齒輪精度等級的選擇

1、輪齒的失效形式作者：佚名 文章來源：網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載 點擊數(shù)： 129 更新時間：2006-7-18 正常情況下，齒輪的失效都集中在輪齒部位。其主要失效形式有： 輪齒折斷整體折斷，一般發(fā)生在齒根，這是因為輪齒相當于一個懸臂梁，受力后其齒根部位彎曲應力最大，并受應力集中影響。局部折斷，主要由載荷集中造成，通常發(fā)生于輪齒的一端（圖18-1a）。在齒輪制造安裝不良或軸的變形過大時，載荷集中于輪齒的一端，容易引起輪齒的局部折斷。圖18-1  輪齒的失效形式a）局部折斷b）齒面點蝕c）齒面膠合d）磨粒磨損e）塑性變形齒輪經(jīng)長期使用，在載荷多次重復作用下引起的輪齒折斷，稱疲勞折斷；由于短時超過額定載荷（

2、包括一次作用的尖峰載荷）而引起的輪齒折斷，稱過載折斷。二者損傷機理不同，斷口形態(tài)各異，設計計算方法也不盡相同。一般地說，為防止輪齒折斷，齒輪必須具有足夠大的模數(shù)。其次，增大齒根過渡圓角半徑、降低表面粗糙度值、進行齒面強化處理、減輕輪齒加工過程中的損傷，均有利于提高輪齒抗疲勞折斷的能力。而盡可能消除載荷分布不均現(xiàn)象，則有利于避免輪齒的局部折斷。為避免輪齒折斷，通常應對齒輪輪齒進行抗彎曲疲勞強度的計算。必要時，還應進行抗彎曲靜強度驗算。 齒面點蝕輪齒工作時，其工作齒面上的接觸應力是隨時間而變化的脈動循環(huán)應力。齒面長時間在這種循環(huán)接觸應力作用下，可能會出現(xiàn)微小的金屬剝落而形成一些淺坑（麻點），這種現(xiàn)

3、象稱為齒面點蝕（圖18-1b）。齒面點蝕通常發(fā)生在潤滑良好的閉式齒輪傳動中。實踐證明，點蝕的部位多發(fā)生在輪齒節(jié)線附近靠齒根的一側(cè)。這主要是由于該處通常只有一對輪齒嚙合，接觸應力較高的緣故。提高齒面硬度，降低齒面粗糙度值，采用粘度較高的潤滑油以及進行合理的變位等，都能提高齒面抗疲勞點蝕的能力。其中最有效的方法就是提高其齒面硬度。為了避免出現(xiàn)齒面點蝕，對于閉式齒輪傳動，通常需要進行齒面接觸疲勞強度計算。 齒面膠合齒面膠合是相嚙合輪齒的表面，在一定壓力下直接接觸發(fā)生粘著，并隨著齒輪的相對運動，發(fā)生齒面金屬撕脫或轉(zhuǎn)移的一種粘著磨損現(xiàn)象（圖18-1c）。一般說，膠合總是在重載條件下發(fā)生。按其形

4、成的條件，又可分為熱膠合和冷膠合。熱膠合發(fā)生于高速、重載的齒輪傳動中。由于重載和較大的相對滑動速度，在輪齒間引起局部瞬時高溫，導致油膜破裂，從而使兩接觸齒面金屬間產(chǎn)生局部“焊合”而形成膠合。冷膠合則發(fā)生于低速、重載的齒輪傳動中。它是由于齒面接觸壓力過大，直接導致油膜壓潰而產(chǎn)生的膠合。采用極壓型潤滑油、提高齒面硬度、降低齒面粗糙度值、合理選擇齒輪參數(shù)并進行變位等，均有利于提高齒輪的抗膠合能力。為了防止膠合，對于高速、重載的齒輪傳動，可進行抗膠合承載能力的計算。 齒面磨粒磨損當鐵屑、粉塵等微粒進入齒輪的嚙合部位時，將引起齒面的磨粒磨損（圖18-1d）。閉式齒輪傳動，只要經(jīng)常注意潤滑油的更換和清潔，

5、一般不會發(fā)生磨粒磨損。開式齒輪傳動，由于齒輪外露，其主要失效形式為磨粒磨損。磨粒磨損不僅導致輪齒失去正確的齒形，還會由于齒厚不斷減薄而最終引起斷齒。與閉式齒輪傳動不同，一般認為，開式齒輪傳動不會出現(xiàn)齒面點蝕現(xiàn)象。這是因為磨損速度比較快，齒面還來不及達到點蝕的程度，其表層材料就已經(jīng)被磨掉的緣故。 齒面塑性變形重載時，在摩擦力的作用下，齒輪可能產(chǎn)生齒面塑性變形（也稱齒面塑性流動），從而使輪齒原有的正確齒形遭受破壞。如圖18-1e所示，在主、從動齒輪上由于齒面摩擦力方向不同，其齒面變形的表現(xiàn)形式也不同。對于主動齒輪，在節(jié)線附近形成凹槽；對于從動齒輪，在節(jié)線附近形成凸脊。齒輪精度等級的選擇作者：佚名

6、文章來源：網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載 點擊數(shù)： 758 更新時間：2006-7-18 在漸開線圓柱齒輪和錐齒輪精度標準（GB/T 10095.12001和GB/T 10095.22001）中，分別對圓柱齒輪和錐齒輪規(guī)定有12個精度等級，按精度的高低依次為：1、2、12。并根據(jù)對運動準確性、傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求不同，將每個精度等級的各項公差依次分成三個組，即第公差組、第公差組和第公差組。此外，還規(guī)定了齒坯公差、齒輪副側(cè)隙和圖樣標注等各項內(nèi)容。 齒輪精度等級應根據(jù)傳動的用途、使用條件、傳動功率和圓周速度等確定。表18-2給出了各種精度等級齒輪的使用和加工方法等，供選擇精度等級時參考。常用59級精度齒輪允

7、許的最大圓周速度見表18-3。表18-2  齒輪精度等級、使用和加工情況精 度 等 級                    使    用    和    加    工    情    況2 、3（特高精度） 

8、 檢驗用的齒輪，高速齒輪及在重載下要求特別安全可靠的齒輪。需用特殊的工藝方法制造4 、5（高 精 度）  用于高精度傳動鏈及某些危險場合下工作的齒輪，如汽輪機齒輪，航空齒輪等。需要磨齒加工6 、7（較高精度）  用于中等速度的齒輪和要求安全可靠工作的車輛齒輪。一般需要采用磨齒或剃齒工藝，也可用高精度的滾齒加工8 、9  （中等精度）  用于一般設備中速度不高的齒輪。通常用滾齒或插齒加工10 12  （低 精 度）  低速傳動用不重要的齒輪。其中12級齒輪可不經(jīng)切削加工而由鑄造成形方法得到表18-3  動力傳動齒輪的最大圓周速

9、度          （單位：ms）第公差組精度等級       圓  柱  齒  輪  傳  動         錐  齒  輪  傳  動直   齒斜    齒直   齒曲 線 齒5級及其以上6級7級8級9

10、級151510623030151041212841520201073注：錐齒輪傳動的圓周速度按平均直徑計算。閉式傳動 閉式傳動的主要失效形式為齒面點蝕和輪齒的彎曲疲勞折斷。當采用軟齒面（齒面硬度350HBS）時，其齒面接觸疲勞強度相對較低。因此，一般應首先按齒面接觸疲勞強度條件，計算齒輪的分度圓直徑及其主要幾何參數(shù)（如中心距、齒寬等），然后再對其輪齒的抗彎曲疲勞強度進行校核。當采用硬齒面（齒面硬度350HBS）時，則一般應首先按齒輪的抗彎曲疲勞強度條件，確定齒輪的模數(shù)及其主要幾何參數(shù)，然后再校核其齒面接觸疲勞強度。開式傳動 開式傳動的主要失效形式為齒面磨粒磨損和輪齒的彎曲疲勞折斷。由于目前齒面

11、磨粒磨損尚無完善的計算方法，因此通常只對其進行抗彎曲疲勞強度計算，并采用適當加大模數(shù)的方法來考慮磨粒磨損的影響。本手冊中的圓柱齒輪精度摘自（GB1009588），現(xiàn)將有關(guān)規(guī)定和定義簡要說明如下：  (1) 精度等級     齒輪及齒輪副規(guī)定了12個精度等級，第1級的精度最高，第12級的精度最低。齒輪副中兩個齒輪的精度等級一般取成相同，也允許取成不相同。齒輪的各項公差和極限偏差分成三個組        齒輪各項公差和極限偏差的分組 公差組公差與極限

12、偏差項目誤差特性對傳動性能的主要影響Fi、FP、FPkFi、Fr、Fw以齒輪一轉(zhuǎn)為周期的誤差傳遞運動的準確性fi、fi、ff±fPt、±fPb、ff在齒輪一周內(nèi)，多次周期地重復出現(xiàn)的誤差傳動的平穩(wěn)性，噪聲，振動F、Fb、±FPx齒向線的誤差載荷分布的均勻性根據(jù)使用的要求不同，允許各公差組選用不同的精度等級，但在同一公差組內(nèi)，各項公差與極限偏差應保持相同的精度等級。 齒輪傳動精度等級的選用按機器類型選擇             

13、 按速度、加工、工作條件選擇 機 器 類 型精度等級 機 器 類 型精度等級測量齒輪35一般用途減速器68透平機用減速器36載重汽車69金屬切削機床38拖拉機及軋鋼機的小齒輪610航空發(fā)動機47起重機械710輕便汽車58礦山用卷揚機810內(nèi)燃機車和電氣機車58農(nóng)業(yè)機械811輪類零件的結(jié)構(gòu)設計作者：佚名 文章來源：網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載 點擊數(shù)： 165 更新時間：2006-7-24 輪類零件的類型很多，本節(jié)主要介紹齒輪、蝸輪、帶輪等輪類傳動件的結(jié)構(gòu)設計。 1輪類零件的結(jié)構(gòu) 輪類零件大多為盤狀結(jié)構(gòu)，基本由輪緣、腹板（或輪輻）和輪轂三部分組成，如圖26-1所示。通常輪緣位于外部，是實現(xiàn)特定傳

14、動功能的部位；輪轂是與軸實現(xiàn)連接的部分；腹板或輪輻介于輪緣和輪轂之間，起連接輪緣和輪轂的作用。a) 腹板式結(jié)構(gòu) b) 輪輻式結(jié)構(gòu) c) 實心式結(jié)構(gòu)圖圖26-1 輪類零件的結(jié)構(gòu) 2.輪類零件結(jié)構(gòu)設計的基本要求和通用尺寸 輪類零件結(jié)構(gòu)設計的主要任務是完成輪緣、腹板（輪輻）及輪轂的結(jié)構(gòu)型式及尺寸的確定。這部分結(jié)構(gòu)尺寸通常是根據(jù)各種零件通用尺寸設計規(guī)范中推薦的經(jīng)驗公式確定，這也是結(jié)構(gòu)設計的常用方法。在進行輪類零件結(jié)構(gòu)設計時， 應注意以下基本要求：1) 輪緣的設計輪類零件靠輪緣的工作部分與其它傳動件的接觸傳遞運動和動力，為保證其工作部分具有良好的工作性能，輪緣在整體上應有一定的強度和剛度。對于有腹板（輪

15、輻）的輪類零件，結(jié)構(gòu)設計中主要是確定輪緣的厚度。2) 腹板（輪輻）的設計中等直徑的輪類零件常采用鍛造毛坯，做成腹板式結(jié)構(gòu)（圖26-1a）。腹板的型式有多種，隨零件的類型、尺寸和毛坯的制造工藝等因素而不同。設計中應考慮節(jié)省材料、減輕重量、簡化制造工藝。在高速條件下工作的零件，還應注意腹板結(jié)構(gòu)對振動和噪聲的影響。一般結(jié)構(gòu)設計中主要是確定腹板的厚度。輪緣和腹板多為整體式結(jié)構(gòu)。但有時為節(jié)約貴重金屬，也可將輪緣和腹板用不同材料分別制造加工，然后將二者連接裝配成一體。這種結(jié)構(gòu)稱為組合式結(jié)構(gòu)，常見于尺寸較大的蝸輪、齒輪等零件。具體連接方法見表26-1中組合式蝸輪。直徑較大的輪類零件，受鍛造設備的限制常選用鑄

16、造毛坯，并做成輪輻式結(jié)構(gòu)（圖26-1b）。結(jié)構(gòu)設計時應合理確定輪輻的個數(shù)及其橫截面形狀和尺寸，重要場合應通過強度計算確定，具體方法可參考有關(guān)設計資料。小直徑輪類零件常不設腹板或輪輻，而采用輪緣與輪轂直接相連的實心式結(jié)構(gòu)（圖26-1c）。3) 輪轂的設計輪類零件通過輪轂與軸的連接傳遞運動和載荷，輪轂的形狀、尺寸 和位置將直接影響其承載能力和零件整體與軸的定位精度。（1）輪轂在軸向應有適當?shù)膶挾?（2）輪轂在徑向應有一定的厚度（3）輪轂、輪緣和腹板應有合理的相對位置（4）注意輪轂端面設計以上四點都有一些具體注意事項。注意事項適當?shù)膶挾?輪轂在軸向應有適當?shù)膶挾?。輪轂通過轂孔表面與軸的配合實現(xiàn)零件的

17、徑向定位，為保證足夠的定位精度和承載能力，輪轂的寬度不能過小。圓柱齒輪輪轂的寬度不應小于齒寬。對于錐齒輪、蝸輪等軸向力較大的零件，輪轂寬度宜取大些。輪轂寬度一般根據(jù)軸的直徑確定。 一定的厚度 輪轂在徑向應有一定的厚度。輪轂與軸常用鍵和過盈連接，為保證連接強度和載荷傳遞能力，輪轂需要足夠的厚度。通?？筛鶕?jù)軸的直徑確定輪轂的厚度。實心結(jié)構(gòu)的齒輪采用鍵連接時，轂孔上的鍵槽對輪轂的強度有所削弱，故輪轂的剩余厚度e應滿足一定要求（見表26-1中實心式齒輪）。e值不滿足要求時，應將齒輪與軸做成一體。但一體式結(jié)構(gòu)的齒輪加工不便，而且齒輪一旦失效，將與軸同時報廢。因此e值滿足要求時，齒輪與軸應設計成分體式結(jié)構(gòu)

18、。 合理的相對位置 輪轂、輪緣和腹板應有合理的相對位置。通常輪轂與輪緣和腹板對稱布置，但有時輪轂也可偏置。如圖26-2a所示的鏈輪，當傳遞載荷較小時，與軸采用緊定螺釘聯(lián)接，故輪轂設計成偏置的結(jié)構(gòu)；當齒輪產(chǎn)生齒向載荷分布不均時，若將腹板向受力較小的一側(cè)偏置（圖26-2b），使受力較大一側(cè)輪齒的剛度下降，則有利于改善輪齒的受力情況；對于軸向力方向固定的零件，通常將輪轂向軸向力指向一側(cè)偏置，如表26-中實心式和腹板式錐齒輪。圖26-3中，帶輪輪轂采用了不同的偏置方向。a圖結(jié)構(gòu)帶輪的壓軸力距支點較近，軸受力較好；b圖結(jié)構(gòu)輪轂左側(cè)剛度較小，可緩解軸轂過盈配合產(chǎn)生的應力集中，軸的疲勞強度較好。 端面設計

19、注意輪轂端面的設計。輪類零件在軸上的裝配位置常靠軸肩限定（如圖26-3中的帶輪），為保證輪轂端面與軸肩端面接觸良好，輪轂端面除相對轂孔中心線應有一定的垂直度要求外，還應具有較小的粗糙度值。齒輪、蝸輪等重要零件，在相應的標準中對此都有具體的規(guī)定。 圖26-2 輪轂與腹板的偏置結(jié)構(gòu)a) 輪轂偏置的鏈輪 b) 腹板偏置的齒輪 圖26-3 帶輪輪轂偏置結(jié)構(gòu)的應用a) 改善軸的受力 b) 改善應力按工作條件和齒面硬度的齒輪分類作者：佚名 文章來源：網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載 點擊數(shù)： 190 更新時間：2006-7-18 在齒輪傳動設計中，承載能力計算總是針對輪齒的某種失效形式進行的，而輪齒的失效形式又與其工作條件和齒面

20、硬度等因素密切相關(guān)。不難想象：如果齒輪是在一個密閉的潤滑良好的空間內(nèi)工作，不與機器所處的外部環(huán)境相接觸，那么空氣中的粉塵就不能侵入齒輪的嚙合齒面間，輪齒一般也不會發(fā)生齒面的磨粒磨損。相反，如果齒輪暴露在大氣環(huán)境中，任由機器所處環(huán)境空氣中的粉塵直接侵入齒輪的嚙合齒面間，則齒面磨損的發(fā)生也就在所難免了。以上例子說明了輪齒的失效形式是與齒輪的工作條件有關(guān)的。相對于機器所處的環(huán)境來說，通常人們將在封閉空間內(nèi)工作的（與環(huán)境隔離開來的）齒輪傳動稱為閉式齒輪傳動，否則即稱為開式齒輪傳動。不難理解，齒面的承載能力應與齒面硬度有關(guān)，硬度越高，則其承載能力也越高。根據(jù)齒面硬度的大小，通常人們將齒輪傳動分為兩類，即

21、硬齒面齒輪傳動和軟齒面齒輪傳動。一對嚙合齒輪的齒面硬度均大于350HBS者，稱為硬齒面齒輪傳動，否則即稱為軟齒面齒輪傳動。因此，齒輪傳動按工作條件和齒面硬度可作以下分類： 輪齒的失效形式作者：佚名 文章來源：網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載 點擊數(shù)： 130 更新時間：2006-7-18 正常情況下，齒輪的失效都集中在輪齒部位。其主要失效形式有： 輪齒折斷整體折斷，一般發(fā)生在齒根，這是因為輪齒相當于一個懸臂梁，受力后其齒根部位彎曲應力最大，并受應力集中影響。局部折斷，主要由載荷集中造成，通常發(fā)生于輪齒的一端（圖18-1a）。在齒輪制造安裝不良或軸的變形過大時，載荷集中于輪齒的一端，容易引起輪齒的局部折斷。圖18-1

22、 輪齒的失效形式a）局部折斷b）齒面點蝕c）齒面膠合d）磨粒磨損e）塑性變形齒輪經(jīng)長期使用，在載荷多次重復作用下引起的輪齒折斷，稱疲勞折斷；由于短時超過額定載荷（包括一次作用的尖峰載荷）而引起的輪齒折斷，稱過載折斷。二者損傷機理不同，斷口形態(tài)各異，設計計算方法也不盡相同。一般地說，為防止輪齒折斷，齒輪必須具有足夠大的模數(shù)。其次，增大齒根過渡圓角半徑、降低表面粗糙度值、進行齒面強化處理、減輕輪齒加工過程中的損傷，均有利于提高輪齒抗疲勞折斷的能力。而盡可能消除載荷分布不均現(xiàn)象，則有利于避免輪齒的局部折斷。為避免輪齒折斷，通常應對齒輪輪齒進行抗彎曲疲勞強度的計算。必要時，還應進行抗彎曲靜強度驗算。 齒面點蝕輪齒工作時，其工作齒面上的接觸應力是隨時間而變化的脈動循環(huán)應力。齒面長時間在這種循環(huán)接觸應力作用下，可能會出現(xiàn)微小的金屬剝落而形成一些淺坑（麻點），這種現(xiàn)象稱為齒面點蝕（圖18-1b）。齒面點蝕通常發(fā)生在潤滑良好的閉式齒輪傳動中。實踐證明，點蝕的部位多發(fā)生在輪齒節(jié)線附近靠齒根的一側(cè)。這主要是由于該處通常只有一對輪齒嚙合，接觸應力較高的緣故。提高齒面硬度，降低齒面粗糙度值，采用粘度較高的潤滑油以及進行合理的變