圓柱齒輪傳動市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

機(jī)械設(shè)計(jì)第九章

圓柱齒輪傳動第一節(jié)概述第二節(jié)漸開線圓柱齒輪受力分析第三節(jié)齒輪傳動失效分析與計(jì)算準(zhǔn)則

第四節(jié)齒輪材料及精度選擇

第五節(jié)計(jì)算載荷第六節(jié)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算第七節(jié)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算第八節(jié)許用應(yīng)力介紹第九節(jié)靜強(qiáng)度計(jì)算和耐磨性計(jì)算第十節(jié)圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算第十一節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

返回章目錄第1頁第一節(jié)概述

齒輪傳動主要功效是經(jīng)過嚙合方式傳遞兩軸之間運(yùn)動和動力。

主要優(yōu)點(diǎn)是：

效率高、壽命長、工作可靠；瞬時(shí)傳動比穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小；傳遞功率和圓周速度范圍廣。 主要缺點(diǎn)是： 制造和安裝精度要求高；不宜遠(yuǎn)距離兩軸間傳動；當(dāng)精度不高或高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，振動和噪聲較大；無過載保護(hù)作用。圓柱齒輪可用于兩平行軸之間傳動，也可用于兩交織軸之間傳動，或者將轉(zhuǎn)動改變?yōu)橐苿?、將移動改變?yōu)檗D(zhuǎn)動。第2頁圓柱齒輪傳動主要類型第3頁第二節(jié)漸開線圓柱齒輪受力分析 忽略全部摩擦力，將沿齒寬分布載荷合成為集中力，作用在齒寬中部。兩齒輪表面相互作用著一對法向力,它們方向垂直齒面。通常將法向力分解為相互垂直兩個(gè)分力：與分度圓相切切向力和沿齒輪半徑方向徑向力。

受力分析簡圖一、直齒圓柱齒輪受力分析（標(biāo)準(zhǔn)齒輪）第4頁主動齒輪受力計(jì)算公式：

從動齒輪受力計(jì)算公式：

各分力之間關(guān)系：

受力分析簡圖第5頁各分力方向確定：

主動齒輪切向力方向與齒面節(jié)點(diǎn)運(yùn)動方向相反，從動齒輪切向力方向與齒面節(jié)點(diǎn)運(yùn)動方向相同； 外齒輪徑向力方向由節(jié)點(diǎn)指向各自輪心，內(nèi)齒輪徑向力由節(jié)點(diǎn)背離輪心。

受力分析簡圖第6頁二、斜齒圓柱齒輪受力分析（標(biāo)準(zhǔn)齒輪） 忽略全部摩擦力，將沿齒寬分布載荷合成為集中力，作用在齒寬中部。兩齒輪表面相互作用著一對法向力,它們方向垂直齒面。通常將法向力分解為相互垂直三個(gè)分力：位于端面內(nèi)與分度圓相切切向力、沿齒輪半徑方向徑向力和平行于軸線方向軸向力。

受力分析簡圖第7頁主動齒輪受力計(jì)算公式：

從動齒輪受力計(jì)算公式：

各分力之間關(guān)系：

受力分析簡圖第8頁各分力之間確定：

主動齒輪切向力方向與齒面節(jié)點(diǎn)運(yùn)動方向相反，從動齒輪切向力方向與齒面節(jié)點(diǎn)運(yùn)動方向相同；外齒輪徑向力方向由節(jié)點(diǎn)指向各自輪心，內(nèi)齒輪徑向力由節(jié)點(diǎn)背離輪心。主動齒輪軸向力方向依據(jù)左右手定則確定、從動齒輪軸向力依據(jù)各個(gè)分力之間關(guān)系確定。主動齒輪左右手定則：

主動齒輪是左旋就用左手，主動齒輪是右旋就用右手；將手掌展開，使拇指與四指垂直；使四指指向與主動齒輪轉(zhuǎn)向一致，并圍繞軸線；拇指指向就是軸向力方向。受力分析簡圖第9頁對于變位齒輪傳動，將上面公式中分度圓參數(shù)改為節(jié)圓參數(shù)即可。第10頁第三節(jié)齒輪傳動失效分析與計(jì)算準(zhǔn)則

一、齒體失效1.

彎曲疲勞折斷圖 輪齒受力情況類似變截面懸臂梁，齒根處應(yīng)力最大。對于單齒側(cè)工作齒輪，齒根處應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力；對于雙齒側(cè)工作齒輪，齒根處應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力。在這種周期性變應(yīng)力作用下，因?yàn)辇X根部圓角、切削刀痕、材料內(nèi)部缺點(diǎn)等引發(fā)應(yīng)力集中，使齒根部產(chǎn)生疲勞裂紋并逐步擴(kuò)展，最終造成齒輪輪齒折斷。輪齒失效分為兩大類：齒體失效和齒面失效。第11頁 為了防止在預(yù)期工作壽命內(nèi)出現(xiàn)齒根彎曲疲勞折斷，應(yīng)該使輪齒滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則，即

2.過載折斷圖 輪齒因?yàn)槎唐谶^載或沖擊過載而引發(fā)輪齒突然折斷，稱為過載折斷。 用淬火鋼或鑄鐵制成輪齒易發(fā)生這種失效。齒寬較小齒輪通常發(fā)生整齒折斷； 齒寬較大輪齒常會因?yàn)槠d而出現(xiàn)局部折斷 斜齒輪和人字齒輪，因?yàn)榻佑|線傾斜，輪齒通常是局部折斷。第12頁為了防止輪齒出現(xiàn)過載折斷，輪齒模數(shù)不宜過小，要盡可能減小偏載和外部沖擊，應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)過載安全保護(hù)裝置。

為預(yù)防輪齒出現(xiàn)彎曲塑性變形，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足輪齒彎曲靜強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則，即3.

彎曲塑性變形圖

由高塑性材料制成齒輪承受載荷過大時(shí)，將會出現(xiàn)齒體彎曲塑性變形。第13頁二、齒面失效1.齒面點(diǎn)蝕和齒面剝落圖 輪齒工作時(shí)，工作齒面上某點(diǎn)接觸應(yīng)力是脈動循環(huán)應(yīng)力。在變應(yīng)力作用下，齒面初始疲勞裂紋逐步擴(kuò)展，造成齒面金屬微粒剝落而展現(xiàn)眾多麻點(diǎn)狀凹坑，這種現(xiàn)象稱為齒面點(diǎn)蝕。 齒面點(diǎn)蝕通常首先出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)附近靠近齒根部分表面上，然后向齒根齒頂發(fā)展。 點(diǎn)蝕是潤滑良好閉式傳動常見失效形式，它使齒面嚙合惡化，影響傳動平穩(wěn)性并產(chǎn)生振動和噪聲，甚至不能正常工作。第14頁

點(diǎn)蝕與潤滑油粘度相關(guān)，潤滑油粘度越低，越輕易擠入裂紋，造成油楔效應(yīng)而使裂紋更加快擴(kuò)展。

點(diǎn)蝕與硬度也相關(guān)，齒面硬度越高，抗點(diǎn)蝕能力就越強(qiáng)。 硬齒面（HBS>350）一旦發(fā)生點(diǎn)蝕，很輕易快速擴(kuò)展而不能正常工作。 軟齒面點(diǎn)蝕分為收斂性點(diǎn)蝕和擴(kuò)展性點(diǎn)蝕。

開式傳動沒有點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這是因?yàn)辇X面磨粒磨損比點(diǎn)蝕發(fā)展得快緣故。第15頁為防止在預(yù)期使用壽命內(nèi)發(fā)生齒面點(diǎn)蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則，即表面硬化齒輪，有時(shí)在硬化層與芯部交界處存在較大硬度梯度、晶格扭曲和有害殘余應(yīng)力等，在交變應(yīng)力下產(chǎn)生疲勞裂紋，逐步擴(kuò)展而造成齒面成片成塊剝落，這種現(xiàn)象稱為齒面剝落。第16頁2.齒面嚴(yán)重磨損圖 在相對滑動兩齒面間落入較硬顆粒（如鐵屑、砂粒等），齒面將會產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，從而破壞漸開線齒廓形狀，降低工作平穩(wěn)性；同時(shí)使齒厚減薄，輕易造成輪齒折斷。齒面嚴(yán)重磨損是開式齒輪傳動主要失效形式之一。 當(dāng)前尚無成熟磨粒磨損計(jì)算準(zhǔn)則，通常借用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則，并留有一定磨損量給予賠償。第17頁3.齒面膠合圖在重載下運(yùn)行，齒輪表面經(jīng)常因?yàn)闇囟冗^高，使兩齒面金屬發(fā)生局部焊接，后又因?yàn)橄鄬瑒佣凰毫严聛?，使齒面展現(xiàn)條狀型粗糙溝痕。這種現(xiàn)象稱為膠合。高速重載條件下工作齒輪，因?yàn)槠湎鄬瑒铀俣却?，造成齒體溫升過高，使?jié)櫥湍て屏讯a(chǎn)生膠合稱熱膠合。低速重載條件下工作齒輪，齒體溫度不高，但因?yàn)辇X面應(yīng)力過大、相對滑動速度小而不易形成潤滑油膜，使接觸處產(chǎn)生局部高溫而發(fā)生膠合，稱為冷膠合。為預(yù)防齒面膠合，設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足齒面工作溫度抗膠累計(jì)算準(zhǔn)則。詳細(xì)方法參考相關(guān)資料。第18頁4.齒面塑性流動圖因?yàn)榻佑|應(yīng)力過大，使齒面材料在摩擦力作用下，發(fā)生塑性流動，造成齒形破壞而失效，這種現(xiàn)象稱為齒面塑性流動。

依據(jù)齒面摩擦力方向，主動齒輪齒面上塑性流動方向是背離節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)附近形成凹溝；從動齒輪齒面上塑性流動方向是朝向節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)附近形成凸脊。為防止出現(xiàn)齒面塑性流動，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該滿足齒面接觸靜強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則，即第19頁小結(jié)

在不一樣載荷和工作條件下，齒輪傳動可能出現(xiàn)不一樣失效形式。對不一樣失效形式齒輪傳動應(yīng)該有不一樣設(shè)計(jì)依據(jù)和計(jì)算方法。當(dāng)前比較成熟和慣用是齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則。

第20頁第四節(jié)齒輪材料及精度選擇

齒輪材料及熱處理方法選擇，應(yīng)依據(jù)齒輪傳動載荷大小與性質(zhì)、工作環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)尺寸和經(jīng)濟(jì)性等多方面要求來確定?；疽笫鞘过X輪含有一定抗點(diǎn)蝕、抗疲勞折斷、抗磨損、抗膠合、抗塑性變形等能力。表9-1列出了當(dāng)前慣用齒輪材料、熱處理方法。第21頁一、慣用齒輪材料1．鍛鋼因?yàn)殄戜撔阅軆?yōu)越，所以是最慣用齒輪材料。適于中、小尺寸齒輪。2．鑄鋼直徑較大齒輪采取鑄鋼，其毛坯應(yīng)進(jìn)行正火處理以消除殘余應(yīng)力和硬度不均勻現(xiàn)象。

第22頁3．鑄鐵普通灰鑄鐵鑄造性能和切削性能好、價(jià)廉、抗點(diǎn)蝕和抗膠合能力強(qiáng)，但彎曲強(qiáng)度低、沖擊韌性差，慣用于低速、無沖擊和大尺寸場所。鑄鐵中石墨有自潤滑作用，尤其適合用于開式傳動。鑄鐵性脆，要防止載荷集中引發(fā)輪齒局部折斷，齒寬宜較窄。球墨鑄鐵力學(xué)性能和抗沖擊性能遠(yuǎn)高于灰鑄鐵。4．非金屬材料高速、小功率和精度要求不高齒輪傳動，可采取夾布膠木、尼龍等非金屬材料。非金屬材料彈性模量較小，傳動時(shí)噪聲小。因?yàn)榉墙饘俨牧蠈?dǎo)熱性差，應(yīng)注意潤滑和散熱。第23頁二、慣用熱處理方法1.正火正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改進(jìn)力學(xué)性能。強(qiáng)度要求不高和不很主要齒輪，可用中碳鋼或中碳合金鋼鋼正火處理。大直徑齒輪可用鑄鋼正火處理。2.調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)后齒面硬度不高，易于跑合，可精切成形，力學(xué)綜合性能很好。對中速、中等平穩(wěn)載荷齒輪，可采取中碳鋼或中碳合金鋼調(diào)質(zhì)處理。3.整體淬火整體淬火后再低溫回火，這種熱處理工藝較簡單，但輪齒變形較大，質(zhì)量不易確保，心部韌性較低，不適于承受沖擊裁荷，熱處理后必須進(jìn)行磨齒、研齒等精加工。中碳鋼或中碳合金鋼可采取這種熱處理。第24頁4.表面淬火

表面淬火后再低溫回火，因?yàn)樾牟宽g性高，接觸強(qiáng)度高，耐磨性能好，能承受中等沖擊載荷。因?yàn)橹辉诒砻婕訜?，輪齒變形不大，普通不需要最終磨齒，假如硬化層較深，則變形較大，應(yīng)進(jìn)行熱處理后精加工。中、小尺寸齒輪和主要齒輪可采取中頻或高頻感應(yīng)加熱，大尺寸齒輪可采取火焰加熱。慣用材料為中碳鋼或中碳合金鋼。5.表面滲碳淬火

表面滲碳淬火齒輪表面硬度高，接觸強(qiáng)度好，耐磨性好，心部韌性好，能承受較大沖擊載荷，但輪齒變形較大，彎曲強(qiáng)度也較低，載荷較大時(shí)滲碳層有剝離可能。慣用材料有低碳鋼或低碳合金鋼。

當(dāng)前使用方法還有表面滲氮、碳氮共滲、激光表面硬化等。

第25頁三、齒面硬度差

熱處理后齒輪表面可分為軟齒面（HBS≤350）和硬齒面（HBS＞350）兩種，調(diào)質(zhì)和正火后齒面普通為軟齒面，表面淬火后齒面為硬齒面。當(dāng)大、小齒輪均為軟齒面時(shí)，因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)小齒輪循環(huán)次數(shù)多，常取小齒輪齒面硬度值比大齒輪高30～50HBS，或更高一些。傳動比越大，硬度差就應(yīng)該越大。當(dāng)大、小齒輪均為硬齒面時(shí)，硬度差宜小不宜大。表9-1齒輪慣用材料及硬度表9-2齒輪齒面硬度及其組合舉例第26頁四、齒輪精度 國家標(biāo)準(zhǔn)中對慣用范圍漸開線圓柱齒輪公差作了要求，其中要求了13個(gè)精度等級，第0級精度最高，第12級精度最低。實(shí)際應(yīng)用中，齒輪各項(xiàng)公差可分為三組：第Ⅰ組公差影響傳動準(zhǔn)確性；第Ⅱ組公差影響傳動平穩(wěn)性；第Ⅲ組公差影響載荷分布均勻性。允許各組公差選取不一樣精度等級，但同一組中各項(xiàng)公差應(yīng)含有相同等級。表9-3慣用精度等級及加工方法表9-4第Ⅱ組精度與圓周速度第27頁第五節(jié)計(jì)算載荷

在計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)，要考慮影響齒輪受載各種原因，通慣用計(jì)算載荷進(jìn)行計(jì)算。國家標(biāo)準(zhǔn)要求載荷系數(shù)分為4個(gè)系數(shù)：1、使用系數(shù)KA 主要考慮因?yàn)樵瓌訖C(jī)和工作機(jī)載荷變動、沖擊、過載等對齒輪產(chǎn)生外部附加動載荷影響原因。它與原動機(jī)和工作機(jī)特征相關(guān)。普通參考表9-5和表9-6選取。第28頁2.動載系數(shù)KV主要考慮齒輪嚙合振動產(chǎn)生內(nèi)部附加動載荷影響原因。它與齒輪速度、齒輪精度和剛度等相關(guān)。普通依據(jù)第Ⅱ組公差精度等級查圖9-6。3.齒間載荷分配系數(shù)K主要考慮同時(shí)嚙合各對輪齒間載荷分配不均影響原因。它與齒輪重合度和精度等相關(guān)。普通依據(jù)第Ⅱ組公差精度等級和總重合度查圖9-7。

。4.齒向載荷分布系數(shù)K主要考慮沿齒寬方向載荷分布不均影響系數(shù)。它與齒寬、齒輪精度、齒輪剛度等相關(guān)。普通依據(jù)第Ⅲ組公差精度等級查圖9-8。第29頁第六節(jié)

齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算一、赫茲接觸應(yīng)力圖 兩個(gè)圓柱體在接觸處赫茲應(yīng)力(MPa)為：當(dāng)兩個(gè)外圓柱表面接觸時(shí)，公式中取正號；當(dāng)外圓柱表面與內(nèi)圓柱表面接觸時(shí)，公式中取負(fù)號。第30頁二、直齒圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度公式

因?yàn)辄c(diǎn)蝕通常發(fā)生在節(jié)點(diǎn)附近，所以確定以節(jié)點(diǎn)處嚙合作為計(jì)算點(diǎn)并推導(dǎo)直齒圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度公式。強(qiáng)度校核公式節(jié)點(diǎn)處曲率半徑：齒輪法向力

齒面接觸線長度第31頁齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式2.初步設(shè)計(jì)公式 對于普通鋼制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，由校核公式可推導(dǎo)出簡化設(shè)計(jì)公式：

第32頁三、斜齒圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度公式 斜齒圓柱齒輪齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算是在節(jié)點(diǎn)處法面內(nèi)進(jìn)行。強(qiáng)度校核公式節(jié)點(diǎn)處曲率半徑：齒輪法向力

齒面接觸線長度第33頁齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式2.初步設(shè)計(jì)公式 對于普通鋼制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，由校核公式可推導(dǎo)出簡化設(shè)計(jì)公式：第34頁四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式討論（1）一對齒輪嚙合時(shí)，兩齒面接觸應(yīng)力相等，但它們許用應(yīng)力可能不相等，計(jì)算時(shí)應(yīng)該將它們較小值代入公式計(jì)算，才能確保大、小齒輪在要求壽命內(nèi)都不會出現(xiàn)點(diǎn)蝕。（2）使用簡化設(shè)計(jì)公式時(shí)，應(yīng)注意各個(gè)系數(shù)都是假定。當(dāng)確定齒輪各部分尺寸后，應(yīng)該準(zhǔn)確校核其齒面接觸疲勞強(qiáng)度。對一些要求不高、不太主要齒輪傳動，能夠省略準(zhǔn)確校核。第35頁（3）由簡化設(shè)計(jì)公式能夠看出，在載荷、材料熱處理、齒數(shù)比和齒寬系數(shù)一定情況下，齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度主要與中心距相關(guān)。（4）在一定載荷條件下，欲提升齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度，主要可采取辦法有：改進(jìn)齒輪材料和熱處理方法以及加工精度，方便提升許用應(yīng)力；加大中心距a、適當(dāng)增加齒寬b、采取正傳動變位增大嚙合角，方便降低齒面接觸疲勞應(yīng)力。應(yīng)注意輪齒過寬時(shí)，更輕易偏載使齒向載荷分布更不均勻，從而達(dá)不到提升強(qiáng)度目標(biāo)。第36頁第七節(jié)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 圓柱齒輪輪齒能夠看作是變截面懸臂梁，其齒根應(yīng)力最大。齒根應(yīng)力由三部分應(yīng)力組成：壓應(yīng)力、切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力。與彎曲應(yīng)力相比，壓應(yīng)力、切應(yīng)力很小能夠忽略。齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算，是首先假設(shè)法向力作用在齒頂，計(jì)算齒根危險(xiǎn)截面處彎曲應(yīng)力；然后考慮重合度影響，實(shí)際上是齒輪在單齒對嚙合上界點(diǎn)處嚙合時(shí)，齒根應(yīng)力最大，引入重合度系數(shù)進(jìn)行修正；另外，還考慮了齒根過渡曲線處應(yīng)力集中。

第37頁一、齒根彎曲應(yīng)力

如圖所表示，依據(jù)光測彈性力學(xué)試驗(yàn)分析可知，最大彎曲應(yīng)力危險(xiǎn)截面是在齒根過渡曲線處，可用30°切線法確定危險(xiǎn)截面位置。兩切點(diǎn)間齒厚即為危險(xiǎn)截面寬度。 齒根危險(xiǎn)截面處最大彎曲應(yīng)力為：

第38頁考慮到關(guān)系式：可得齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算公式為：

式中，齒形系數(shù)

第39頁 齒形系數(shù)只與齒廓形狀相關(guān)，而與模數(shù)無關(guān)。當(dāng)齒數(shù)、變位系數(shù)或分度圓壓力角增加時(shí)，齒形系數(shù)值減小，齒根應(yīng)力減小，如圖所表示。第40頁二、直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式

1.校核公式 引入重合度系數(shù)，將法向力作用點(diǎn)修正到單齒嚙合上界點(diǎn)；并引入應(yīng)力修正系數(shù)，考慮齒根過渡曲線處應(yīng)力集中，可得直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式：第41頁2.初步設(shè)計(jì)公式 對于普通鋼制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，由校核公式可推導(dǎo)出簡化設(shè)計(jì)公式：第42頁三、斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式

1.校核公式 斜齒圓柱齒輪齒根彎曲強(qiáng)度是在法面內(nèi)當(dāng)量齒輪上計(jì)算，即推導(dǎo)公式時(shí)應(yīng)采取當(dāng)量齒輪參數(shù)，如法面模數(shù)、當(dāng)量齒數(shù)等，除引入重合度系數(shù)、應(yīng)力修正系數(shù)外，還引入螺旋角系數(shù)，考慮因?yàn)榻佑|線傾斜增加了接觸線長度，使齒根彎曲應(yīng)力減小。斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式以下：第43頁2.初步設(shè)計(jì)公式 對于普通鋼制標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪，由校核公式可推導(dǎo)出簡化設(shè)計(jì)公式：

第44頁四、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式討論（1）普通對大、小齒輪而言，大、小齒輪齒根彎曲應(yīng)力普通是不相等。為確保大、小齒輪在預(yù)期壽命內(nèi)都不發(fā)生齒根疲勞折斷，計(jì)算中應(yīng)該以和二者中較大值為計(jì)算依據(jù)。（2）使用簡化設(shè)計(jì)公式時(shí)，應(yīng)注意各個(gè)系數(shù)都是假定。當(dāng)確定齒輪各個(gè)部分尺寸后，應(yīng)該準(zhǔn)確校核其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。對一些要求不高、不太主要齒輪傳動，能夠省略準(zhǔn)確校核。另外，所選取模數(shù)應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)系列。第45頁（3）由簡化設(shè)計(jì)公式能夠看出，在載荷、材料及熱處理、小齒輪齒數(shù)和齒寬系數(shù)一定情況下，齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要與模數(shù)相關(guān)。（4）在一定載荷條件下，欲提升齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，主要可采取辦法有：改進(jìn)齒輪材料和熱處理方法以及加工精度，方便提升許用應(yīng)力；加大模數(shù)、適當(dāng)增加齒寬、采取正變位增大齒根厚度等方法，方便降低齒根彎曲疲勞應(yīng)力。應(yīng)注意輪齒過寬時(shí)，更輕易偏載出現(xiàn)局部折斷。第46頁第八節(jié)許用應(yīng)力介紹

一、齒面接觸疲勞許用應(yīng)力 齒面接觸疲勞許用應(yīng)力是依據(jù)齒輪材料試驗(yàn)得到材料疲勞極限應(yīng)力，考慮實(shí)際齒輪與試驗(yàn)齒輪及使用環(huán)境條件差異進(jìn)行修正而得到，修正計(jì)算公式以下：第47頁二、齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力 齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力是依據(jù)齒輪材料試驗(yàn)得到材料疲勞極限應(yīng)力，考慮實(shí)際齒輪與試驗(yàn)齒輪及使用環(huán)境條件差異進(jìn)行修正而得到，修正計(jì)算公式以下：第48頁第九節(jié)靜強(qiáng)度計(jì)算和耐磨性計(jì)算

齒面靜強(qiáng)度：齒根靜強(qiáng)度：在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，常會出現(xiàn)短時(shí)高峰載荷，如開啟、制動、偶然過載等，它們造成失效形式往往是塑性變形或輪齒過載折斷。若沒有緩沖裝置和安全過載保護(hù)裝置時(shí)，對齒輪傳動要進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。齒輪傳動靜強(qiáng)度校核是借用疲勞強(qiáng)度公式，其計(jì)算公式為：第49頁 開式齒輪傳動主要失效形式是磨損。當(dāng)前，磨損計(jì)算準(zhǔn)則仍不成熟，普通借用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法，并將齒根彎曲疲勞應(yīng)力乘以磨損系數(shù)Km計(jì)入磨損影響。第50頁第十節(jié)圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算

一、基本設(shè)計(jì)方法

對于閉式齒輪傳動，工作環(huán)境和潤滑條件比很好，所以它們主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面塑性流動。當(dāng)前普通設(shè)計(jì)方法是先依據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度簡化設(shè)計(jì)公式計(jì)算確定齒輪主要尺寸參數(shù)，然后準(zhǔn)確校核其齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。必要時(shí)還要校核靜強(qiáng)度和抗膠合能力。

第51頁對于開式齒輪傳動，因?yàn)闆]有良好防護(hù)和潤滑，他們主要失效形式是嚴(yán)重磨損和齒根疲勞折斷。當(dāng)前主要設(shè)計(jì)方法是先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度簡化設(shè)計(jì)公式計(jì)算確定齒輪主要尺寸參數(shù)，然后準(zhǔn)確校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。普通不需要進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度和抗膠合能力校核。必要時(shí)要校核靜強(qiáng)度?？傊?，不論采取何種方法，都必須滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和靜強(qiáng)度等要求，以確保齒輪傳動在預(yù)期壽命內(nèi)能可靠地工作。第52頁二、基本參數(shù)選擇

在設(shè)計(jì)過程中，需要人為地選擇確定一些基本參數(shù)，它們對設(shè)計(jì)結(jié)果影響很大。所以必須依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)選擇，下面是一些基本參數(shù)選取標(biāo)準(zhǔn)。1.齒數(shù)和模數(shù)

模數(shù)越大，齒根就越厚，齒根彎曲應(yīng)力就小，即齒根彎曲疲勞強(qiáng)度增高。依據(jù)關(guān)系式保持中心距不變（即齒面接觸疲勞強(qiáng)度基本不變）時(shí)，應(yīng)該在確保齒根彎曲疲勞強(qiáng)度前提下，盡可能選取較小模數(shù)，這么能夠選取較多齒數(shù)，使重合度增加，改進(jìn)齒輪傳動平穩(wěn)性；也能夠減小齒面滑動速度，降低油溫和膠合危險(xiǎn)性；另外還可降低金屬切削量和切削時(shí)間。第53頁 傳遞動力為主齒輪傳動，模數(shù)應(yīng)該大于1.5～2mm，以預(yù)防輪齒折斷。大、小齒輪齒數(shù)最好互為質(zhì)數(shù)，以使輪齒磨損比較均勻。 對閉式齒輪傳動，通常選?。婚]式軟齒面齒輪齒數(shù)應(yīng)該取較大值，閉式硬齒面齒輪齒數(shù)應(yīng)該取較小值。 對開式齒輪傳動，為預(yù)防齒面嚴(yán)重磨損和輪齒折斷，齒數(shù)不應(yīng)該太多，以防模數(shù)過小。普通選取。第54頁2.齒寬系數(shù) 齒寬系數(shù)越大，輪齒就越寬，其承載能力就越大。但輪齒過寬，會使載荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至偏載引發(fā)局部輪齒折斷。所以，齒寬系數(shù)取值要適當(dāng)。 普通齒輪傳動慣用；通用減速器；變速箱齒輪慣用。齒寬系數(shù)有各種表示方法，它們之間關(guān)系是：第55頁3.螺旋角 螺旋角大，齒輪傳動平穩(wěn)，承載能力大。但螺旋角太大，會引發(fā)很大軸向力。 普通； 慣用；人字齒輪普通取。第56頁4.變位系數(shù) 采取變位齒輪，除能夠配湊中心距外，還能夠改變嚙合角、幾何尺寸、最小無根切齒數(shù)等。 正變位齒輪，其齒根厚度增加，齒根彎曲強(qiáng)度提升； 正傳動角度變位，可使嚙合角增大，提升齒面接觸強(qiáng)度，但重合度略有降低； 高度變位，能夠經(jīng)過適當(dāng)選擇變位系數(shù)，使兩個(gè)齒輪齒根彎曲強(qiáng)度靠近。

選擇變位系數(shù)時(shí)，除要考慮以上原因外，還應(yīng)考慮以下限制條件：輪齒不發(fā)生根切，齒頂厚度應(yīng)大于0.25～0.4m，確保重合度大于1～1.2，不會發(fā)生齒廓干涉，包含齒根過渡曲線干涉。第57頁三、