《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件

第十章齒輪傳動(dòng)§10-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則§10-3齒輪材料及選用原則§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§10-4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷§10-5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算§10-8標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算§10-9齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§10-10齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑§10-1概述§10-7標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)容提要1《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!一、作用：

不僅用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)、而且還要傳遞動(dòng)力。二、要求：

運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、足夠的承載能力。三分類開(kāi)式傳動(dòng)

§10-1概述半開(kāi)式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)按類型分按裝置型式分按使用情況分軟齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS）直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)動(dòng)力齒輪傳動(dòng)齒輪按齒面硬度分硬齒面齒輪（齒面硬度＞350HBS）2《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!四、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：▲傳動(dòng)效率高η可達(dá)99％；▲結(jié)構(gòu)緊湊;▲工作可靠，壽命長(zhǎng)；▲傳動(dòng)比穩(wěn)定;▲制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。傳動(dòng)距離不宜過(guò)大。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，也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，能設(shè)計(jì)出傳動(dòng)可靠的齒輪。設(shè)計(jì)齒輪----設(shè)計(jì)確定齒輪的主要參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式。主要參數(shù)有：模數(shù)m、齒數(shù)z、螺旋角β以及壓力角a

。3《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!§10-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒折斷一、輪齒的失效形式失效形式閉式硬齒面、脆性材料齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式4《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!

過(guò)載折斷后果：傳動(dòng)失效受沖擊載荷或短時(shí)過(guò)載作用，突然折斷，尤其見(jiàn)于脆性材料（淬火鋼、鑄鋼）齒輪。5《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!直齒輪齒寬b較小時(shí)，載荷易均布——整體折斷齒寬b較大時(shí)，易偏載斜齒輪：接觸線傾斜—載荷集中在齒一端—局部折斷提高輪齒抗折斷能力的措施：1）增大齒根過(guò)渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根應(yīng)力集中；2）增大軸及支承的剛性，使輪齒接觸線上受載較為均勻；3）采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠的韌性；4）采用噴丸、滾壓等工藝，對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。6《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!原因：σH＞[σH]脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力1）齒面受多次交變應(yīng)力作用，產(chǎn)生接觸疲勞裂紋；4）潤(rùn)滑油進(jìn)入裂縫，形成封閉高壓油腔，楔擠作用使裂紋擴(kuò)展。油粘度越小，裂紋擴(kuò)展越快.2）節(jié)線處常為單齒嚙合，接觸應(yīng)力大；3）節(jié)線處為純滾動(dòng)，靠近節(jié)線附近相對(duì)滑動(dòng)速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易產(chǎn)生裂紋。7《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!齒面點(diǎn)蝕齒面膠合輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式

高速重載、低速重載閉式傳動(dòng)的主要破壞形式?，F(xiàn)象：齒面沿滑動(dòng)方向粘焊、撕脫，形成溝痕。8《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!齒面膠合齒面磨損措施：1.減小齒面粗糙度2.改善潤(rùn)滑條件，清潔環(huán)境--磨粒磨損跑合磨損、磨粒磨損。齒面點(diǎn)蝕輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式

3.提高齒面硬度開(kāi)式齒輪傳動(dòng)易發(fā)生磨粒磨損。9《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!措施：1.提高齒面硬度2.改善潤(rùn)滑條件（高粘度）3.減小齒面粗糙度錘擊塑變：伴有過(guò)大沖擊產(chǎn)生的塑變10《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!二、齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

▲保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷?！ＷC足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕。由工程實(shí)踐得知（常用的計(jì)算方法）：▲對(duì)高速重載齒輪傳動(dòng)，除以上兩設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，還應(yīng)按齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

硬齒面(折斷):以齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主(先求d1)→再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主(先求m)→再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(求m)→考慮磨損將m適當(dāng)增大軟齒面(點(diǎn)蝕):開(kāi)式傳動(dòng):(磨損)閉式傳動(dòng)大功率齒輪傳動(dòng)→散熱計(jì)算11《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!軟齒面齒輪加工工藝：鍛坯——加工毛坯——熱處理（正火、調(diào)質(zhì)HB160~300）——切齒精度7、8、9級(jí)。硬齒面齒輪加工工藝：鍛坯——加工毛坯——切齒——熱處理（表面淬火、滲碳、氮化、氰化）——磨齒（表面淬火、滲碳）.若氮化、氰化：變形小，不磨齒.專用磨床，成本高，精度可達(dá)4、5、6級(jí)。12《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!續(xù)表10-1常用齒輪材料及其機(jī)械性能材料牌號(hào)熱處理方法強(qiáng)度極限屈服極限硬度(HBS)σB

/MPaσS

/MPa齒芯部齒面ZG340~640700380241~26945650360217~25530CrMnSi1100900310~36035SiMn750450217~26938SiMnMo700550217~26940Cr700500241~28620Cr65040030020CrMnTi110085030012Cr2Ni4110085032035CrAlA950750255~321>85HV滲碳后淬火調(diào)質(zhì)20Cr2Ni41200110035038CrMnAlA1000850255~321>85HV夾布膠木10025~35調(diào)質(zhì)后氮化(氮化層δ>0.3~0.5)13《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35SiMn等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：220~260HBS。因?yàn)橛捕炔桓撸士稍跓崽幚砗缶旋X形，且在使用中易于跑合。3.調(diào)質(zhì)4.正火正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處理。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。滲氮是一種化學(xué)處理。滲氮后齒面硬度可達(dá)60~62HRC。氮化處理溫度低，輪齒變形小，適用于難以磨齒的場(chǎng)合，如內(nèi)齒輪。材料為：38CrMoAlA.5.滲氮14《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!四、齒輪材料選用的基本原則1)齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強(qiáng)度、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等；2)應(yīng)考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝；3)正火碳鋼，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于在中等沖擊載荷下工作的齒輪；6)鋼制軟齒面齒輪，其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持在30~50HBS或更多。4)合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪；5)航空齒輪要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼；15《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!在計(jì)算齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)按接觸線單位長(zhǎng)度上的最大載荷，即計(jì)算載荷pca(單位為N/mm)進(jìn)行計(jì)算。即

式中K為載荷系數(shù)。

實(shí)際情況：外部影響：原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)影響內(nèi)部影響：制造、安裝誤差；受載變形(齒輪、軸等)《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!1、使用系數(shù)KA考慮原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)、聯(lián)軸器等外部因素引起的動(dòng)載荷而引入的系數(shù)。（P193表10-2）這種動(dòng)載荷取決于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的特性，質(zhì)量比，聯(lián)軸器類型以及運(yùn)行狀態(tài)等?！洱X輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!2、動(dòng)載系數(shù)Kv

考慮齒輪嚙合過(guò)程中因嚙合誤差和運(yùn)轉(zhuǎn)速度引起的內(nèi)部附加動(dòng)載荷系數(shù)。齒形誤差、輪齒變形等造成基節(jié)誤差∴Kv=f(精度,v)《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!——滯后退出嚙合——主動(dòng)輪修緣。如果：pb2＜pb1

i≠const→ω2≠const→沖擊、振動(dòng)、噪音2）齒形誤差3）輪齒變形精度↑——→Kv↓《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!3、齒間載荷分配系數(shù)Kα考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)輪齒間載荷分配不均勻的系數(shù)。齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件：εα≥1—→時(shí)而單齒對(duì)，時(shí)而雙齒對(duì)嚙合?！洱X輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!Kα取決于輪齒剛度、pb誤差、修緣量等。KHα——用于σHKFα——用于σF《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!4、齒向載荷分布系數(shù)K《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!將輪齒做成鼓形齒，可以改善齒向載荷分布。《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!d12βF’F’ββF’2.標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)輪齒上的作用力ω1T1圓周力：徑向力：軸向力：輪齒所受總法向力Fn可分解為三個(gè)分力:FrFtFt長(zhǎng)方體底面長(zhǎng)方體對(duì)角面即輪齒法面F’=Ft/cosβFr=

F’tgαn

αnFrFnF’αnFnPFaFa《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!1主動(dòng)21主動(dòng)21主動(dòng)2嚙合傳動(dòng)中，輪齒的受力分析將Fn分解切向力：徑向力：軸向力：（10－5）斜齒輪受力軸向力Fx的方向：用“主動(dòng)輪左右手法則”判斷。二級(jí)受力分析《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!δ1dm12p圓周力：徑向力：軸向力：輪齒所受總法向力Fn可分解為三個(gè)分力:ω1T1FtFaFrF’FnFtF’FrFasinδ1=cosδ2cosδ1=sinδ2當(dāng)δ1+δ2=90?時(shí)，有：Ft1=Fa2Fa1=Ft2于是有：Fnα

ααδδ3.圓錐齒輪的輪齒受力分析《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!rbO30?

30?

二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算

假定：載荷僅由一對(duì)輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計(jì)算。齒頂嚙合時(shí)，即載荷作用在齒頂，忽略壓應(yīng)力。hFnF2F1Sγ彎曲力矩：M=KFnhcosγ危險(xiǎn)截面的彎曲截面系數(shù)：彎曲應(yīng)力：危險(xiǎn)截面：齒根圓角30?切線兩切點(diǎn)連線處。齒頂受力：Fn，可分解成兩個(gè)分力：F1=Fncosγ

F2=Fnsinγ---產(chǎn)生彎曲應(yīng)力；----產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略FnABBAσFσc29《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!10-5

齒形系數(shù)YFa以及應(yīng)力校正系數(shù)YSaYFa2.972.912.852.82.762.722.692.652.622.602.572.552.53YSa1.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.62YFa2.522.452.402.352.322.282.242.222.22.182.142.122.06YSa1.6251.651.671.681.701.731.751.771.781.791.831.8651.97Z(Zv)

17181920212223242526272829Z(Zv)

303540455060708090100150200∞

注：1)基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為α=20?、h*a=1、C*=0.25、ρ=0.38m(m-模數(shù))2)對(duì)內(nèi)齒輪：當(dāng)α=20?、h*a=1、C*=0.25、ρ=0.15m時(shí)，齒形系數(shù)：YFa=2.053;應(yīng)力校正系數(shù)：YSa=2.6530《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!注意：計(jì)算時(shí)?。狠^大者，計(jì)算結(jié)果應(yīng)圓整,且m≥1.5一般YFα1

≠YFα2，YSα1

≠YSα2，∴σF1

≠

σF2引入齒寬系數(shù)：φd=b/d1得設(shè)計(jì)公式：在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下可適當(dāng)選取較多的齒數(shù)，以使傳動(dòng)平穩(wěn)。代入：

d1

=mz131《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!----彈性影響系數(shù)節(jié)點(diǎn)處，載荷由一對(duì)輪齒來(lái)承擔(dān)：將ZE和Fn代入赫茲公式表10-6彈性影響系數(shù)ZE(MPa)1/2彈性模量EMPa齒輪材料配對(duì)齒輪材料灰鑄鐵球墨鑄鐵鑄鋼鍛鋼夾布塑料11.8×10417.3×10420.2×10420.6×1040.785×104鍛鋼162.0181.4188.9189.856.4鑄鋼161.4180.5188.0--------球墨鑄鐵156.6173.9------------灰鑄鐵143.7----------------注：表中所列夾布塑料的泊松比μ為0.5，其余材料的μ均為0.332《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪分度圓直徑d1(或模數(shù)mn)時(shí)，因載荷系數(shù)中的KV、Kα、Kβ不能預(yù)先確定，故可先試選一載荷系數(shù)Kt。算出d1t(或mnt）后，用d1t再查取KV、Kα、Kβ從而計(jì)算K。若K與Kt接近，則不必修改原設(shè)計(jì)。否則，按下式修正原設(shè)計(jì)。3、彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：33《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!一、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1．壓力角a的選擇2．齒數(shù)的選擇一般，閉式齒輪傳動(dòng):z1=20~403．齒寬系數(shù)fd的選擇a不變，z1↑m↓重合度e↑→傳動(dòng)平穩(wěn)抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低齒高h(yuǎn)↓→切削量↓節(jié)約費(fèi)用、滑動(dòng)率↓，磨損↓fd↑→齒寬b↑→

強(qiáng)度↑，但fd過(guò)大將導(dǎo)致Kβ↑一般情況下取a=20°fd的選取可參考齒寬系數(shù)表

§10-6齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇開(kāi)式齒輪傳動(dòng):z1=17~20z2=uz14．齒寬b大齒輪：b=fdd1,小齒輪：b1=b+(5~10)mm34《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN調(diào)質(zhì)鋼、珠光體、貝氏體球鐵、可鍛鑄鐵滲碳淬火鋼、表面淬火鋼氮化鋼、鐵素體球鐵、結(jié)構(gòu)鋼、灰鑄鐵氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼35《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!氮化及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的σFE灰鑄鐵的接觸疲勞極限鑄鐵材料的接觸疲勞極限36《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!滲碳淬火鋼和表面淬火鋼的接觸疲勞極限滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的σHlim

37《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!7-6-6-XX8-7-7-XX6-5-5-XX7-6-6-XX圓柱齒輪傳動(dòng)0204060801004003002001000Pca(N/mm)v(m/s)圓錐齒輪傳動(dòng)0204060801004003002001000Pca(N/mm)v(m/s)機(jī)器名稱精度等級(jí)機(jī)器名稱精度等級(jí)汽輪機(jī)3~6拖拉機(jī)6~8切削機(jī)床3~8通用減速器6~8航空發(fā)動(dòng)機(jī)4~8鍛壓機(jī)床6~9輕型汽車(chē)5~8起重機(jī)7~10載重汽車(chē)7~9農(nóng)機(jī)8~11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)或一般齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。表10-8各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍38《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!說(shuō)明：齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。（1）軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)：按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核：（2）硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核:（3）開(kāi)式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。其失效形式為磨損，點(diǎn)蝕形成之前齒面已磨掉。39《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!40《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!例題：設(shè)兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如圖所示，試問(wèn)：（1）低速級(jí)斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反？（2）低速級(jí)螺旋角應(yīng)取何值才能使中間軸的軸向力互相抵消。1）低速軸小齒輪左旋，大齒輪右旋，中間軸上兩齒輪旋向相同才能使軸向力相反。（2）β2=8°16′04″《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!表10-2使用系數(shù)KA載荷系數(shù)K：K＝KA

Kv

Kα

Kβ42《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算YFa

--齒形系數(shù)；按當(dāng)量齒輪計(jì)算強(qiáng)度：斜齒輪齒面上的接觸線為一斜線。輪齒的失效形式:局部折斷YSa--應(yīng)力校正系數(shù)；Yβ--螺旋角影響系數(shù)。43《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!Yβ1.000.900.800.75010?20?30?40?

β螺旋角影響系數(shù)Yβ

0.10.30.50.60.70.80.90.20.4≥1εβ=044《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!基圓柱齒廓曲面四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算βb法面曲率半徑:嚙合平面(發(fā)生面)ρnρtP綜合曲率半徑:參照直齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式，并引入根據(jù)上述關(guān)系后可得：校核計(jì)算公式：βb其中：ZE----彈性影響系數(shù)選取圖在下頁(yè)45《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!特別注意：斜齒輪的[σH]

取法與直齒輪不同！原因分析：e1Pe2即使大齒輪的齒根部分e2P段出現(xiàn)點(diǎn)蝕，而導(dǎo)致載荷向齒頂面e1P段轉(zhuǎn)移，只要不超出承載能力，大齒輪的齒頂面和小齒輪的齒面也不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕而導(dǎo)致傳動(dòng)失效。強(qiáng)度同時(shí)取決于大齒輪和小齒輪。當(dāng)[σH]

>1.23[σH]2

，應(yīng)取[σH]

=1.23[σH]2，

[σH]2為較軟齒面的許用接觸應(yīng)力。3)齒頂面比齒根面具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度。1)斜齒輪的接觸線是傾斜的；2)小齒輪比大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度要高;近似公式：[σH]

=（[σH]1+[σH]2）/246《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!Rd1d2bb/2δ1δ2R-0.5bdm2dm1δ1δ2αao1o2當(dāng)量齒輪分度圓直徑：o1o2當(dāng)量齒輪的齒數(shù)：當(dāng)量齒輪的齒數(shù)比：為了保證不根切，應(yīng)有：Zv≥17

平均模數(shù)：47《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!例題：如圖所示為一圓錐—斜齒圓柱齒級(jí)減速器。已知輸入端的轉(zhuǎn)向（如圖所示）。試在圖中標(biāo)出：(1)各輪的轉(zhuǎn)向；(2)欲使軸Ⅱ上所受的軸向力能相互抵消一部分，試確定斜齒輪3和4的旋向；(3)標(biāo)出各齒輪在嚙合點(diǎn)處所受的軸向力Fa、徑向力Fr和圓周力Ft的方向；Fa2Fa348《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!--軸承系數(shù)（2）動(dòng)載系數(shù)Kv按比直齒輪低一級(jí)精度選取。（4）齒向載荷分配系數(shù)：

KFβ

＝KHβ

＝

1.5KHβbe飛機(jī)、車(chē)輛1.001.101.25

工業(yè)、船舶1.001.251.50兩者都是兩端支承一個(gè)兩端支承一個(gè)懸臂都是懸臂應(yīng)用小輪和大輪的支承表10-9軸承系數(shù)KHβbe1.81.61.41.21.001020304050m/s十分精密的齒輪裝置10876Kv

98（3）齒間載荷分配系數(shù)Kα：KFα＝

KHα＝149《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

綜合曲率為：校核計(jì)算公式：設(shè)計(jì)計(jì)算公式：計(jì)算所得模數(shù)m

,應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。錐齒輪模數(shù)（GB12368-90）mm…11.1251.251.3751.51.7522.252.52.7533.253.53.7544.5566.578910…例10-550《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸。否則可能引起輪緣斷裂。1.齒輪軸二、常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式e圓柱齒輪：e<2mt

e圓錐齒輪：e<1.6m51《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!dh=1.6ds;lh=(1.2.~1.5)ds,并使lh

≥b

c=0.3b;δ=(2.5.~4)mn,但不小于8mmd0和d按結(jié)構(gòu)取定，當(dāng)d較小時(shí)可不開(kāi)孔3.腹板式齒輪dd0bdsdhda斜度1:10lhδc52《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!dh=1.6ds;lh=(1.2.~1.5)ds

c=(0.2~0.3)b;?=(2.5~4)me;但不小于10mmd0和d按結(jié)構(gòu)取定dd0Rbdsdhdalh斜度1:10?

3.腹板式齒輪53《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁(yè)!dh=1.6ds(鑄鋼);dh=1.6ds(鑄鐵)lh=(1.2.~1.5)ds,并使lh

≥b

c=0.2b;但不小于10mmδ=(2.5.~4)mn,但不小于8mmh1=0.8ds;h2=0.8h1;s=1.5h1;但不小于10mme=0.8ds;h2=0.8h1

bdsdhda斜度1:20cδlhh1eeh2s4.輪輻式齒輪這種結(jié)構(gòu)適用于大型尺寸的齒輪。54《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁(yè)!高速齒輪傳動(dòng)采用噴油潤(rùn)滑的理由：1)v過(guò)高，油被甩走，不能進(jìn)入嚙合區(qū)；2)攪油過(guò)于激烈，使油溫升高，降低潤(rùn)滑性能；3)攪起箱底沉淀的雜質(zhì)，加劇輪齒的磨損。三、潤(rùn)滑劑的選擇：

齒輪傳動(dòng)常用的潤(rùn)滑劑為潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂。選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)齒輪的工作情況（轉(zhuǎn)速高低、載荷大小、環(huán)境溫度等），選擇潤(rùn)滑劑的粘度、牌號(hào)。55《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁(yè)!續(xù)表10-11齒輪傳動(dòng)常用的潤(rùn)滑劑56《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁(yè)!作業(yè)：10-1、10-6、57《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁(yè)!原因：

疲勞折斷①輪齒受多次重復(fù)彎曲應(yīng)力作用，齒根一側(cè)產(chǎn)生疲勞裂紋。齒根彎曲應(yīng)力最大σF＞[σF]②齒根應(yīng)力集中(形狀突變、刀痕等)，加速裂紋擴(kuò)展→折斷σt齒雙側(cè)受載(1主動(dòng))σt齒單側(cè)受載123發(fā)生部位:齒根58《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁(yè)!現(xiàn)象：①局部折斷②整體折斷59《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁(yè)!齒面點(diǎn)蝕輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式齒面點(diǎn)蝕閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式。發(fā)生部位：一般首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上。60《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁(yè)!提高輪齒抗點(diǎn)蝕能力的措施：1）限制齒面接觸應(yīng)力；2）提高齒面硬度，減小齒面表面粗糙度值；3）采用粘度高的潤(rùn)滑油。61《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁(yè)!原因：高速重載——v↑,Δt↑,油η↓,油膜破壞,表面金屬直接接觸，融焊→相對(duì)運(yùn)動(dòng)→撕裂、溝痕。---熱膠合。低速重載——P↑、v↓，不易形成油膜→冷膠合。后果：引起強(qiáng)烈的磨損和發(fā)熱，傳動(dòng)不平穩(wěn)，導(dǎo)致齒輪報(bào)廢。措施：1.提高齒面硬度2.減小齒面粗糙度3.增加潤(rùn)滑油粘度4.加抗膠合添加劑62《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁(yè)!從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒齒面膠合齒面磨損齒面點(diǎn)蝕輪齒折斷失效形式塑性變形一、輪齒的失效形式

表面凸出表面凹低速重載軟齒面閉式傳動(dòng)的主要破壞形式。主動(dòng)輪1：齒面相對(duì)滑動(dòng)速度方向vs指向節(jié)線，所以Ff背離節(jié)線，塑變后在齒面節(jié)線處產(chǎn)生凹槽。滾壓塑變63《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁(yè)!折斷:疲勞折斷→過(guò)載折斷全齒折斷(齒根)(直齒)局部折斷(斜齒受載不均)σH反復(fù)→裂紋→擴(kuò)展→麻點(diǎn)狀脫落→靠近節(jié)線的齒根表面齒面膠合:齒面磨粒磨損:磨粒磨損→齒形破壞齒面塑性變形:齒面沿摩擦力方向塑性變形

→主凹、從凸齒面點(diǎn)蝕:齒面失效*閉式傳動(dòng)→*開(kāi)式傳動(dòng)→*閉式高速重載傳動(dòng)→軟齒面→硬齒面→齒面點(diǎn)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(chǎng)合的主要失效形式小結(jié)：潤(rùn)滑失效→表面粘連→沿運(yùn)動(dòng)方向撕裂64《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁(yè)!一、對(duì)齒輪材料性能的要求齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：齒面硬、芯部韌?！?0-3齒輪材料及選用準(zhǔn)則常用齒輪材料鍛鋼鑄鋼鑄鐵常作為低速、輕載、不太重要的場(chǎng)合的齒輪材料；適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場(chǎng)合。非金屬材料二、常用齒輪材料

鋼材的韌性好，耐沖擊，通過(guò)熱處理和化學(xué)處理可改善材料的機(jī)械性能，最適于用來(lái)制造齒輪。耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于大尺寸齒輪。含碳量為(0.15~0.6)%的碳素鋼或合金鋼。一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。65《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁(yè)!表10-1常用齒輪材料及其機(jī)械性能材料牌號(hào)熱處理方法強(qiáng)度極限屈服極限硬度(HBS)σB

/MPaσS

/MPa齒芯部齒面HT250250170~241HT300300187~255HT350350197~269QT500-5500147~241QT600-2600229~302ZG310-570?；?80320156~217ZG340-640650350169~22945580290162~21745

217~25540~50HRC

40Cr

241~28648~55HRC

調(diào)質(zhì)后表面淬火66《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁(yè)!熱處理方法表面淬火滲碳淬火調(diào)質(zhì)正火滲氮一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr等。表面淬火后輪齒變形小，可不磨齒，硬度可達(dá)52~56HRC，面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。1.表面淬火----高頻淬火、火焰淬火三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理2.滲碳淬火滲碳鋼為含碳量0.15~0.25%的低碳鋼和低碳合金鋼，如20、20Cr等。齒面硬度達(dá)56~62HRC，齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，齒芯韌性高。常用于受沖擊載荷的重要傳動(dòng)。通常滲碳淬火后要磨齒。67《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁(yè)!總結(jié)：特點(diǎn)及應(yīng)用調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，HBS≤350，屬軟齒面，工藝簡(jiǎn)單、用于一般傳動(dòng)。當(dāng)大小齒輪都是軟齒面時(shí)，因小輪齒根薄，彎曲強(qiáng)度低，故在選材和熱處理時(shí)，小輪比大輪硬度高:30~50HBS表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面硬度高，屬硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。68《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁(yè)!§4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷了便于分析計(jì)算，通常取沿齒面接觸線單位長(zhǎng)度上所受的載荷進(jìn)行計(jì)算。沿齒面接觸線單位長(zhǎng)度上的平均載荷p(單位為N/mm)為

式中：Fn--作用于齒面接觸線上的法向載荷，N；L--沿齒面的接觸線長(zhǎng)，mm。

《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁(yè)!實(shí)際情況：外部影響：原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)影響內(nèi)部影響：制造、安裝誤差；受載變形(齒輪、軸等)使用系數(shù)動(dòng)載系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分配系數(shù)《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁(yè)!使用系數(shù)工作機(jī)的工作特性原動(dòng)機(jī)工作特性及其示例工作機(jī)器電動(dòng)機(jī)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的汽輪機(jī)蒸汽機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)液壓裝置多缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)均勻平穩(wěn)發(fā)電機(jī),均勻傳送的帶式輸送機(jī)或板式輸送機(jī),螺旋輸送機(jī),輕微升降機(jī),包裝機(jī),機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu),通風(fēng)機(jī),均勻密度材料攪拌機(jī)等1.001.101.251.50《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁(yè)!具體影響因素：1）基節(jié)誤差：制造誤差、彈性變形引起。齒輪正確嚙合條件：pb1=pb2。如果：pb2＞pb1

——提前進(jìn)入嚙合——從動(dòng)輪修緣。《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁(yè)!《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁(yè)!4）v↑、齒輪質(zhì)量↓——?jiǎng)虞d荷↑（∴不同精度齒輪限制vmax）降低Kv的措施：1）↑齒輪精度2）限制v3）修緣齒（齒頂修削）《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁(yè)!

兩對(duì)齒同時(shí)嚙合的接觸線總長(zhǎng)L=PP'+QQ'。但由于齒距誤差及彈性變形等原因，總載荷Fn并不是按PP'/QQ'的比例分配在PP'及QQ'這兩條接觸線上?！洱X輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁(yè)!《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁(yè)!齒間載荷分配系數(shù)KHα、KFαKAFt/b≥100N/mm<100N/m精度等級(jí)Ⅱ組56785級(jí)及更低經(jīng)表面硬化的斜齒輪KHα1.01.11.21.4≥1.4KFα未經(jīng)表面硬化的斜齒輪KHα1.01.11.2≥1.4《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁(yè)!影響齒向載荷分布的因素有：a.軸系剛度及齒輪布置形式；b.齒輪精度；d.齒面硬度及跑合效果等。c.齒輪齒寬；對(duì)稱布置非對(duì)稱布置懸臂布置《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁(yè)!一、輪齒的受力分析嚙合傳動(dòng)中，直輪齒的受力分析圓周力：徑向力：法向力：－－為小輪的名義轉(zhuǎn)矩（N·mm）。式中：－－為小輪的分度圓直徑（mm）。主動(dòng)輪的方向與其v相反；從動(dòng)輪的方向與其v相同。徑向力Fr的方向指向各自的輪心（外齒輪）。1.直齒圓柱齒輪用集中作用于分度圓上齒寬中點(diǎn)處的法向力代替輪齒所受的分布力，將分解，得：§10-5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算

《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁(yè)!《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第80頁(yè)!例題：設(shè)兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如圖所示，試問(wèn)：（1）低速級(jí)斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反？（2）低速級(jí)螺旋角應(yīng)取何值才能使中間軸的軸向力互相抵消。1）低速軸小齒輪左旋，大齒輪右旋，中間軸上兩齒輪旋向相同才能使軸向力相反。（2）β2=8°16′04″《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第81頁(yè)!例題：如圖所示為一圓錐—斜齒圓柱齒級(jí)減速器。已知輸入端的轉(zhuǎn)向（如圖所示）。試在圖中標(biāo)出：(1)各輪的轉(zhuǎn)向；(2)欲使軸Ⅱ上所受的軸向力能相互抵消一部分，試確定斜齒輪3和4的旋向；(3)標(biāo)出各齒輪在嚙合點(diǎn)處所受的軸向力Fa、徑向力Fr和圓周力Ft的方向；Fa2Fa3《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第82頁(yè)!∵h(yuǎn)和S與模數(shù)m相關(guān)，輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式：故YFa與模數(shù)m無(wú)關(guān)。彎曲應(yīng)力：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪,YFa僅取決于齒數(shù)Z，取值見(jiàn)下頁(yè)表。YFa–齒形系數(shù)σF0

----理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響：83《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第83頁(yè)!3.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.7111213141516182025304050100400齒形系數(shù)–YF計(jì)算根切極限實(shí)際根切極限標(biāo)準(zhǔn)齒輪84《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第84頁(yè)!三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算赫茲公式：“+”用于外嚙合，“-”用于內(nèi)嚙合節(jié)圓處齒廓曲率半徑：齒數(shù)比:u=z2/z1=d2/d1

=ρ2/ρ1

≥1O2ω2（從動(dòng)）O1N1N2ttω1（主動(dòng)）T1cα

α

d12d22α

Pρ1ρ285《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第85頁(yè)!代入赫茲公式得：引入齒寬系數(shù)：φd=b/d1----區(qū)域系數(shù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式：得設(shè)計(jì)公式：標(biāo)準(zhǔn)齒輪：ZH=2.52、模數(shù)m不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的依據(jù)。說(shuō)明：1、因兩個(gè)齒輪的σH1=σH2，故按此強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代入[σH]1和[σH]2中較小者。86《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第86頁(yè)!4、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。（1）軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)：按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核：（2）硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核:（3）開(kāi)式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再視具體需要將所求得的模數(shù)適當(dāng)增大。其失效形式為磨損，點(diǎn)蝕形成之前齒面已磨掉。87《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第87頁(yè)!說(shuō)明：1)大小齒輪皆為硬齒面時(shí)，fd應(yīng)取小值，否則取大值；2)括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪；3）機(jī)床中的齒輪，若傳遞功率不大時(shí)，fd可小到0.24)非金屬齒輪可取：fd=0.5~1.2表10-7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表fd=b/d1

裝置狀況兩支撐相對(duì)小齒輪對(duì)稱布置兩支撐相對(duì)小齒輪作非對(duì)稱布置懸臂布置fd0.9~1.4(1.2~1.9)0.7~1.5(1.1~1.65)0.4~0.6二、齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力許用應(yīng)力：σlim

----疲勞極限(σFE、σHlim

),由實(shí)驗(yàn)確定,S

----疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，SH=1,SF=1.25-1.5KN----壽命系數(shù)(KFN、KHN)，可查圖求得。88《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第88頁(yè)!89《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第89頁(yè)!正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼的接觸疲勞極限調(diào)質(zhì)處理鋼的接觸疲勞極限90《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第90頁(yè)!三、齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)誤差的影響：1.轉(zhuǎn)角與理論不一致，影響運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性；2.瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，出現(xiàn)速度波動(dòng)，引起振動(dòng)、沖擊和噪音影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；3.齒向誤差導(dǎo)致輪齒上的載荷分布不均勻，使輪齒提前損壞，影響載荷分布的不均勻性。國(guó)標(biāo)GB10095-88給齒輪副規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)。其中1級(jí)最高，12級(jí)最低，常用的為6~9級(jí)精度。按照誤差的特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，將齒輪的各項(xiàng)公差分成三組，分別反映傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，傳動(dòng)的平穩(wěn)性和載荷分布的均勻性。精度選擇是以傳動(dòng)的用途，使用條件，傳遞功率，圓周速度等為依據(jù)來(lái)確定。91《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第91頁(yè)!四、直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的步驟（總結(jié)）

選擇齒輪的材料、精度等級(jí)和熱處理選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù)fd初選載荷系數(shù)(如Kt=1.2)按接觸強(qiáng)度確定直徑d1計(jì)算得mH=d1/z1按彎曲強(qiáng)度確定模數(shù)mF確定模數(shù)mt=max{mH,mF}計(jì)算確定載荷系數(shù)K=KAKvKαKβ修正計(jì)算模數(shù)m模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算主要尺寸：d1=mz1

d2=mz2…計(jì)算齒寬：b=fdd1確定齒寬：b2=int(b)b1=b2+(5~10)mm開(kāi)始92《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第92頁(yè)!d12βF’F’ββF’§10-7標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒上的作用力ω1T1圓周力：徑向力：軸向力：輪齒所受總法向力Fn可分解為三個(gè)分力:FrFtFt長(zhǎng)方體底面長(zhǎng)方體對(duì)角面即輪齒法面F’=Ft/cosβFr=

F’tgαn

αnFrFnF’αnFnPFaFa93《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第93頁(yè)!1主動(dòng)21主動(dòng)21主動(dòng)2嚙合傳動(dòng)中，輪齒的受力分析將Fn分解切向力：徑向力：軸向力：（10－5）斜齒輪受力軸向力Fx的方向：用“主動(dòng)輪左右手法則”判斷。二級(jí)受力分析《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第94頁(yè)!αtrb1ra1r1r2rb2ra2O2O1

由于Fa∝tanb，為了不使軸承承受的軸向力過(guò)大，螺旋角b不宜選得過(guò)大，常在之間選擇。二、計(jì)算載荷εαpbtεαpbtL---為參與嚙合接觸線長(zhǎng)度之和。近似計(jì)算公式：代入得：εα----端面重合度,可查圖10-26b=8o～20oβbpbtbpa載荷系數(shù)K：K＝KA

Kv

Kα

Kβ單位長(zhǎng)度上的載荷：95《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第95頁(yè)!1.81.61.41.21.001020304050m/s十分精密的齒輪裝置10876Kv

9表10-3齒間載荷分配系數(shù)Kα

精度等級(jí)II組56785級(jí)及更低KAFt/b≥100N/mm<100N/mm經(jīng)表面硬化的直齒輪1.01.11.2經(jīng)表面硬化的斜齒輪1.01.11.21.4≥1.4未經(jīng)表面硬化的直齒輪1.01.1未經(jīng)表面硬化的斜齒輪1.01.11.2≥1.4KHαKFα

KHαKFα

KHαKFα

KHαKFα

≥1.2≥1.2≥1.2≥1.296《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第96頁(yè)!10-5

齒形系數(shù)YFa以及應(yīng)力校正系數(shù)YSaYFa2.972.912.852.82.762.722.692.652.622.602.572.552.53YSa1.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.62YFa2.522.452.402.352.322.282.242.222.22.182.142.122.06YSa1.6251.651.671.681.701.731.751.771.781.791.831.8651.97Z(Zv)

17181920212223242526272829Z(Zv)

303540455060708090100150200∞

注：1)基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為α=20?、h*a=1、C*=0.25、ρ=0.38m(m-模數(shù))2)對(duì)內(nèi)齒輪：當(dāng)α=20?、h*a=1、C*=0.25、ρ=0.15m時(shí)，齒形系數(shù)：YFa=2.053;應(yīng)力校正系數(shù)：YSa=2.6597《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第97頁(yè)!三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算YFa--齒形系數(shù)；YSa–應(yīng)力校正系數(shù)；Yβ--螺旋角影響系數(shù)。按當(dāng)量齒輪計(jì)算強(qiáng)度：斜齒輪齒面上的接觸線為一斜線。輪齒的失效形式:局部折斷設(shè)計(jì)計(jì)算公式：98《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第98頁(yè)!2.52.42.32.22.12.01.9051015202530354045β?

ZH得設(shè)計(jì)計(jì)算公式：斜齒輪的區(qū)域系數(shù)ZH按下圖選?。阂臊X寬系數(shù)：φd=b/d1強(qiáng)調(diào)斜齒輪的[σ]H與直齒輪不同！99《齒輪傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課件共111頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第99頁(yè)!dm是平均分度圓直徑強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，是以錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為計(jì)算時(shí)的依據(jù)?！?1-8直齒圓錐齒輪