東北大學(xué)機(jī)械設(shè)計電子教案第五章齒輪傳動ppt課件

1、 第五章 齒輪傳動?xùn)|北大學(xué)國家工科機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)基地東北大學(xué)國家工科機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)基地25-2 5-2 齒輪傳動的失效形式、計算準(zhǔn)則和材料齒輪傳動的失效形式、計算準(zhǔn)則和材料5-8 5-8 變位齒輪傳動的強(qiáng)度計算變位齒輪傳動的強(qiáng)度計算5-7 5-7 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動的強(qiáng)度計算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動的強(qiáng)度計算 5-6 5-6 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算5-5 5-5 齒輪精度、設(shè)計參數(shù)選擇及許用應(yīng)力齒輪精度、設(shè)計參數(shù)選擇及許用應(yīng)力5-4 5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算5-3 5-3 齒輪傳動的載荷計算齒輪傳動的載荷計算5

2、-1 5-1 概述概述目目 錄錄35-1 概述一、齒輪傳動的特點(diǎn)一、齒輪傳動的特點(diǎn) 1 1、直徑、速度、功率范圍廣、直徑、速度、功率范圍廣2 2、效率高、壽命長、可靠性高，、效率高、壽命長、可靠性高，3 3、傳動比恒定、傳動比恒定4 4、可實現(xiàn)平行軸、相交軸及間交錯軸的傳動、可實現(xiàn)平行軸、相交軸及間交錯軸的傳動5 5、 要求制造精度高要求制造精度高6 6、 不適于大中心距傳動不適于大中心距傳動內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪外齒輪外齒輪45-1 概述1 1、按軸線位置、按軸線位置 相相錯錯軸軸斜斜齒齒輪輪蝸蝸輪輪蝸蝸桿桿相相錯錯軸軸傳傳動動：曲曲齒齒直直齒齒相相交交軸軸傳傳動動：圓圓錐錐齒齒輪輪人人字字齒齒斜斜齒

3、齒直直齒齒平平行行軸軸傳傳動動：圓圓柱柱齒齒輪輪二、分類二、分類 ）硬硬齒齒面面（HBS350) 350HBS軟齒面（2 2、按齒面硬度、按齒面硬度55-1 概述 壽命長壽命長精度高、潤滑條件好、精度高、潤滑條件好、閉式：齒輪密閉，安裝閉式：齒輪密閉，安裝損損灰塵、潤滑不良、易磨灰塵、潤滑不良、易磨開式：齒輪外露，易進(jìn)開式：齒輪外露，易進(jìn)3 3、按工作條件、按工作條件 閉式傳動閉式傳動半開式齒輪傳動半開式齒輪傳動單級圓柱齒輪單級圓柱齒輪蝸桿傳動蝸桿傳動三、要求三、要求 1 1、傳動平穩(wěn)、傳動平穩(wěn)瞬時傳動比恒定瞬時傳動比恒定2 2、強(qiáng)度高、壽命足夠、強(qiáng)度高、壽命足夠65-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)

4、則與材料一、齒輪傳動的失效形式一、齒輪傳動的失效形式1.1.輪齒折斷輪齒折斷2.2.齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕3.3.齒面膠合齒面膠合4.4.齒面磨損齒面磨損5.5.輪齒塑性輪齒塑性7F齒根裂紋起始點(diǎn)齒根裂紋起始點(diǎn)1.1.輪齒折斷輪齒折斷（1過載斷齒：意外超載過載斷齒：意外超載（2疲勞斷齒：交變載荷反復(fù)作用疲勞斷齒：交變載荷反復(fù)作用,（硬齒面齒輪）（硬齒面齒輪） 齒根圓角應(yīng)力集中，齒根圓角應(yīng)力集中， 產(chǎn)生疲勞裂紋、擴(kuò)展、斷齒產(chǎn)生疲勞裂紋、擴(kuò)展、斷齒5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料82.2.齒面點(diǎn)蝕軟齒面齒輪）齒面點(diǎn)蝕軟齒面齒輪）點(diǎn)蝕：交變接觸應(yīng)力反復(fù)作用點(diǎn)蝕：交變接觸應(yīng)力反復(fù)作用, 齒面產(chǎn)生微裂紋，

5、疲勞擴(kuò)展、點(diǎn)蝕齒面產(chǎn)生微裂紋，疲勞擴(kuò)展、點(diǎn)蝕5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料9齒面點(diǎn)蝕機(jī)理齒面點(diǎn)蝕機(jī)理5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料103.3.齒面膠合齒面膠合 ( (高速重載齒輪高速重載齒輪) )齒面膠合：齒面膠合：高壓、高速，油膜破裂；高壓、高速，油膜破裂；嚙合局部高溫，齒面焊接；嚙合局部高溫，齒面焊接；相對運(yùn)動撕裂、涂抹相對運(yùn)動撕裂、涂抹熱膠合熱膠合冷膠合冷膠合5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料114.4.齒面磨損齒面磨損 ( (開式齒輪開式齒輪) )齒面磨損：齒面磨損：磨料進(jìn)入齒面間；磨料進(jìn)入齒面間；相對運(yùn)動齒面磨損。相對運(yùn)動齒面磨損。5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料1

6、25. 5. 輪齒塑變輪齒塑變從動齒從動齒節(jié)線起脊節(jié)線起脊主動齒主動齒節(jié)線出溝節(jié)線出溝（1 1齒面塑性：齒面塑性：齒面較軟，材料沿摩齒面較軟，材料沿摩擦力方向流動擦力方向流動5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料13（2 2齒體塑變齒體塑變材料較軟，載荷過大，材料較軟，載荷過大，輪齒整體塑變移位。輪齒整體塑變移位。5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料14二、齒輪失效形式與極限轉(zhuǎn)矩的關(guān)系二、齒輪失效形式與極限轉(zhuǎn)矩的關(guān)系磨損界限磨損界限膠和界限膠和界限點(diǎn)蝕界限點(diǎn)蝕界限斷齒界限斷齒界限速度速度極限轉(zhuǎn)矩極限轉(zhuǎn)矩安全區(qū)安全區(qū)調(diào)質(zhì)齒輪調(diào)質(zhì)齒輪磨損界限磨損界限膠和界限膠和界限點(diǎn)蝕界限點(diǎn)蝕界限斷齒界限斷齒界限速

7、度速度極限轉(zhuǎn)矩極限轉(zhuǎn)矩安全區(qū)安全區(qū)齒面硬化齒輪齒面硬化齒輪5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料15三、設(shè)計準(zhǔn)則三、設(shè)計準(zhǔn)則1 1、 閉式齒輪傳動閉式齒輪傳動主要失效形式主要失效形式 軟齒面齒面硬度軟齒面齒面硬度350HBS350HBS），齒面點(diǎn)蝕），齒面點(diǎn)蝕 硬齒面齒面硬度硬齒面齒面硬度350HBS350HBS），斷齒、點(diǎn)蝕），斷齒、點(diǎn)蝕設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 定參數(shù)定參數(shù) 按齒根彎曲強(qiáng)度校核按齒根彎曲強(qiáng)度校核2 2、開式齒輪傳動、開式齒輪傳動主要失效形式：齒面磨損和斷齒主要失效形式：齒面磨損和斷齒設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則 ：按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計，：按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計，

8、定參數(shù)定參數(shù)降低許用齒根彎應(yīng)力，考慮磨損的影響，取降低許用齒根彎應(yīng)力，考慮磨損的影響，取HH FF 7 . 0FF 開開FF 5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料16四、齒輪材料四、齒輪材料1.1.基本要求：齒面硬，齒芯韌?；疽螅糊X面硬，齒芯韌。2.2.常用材料：常用材料： 優(yōu)質(zhì)碳鋼，合金鋼，鑄鋼，鑄鐵，非金屬材料優(yōu)質(zhì)碳鋼，合金鋼，鑄鋼，鑄鐵，非金屬材料優(yōu)先采用鍛制或軋制鋼材。優(yōu)先采用鍛制或軋制鋼材。大尺寸齒輪受鍛造設(shè)備限制或形狀復(fù)雜時采用鑄鋼。大尺寸齒輪受鍛造設(shè)備限制或形狀復(fù)雜時采用鑄鋼。開式齒輪可用鑄鐵開式齒輪可用鑄鐵高速小功率以傳遞運(yùn)動為主的齒輪可用非金屬材料高速小功率以傳遞運(yùn)動為主

9、的齒輪可用非金屬材料5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料173.3.熱處理方法熱處理方法(1)(1)滲碳淬火滲碳淬火資料：低碳鋼、低碳合金鋼資料：低碳鋼、低碳合金鋼 如如2020，20CrMnTi 20CrMnTi 等含碳等含碳0.150.25%0.150.25%）特點(diǎn)：齒面硬度特點(diǎn)：齒面硬度5662 HRC5662 HRC，芯部韌性較高，芯部韌性較高 接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，抗沖擊載荷能力強(qiáng)。接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，抗沖擊載荷能力強(qiáng)。運(yùn)用：對尺寸和重量有嚴(yán)格要求的重要設(shè)備中。運(yùn)用：對尺寸和重量有嚴(yán)格要求的重要設(shè)備中。 (2)(2)表面淬火表面淬火資料：中碳鋼，中碳合金鋼資料：中碳鋼，中碳合金鋼

10、如如4545，40Cr40Cr等。等。特點(diǎn)：齒面硬度特點(diǎn)：齒面硬度4050 HRC4050 HRC，芯部未淬硬有較高的韌性；，芯部未淬硬有較高的韌性； 接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，能承受一定的沖擊載荷。接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，能承受一定的沖擊載荷。 5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料183.3.熱處理方法熱處理方法(3)(3)調(diào)質(zhì)淬火調(diào)質(zhì)淬火+ +高溫回火）高溫回火）資料：中碳鋼，中碳合金鋼資料：中碳鋼，中碳合金鋼特點(diǎn)：齒面硬度特點(diǎn)：齒面硬度160280 HBS 160280 HBS 承載能力較低，制造成本低，承載能力較低，制造成本低，運(yùn)用：對尺寸和重量沒有嚴(yán)格限制的一般機(jī)械設(shè)備中。運(yùn)用：對尺寸和重

11、量沒有嚴(yán)格限制的一般機(jī)械設(shè)備中。要求：齒面硬度差要求：齒面硬度差=HBS1-HBS2=20=HBS1-HBS2=2050 HBS50 HBS(4)正火消除應(yīng)力）正火消除應(yīng)力）資料：中碳鋼，鑄鋼，鑄鐵資料：中碳鋼，鑄鋼，鑄鐵 。特點(diǎn)：承載能力低，制造成本低。特點(diǎn)：承載能力低，制造成本低。運(yùn)用：強(qiáng)度要求不高的中碳鋼齒輪，鑄鋼、鑄鐵齒輪。運(yùn)用：強(qiáng)度要求不高的中碳鋼齒輪，鑄鋼、鑄鐵齒輪。 5-2 齒輪失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則與材料19一、名義載荷一、名義載荷5-3 齒輪傳動的載荷計算Nmm nP1055. 9TNdT2F116111t 小齒輪名義功率kW小齒輪分度圓直徑 mm小齒輪名義轉(zhuǎn)矩小齒輪轉(zhuǎn)速 r/m

12、in20二、計算載荷二、計算載荷齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)動載系數(shù)動載系數(shù)使用系數(shù)使用系數(shù) KKKKKKKKKKFFvAvAttc5-3 齒輪傳動的載荷計算211. 1. 使用系數(shù)使用系數(shù)5-3 齒輪傳動的載荷計算AK原動機(jī)工作原動機(jī)工作特性特性從動機(jī)工作特性及其示例從動機(jī)工作特性及其示例均勻平穩(wěn)均勻平穩(wěn)輕微沖擊輕微沖擊中等沖擊中等沖擊嚴(yán)重沖擊嚴(yán)重沖擊發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)床主傳動機(jī)床主傳動提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)挖掘機(jī)挖掘機(jī)均勻平穩(wěn)均勻平穩(wěn)1.01.01.51.751.75輕微沖擊輕微沖擊51.351.601.601.851.

13、85中等沖擊中等沖擊01.501.751.752.002.00或更大或更大嚴(yán)重沖擊嚴(yán)重沖擊1.501.501.751.752.002.002.252.25或更大或更大齒輪外部因素引起的動載，齒輪外部因素引起的動載，與原動機(jī)、工作機(jī)、聯(lián)軸器特性有關(guān)表與原動機(jī)、工作機(jī)、聯(lián)軸器特性有關(guān)表5-3）222. 2. 動載系數(shù)動載系數(shù)vK齒輪內(nèi)部因素引起的附加動載荷齒輪內(nèi)部因素引起的附加動載荷 查圖查圖5-45-3 齒輪傳動的載荷計算（1 1基節(jié)誤差：基節(jié)誤差：pbpb不同不同22突變突變沖擊沖擊（2 2齒形誤差：齒形誤差：ffff（3 3輪齒變形：剛度變化輪齒變形：剛度變化vKsmv

14、z/,100/1增增大大減減小小， i ;pp1b2b 233.3.齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)5-3 齒輪傳動的載荷計算K軸彎曲變形的影響軸彎曲變形的影響考慮載荷沿齒寬方向分布不均的影響考慮載荷沿齒寬方向分布不均的影響與齒輪、軸、軸承、箱體變形及安裝誤差有關(guān)與齒輪、軸、軸承、箱體變形及安裝誤差有關(guān)軸扭轉(zhuǎn)變形的影響軸扭轉(zhuǎn)變形的影響240.20.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 2.0 1.8 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1234b/d1兩輪均為軟齒面或其中之一為軟齒面兩輪均為軟齒面或其中之一為軟齒面圖圖5-7 5-7 改

15、善齒向載荷分布方法改善齒向載荷分布方法鼓型修形鼓型修形K5-3 齒輪傳動的載荷計算254.4.齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)5-3 齒輪傳動的載荷計算K 嚙合過程中，有單齒對嚙嚙合過程中，有單齒對嚙合、雙齒對嚙合。合、雙齒對嚙合。由于誤差、變形等原因，由于誤差、變形等原因，載荷在齒對間分配不均載荷在齒對間分配不均考慮同時嚙合齒對間載荷分配不均的系數(shù)考慮同時嚙合齒對間載荷分配不均的系數(shù)影響因素：影響因素：（1 1齒輪制造誤差齒輪制造誤差- -基節(jié)誤差基節(jié)誤差（2 2嚙合剛度嚙合齒對變形有關(guān)表嚙合剛度嚙合齒對變形有關(guān)表5-4 5-4 26精度等級精度等級(組組) )5 56 67 78 89 9

16、 經(jīng)表面硬化的直經(jīng)表面硬化的直齒輪齒輪1.01.01.2接觸接觸彎曲彎曲經(jīng)表面硬化的斜經(jīng)表面硬化的斜齒輪齒輪1.01.0未經(jīng)表面硬化的未經(jīng)表面硬化的直齒輪直齒輪1.01.01.2未經(jīng)表面硬化的未經(jīng)表面硬化的斜齒輪斜齒輪1.01.0表5-4 齒間載荷分布系數(shù)2.1/12Z2 .1/1Y4 . 1cos/2b5-3 齒輪傳動的載荷計算27一、輪齒受力分析一、輪齒受力分析5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算 cos2cos21111dTFFtgFFdTFtntrt切向力徑向力法向力大小大小同同向向與

17、與反反向向，與與節(jié)節(jié)從從從從節(jié)節(jié)主主主主vFvFtt切向力:徑向力:法向力:方向方向指指向向本本輪輪輪輪心心指指向向本本輪輪齒齒面面212121 nnrrttFFFFFF 關(guān)系關(guān)系28二、赫茲公式二、赫茲公式內(nèi)接觸內(nèi)接觸外接觸外接觸兩圓柱體綜合曲率半徑兩圓柱體綜合曲率半徑泊松比泊松比、彈性模量彈性模量、接觸線長度接觸線長度法向總壓力法向總壓力 12211112121222121EELFLFZEELFnnEnH5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算29三、齒面接觸強(qiáng)度計算三、齒面接觸強(qiáng)度計算5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算1.1.計算模型：計算模型：C C點(diǎn)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)當(dāng)量圓柱體接觸代節(jié)點(diǎn)當(dāng)量圓柱體接觸代HH

18、 2.2.接觸應(yīng)力：接觸應(yīng)力：dsin2 11 齒廓接觸點(diǎn)曲率半徑：齒廓接觸點(diǎn)曲率半徑：dsin222 uuduu1sin2 11111 1121 LFZncEH 1 )1(30三、齒面接觸強(qiáng)度計算三、齒面接觸強(qiáng)度計算5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算HH cos2 )2(11dKTKFFnnc計算載荷：計算載荷：2/ )3( ZbL接觸線長：接觸線長：2.2.接觸應(yīng)力：接觸應(yīng)力： LFZncEHuud1sin21 (1)1 315-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算2211/ 12 mmNuubdKTZZZEHH 接觸應(yīng)力：接觸應(yīng)力：)1()1(1 222121EEZE 彈彈性性系系數(shù)數(shù)：表5-52/m

19、mN34 :aZ 重重合合度度系系數(shù)數(shù) cossin2HZ節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：32 mmZZZuuKTdmmZZZuKTuaHEHdHEHa321132112 21 : 設(shè)設(shè)計計式式 12 211HEHHuubdKTZZZ 校校核核式式：ddaadbdbabab 11 則則；則則齒齒寬寬系系數(shù)數(shù)：5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算33 mmZZZuKTuaHEHa32121 ) ( Nmm 11dbabTzzuudaa 齒齒寬寬系系數(shù)數(shù)小小輪輪扭扭矩矩齒齒數(shù)數(shù)比比小小大大 mmaZKKHHHtt ,min 1.5) 8 .0(212中中心心距距設(shè)設(shè)計計時時初初取取載載荷荷系系數(shù)數(shù)”用用于于

20、內(nèi)內(nèi)嚙嚙合合”用用于于外外嚙嚙合合，“ 5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算34四、齒根彎曲強(qiáng)度計算四、齒根彎曲強(qiáng)度計算5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算FF WMF . 2 彎彎曲曲應(yīng)應(yīng)力力FFSh危險截面寬危險截面寬懸臂長：懸臂長：切線法）切線法）（危險界面位置：危險界面位置：, 30 )1(01.1.計算模型：懸臂梁單齒對齒頂受載）計算模型：懸臂梁單齒對齒頂受載）6/cos)2(2FFFancFbShFWM mchmcSFF21 ; 令令：FaFaFYmbdKTccmbdKT1121211262 coscos35Ysa-Ysa-應(yīng)力修正系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)( (圖圖5-155-15）; ; 考慮齒根過

21、渡圓角應(yīng)力集中影響考慮齒根過渡圓角應(yīng)力集中影響 75. 025. 0YY-Y-重合度系數(shù)，載荷作用于單齒嚙合區(qū)上界點(diǎn)時，重合度系數(shù)，載荷作用于單齒嚙合區(qū)上界點(diǎn)時， 彎曲應(yīng)力最大，為修正載荷作用于齒頂計算產(chǎn)生彎曲應(yīng)力最大，為修正載荷作用于齒頂計算產(chǎn)生 的誤差，引入的修正系數(shù)的誤差，引入的修正系數(shù))(,(coscos6*212無無關(guān)關(guān)與與齒齒形形系系數(shù)數(shù)：mhzfccYaFaFa 211/2mmNYYYmbdKTFsaFaF 若最終確定參數(shù)后求出與初取值相差較大，則修正模數(shù)若最終確定參數(shù)后求出與初取值相差較大，則修正模數(shù) 5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算36 1111112FsaFaFYYYmbdK

22、T 齒根彎曲強(qiáng)度校核式：齒根彎曲強(qiáng)度校核式：齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計式：齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計式： 2221122FsaFaFYYYmbdKT mmYYYzKTmmmYYYzuKTmFsaFadFsaFaa32113211214 5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算37 mmYYYzuKTmFsaFaa321114 許用齒根彎曲應(yīng)力，對于開式齒輪，降低20% 35%， F FF 7 . 0開開 222111FSaFaFSaFaFSaFaYYYYYY ,max4 . 18 . 0 ttYK初初始始設(shè)設(shè)計計時時取取若最終確定參數(shù)后求出若最終確定參數(shù)后求出 與初取值相差較大，則修正模數(shù)與初取值相差較大，則修正模數(shù) KY

23、3 YKYKmmttt分析：分析：m-m-模數(shù)，模數(shù)，m m大大 F F小小5-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動強(qiáng)度計算38一、齒輪精度選擇一、齒輪精度選擇5-5 齒輪精度、設(shè)計參數(shù)及許用應(yīng)力1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12高低未規(guī)定公差未規(guī)定公差機(jī)器名稱機(jī)器名稱精度等級精度等級機(jī)器名稱機(jī)器名稱精度等級精度等級汽輪機(jī)36拖拉機(jī)68金屬切削機(jī)床38通用減速器68航空發(fā)動機(jī)48鍛壓機(jī)床69輕型汽車58起重機(jī)710載重汽車79農(nóng)業(yè)機(jī)械811常用設(shè)備齒輪的精度等級常用設(shè)備齒輪的精度等級6-9級級39二二 、設(shè)計參數(shù)選擇、設(shè)計參數(shù)選擇5-5齒輪精度、設(shè)計參數(shù)及許用應(yīng)力1 1、齒數(shù)比、齒數(shù)比128

24、53 86 12 uuzzu開開式式傳傳動動）（常常用用閉閉式式傳傳動動 )1(2 )25 .1( )02.0007.0(,212 uzzumazmamazmmz 取取整整；動動力力傳傳動動要要求求初初取取心心距距方方法法：按按接接觸觸強(qiáng)強(qiáng)度度定定中中傳傳動動平平穩(wěn)穩(wěn)；，大大小小原原則則：滿滿足足彎彎強(qiáng)強(qiáng)度度，取取、40二二 、設(shè)計參數(shù)選擇、設(shè)計參數(shù)選擇5-5 齒輪精度、設(shè)計參數(shù)及許用應(yīng)力2 . 11 . 0 a一一般般：211 udbadd，3 .01 .0:0.435.0 0.63 .0:開開式式、常常用用閉閉式式 ) (b 3分分布布不不均均大大，承承載載大大，齒齒向向載載荷荷、aba

25、41三、許用應(yīng)力三、許用應(yīng)力5-5 齒輪精度、設(shè)計參數(shù)及許用應(yīng)力1.1.齒輪傳動的許用應(yīng)力齒輪傳動的許用應(yīng)力實驗齒輪及試驗條件：實驗齒輪及試驗條件：直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪m=35mmm=35mm、=20=20、b=1050mm a=100mm, v=10m/sb=1050mm a=100mm, v=10m/s齒面粗糙度為齒面粗糙度為Rz=3mRz=3m，失效概率為，失效概率為1%1%。425-5 齒輪精度、設(shè)計參數(shù)及許用應(yīng)力2. 2. 接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 HH：165,85. 0 92. 0 0 . 1,14702 . 1130 )305( 1700/ )130(2 .

26、 1)295(1751lim222minmin 圖圖勞勞極極限限試試驗驗齒齒輪輪的的齒齒面面接接觸觸疲疲；精精度度較較低低齒齒輪輪；精精加加工工齒齒輪輪；光光整整加加工工齒齒輪輪潤潤滑滑油油膜膜影影響響系系數(shù)數(shù)；時時，；時時，當(dāng)當(dāng)工工作作硬硬化化系系數(shù)數(shù)，式式寸寸系系數(shù)數(shù)，接接觸觸疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度計計算算的的尺尺命命系系數(shù)數(shù)，圖圖接接觸觸疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度計計算算的的壽壽小小安安全全系系數(shù)數(shù)接接觸觸疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度計計算算的的最最HLVRLVRLVRLVRWWWWXNHHZZZZZHBSZHBSHBSZZZZSSLVRWXNHHHZZZZSminlim 435-5 齒輪精度、設(shè)計參數(shù)及許用應(yīng)力3

27、. 3. 彎曲疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力彎曲疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 FF：XNFSTFFYYSYminlim 185,325195, 24 . 1limlimmin 圖圖勞勞極極限限試試驗驗齒齒輪輪的的齒齒根根彎彎曲曲疲疲寸寸系系數(shù)數(shù)，式式彎彎曲曲疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度計計算算的的尺尺命命系系數(shù)數(shù)，圖圖彎彎曲曲疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度計計算算的的壽壽數(shù)數(shù)，試試驗驗齒齒輪輪的的應(yīng)應(yīng)力力修修正正系系小小安安全全系系數(shù)數(shù)彎彎曲曲疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度計計算算的的最最FXNSTSTFFYYYYSS44一、輪齒受力分析一、輪齒受力分析5-6 標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算切向力徑向力軸向力法向力大大小小切向力:徑向力:軸向力:方方向向11t2

28、dTF costan2costan1n1nrdTFFt11tatan2tandTFF coscos2coscosn11ntndTFF同同向向與與反反向向，與與節(jié)節(jié)從從從從節(jié)節(jié)主主主主vFvFtt指指向向本本輪輪輪輪心心主主動動輪輪左左右右手手定定則則判判定定45主動輪左右手定則：主動輪左右手定則：5-6 標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算(1)(1)主動輪左旋右旋左手右手）主動輪左旋右旋左手右手）(2)(2)四指握指回轉(zhuǎn)方向四指握指回轉(zhuǎn)方向(3)(3)拇指指向軸向力方向拇指指向軸向力方向關(guān)系關(guān)系212121 aarrttFFFFFF 46二、齒面接觸強(qiáng)度計算二、齒面接觸強(qiáng)度計算5-6 標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪傳

29、動強(qiáng)度計算 LFZncEHbtnbtndd徑徑：法法面面齒齒廓廓接接觸觸點(diǎn)點(diǎn)曲曲率率半半cos2sin ;cos2sin 2211 uudtbnn1sincos2111 121 1 )1(斜齒圓柱齒輪法面齒廓曲率半徑1.1.模型：斜齒輪法面當(dāng)量齒輪齒廓節(jié)點(diǎn)接觸，模型：斜齒輪法面當(dāng)量齒輪齒廓節(jié)點(diǎn)接觸，ZH, Z,ZH, Z, 考慮螺旋角影響，引入螺旋角系數(shù)考慮螺旋角影響，引入螺旋角系數(shù)ZZ2.2.接觸應(yīng)力：接觸應(yīng)力：47bt11coscos2 )2( dKTKFFnnc計計算算載載荷荷：bZbL接接觸觸線線長長：cos/ )3(2 2.2.接觸應(yīng)力：接觸應(yīng)力： LFZncEHuudtb1sinc

30、os21 (1)1 uubdKTZZZZEHH12211 5-6 標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算48uubdKTZZZZEHH12211 齒齒面面接接觸觸應(yīng)應(yīng)力力：5-6 標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算ttbHZ sincoscos2 節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)區(qū)區(qū)域域系系數(shù)數(shù)： Z重合度系數(shù)：重合度系數(shù)：時時當(dāng)當(dāng)11 時時當(dāng)當(dāng)1134 cosZ螺螺旋旋角角系系數(shù)數(shù)：49 12211HEHHuubdKTZZZZ 校校核核式式：5-6 標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算 mmZZZZuuKTdmmZZZZuKTuaHEHdHEHa321132112 21 設(shè)設(shè)計計式式：50三、齒根彎曲強(qiáng)度計算三、齒根彎曲強(qiáng)度計算5-6 標(biāo)準(zhǔn)斜圓

31、柱齒輪傳動強(qiáng)度計算 1.1.模型：斜齒輪法面當(dāng)量直齒輪輪齒受彎，模型：斜齒輪法面當(dāng)量直齒輪輪齒受彎， 引入引入YY考慮螺旋角影響考慮螺旋角影響2.2.彎曲強(qiáng)度計算：彎曲強(qiáng)度計算：變化變化 YYYSaFa 211/2mmNYYYYmbdKTFSaFanF 校校核核式式： 222111111122FSaFanFFSaFanFYYYYmbdKTYYYYmbdKT 515-6 標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算 bYY2cos75. 025. 01201 重重合合度度系系數(shù)數(shù)：螺螺旋旋角角系系數(shù)數(shù)：式式中中：SaFaYY、按當(dāng)量齒數(shù) 查圖5-14、圖5-15 3coszzv mmYYYYzKTmmmYYYYz

32、uKTmFSaFadnFSaFaan3212132121cos21cos4: 設(shè)計式設(shè)計式525-6 標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算)4025,(158)3( 人人字字齒齒輪輪避避免免軸軸向向力力過過大大初初取取)(,1)21(2cos2)4(12121圓圓整整定定齒齒數(shù)數(shù)zzzuzzmamazzznn azzmn2)(arccos)5(21 精精確確計計算算螺螺旋旋角角FaY查查取取按按當(dāng)當(dāng)量量直直齒齒輪輪齒齒數(shù)數(shù)、 3cos)6(zzYYvFaSaa.man)0200070(2)(1)初選取標(biāo)準(zhǔn)值按接觸強(qiáng)度計算中心距53一、主要設(shè)計參數(shù)一、主要設(shè)計參數(shù)5-7 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動的強(qiáng)度計算222

33、12221221)4(zzmddR 錐錐距距：大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值直齒錐齒輪傳動的幾何參數(shù)mzd 大大端端直直徑徑：)1(2121212sinsin)3( tgRRrrzzu齒齒數(shù)數(shù)比比：35. 02 . 0)5( RbR齒齒寬寬系系數(shù)數(shù)：)5 . 01()6(Rmdd 齒寬中點(diǎn)分度圓直徑：齒寬中點(diǎn)分度圓直徑：)5 . 01()7(Rmmm 齒齒寬寬中中點(diǎn)點(diǎn)模模數(shù)數(shù)：錐錐頂頂角角：)2(54二、受力分析二、受力分析5-7 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動的強(qiáng)度計算切向力:徑向力:軸向力：方方向向同同向向與與反反向向，與與節(jié)節(jié)從從從從節(jié)節(jié)主主主主vFvFtt指指向向本本輪輪輪輪心心指指向向大大端端切向力徑向力軸向力法向力大大小小11t2mdTF costanrtFF ntncos FFsintanatFF 關(guān)系關(guān)系212121 raarttFFFFFF 55三、強(qiáng)度計三、強(qiáng)度計算算 KKKKvA載載荷荷系系數(shù)數(shù))2(11/75)3(dbdbKm代代替替時時，用用）查查由由圖圖（ 1 1、計算模型：齒寬中點(diǎn)當(dāng)量直齒輪單齒對嚙合、計算模型：齒寬中點(diǎn)當(dāng)量直齒輪單齒對嚙合的的影影響響、直直齒齒輪輪精精度度低低，忽忽略略YZK )1(5-7 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動的強(qiáng)度計算565-7