-傳遞中心距傳遞中心距,mmT1-小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩,N.mmHNHHSZlim壽命系數(shù)安全系數(shù)接觸疲勞強度極限 正比于材料、硬度幾點說明：1.影響影響 的因素：的因素： 載荷大小和性質(zhì)載荷大小和性質(zhì)b1d2.影響影響 的因素：的因素： 材料材料 硬度硬度 壽命系數(shù)壽命系數(shù) 安全系數(shù)安全系數(shù)3.21HH1H2H21,minHHHH但但 不一定等于不一定等于 ，取決，取決于材料硬度等。于材料硬度等。設(shè)計時取設(shè)計時取三、齒根彎曲疲勞強度計算三、齒根彎曲疲勞強度計算強度條件：強度條件：FF力學(xué)

20、模型：力學(xué)模型：危險截面位置，簡化成懸臂梁，危險截面位置，簡化成懸臂梁，30切線法切線法舍去強度計算公式強度計算公式:WMF/2.求求W:F2FnF1FnFnFFFFsincos21F(彎曲)(壓)FFnhFMcosSF62FbSW 1.求求M:hF302cos6FFFnFbshFcos/tnFF coscos62mSmhbmFFFFtFn2cos6FFFnFbshFcoscos62mSmhbmFFFFtFYFnFnFFFFsincos21引入應(yīng)力修正系數(shù)進行修正SY實際最大力的作用點在實際最大力的作用點在D點；點；推導(dǎo)公式時假定最大力作用在推導(dǎo)公式時假定最大力作用在E點，這樣應(yīng)點，這樣應(yīng)力大

21、于實際值；力大于實際值；用小于用小于1的重合度系數(shù)的重合度系數(shù) 修正。修正。假定條件：假定條件：由于重合度的影響由于重合度的影響Y小齒輪輪齒受力小齒輪輪齒受力齒根彎曲疲勞強度校核公式：齒根彎曲疲勞強度校核公式： FSFtFYYYbmKF齒根彎曲疲勞強度的設(shè)計公式齒根彎曲疲勞強度的設(shè)計公式3211.2FsFdYYYZKTmmm 式中：式中：YF-齒形系數(shù)：齒形系數(shù)：反映了輪齒幾何形狀對齒根彎曲反映了輪齒幾何形狀對齒根彎曲應(yīng)力應(yīng)力 F 的影響的影響齒數(shù)、變位系數(shù)、分度圓壓力角增大，均可使齒厚增齒數(shù)、變位系數(shù)、分度圓壓力角增大，均可使齒厚增厚，厚， YF減小、減小、 F減小減小對符合基準齒形的圓柱外

22、齒輪，對符合基準齒形的圓柱外齒輪，YF可按圖查取可按圖查取Ys-應(yīng)力修正系數(shù)：應(yīng)力修正系數(shù)：用以考慮齒輪過渡圓角處的應(yīng)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)力的影響力集中和剪切應(yīng)力以及壓應(yīng)力對齒根應(yīng)力的影響Y-重合度系數(shù)：重合度系數(shù)：是將全部載荷作用于齒頂時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對齒嚙合區(qū)的齒根應(yīng)力折算為載荷作用于單對齒嚙合區(qū)上界點時的齒根應(yīng)力系數(shù)上界點時的齒根應(yīng)力系數(shù)aY75. 025. 0Y值也可查圖值也可查圖FNFFSYlim說明：F1 F2 ; F1 F2輪齒的彎曲強度主要取決于取決于，必取標準值 傳遞動力齒輪模數(shù)m1.5mm分別計算

23、 ;11FF22FF分別校核校核時:設(shè)計時:111FSaFaYYY取 與 中較大者計算222FSaFaYYY8.6標準標準斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算傳動的強度計算右右 左 左一一. 受力分析受力分析：其輪齒沿螺旋線方向均勻地分布在圓柱體左、右旋端面軸面Fn法面1XYZ過C建立OXYZ坐標切面FrXYZFtFan 圓周力t ：沿分度圓 切線方向指向齒面 軸向力軸向力a ：與軸線與軸線 平行并指向齒面平行并指向齒面徑向力r ：沿半徑方 向指向齒面FnrFtFrFan1F切面：F = Ft/cos attg法面：Fr=F tg n圓周力: t21d1徑向力: rttgncos 軸向力:

24、attg作用力的大小作用力的大?。鹤饔昧Φ姆较蚣芭袛嘧饔昧Φ姆较蚣芭袛啵篎t1Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2Fr2左左右右Fa1Fa1Fa2Fa2Ft2 主動輪主動輪用左右手定則用左右手定則 (左旋左手、右旋右手、左旋左手、右旋右手、 四指轉(zhuǎn)向、拇指軸向四指轉(zhuǎn)向、拇指軸向) 示意圖示意圖主主從從軸向力軸向力a ：與軸線平行并指向齒面與軸線平行并指向齒面212121aarrttFFFFFFtt1（主）（主）: 與與1 反向反向 t2（從）：與（從）：與2 同向同向 r 由嚙合點指向輪心由嚙合點指向輪心 a * 配對齒輪旋向相反 Ft1Ft2Fr1Fr2Fa1Fa2Ft3Fr3Fa3Ft4Fr4F

25、a4同軸齒輪 旋向相同 (非同級齒輪)例題：例題：二、齒面接觸疲勞強度計算二、齒面接觸疲勞強度計算計算的原理和方法：計算的原理和方法：與直齒輪相同，仍按齒輪節(jié)點處進行計算。與直齒輪相同，仍按齒輪節(jié)點處進行計算。不同的是：不同的是：斜齒輪嚙合點的曲率半徑應(yīng)按斜齒輪嚙合點的曲率半徑應(yīng)按法面法面計算；計算；接觸線總長度比直齒輪大，接觸線總長度比直齒輪大，節(jié)點處的有關(guān)參數(shù)：節(jié)點處的有關(guān)參數(shù)：法向計算載荷法向計算載荷bttnncKFKFFcoscos綜合曲率綜合曲率1法面內(nèi)節(jié)點的曲率半徑為法面內(nèi)節(jié)點的曲率半徑為btbtndcos2sincos111btbtndcos2sincos222其中其中ttdsi

26、n211ttdsin222tbtbnnnnududdddsincos) 1(2sincos)(21121121212接觸線長度接觸線長度LbbrZbbLcoscos2uubdKFZZZZuubdZKFZZtHEttbtEH1sincoscos21112MPa齒面接觸強度的校核公式為齒面接觸強度的校核公式為:HtHEHuubdKFZZZZ11ttbHZsincoscos2Z -螺旋角系數(shù)，螺旋角系數(shù)，查圖查圖cosZ或或ZH節(jié)點區(qū)域系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)1dbdaba112dTFt齒面接觸疲勞強度的設(shè)計公式齒面接觸疲勞強度的設(shè)計公式:2312311).(2) 1()(1.2HHEdHHEdZZZZuK

27、TuaZZZZuuKTd取取或或三、齒根彎曲疲勞強度的計算三、齒根彎曲疲勞強度的計算斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強度計算式：斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強度計算式：FSFntFYYYYbmKF接觸線傾斜，輪齒局接觸線傾斜，輪齒局部折斷部折斷按按法面當量直齒圓柱法面當量直齒圓柱齒輪齒輪計算計算接觸線傾斜，力臂變小，彎曲應(yīng)力變小，用小于接觸線傾斜，力臂變小，彎曲應(yīng)力變小，用小于1的的螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù)Y 考慮考慮Y -螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù)取取1dbd，cos11Zmdn齒根彎曲疲勞強度設(shè)計式：齒根彎曲疲勞強度設(shè)計式：32121.cos2FsFdnYYZYYKTmmm式中涉及到式中涉及到Z的系數(shù)用的系數(shù)用

28、Zv查取查取3cosZZv8.7 圓柱齒輪傳動的設(shè)計圓柱齒輪傳動的設(shè)計一、齒輪傳動主要參數(shù)的選擇一、齒輪傳動主要參數(shù)的選擇1、模數(shù)、模數(shù)m和齒數(shù)和齒數(shù)Z1模數(shù)模數(shù)m：主要影響齒根彎曲強度，可按彎曲強度條主要影響齒根彎曲強度，可按彎曲強度條件設(shè)計。也可按經(jīng)驗公式件設(shè)計。也可按經(jīng)驗公式m=(0.010.02)a確定，圓確定，圓整為標準值。整為標準值。 齒數(shù)齒數(shù)Z1：齒數(shù)多傳動平穩(wěn)，在中心距不變時可減小齒數(shù)多傳動平穩(wěn)，在中心距不變時可減小模數(shù)、減小齒高、減小磨損、抗膠合。模數(shù)、減小齒高、減小磨損、抗膠合。閉式：軟齒面：閉式：軟齒面： Z1=1840，減磨減磨 硬齒面：硬齒面： Z1=1720Z1、

29、Z2應(yīng)互為質(zhì)數(shù)應(yīng)互為質(zhì)數(shù)表表8-6 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) d21uad齒面硬度齒輪相對于軸承的位置軟齒面硬齒面對稱布置非對稱布置懸臂布置0. 81.40. 61.20.30.40. 40.90.30.60.20.252、 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) d、 a一般一般 a=0.11.2閉式傳動閉式傳動 a=0.30.6，通用減速器取通用減速器取 a=0.4開式傳動開式傳動 a=0.10.3增加齒寬增加齒寬b，可使可使d1、d2和和a 減小，但齒寬過大將減小，但齒寬過大將使載荷分布不均使載荷分布不均通常：通常：b= b2， b1= b2+5103 、分度圓壓力角、分度圓壓力角 ：標準規(guī)定標準規(guī)定 =20，航空標

30、準，航空標準規(guī)定規(guī)定 =25，以提，以提高齒根強度和齒面強度高齒根強度和齒面強度4、齒數(shù)比、齒數(shù)比u： u 7，以免傳動尺寸過大。以免傳動尺寸過大。5、 螺旋角螺旋角 ：一般一般 =8 20。 過小軸向重合度小承載能過小軸向重合度小承載能力提高不明顯，力提高不明顯， 過大軸向力大影響軸承壽命過大軸向力大影響軸承壽命二、齒輪傳動的許用應(yīng)力二、齒輪傳動的許用應(yīng)力1、許用接觸應(yīng)力、許用接觸應(yīng)力 HHNHHSZlimMPa Hlim-試驗齒輪的齒面接觸試驗齒輪的齒面接觸 疲勞極限，疲勞極限，MPaSH-安全系數(shù)安全系數(shù)試驗齒輪：試驗齒輪：m=35mm,， =20，b=1050mm, 齒齒面面RZ=3

31、m ，齒根齒根RZ=10 m ，節(jié)線節(jié)線v=10m/s， 礦物礦物油潤滑，失效概率油潤滑，失效概率1%ZN-壽命系數(shù)壽命系數(shù)mNNNZ0式中：應(yīng)力循環(huán)基數(shù)式中：應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0和疲勞曲線指數(shù)和疲勞曲線指數(shù)m與材料及熱處理方法與材料及熱處理方法有關(guān)有關(guān)hnalN60式中：式中：n-齒輪轉(zhuǎn)速，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)；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，齒輪的工作壽命，h（小時）小時）ZN按齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由圖查取由圖查取limF-計入了齒根應(yīng)力計入了齒根應(yīng)力修正系數(shù)之后修正系數(shù)之后,試驗試驗齒輪的齒根彎曲疲齒輪的齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力勞極限應(yīng)力FNFFSYlim2、 許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力 FSF-安全系數(shù)安全系數(shù)當齒輪雙側(cè)工作時圖中值乘以當齒輪雙側(cè)工作時圖中值乘以0.7YN-壽命系數(shù)壽命系數(shù)0mNNNY式中式中:N0、m由試驗由試驗獲得，隨材料而異獲得，隨材料而異 YN查圖查圖安全系數(shù)參考值安全系數(shù)參考值齒輪傳動的設(shè)計過程已知條件及設(shè)計要求選擇材料和熱處理方式確定設(shè)計公式確定設(shè)計參數(shù)初定齒輪傳動及齒