機(jī)械設(shè)計(jì)第10章ppt課件

1、第第10章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)10-2 輪齒的失效方式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么輪齒的失效方式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么 10-3 齒輪資料及選用原那么齒輪資料及選用原那么 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 10-4 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷 10-5 規(guī)范直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算規(guī)范直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 10-8 規(guī)范圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算規(guī)范圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 10-9 齒輪的構(gòu)造設(shè)計(jì)齒輪的構(gòu)造設(shè)計(jì) 10-10 齒輪傳動(dòng)的光滑齒輪傳動(dòng)的光滑 10-1 概述概述10-7 規(guī)范斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算規(guī)范斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 一、齒輪

2、傳動(dòng)的特點(diǎn)一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 二、齒輪傳動(dòng)的主要類型二、齒輪傳動(dòng)的主要類型 1、按傳動(dòng)軸相對(duì)位置 平行軸齒輪傳動(dòng)， 相交軸齒輪傳動(dòng)，交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：1傳動(dòng)效率高 2傳動(dòng)比恒定 3構(gòu)造緊湊 4任務(wù)可靠、壽命長(zhǎng)缺陷：1制造、安裝精度要求較高 2不適于中心距a較大兩軸間傳動(dòng) 3運(yùn)用維護(hù)費(fèi)用較高 2、按任務(wù)條件 開(kāi)式適于低速及不重要的場(chǎng)所半開(kāi)式農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械及簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備 只需簡(jiǎn)單防護(hù)罩閉式光滑、密封良好， 汽車、機(jī)床及航空發(fā)動(dòng)機(jī)等的齒輪傳動(dòng)中 3.3.按齒面硬度分：按齒面硬度分： 1 1軟齒面齒輪軟齒面齒輪 輪齒任務(wù)面的硬輪齒任務(wù)面的硬度小于或等于度小于或等于350HBS350HBS或或3

3、8HRC38HRC； 2 2硬齒面齒輪硬齒面齒輪 輪齒任務(wù)面的硬輪齒任務(wù)面的硬度大于度大于350HBS350HBS或或38HRC38HRC。 三、對(duì)齒輪傳動(dòng)的功能要求：三、對(duì)齒輪傳動(dòng)的功能要求：1 1、傳送兩個(gè)平行軸或相交軸或交錯(cuò)軸間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、傳送兩個(gè)平行軸或相交軸或交錯(cuò)軸間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩; ;2 2、保證傳動(dòng)比恒定不變、保證傳動(dòng)比恒定不變; ;3 3、能傳送足夠大的動(dòng)力，能到達(dá)預(yù)定的任務(wù)壽命，、能傳送足夠大的動(dòng)力，能到達(dá)預(yù)定的任務(wù)壽命，任務(wù)可靠任務(wù)可靠; ;4 4、保證較高的運(yùn)動(dòng)精度。、保證較高的運(yùn)動(dòng)精度。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)

4、習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，也就是要可以根據(jù)齒輪任務(wù)條件的要求，能設(shè)計(jì)出傳也就是要可以根據(jù)齒輪任務(wù)條件的要求，能設(shè)計(jì)出傳動(dòng)可靠的齒輪。動(dòng)可靠的齒輪。設(shè)計(jì)齒輪設(shè)計(jì)齒輪-設(shè)計(jì)確定齒輪的主要參數(shù)以及構(gòu)造方式。設(shè)計(jì)確定齒輪的主要參數(shù)以及構(gòu)造方式。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、 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*。問(wèn)題問(wèn)題1：做出此直齒輪，需求確定：做出此直齒輪，需求確定有哪些根本參數(shù)？有哪些根本參數(shù)？問(wèn)題問(wèn)題2：這些根本參：這些根本參數(shù)如何確定？數(shù)如何確定？1.1.齒面點(diǎn)蝕：齒面點(diǎn)蝕： a點(diǎn)蝕產(chǎn)活力理當(dāng)當(dāng) H ，在

5、接觸應(yīng)力的反，在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，表層產(chǎn)生疲勞裂復(fù)作用下，表層產(chǎn)生疲勞裂痕痕擴(kuò)展擴(kuò)展剝落剝落麻窩麻窩點(diǎn)點(diǎn)蝕。蝕。10-210-2輪齒的失效方式輪齒的失效方式齒輪任務(wù)時(shí)，齒齒輪任務(wù)時(shí)，齒面會(huì)產(chǎn)生什么應(yīng)面會(huì)產(chǎn)生什么應(yīng)力？力？1.1.齒面點(diǎn)蝕：齒面點(diǎn)蝕： a點(diǎn)蝕產(chǎn)活力理當(dāng)當(dāng) H ，在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，表層產(chǎn)生疲勞裂痕表層產(chǎn)生疲勞裂痕擴(kuò)展擴(kuò)展剝落剝落麻麻窩窩點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕。b點(diǎn)蝕產(chǎn)生任務(wù)條件：點(diǎn)蝕產(chǎn)生任務(wù)條件： 光滑條件良好的閉式傳動(dòng)光滑條件良好的閉式傳動(dòng)中中,且齒面硬度且齒面硬度 HB350；點(diǎn)；點(diǎn)蝕首先發(fā)生在節(jié)線附近蝕首先發(fā)生在節(jié)線附近,然后向然后向齒根面齒根面,最后向

6、齒頂面開(kāi)展。最后向齒頂面開(kāi)展。c. 防止點(diǎn)蝕：防止點(diǎn)蝕： a.采用正傳動(dòng)采用正傳動(dòng) X 使使 a b.采用粘度大的光滑油采用粘度大的光滑油,均布載荷均布載荷,改善光滑改善光滑,減少減少 Ff c. 經(jīng)過(guò)熱處置經(jīng)過(guò)熱處置,加強(qiáng)齒面硬度加強(qiáng)齒面硬度,降低外表粗糙度降低外表粗糙度2.2.輪齒折斷輪齒折斷每一個(gè)輪齒就象一個(gè)懸臂梁。每一個(gè)輪齒就象一個(gè)懸臂梁。疲勞折斷疲勞折斷 過(guò)載折斷過(guò)載折斷折斷部位：折斷部位： 斜齒輪沿接觸線產(chǎn)生部分折斷斜齒輪沿接觸線產(chǎn)生部分折斷 直齒輪沿齒根折斷直齒輪沿齒根折斷應(yīng)力性質(zhì)：應(yīng)力性質(zhì)： 單側(cè)受力時(shí)單側(cè)受力時(shí),應(yīng)力屬于脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力屬于脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力,雙側(cè)受力雙側(cè)受力,

7、應(yīng)力屬于對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力屬于對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。應(yīng)力。察看：在作用力下，察看：在作用力下，輪齒折斷為何發(fā)生輪齒折斷為何發(fā)生在齒根部位？在齒根部位？2.2.輪齒折斷輪齒折斷疲勞折斷疲勞折斷 機(jī)理：機(jī)理：a輪齒受載后齒根處出輪齒受載后齒根處出現(xiàn)最大彎曲應(yīng)力?，F(xiàn)最大彎曲應(yīng)力。 b齒根由于尺寸過(guò)渡和刀痕引齒根由于尺寸過(guò)渡和刀痕引起應(yīng)力集中。起應(yīng)力集中。 c在反復(fù)載荷作用下，齒根在反復(fù)載荷作用下，齒根出現(xiàn)裂痕，擴(kuò)展，導(dǎo)致輪齒折出現(xiàn)裂痕，擴(kuò)展，導(dǎo)致輪齒折斷。斷。應(yīng)力性質(zhì)：應(yīng)力性質(zhì)： 單側(cè)受力時(shí)單側(cè)受力時(shí),應(yīng)力屬于脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力屬于脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力,雙側(cè)受力雙側(cè)受力,應(yīng)力屬于對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力屬于對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。應(yīng)

8、力。 主要措施主要措施:1、采用正變位齒輪，以、采用正變位齒輪，以增大齒根厚度增大齒根厚度;2、增大齒根圓角半徑和、增大齒根圓角半徑和降低外表粗糙度值降低外表粗糙度值;3、采用外表強(qiáng)化處置、采用外表強(qiáng)化處置(如如噴丸、輾壓噴丸、輾壓)等。等。3 3齒面磨損：齒面磨損： 對(duì)于開(kāi)式傳動(dòng)或密封不好的閉式傳動(dòng)對(duì)于開(kāi)式傳動(dòng)或密封不好的閉式傳動(dòng),由于灰塵、砂石由于灰塵、砂石,雜雜質(zhì)進(jìn)入嚙合面質(zhì)進(jìn)入嚙合面,加上光滑條件差，在輪齒嚙合過(guò)程中加上光滑條件差，在輪齒嚙合過(guò)程中,引起磨料引起磨料磨損磨損,研磨磨損。研磨磨損。 防止方法：防止方法： 采用閉式替代開(kāi)式或加防護(hù)安裝，留意光采用閉式替代開(kāi)式或加防護(hù)安裝，留

9、意光滑油的清潔?；偷那鍧崱｝X輪磨損發(fā)生在什齒輪磨損發(fā)生在什么任務(wù)環(huán)境下？么任務(wù)環(huán)境下？4 4齒面膠合：齒面膠合： 出如今高速重載或低速重載的出如今高速重載或低速重載的閉式傳動(dòng)，重載齒面間正壓力大，閉式傳動(dòng)，重載齒面間正壓力大，油膜被擠走，金屬直接接觸，另油膜被擠走，金屬直接接觸，另一方面，重載條件下，損失功率一方面，重載條件下，損失功率大，產(chǎn)生熱量多，溫升大，導(dǎo)致大，產(chǎn)生熱量多，溫升大，導(dǎo)致接觸處瞬時(shí)高溫接觸處瞬時(shí)高溫,接觸在高溫高壓接觸在高溫高壓下焊在一塊，齒面粘連，當(dāng)輪齒下焊在一塊，齒面粘連，當(dāng)輪齒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，較軟齒面被撕下，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，較軟齒面被撕下，在齒頂和齒根沿滑動(dòng)方向構(gòu)成溝在齒頂

10、和齒根沿滑動(dòng)方向構(gòu)成溝紋。紋。 防止：防止： a采用合有油性和極壓添加劑的光滑油。采用合有油性和極壓添加劑的光滑油。 b降低滑動(dòng)系數(shù)降低滑動(dòng)系數(shù),減少模數(shù)減少模數(shù),增大齒數(shù)。增大齒數(shù)。 c.提高齒面硬度。提高齒面硬度。5 5塑性變形塑性變形當(dāng)齒面硬度較低，又處于低速重載條件下，以及起動(dòng)、過(guò)當(dāng)齒面硬度較低，又處于低速重載條件下，以及起動(dòng)、過(guò)載頻繁的傳動(dòng)中，齒面表層資料沿摩擦力的方向發(fā)生塑性流動(dòng)。載頻繁的傳動(dòng)中，齒面表層資料沿摩擦力的方向發(fā)生塑性流動(dòng)。 防止：防止： 1采用高屈服強(qiáng)度的資料，提高齒面硬度。采用高屈服強(qiáng)度的資料，提高齒面硬度。 2采用粘度大的光滑油。采用粘度大的光滑油。設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么設(shè)計(jì)

11、準(zhǔn)那么 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么是根據(jù)傳開(kāi)任務(wù)條件齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么是根據(jù)傳開(kāi)任務(wù)條件和能夠出現(xiàn)的各種失效方式，相應(yīng)確定。和能夠出現(xiàn)的各種失效方式，相應(yīng)確定。 閉式傳動(dòng)中，齒面硬度閉式傳動(dòng)中，齒面硬度 HB350時(shí)，點(diǎn)蝕時(shí)，點(diǎn)蝕 閉式傳動(dòng)中，齒面硬度閉式傳動(dòng)中，齒面硬度 HB350時(shí)，折斷時(shí)，折斷 高速低速重載齒輪傳動(dòng)高速低速重載齒輪傳動(dòng) 膠合膠合 低速重載軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，塑性變形、磨損、低速重載軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，塑性變形、磨損、折斷折斷 開(kāi)式傳動(dòng)，磨損、折斷。開(kāi)式傳動(dòng)，磨損、折斷。由于目前對(duì)磨損和塑性變形尚未建立有效的，為工程所由于目前對(duì)磨損和塑性變形尚未建立有效的，為工程所采用的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。采用的

12、計(jì)算方法和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。 所以齒輪傳動(dòng)只是確定以下幾所以齒輪傳動(dòng)只是確定以下幾項(xiàng)強(qiáng)度準(zhǔn)那么：項(xiàng)強(qiáng)度準(zhǔn)那么： 針對(duì)：點(diǎn)蝕、確立齒面接觸疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)那么。針對(duì)：點(diǎn)蝕、確立齒面接觸疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)那么。 折斷：確立齒根彎曲疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)那么。折斷：確立齒根彎曲疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)那么。思索：思索：1為什么輪齒的彎曲疲勞裂紋首先發(fā)生在齒根受拉伸一側(cè)為什么輪齒的彎曲疲勞裂紋首先發(fā)生在齒根受拉伸一側(cè)?答：答： (1)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，將輪齒視為懸臂梁，受齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，將輪齒視為懸臂梁，受載荷后齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。載荷后齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。 (2)齒根過(guò)渡圓角處尺寸發(fā)生急劇變化，又由于沿齒寬方向齒根過(guò)渡圓

13、角處尺寸發(fā)生急劇變化，又由于沿齒寬方向留下加工刀痕產(chǎn)生應(yīng)力集中。留下加工刀痕產(chǎn)生應(yīng)力集中。 (3)在反復(fù)變應(yīng)力的作用下，由于齒輪資料對(duì)拉應(yīng)力敏感，在反復(fù)變應(yīng)力的作用下，由于齒輪資料對(duì)拉應(yīng)力敏感，故疲勞裂紋首先發(fā)生在齒根受拉伸一側(cè)。故疲勞裂紋首先發(fā)生在齒根受拉伸一側(cè)。討論：圖示為混料碾子的傳動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)簡(jiǎn)圖。其傳動(dòng)由兩級(jí)討論：圖示為混料碾子的傳動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)簡(jiǎn)圖。其傳動(dòng)由兩級(jí)圓柱齒輪減速器和開(kāi)式直齒圓錐齒輪組成，各對(duì)齒輪的資料圓柱齒輪減速器和開(kāi)式直齒圓錐齒輪組成，各對(duì)齒輪的資料及硬度如表。試闡明各對(duì)齒輪能夠發(fā)生的主要失效方式及硬度如表。試闡明各對(duì)齒輪能夠發(fā)生的主要失效方式?一、齒輪資料要求：一、齒輪資

14、料要求： 高接觸疲勞強(qiáng)度、高外表硬度和耐磨性。高接觸疲勞強(qiáng)度、高外表硬度和耐磨性。 高抗彎強(qiáng)度、適留意部強(qiáng)度和韌性。高抗彎強(qiáng)度、適留意部強(qiáng)度和韌性。 良好切削加工性和熱處置工藝性。良好切削加工性和熱處置工藝性。10-310-3齒輪資料和許用應(yīng)力齒輪資料和許用應(yīng)力在普通的機(jī)械中齒輪任務(wù)時(shí)，在普通的機(jī)械中齒輪任務(wù)時(shí)，其負(fù)荷有何特點(diǎn)？其負(fù)荷有何特點(diǎn)？二、常用資料鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。二、常用資料鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。一鍛鋼一鍛鋼 鋼的韌性好，耐沖擊，經(jīng)熱處置可提高硬鋼的韌性好，耐沖擊，經(jīng)熱處置可提高硬度，進(jìn)而提高齒輪接觸強(qiáng)度和耐磨性。度，進(jìn)而提高齒輪接觸強(qiáng)度和耐磨性。經(jīng)過(guò)鍛造，墩粗壓延，使鋼內(nèi)部組織嚴(yán)密經(jīng)過(guò)

15、鍛造，墩粗壓延，使鋼內(nèi)部組織嚴(yán)密構(gòu)成有利的鍛紋方向，所以鍛鋼強(qiáng)度高，承載構(gòu)成有利的鍛紋方向，所以鍛鋼強(qiáng)度高，承載才干強(qiáng)。重要齒輪均用鍛鋼。如機(jī)床主軸箱、才干強(qiáng)。重要齒輪均用鍛鋼。如機(jī)床主軸箱、內(nèi)燃機(jī)車液力傳動(dòng)箱，汽車變速箱中的齒輪。內(nèi)燃機(jī)車液力傳動(dòng)箱，汽車變速箱中的齒輪。10-310-3齒輪資料和許用應(yīng)力齒輪資料和許用應(yīng)力一鍛鋼一鍛鋼 HB350時(shí)，稱為軟齒面時(shí)，稱為軟齒面 HB350時(shí)，稱為硬齒面時(shí)，稱為硬齒面l l齒面硬度齒面硬度 HB HB350 350 工藝過(guò)程：鍛造毛坯工藝過(guò)程：鍛造毛坯正火正火-粗車粗車調(diào)質(zhì)、精調(diào)質(zhì)、精加工加工 常用資料；常用資料；4545、35SiMn35SiMn

16、、40Cr40Cr、40CrNi40CrNi、40MnB40MnB 特點(diǎn)：特點(diǎn)： a a具有較好的綜合性能，齒面具有較高強(qiáng)具有較好的綜合性能，齒面具有較高強(qiáng)度和硬度，齒芯具有較好韌性。度和硬度，齒芯具有較好韌性。 b b熱處置后切齒精度可達(dá)熱處置后切齒精度可達(dá)8 8級(jí)級(jí) c c制造簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、消費(fèi)率高，對(duì)精度要制造簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、消費(fèi)率高，對(duì)精度要求不高求不高 承載才干低，易于跑合，適用于低速中載。承載才干低，易于跑合，適用于低速中載。2 2齒面硬度齒面硬度 HB HB350350 工藝過(guò)程：工藝過(guò)程： 鍛造毛坯鍛造毛坯粗切粗切調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精切精切高、中高、中頻淬火頻淬火低溫回火低溫回火珩齒或研磨劑跑

17、合、電火花跑合。珩齒或研磨劑跑合、電火花跑合。 常用資料：常用資料：4545、40Cr40Cr、40CrNi40CrNi 特點(diǎn)：特點(diǎn)： a. a. 齒面硬度高齒面硬度高 HRC HRC48-5548-55，接觸強(qiáng)度高，接觸強(qiáng)度高，耐磨性好。耐磨性好。 b b齒芯堅(jiān)持調(diào)質(zhì)后的韌性，耐沖擊才干好，齒芯堅(jiān)持調(diào)質(zhì)后的韌性，耐沖擊才干好，承載才干較高。承載才干較高。 c c精度可達(dá)精度可達(dá)7 7級(jí)精度。級(jí)精度。 適用于大量消費(fèi)，如：汽車、機(jī)床等中速適用于大量消費(fèi)，如：汽車、機(jī)床等中速中載變速箱齒輪。中載變速箱齒輪。鍛造毛坯鍛造毛坯粗切粗切調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精切精切滲碳淬火滲碳淬火低溫回火低溫回火磨齒。達(dá)磨齒。達(dá)6

18、級(jí)、級(jí)、7級(jí)。級(jí)。 常用資料；常用資料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo 特點(diǎn)：特點(diǎn)： a.齒面硬度，承載才干強(qiáng)。齒面硬度，承載才干強(qiáng)。 b.芯部韌性好，芯部韌性好，耐沖擊耐沖擊 適宜于高速、重載、過(guò)載傳動(dòng)或構(gòu)造要求緊湊的場(chǎng)所，機(jī)適宜于高速、重載、過(guò)載傳動(dòng)或構(gòu)造要求緊湊的場(chǎng)所，機(jī)車主傳動(dòng)齒輪、航空齒輪。車主傳動(dòng)齒輪、航空齒輪。一鍛鋼一鍛鋼二鑄鋼二鑄鋼: : 當(dāng)齒輪直徑當(dāng)齒輪直徑d d400mm400mm，構(gòu)造復(fù)雜，鍛造，構(gòu)造復(fù)雜，鍛造有困難時(shí)，可采用鑄鋼有困難時(shí)，可采用鑄鋼 資料資料ZG45.ZG55ZG45.ZG55，正火處置、調(diào)質(zhì)。，正火處置、調(diào)質(zhì)。三鑄鐵三鑄鐵:

19、: 抗膠合及抗點(diǎn)蝕才干強(qiáng)，但抗沖擊耐抗膠合及抗點(diǎn)蝕才干強(qiáng)，但抗沖擊耐磨性差。磨性差。 適宜任務(wù)平穩(wěn)，功率不大低速或尺寸較大外形適宜任務(wù)平穩(wěn)，功率不大低速或尺寸較大外形復(fù)雜時(shí)用。能在缺油條件下任務(wù)，適于開(kāi)式傳動(dòng)。復(fù)雜時(shí)用。能在缺油條件下任務(wù)，適于開(kāi)式傳動(dòng)。四非金屬資料四非金屬資料 布質(zhì)、木質(zhì)、塑料、尼龍、適于高速輕載。布質(zhì)、木質(zhì)、塑料、尼龍、適于高速輕載。三、選取資料時(shí)應(yīng)思索：三、選取資料時(shí)應(yīng)思索： 齒輪的任務(wù)條件不同，輪齒的破壞方式不齒輪的任務(wù)條件不同，輪齒的破壞方式不同，是確定齒輪強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)那么和選擇資料和同，是確定齒輪強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)那么和選擇資料和熱處置的根據(jù)。熱處置的根據(jù)。 1對(duì)于受沖擊載荷

20、時(shí)，輪齒容易折斷應(yīng)對(duì)于受沖擊載荷時(shí)，輪齒容易折斷應(yīng)選用韌性較好的資料，可選用低碳鋼滲碳淬火。選用韌性較好的資料，可選用低碳鋼滲碳淬火。 2對(duì)于高速閉式傳動(dòng)，齒面易點(diǎn)蝕，應(yīng)對(duì)于高速閉式傳動(dòng)，齒面易點(diǎn)蝕，應(yīng)選用齒面硬度較好的資料，可選用中碳鋼外表選用齒面硬度較好的資料，可選用中碳鋼外表淬火。淬火。 3對(duì)于低速中載，輪齒折斷，點(diǎn)蝕，磨對(duì)于低速中載，輪齒折斷，點(diǎn)蝕，磨損均可發(fā)生時(shí)，應(yīng)選取機(jī)械強(qiáng)度，齒面硬度等損均可發(fā)生時(shí)，應(yīng)選取機(jī)械強(qiáng)度，齒面硬度等綜合機(jī)械性能好的資料，可選中碳鋼調(diào)質(zhì)精切。綜合機(jī)械性能好的資料，可選中碳鋼調(diào)質(zhì)精切。 4力求資料種類少，便于管理，思索資力求資料種類少，便于管理，思索資源和供

21、應(yīng)情況。源和供應(yīng)情況。 5當(dāng)構(gòu)造尺寸要求緊湊，耐磨性高時(shí)，當(dāng)構(gòu)造尺寸要求緊湊，耐磨性高時(shí)，要采用合金鋼。要采用合金鋼。 6制造單位的設(shè)備及技術(shù)情況。制造單位的設(shè)備及技術(shù)情況。一、計(jì)算載荷一、計(jì)算載荷LFpn單位長(zhǎng)度載荷：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度載荷：載荷系數(shù)載荷系數(shù)K=KAKvKK10-410-4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷KA為運(yùn)用系數(shù)，為運(yùn)用系數(shù)， Kv為動(dòng)載系數(shù)，為動(dòng)載系數(shù)，K為齒向載荷分布系數(shù)，為齒向載荷分布系數(shù)， K為齒間載荷分配系數(shù)為齒間載荷分配系數(shù):接觸線單位長(zhǎng)度上的最大載荷，即計(jì)算載荷接觸線單位長(zhǎng)度上的最大載荷，即計(jì)算載荷pa發(fā)電機(jī)、均勻傳送的帶式保送機(jī)發(fā)電機(jī)、均勻傳送的帶式保送機(jī)或板

22、式保送機(jī)、螺旋保送機(jī)、輕或板式保送機(jī)、螺旋保送機(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)、均勻密度資料攪拌機(jī)。勻密度資料攪拌機(jī)。不均勻傳送的帶式保送機(jī)或板式不均勻傳送的帶式保送機(jī)或板式保送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重保送機(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)、變密度資料攪拌機(jī)。型離心機(jī)、變密度資料攪拌機(jī)。橡膠擠壓機(jī)、橡膠和塑料作延續(xù)橡膠擠壓機(jī)、橡膠和塑料作延續(xù)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)、提升安裝、單械、鋼坯初軋機(jī)、提升安裝、單缸活塞泵等。缸活塞泵等。發(fā)掘機(jī)、重型球磨機(jī)、橡膠揉合發(fā)掘機(jī)、重型

23、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)式鉆探安裝、壓磚機(jī)、帶材冷軋式鉆探安裝、壓磚機(jī)、帶材冷軋機(jī)、壓坯機(jī)等。機(jī)、壓坯機(jī)等。載荷載荷形狀形狀發(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 1.501.25 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

24、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)細(xì)微細(xì)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)，假設(shè)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)，假設(shè)為增速傳動(dòng)，應(yīng)乘以1.11.1倍倍當(dāng)外部的機(jī)械與齒輪安裝間經(jīng)過(guò)撓性件相銜接時(shí)，當(dāng)外部的機(jī)械與齒輪安裝間經(jīng)過(guò)撓性件相銜接時(shí)，KAKA可適當(dāng)減小。可適當(dāng)減小。表表10-2 運(yùn)用系數(shù)運(yùn)用系數(shù)KA 減小動(dòng)載荷的措施減小動(dòng)載荷的措施:1提高制造精度以減小基節(jié)誤差與齒形誤差提高制造精度以減小基節(jié)誤差與齒形誤差;2對(duì)輪齒進(jìn)展適當(dāng)?shù)男扌螌?duì)輪齒進(jìn)展適當(dāng)?shù)男扌?也有稱為修緣也有稱為修緣)，以減小輪齒的嚙人、

25、嚙出沖擊，以減小輪齒的嚙人、嚙出沖擊;3增大軸和軸承的剛度，以減小系統(tǒng)的變形。增大軸和軸承的剛度，以減小系統(tǒng)的變形。2.2.動(dòng)載系數(shù)動(dòng)載系數(shù)KvKv： 是思索齒輪副是思索齒輪副本身的嚙合誤差本身的嚙合誤差(基節(jié)誤差、齒形基節(jié)誤差、齒形誤差、輪齒受載變誤差、輪齒受載變形等形等)所引起的嚙所引起的嚙入、嚙出沖擊和振入、嚙出沖擊和振動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)部附加動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)部附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)。動(dòng)載荷影響的系數(shù)。直齒輪動(dòng)載系數(shù)直齒輪動(dòng)載系數(shù)KV的選取：的選?。?3 3齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)KK是思索沿齒寬方向是思索沿齒寬方向載荷分布不均勻影響的系數(shù)表載荷分布不均勻影響的系數(shù)表10-410-4與圖與圖10

26、-1310-13 。影響要素影響要素:1齒輪的制造與安裝誤差齒輪的制造與安裝誤差;2軸的彎曲變形與改動(dòng)變形軸的彎曲變形與改動(dòng)變形;3齒寬的大小選用不當(dāng)?shù)三X寬的大小選用不當(dāng)?shù)葴p小齒輪傳動(dòng)偏載的措施有減小齒輪傳動(dòng)偏載的措施有:1提高支承的剛度，減少變形提高支承的剛度，減少變形;2綜合思索彎曲與改動(dòng)變形的影響，齒輪在軸上盡能夠?qū)C合思索彎曲與改動(dòng)變形的影響，齒輪在軸上盡能夠?qū)ΨQ布置，并應(yīng)盡能夠?qū)X輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，以緩和載稱布置，并應(yīng)盡能夠?qū)X輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，以緩和載荷分布不均勻景象；荷分布不均勻景象；3恰中選擇齒寬系數(shù)恰中選擇齒寬系數(shù)K HK H1.031.031.061.081.1

27、01.21.31.5234561.031.031.061.081.101.21.31.5234561.03 1.044 1.06 1.1 1.2 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 F4、齒間載荷分配系數(shù) K思索同時(shí)有多對(duì)齒嚙合時(shí)各對(duì)輪齒間載荷分配的不均勻 輪齒變形曲線齒輪嚙合過(guò)程 基節(jié)誤差的影響 齒輪傳動(dòng)的受力分析齒輪傳動(dòng)的受力分析 進(jìn)展齒輪的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先要知道齒輪上所受進(jìn)展齒輪的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先要知道齒輪上所受的力，這就需求對(duì)齒輪傳動(dòng)作受力分析。當(dāng)然，對(duì)齒輪的力，這就需求對(duì)齒輪傳動(dòng)作受力分析。當(dāng)

28、然，對(duì)齒輪傳動(dòng)進(jìn)展力分析也是計(jì)算安裝齒輪的軸及軸承時(shí)所必需傳動(dòng)進(jìn)展力分析也是計(jì)算安裝齒輪的軸及軸承時(shí)所必需的。的。 齒輪傳動(dòng)普通均加以光滑，嚙合輪齒間的摩擦力齒輪傳動(dòng)普通均加以光滑，嚙合輪齒間的摩擦力通常很小，計(jì)算輪齒受力時(shí)，可不予思索。通常很小，計(jì)算輪齒受力時(shí)，可不予思索。10-5 10-5 規(guī)范直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算規(guī)范直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 一、輪齒受力分析一、輪齒受力分析 潘存云教授研制潘存云教授研制T1112dTFtcos/tnFFtgFFFtrr21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

29、為傳送的功率為傳送的功率KWKW1-1-小齒輪上的角速度，小齒輪上的角速度，n1-n1-小齒輪上的轉(zhuǎn)速小齒輪上的轉(zhuǎn)速d1-d1-小齒輪上的分度圓直徑，小齒輪上的分度圓直徑，-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自動(dòng)自動(dòng)T1c d12d22 FtFrFnFn10-5 10-5 規(guī)范直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算規(guī)范直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 O2O1tt1自動(dòng)自動(dòng)N1N2c d12Fn一、輪齒受力分析一、輪齒受力分析 1Fr1Ft1FnFt2FnFr22提問(wèn)：直齒圓柱齒輪各力的方向如何確定 圓周力主反從同，徑向力指向各自軸心圓周力主反從同，徑向力指向各自軸心(二

30、二)如何建立力學(xué)模型？如何建立力學(xué)模型？1.視輪齒為一個(gè)懸臂梁；視輪齒為一個(gè)懸臂梁；2.假定假定Fn作用在齒頂處；作用在齒頂處；3.危險(xiǎn)截面確實(shí)定：危險(xiǎn)截面確實(shí)定：采用采用30切線法確定。切線法確定。二、輪齒彎曲強(qiáng)度二、輪齒彎曲強(qiáng)度一實(shí)際根據(jù)：懸臂梁計(jì)算一實(shí)際根據(jù)：懸臂梁計(jì)算(三三)公式推導(dǎo)：公式推導(dǎo)：二、輪齒彎曲強(qiáng)度二、輪齒彎曲強(qiáng)度彎曲力矩：彎曲力矩： M=KFnhcos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)：62bSW WMF0彎曲應(yīng)力：彎曲應(yīng)力：coscos62bshKFt2cos6bshKFn整理得：整理得：MPazmYYKTFdSaFaF2213110-5a)hh和和S S與

31、模數(shù)與模數(shù)m m相關(guān)，相關(guān)，故故YFa與模數(shù)與模數(shù)m無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。彎曲應(yīng)力：彎曲應(yīng)力：對(duì)于規(guī)范齒輪對(duì)于規(guī)范齒輪, YFa僅取決于齒數(shù)僅取決于齒數(shù)Z。 cos)(cos)(62msmhYFaMPazmYYKTFdSaFaF22131公式分析：公式分析：1YFa：只與齒廓外形有關(guān)，而與模數(shù)無(wú)關(guān)。它是指齒：只與齒廓外形有關(guān)，而與模數(shù)無(wú)關(guān)。它是指齒根厚度與齒高的相對(duì)比關(guān)系。當(dāng)齒高添加，齒根厚減少，那根厚度與齒高的相對(duì)比關(guān)系。當(dāng)齒高添加，齒根厚減少，那么么YFaF抗彎才干差；反之，齒高減小，齒根厚抗彎才干差；反之，齒高減小，齒根厚，那么，那么輪齒為矮胖型，輪齒為矮胖型，YFaF，抗彎才干，抗彎才干。因此。

32、因此YFa是反映輪是反映輪齒齒“高、矮、胖、瘦程度的外形系數(shù)。高、矮、胖、瘦程度的外形系數(shù)。 2YFa的的 影響要素：與影響要素：與Z，X有關(guān)。有關(guān)。3m是影響是影響F 最主要的參數(shù)。最主要的參數(shù)。F1/m2，因此，當(dāng)，因此，當(dāng)F過(guò)大時(shí)，首先應(yīng)加大模數(shù)。過(guò)大時(shí)，首先應(yīng)加大模數(shù)。 1212 , FFFF112212：,maxFasaFasaFFYYYY代入公式中的FdSaFaFzmYYKT21312彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：32112FSaFadYYzKTm 由公式計(jì)算出 模數(shù)去套規(guī)范思索：思索：1 圖示的圓柱齒輪傳動(dòng)中，自動(dòng)輪圖示的圓柱齒輪傳動(dòng)中，自動(dòng)輪1的齒數(shù)的齒數(shù)Z1=25，其他

33、兩齒輪，其他兩齒輪的齒數(shù)的齒數(shù)Z2=25，Z3=50;各齒輪的模數(shù)、任務(wù)齒寬、資料熱處置各齒輪的模數(shù)、任務(wù)齒寬、資料熱處置均一樣。試問(wèn)均一樣。試問(wèn):哪一個(gè)齒輪最易發(fā)生輪齒疲勞折斷哪一個(gè)齒輪最易發(fā)生輪齒疲勞折斷?為什么為什么?答：答： 齒輪齒輪2最易發(fā)生輪齒疲勞折斷。其理由為最易發(fā)生輪齒疲勞折斷。其理由為: 齒輪齒輪1與與2滿滿足等彎曲強(qiáng)度條件式足等彎曲強(qiáng)度條件式,但齒輪但齒輪2又同時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪又同時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪3，即齒輪，即齒輪2接受雙方向的彎曲應(yīng)力，其許用彎曲應(yīng)力小，故易發(fā)生疲接受雙方向的彎曲應(yīng)力，其許用彎曲應(yīng)力小，故易發(fā)生疲勞折斷。勞折斷。2.2.提高齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的主要措施有哪些？提高齒根彎

34、曲疲勞強(qiáng)度的主要措施有哪些？A A、在、在d d、b b一定的情況下，一定的情況下，m m對(duì)的影響對(duì)的影響比比z z大，故大，故m m增大增大(z(z相應(yīng)減小相應(yīng)減小) )，減小；，減小；B B、適當(dāng)增大齒寬、適當(dāng)增大齒寬b(b(或齒寬系數(shù)或齒寬系數(shù)) )；C C、采用較大變位系數(shù)的變位齒輪；、采用較大變位系數(shù)的變位齒輪；D D、提高齒輪精度等級(jí)；、提高齒輪精度等級(jí)；E E、改善齒輪資料和熱處置方式，以、改善齒輪資料和熱處置方式，以提高提高FF。 HH(一一)實(shí)際根據(jù)：實(shí)際根據(jù)：防止齒面出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，防止齒面出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，齒面接觸強(qiáng)度條件：齒面接觸強(qiáng)度條件：三、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算三、齒面接觸強(qiáng)度

35、計(jì)算如何建立力學(xué)如何建立力學(xué)模型？模型？(一一)實(shí)際根據(jù)：實(shí)際根據(jù)：(二二)建立力學(xué)模型：建立力學(xué)模型：1.確定應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)：確定應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)： 三、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算三、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算作強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)找出接觸應(yīng)力最大的嚙合點(diǎn)作強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)找出接觸應(yīng)力最大的嚙合點(diǎn)一對(duì)齒廓接觸點(diǎn)的綜合曲率一對(duì)齒廓接觸點(diǎn)的綜合曲率1/是變化的是變化的一對(duì)輪齒嚙合時(shí)的接觸應(yīng)力將隨嚙合點(diǎn)位置的變化而一對(duì)輪齒嚙合時(shí)的接觸應(yīng)力將隨嚙合點(diǎn)位置的變化而變化變化實(shí)踐計(jì)算中是取節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力為計(jì)算根據(jù)實(shí)踐計(jì)算中是取節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力為計(jì)算根據(jù)N1N2C(二二)建立力學(xué)模型：建立力學(xué)模型：2.轉(zhuǎn)化為兩個(gè)當(dāng)量圓柱體轉(zhuǎn)化為兩個(gè)當(dāng)量圓柱體節(jié)點(diǎn)

36、曲率半徑：節(jié)點(diǎn)曲率半徑：潘存云教授研制222121211111EELFnH2sin111dCN2sin222dCN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 實(shí)驗(yàn)闡明：齒根部分接近節(jié)點(diǎn)處最容易發(fā)生點(diǎn)蝕，故取節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)力作為計(jì)算根據(jù)。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)(11sin)(22112dddd 1sin211duuO22從動(dòng)從動(dòng)O1N1N2tt1自動(dòng)自動(dòng)T1c d12d22 C123.公式推導(dǎo)公式推導(dǎo)2221211111EEZE令-彈性影響系數(shù)彈性影響系數(shù)costnFF

37、 節(jié)點(diǎn)處，載荷由一對(duì)輪齒來(lái)承當(dāng)：節(jié)點(diǎn)處，載荷由一對(duì)輪齒來(lái)承當(dāng)：cos211dT將ZE和Fn代入赫茲公式代入赫茲公式得：代入赫茲公式得：E111H1sin2cos2ZuudbdKT引入齒寬系數(shù)：引入齒寬系數(shù)：d=b/d1sincos2HZ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： 125 . 2H211HuubdKTZE得設(shè)計(jì)公式：得設(shè)計(jì)公式：3211132. 2HEdZuuKTd規(guī)范齒輪：規(guī)范齒輪：ZH=2.5模數(shù)模數(shù)m不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的根據(jù)。不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的根據(jù)。留意：因兩個(gè)齒輪的留意：因兩個(gè)齒輪的H1= H2 ，故按此強(qiáng)度準(zhǔn)那么設(shè)計(jì)齒輪傳，故

38、按此強(qiáng)度準(zhǔn)那么設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代入動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代入H 1和和H 2中較小者。中較小者。 三、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算三、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算4.4.公式分析公式分析1 H與與m無(wú)關(guān)，與無(wú)關(guān)，與a、d1有關(guān)；有關(guān)；2 d1H下降很多下降很多T1、u一定時(shí)一定時(shí)3 bH下降，但不如下降，但不如d1使使H下降顯著，而且添加過(guò)下降顯著，而且添加過(guò)大，還會(huì)使大，還會(huì)使K而使而使H；4 在保證彎曲強(qiáng)度條件下取較小模數(shù)，添加齒數(shù)，可在保證彎曲強(qiáng)度條件下取較小模數(shù)，添加齒數(shù)，可使使ZH下降下降5 選用選用Hlim，主要靠選擇，主要靠選擇Hlim的資料，特別采用的資料，特別采用構(gòu)成高外表硬度的熱處置方法，使齒面硬

39、度高，而且硬度構(gòu)成高外表硬度的熱處置方法，使齒面硬度高，而且硬度要均勻。要均勻。125 . 2H211HuubdKTZE5.5.公式參數(shù)的選取：公式參數(shù)的選?。? 1齒寬系數(shù)：齒寬系數(shù)： 不宜過(guò)大，也不宜過(guò)小。不宜過(guò)大，也不宜過(guò)小。 b,d1,av; bb,d1,av; b載荷不均勻。載荷不均勻。d=b/d1d=b/d1， 直齒圓柱齒輪宜取較小值，斜齒可取較大值，載荷直齒圓柱齒輪宜取較小值，斜齒可取較大值，載荷穩(wěn)定，軸剛性大時(shí)取較大值；反之取較大值。穩(wěn)定，軸剛性大時(shí)取較大值；反之取較大值。2 2資料系數(shù)資料系數(shù)ZEZE：由表：由表10-610-63 3節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZHZH：對(duì)于：對(duì)

40、于=20=20的規(guī)范齒輪的規(guī)范齒輪 ZH=2.5ZH=2.5(4)(4)許用應(yīng)力：與資料，熱處置等要素有關(guān)；許用應(yīng)力：與資料，熱處置等要素有關(guān)； 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)，因載時(shí)，因載荷系數(shù)中的荷系數(shù)中的KV、K、K不能預(yù)先確定，故可先試選一載荷系不能預(yù)先確定，故可先試選一載荷系數(shù)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)從而計(jì)算算Kt 。假設(shè)。假設(shè)K與與Kt接近，那么不用修正原設(shè)計(jì)。否那么，按下接近，那么不用修正原設(shè)計(jì)。否那么，按下式修正原設(shè)計(jì)。式修正原設(shè)計(jì)。3tt 11KKdd 3t

41、ntnKKmm 3211132. 2HEdZuuKTd彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：mmzYYKTmFdSaFa32112接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效方式進(jìn)展強(qiáng)度計(jì)算，確定主要齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效方式進(jìn)展強(qiáng)度計(jì)算，確定主要尺寸，然后按其它失效方式進(jìn)展必要的校核。尺寸，然后按其它失效方式進(jìn)展必要的校核。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)展設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核：按接觸強(qiáng)度進(jìn)展設(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)展設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核按彎曲強(qiáng)度進(jìn)展設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核:開(kāi)式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)

42、。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。mmZuuKTdHEd3211132.2mmzYYKTmFdSaFa32112mmzYYKTmFdSaFa32112思索：思索：1一對(duì)齒輪嚙合，兩齒輪的一對(duì)齒輪嚙合，兩齒輪的H1=H2嗎？嗎？2計(jì)算計(jì)算H2時(shí)，公式能否代入時(shí)，公式能否代入T2，d2值計(jì)算？值計(jì)算？3從公式闡明如何提高輪齒的接觸疲勞強(qiáng)度？從公式闡明如何提高輪齒的接觸疲勞強(qiáng)度？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的選擇的選擇2齒數(shù)的選擇齒數(shù)的選擇普通，閉式齒輪傳動(dòng)普通，閉式齒輪傳動(dòng): z1=20403齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)fd的選擇的選擇當(dāng)d1已按接觸疲勞強(qiáng)度確定時(shí)，z1

43、z1m重合度重合度e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 d 齒寬齒寬b b 強(qiáng)度強(qiáng)度 ，但，但dd過(guò)大將導(dǎo)致過(guò)大將導(dǎo)致K K普通情況下取普通情況下取 a =20 d的選取可參考齒寬系數(shù)表 10-6 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): z1=1720 z2=uz14齒寬齒寬b大齒輪：大齒輪：b= fd d1 ,大齒輪：大齒輪：b1=b+(510) mm闡明：闡明：1)大小齒輪皆為硬齒面時(shí)，大小齒輪皆為硬齒

44、面時(shí)， fd應(yīng)取小值，否那么取大值；應(yīng)取小值，否那么取大值； 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，假設(shè)傳送功率不大時(shí)，機(jī)床中的齒輪，假設(shè)傳送功率不大時(shí)， fd可小到可小到0.2 4)非金屬齒輪可?。悍墙饘冽X輪可?。?fd =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fd =b/d1 安裝情況安裝情況兩支撐相對(duì)小兩支撐相對(duì)小齒輪對(duì)稱布置齒輪對(duì)稱布置兩支撐相對(duì)小齒兩支撐相對(duì)小齒輪非作對(duì)稱布置輪非作對(duì)稱布置懸臂布置懸臂布置d 0.91.4 (1.21.9) 0.71.5 d 0.91.4 (1.21.9) 0.71.5 (1.11.65)

45、 0.40.6(1.11.65) 0.40.6 平安系數(shù)平安系數(shù)SH和和SFSHSF平安系數(shù)平安系數(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1.01.11.31.41.11.21.41.61.62.21.3二、齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力二、齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力 MPaSKNlim許用接觸應(yīng)力：許用接觸應(yīng)力：lim -lim -接觸疲勞極限接觸疲勞極限, , 由實(shí)驗(yàn)確定由實(shí)驗(yàn)確定, , S -疲勞強(qiáng)度平安系數(shù)，查表疲勞強(qiáng)度平安系數(shù)，查表10-4 確定。確定。K N-壽命系數(shù)，可查圖壽命系數(shù)，可查圖10-1810-19求得。求得

46、。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潘存云教授研制調(diào)質(zhì)鋼、珠光體、貝氏體球鐵、可鍛鑄鐵調(diào)質(zhì)鋼、珠光體、貝氏體球鐵、可鍛鑄鐵N0滲碳淬火鋼、外表淬火鋼滲碳淬火鋼、外表淬火鋼N0氮化鋼、鐵素體球鐵、構(gòu)造鋼、灰鑄鐵氮化鋼、鐵素體球鐵、構(gòu)造鋼、灰鑄鐵N0氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼N0三、漸開(kāi)線圓柱齒輪的精度三、漸開(kāi)線圓柱齒輪的精度 GB1009588GB10095881 1、精度等級(jí)及其選擇、精度等級(jí)及其選擇漸開(kāi)線圓柱齒輪精度國(guó)家規(guī)范對(duì)齒輪及齒輪副規(guī)定漸開(kāi)線圓柱齒輪精

47、度國(guó)家規(guī)范對(duì)齒輪及齒輪副規(guī)定12個(gè)個(gè)精度等級(jí)，第精度等級(jí)，第1級(jí)最高，第級(jí)最高，第12級(jí)最低。級(jí)最低。精度的標(biāo)注：精度的標(biāo)注：包含：三個(gè)公差組、齒厚偏向、國(guó)標(biāo)包含：三個(gè)公差組、齒厚偏向、國(guó)標(biāo)8HJGB10095-19888-7-7HJGB10095-19882 2、公差組：、公差組：、傳送運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性：從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)一周最大、傳送運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性：從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)一周最大轉(zhuǎn)角誤差，齒距不均勻。轉(zhuǎn)角誤差，齒距不均勻。、傳送運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性：從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)一齒最大、傳送運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性：從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)一齒最大轉(zhuǎn)角誤差，齒形不均勻。產(chǎn)生振動(dòng)、噪音。轉(zhuǎn)角誤差，齒形不均勻。產(chǎn)生振動(dòng)、噪音。、載荷分布的均勻性：沿齒長(zhǎng)、齒高方向有、載荷

48、分布的均勻性：沿齒長(zhǎng)、齒高方向有一定的接觸區(qū)。一定的接觸區(qū)。齒輪副應(yīng)根據(jù)任務(wù)條件齒輪副應(yīng)根據(jù)任務(wù)條件來(lái)確定最小極限側(cè)隙來(lái)確定最小極限側(cè)隙jnmin和最大極限側(cè)隙和最大極限側(cè)隙jnmax。保證正常光滑，。保證正常光滑，補(bǔ)償熱變形和制造安裝補(bǔ)償熱變形和制造安裝誤差。誤差。上偏向：上偏向：Ess下偏向：下偏向：Esi分度圓弦齒高分度圓弦齒高分度圓弦齒厚分度圓弦齒厚3 3、齒輪副的側(cè)隙及齒厚極限偏向、齒輪副的側(cè)隙及齒厚極限偏向ahs三、三、 齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí) 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)

49、最高，級(jí)最高，1212級(jí)最低，常用的為級(jí)最低，常用的為6969級(jí)精度。級(jí)精度。精度選擇是以傳動(dòng)的用途，運(yùn)用條件，傳送功率，圓精度選擇是以傳動(dòng)的用途，運(yùn)用條件，傳送功率，圓周速度等為根據(jù)來(lái)確定。周速度等為根據(jù)來(lái)確定。潘存云教授研制潘存云教授研制7-6-6-XX 8-7-7-XX 6-5-5-XX 7-6-6-XX 圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng) 0 20 40 60 80 100 4003002001000Pca(N/mm)v(m/s)圓錐齒輪傳動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng) 0 20 40 60 80 100 4003002001000Pca(N/mm)v(m/s)機(jī)器稱號(hào)機(jī)器稱號(hào) 精度等級(jí)精度等級(jí) 機(jī)器稱號(hào)機(jī)器稱

50、號(hào) 精度等級(jí)精度等級(jí) 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 36 遷延機(jī)遷延機(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 輕型汽車輕型汽車 58 起重機(jī)起重機(jī) 710 載重汽車載重汽車 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)或普通輔助齒輪傳動(dòng)或普通齒輪傳動(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 各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍潘存云教授研制潘存云教授研制四、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

51、的資料和熱處置選擇齒輪的資料和熱處置選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù)選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù)fd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/z1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)規(guī)范化模數(shù)規(guī)范化計(jì)算主要尺寸：計(jì)算主要尺寸：d1=mz1 d2=mz2 計(jì)計(jì) 算算 齒齒 寬：寬： b=fd d1確定齒寬：確定齒寬：B2=int(b) B1= B2+(35)mm開(kāi)開(kāi) 始始思索：思索：1一對(duì)規(guī)范直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，

52、當(dāng)傳動(dòng)比一對(duì)規(guī)范直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，當(dāng)傳動(dòng)比i=2時(shí)，試問(wèn)時(shí)，試問(wèn):(1)哪一個(gè)齒輪所受的彎曲應(yīng)力大哪一個(gè)齒輪所受的彎曲應(yīng)力大?為什么為什么? (2)假設(shè)大、小齒輪的資料、熱處置硬度均一樣，小齒輪的假設(shè)大、小齒輪的資料、熱處置硬度均一樣，小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=106YFa2Ysa2，故，故F1F2。 (2)兩齒輪硬度一樣兩齒輪硬度一樣,實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限Flim1=Flim2;但由于任務(wù)循環(huán)次數(shù)但由于任務(wù)循環(huán)次數(shù)N1N2，及齒輪的壽，及齒輪的壽命系數(shù)命系數(shù)YN11.23 H 2 ，應(yīng)取，應(yīng)取H =1.23 H 2， H 2為軟齒面的許用接觸應(yīng)力。為軟齒面

53、的許用接觸應(yīng)力。3) 齒頂面比齒根面具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度。齒頂面比齒根面具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度。1) 斜齒輪的的接觸線是傾斜的；斜齒輪的的接觸線是傾斜的；2) 小齒輪比大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度要高小齒輪比大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度要高; 近似公式：近似公式：H = H 1 + H 2 / 2五五 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算闡明斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算闡明 (1)初選螺旋角初選螺旋角 普通普通=1215 (2)接觸許用應(yīng)力接觸許用應(yīng)力H 與直齒不同與直齒不同 (3)法面模數(shù)法面模數(shù)n 套規(guī)范取值套規(guī)范取值 (4)幾何尺寸計(jì)算：幾何尺寸計(jì)算：中心距中心距a取整數(shù)取整數(shù)修正修正角角計(jì)算直徑、齒寬計(jì)算直徑、齒寬例：知如圖，

54、齒輪例：知如圖，齒輪2的參數(shù)的參數(shù)mn=3mm，Z2=57，2=14；齒輪；齒輪3的參數(shù)的參數(shù)mn=5mm，Z3=21。試求：。試求：1為使軸為使軸所受的軸向所受的軸向力最小，力最小，3的旋向；的旋向；2在圖在圖b中標(biāo)出齒輪中標(biāo)出齒輪2和和3所受各分力的所受各分力的方向；方向；3假設(shè)使軸假設(shè)使軸不受軸向力，那么齒輪不受軸向力，那么齒輪3的的3應(yīng)取多大？應(yīng)取多大？ 解：解：1輪輪1左旋左旋 Fa1向左向左Fa2向右向右 Fa3向左向左 右手確定右手確定3右旋右旋Fa2Fa33Fa3=Fa2 Fa3=Ft3*tg3 =Ft2*tg2 Ft2*d2/2=Ft3*d3/2333332222223332

55、223/cos/cos5 21sinsinsin140.148563 5782nnnndm ztgtgtgdm zm zm zbbbbbbbb54. 8b一、特點(diǎn)一、特點(diǎn): : 輪齒分布在截錐體上，齒廊大小是變化的。大端剛度大，輪齒分布在截錐體上，齒廊大小是變化的。大端剛度大，小端剛度小，圓錐齒輪沿齒寬的載荷分布不均勻。小端剛度小，圓錐齒輪沿齒寬的載荷分布不均勻。 為簡(jiǎn)化計(jì)算假定圓錐齒輪的為簡(jiǎn)化計(jì)算假定圓錐齒輪的強(qiáng)度與其當(dāng)量齒輪相等，該當(dāng)量強(qiáng)度與其當(dāng)量齒輪相等，該當(dāng)量齒輪是以圓錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的齒輪是以圓錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的參數(shù)為參數(shù)，這樣借助于當(dāng)量齒參數(shù)為參數(shù)，這樣借助于當(dāng)量齒輪把圓錐齒輪轉(zhuǎn)化

56、為直齒圓柱齒輪把圓錐齒輪轉(zhuǎn)化為直齒圓柱齒輪，將當(dāng)量齒輪參數(shù)代入圓柱齒輪，將當(dāng)量齒輪參數(shù)代入圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式。輪強(qiáng)度計(jì)算公式。10-810-8錐齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)二、受力分析：二、受力分析：Fn作用齒寬中點(diǎn)節(jié)線處的法面上。作用齒寬中點(diǎn)節(jié)線處的法面上。11/2mtdTFdcostgFFtrdsintgFFta各力的方向判別：各力的方向判別：1.圓周力圓周力Ft:Ft1與與n1的方向相反，的方向相反，F(xiàn)t2與與n2的方向一樣；的方向一樣；3.軸向力：由小端指向大端軸向力：由小端指向大端2.徑向力：分別指向各自的輪心。徑向力：分別指向各自的輪心。dm是平均分度圓直徑RbRbR5 . 015 . 0

57、2121ud 強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，是以錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪是以錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為計(jì)算時(shí)的根據(jù)。作為計(jì)算時(shí)的根據(jù)。對(duì)軸交角為90的直齒錐齒輪傳動(dòng)： 二、設(shè)計(jì)參數(shù)二、設(shè)計(jì)參數(shù)大端參數(shù)為規(guī)范值，大端參數(shù)為規(guī)范值，21211212cotddtgddddzzumm222122ddRRbRdddd5 . 022m11m錐距：錐距： 當(dāng)量齒輪的錐距：當(dāng)量齒輪的錐距： Rm=R-0.5b 兩個(gè)三角形類似令令Rb/RRb/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: :則有：)5 . 01 (Rm ddR 0.250.35R 0.250.35R Rd1d2BB/21122R-0.5bd

58、m2dm122112coscosuzzdd2112coscosddzzuvdcosmmvmdz mvvmrz2R Rd1d2BB/21122R-0.5bdm2dm11 12 2ao1o2111cos2dmvdr222cos2dmvdr當(dāng)量齒輪分度圓直徑：當(dāng)量齒輪分度圓直徑：o1o2mvvmdz 12vvvzzu 當(dāng)量齒輪的齒數(shù)：當(dāng)量齒輪的齒數(shù)：dcosz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： Zv17 Zv17 平均模數(shù)：平均模數(shù)：)5 . 01 (Rm mmdm12c c112mtdTF 111coscosddtgFFFtr圓周力：圓周力：徑向力：徑

59、向力：軸向力：軸向力：dsintgFFta輪齒所受總法向力輪齒所受總法向力FnFn可分解為三個(gè)分力可分解為三個(gè)分力 : :11T1T1FtFaFrFFnFtFFrFatgFFtsin1=cos2sin1=cos2cos1=sin2cos1=sin2當(dāng)當(dāng)1+2 = 901+2 = 90 時(shí)，有：時(shí)，有： Ft1 =Fa2Fa1 =Ft2于是有：于是有：Fn 二、輪齒受力分析二、輪齒受力分析 三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算三、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?？梢粚?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?？芍苯犹子弥饼X輪的計(jì)算公式，代入當(dāng)量齒輪參數(shù)。直接套用直齒輪

60、的計(jì)算公式，代入當(dāng)量齒輪參數(shù)。載荷系數(shù)載荷系數(shù)K K的計(jì)算：的計(jì)算：K KKA Kv K K KA Kv K K 取：?。篕 1 KA見(jiàn)下見(jiàn)下頁(yè)頁(yè)MPabmYYKFFRSaFatF)5 .01(得校核公式：得校核公式： ()3FSaFa2212RR115 . 014YYuzKTm設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式： Rb/R發(fā)電機(jī)、均勻傳送的帶式保送機(jī)發(fā)電機(jī)、均勻傳送的帶式保送機(jī)或板式保送機(jī)、螺旋保送機(jī)、輕或板式保送機(jī)、螺旋保送機(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)、均勻密度資料攪拌機(jī)。勻密度資料攪拌機(jī)。不均勻傳送的帶式保送機(jī)或板式不均勻傳送的帶式保送機(jī)或板式保送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重保