機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章齒輪傳動(dòng)3

課程內(nèi)容第九章齒輪傳動(dòng)§9.8直齒圓錐齒輪傳動(dòng)§9.9齒輪的構(gòu)造§9.10齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑和效率重點(diǎn)難點(diǎn)斜齒輪輪齒上的作用力（大小和方向）；圓錐齒輪輪齒上的作用力（方向）?；仡櫾O(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，按主要失效形式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行強(qiáng)度校核。軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)（齒面點(diǎn)蝕）：按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核：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:接觸強(qiáng)度分析：齒面接觸強(qiáng)度僅與中心距的關(guān)系

a↑齒面接觸應(yīng)力↓齒面接觸強(qiáng)度↑

為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，且；但、不一定相等（取決于材料和硬度）。公式中應(yīng)代入小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1輪齒彎曲強(qiáng)度分析：（1）輪齒彎曲強(qiáng)度最主要取決于齒輪的模數(shù)m：模數(shù)↑彎曲應(yīng)力↓彎曲強(qiáng)度↑輪齒彎曲強(qiáng)度還與齒寬b

以及齒數(shù)z

有關(guān)：b、z↑彎曲強(qiáng)度↑。（2）在計(jì)算齒輪2時(shí)，公式中只需改變齒形系數(shù)YF，其它參數(shù)（T1、z1）不能變。這是因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)是由法向力Fn

引入的。

YF1

≠YF2，（3）d12βF’F’ββF’§9-7斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)一、輪齒上的作用力ω1T1圓周力：徑向力：軸向力：FrFtFtF’=Ft/cosβFr=

F’tgαn

αnFrFnF’αnFncFaFa軸向力Fa的方向需根據(jù)以下方法確定：（1）只適用于主動(dòng)齒輪；從動(dòng)輪上的軸向力與主動(dòng)齒輪上的相反；

（2）按主動(dòng)齒輪的旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指順齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，此時(shí)大拇指所指方向就是主動(dòng)輪上軸向力的方向。

二、強(qiáng)度計(jì)算校核公式：設(shè)計(jì)公式：1、接觸強(qiáng)度求得中心距之后，可選定齒數(shù)z1、z2和螺旋角β，則模數(shù)mn為：計(jì)算所得模數(shù)mn,圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。若給定模數(shù)mn,則螺旋角β為：通常螺旋角:β=8o

~20o

人字齒輪取:β=27o

~45o

設(shè)計(jì)公式：其中模數(shù)mn為法面模數(shù)，

YF為齒形系數(shù)。校核公式：根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)，由圖表9-9查得。2、彎曲強(qiáng)度(i3.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.7111213141516182025304050100400齒形系數(shù)–YF計(jì)算根切極限實(shí)際根切極限標(biāo)準(zhǔn)齒輪例9-2：

某兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速機(jī)傳遞的功率P=40KW，高速級(jí)傳動(dòng)比i=3.3，高速軸轉(zhuǎn)速n1=1470rpm，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，長(zhǎng)期工作，雙向傳動(dòng)，載荷有中等沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊，試計(jì)算此高速級(jí)齒輪傳動(dòng)。解：（1）選擇材料及確定許用應(yīng)力，因要求緊湊故采用硬齒面小齒輪用20CrMnTi，滲碳淬火HRC59（表9-1）大齒輪用20Cr，滲碳淬火HRC59（表9-1）查圖9－7d，得：σHlim1＝σHlim2＝1440N/mm2查表9－7，得：SH=1.2=σHlim1/SH=1200N/mm2=查圖9－10d，得：σFlim1＝σFlim2＝370N/mm2查表9－7，得：SF=1.5[σF1]=[σF2]=0.7σFlim1/SF=173N/mm2（2）按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造。查表9－5，K=1.3(表9-5：1.2~1.6)，中型減速器，ψa＝0.4

小齒輪轉(zhuǎn)矩：＝2.6×105N·mm初選螺旋角、齒數(shù)。β=15o，z1=19，z2=i×z1=62.7，z2=63。查圖9－9，得：YF1=2.88，YF2=2.27。>故應(yīng)將代入設(shè)計(jì)公式計(jì)算。(i＝3mm按表2-1，取mn=3mm中心距：a=mn(z1+z2)/(2cosβ)=127.34mm取：a=130mm確定螺旋角：β=arccos[mn(z1+z2)/2a]=18o53'16"齒寬：b=ψaa=52mm取：b2=52mm，b1=55mm安全（4）齒輪得圓周速度：v=π·d1·n1/60/1000=4.6m/s對(duì)照表9－4，可知選用8級(jí)精度是合適的。（3）驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度+＝928N/mm2<§9-8直齒圓錐齒輪傳動(dòng)一、齒輪上的作用力dm1為小齒輪齒寬中點(diǎn)的分度圓直徑（3）軸向力Fa的方向：指向大端。（1）圓周力Ft的方向：主反從同；（2）徑向力Fr的方向：垂直指向齒輪軸線；（4）小齒輪上的徑向力和軸向力在數(shù)值上分別等于大齒輪上的軸向力和徑向力，但其方向相反。

Fr1=-Fa2，F(xiàn)a1=-Fr2注意：§11-9齒輪的構(gòu)造直徑較小的鋼質(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。如果齒輪的直徑比軸徑大得多，則應(yīng)把齒輪和軸分開(kāi)制造。1.齒輪軸2.實(shí)心齒輪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1:10lhδc3.腹板式齒輪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。bdsdhda斜度1:10lhδcdh=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?

d0d?

Rbdsdhdalh斜度1:20dh=(1.6~1.8)ds;lh=(1.2.~1.5)ds

c=(0.2~0.3)b;s=0.8c;?=(2.5~4)me;但不小于10mmd0和d按結(jié)構(gòu)取定油池潤(rùn)滑采用惰輪的油池潤(rùn)滑噴油潤(rùn)滑§9-10齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑和效率開(kāi)式齒輪常采用人工定期潤(rùn)滑?？捎脻?rùn)滑油或潤(rùn)滑脂。閉式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式由圓周速度v確定。當(dāng)v≤12m/s時(shí)，采用油池潤(rùn)滑。當(dāng)v>12m/s時(shí)，采用油泵噴油潤(rùn)滑。適用于多級(jí)齒輪，且大小不等的場(chǎng)合。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。表9-8齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑油粘度薦用值塑料、鑄鐵、青銅齒輪材料強(qiáng)度極限圓周速度

v(m/s)運(yùn)動(dòng)粘度

v/cSt（40℃

）滲碳或表面淬火鋼鋼3505~12.512.5~25>252.5~51~2.50.5~1<0.52201501008055450~10001000~12501250~1580500350220150100805005003502201501009005005003502201505580100潤(rùn)滑油與潤(rùn)滑脂的牌號(hào)表齒輪傳動(dòng)的損耗：表9-9齒輪傳動(dòng)的平均效率圓柱齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)裝置6級(jí)或7級(jí)精度的閉式傳動(dòng)8級(jí)精度的閉式傳動(dòng)開(kāi)式傳動(dòng)0.980.970.970.960.930.95嚙合中的摩擦損耗；攪動(dòng)潤(rùn)滑油的油阻損耗；軸承中的摩擦損耗。本章小結(jié)：1.同工作條件齒輪的主要失效形式。2.直齒輪的作用力的計(jì)算，尤其是力的方向。3.對(duì)齒面接觸強(qiáng)度和輪齒彎曲強(qiáng)度影響最主要的參數(shù)是什么？如何理解4.齒面接觸強(qiáng)度和輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。5.斜齒輪上作用力的計(jì)算及方向判斷。6.圓錐齒輪上的作用力的方向判斷。圓周力：徑向力：法向力：（—主反從同）（—指向輪心）直齒圓柱齒輪輪齒上的作用力：斜齒圓柱齒輪輪齒上的作用力：圓周力：徑向力：軸向力：（左右手定則）（主反從同）（指向輪心）軸向力Fa的方向確定方法：（左右手定則）（1）只適用于主動(dòng)齒輪；從動(dòng)輪上的軸向力與主動(dòng)齒輪上的相反；

（2）按主動(dòng)齒輪的旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指順齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，此時(shí)大拇指所指方向就是主動(dòng)輪上軸向力的方向。

直齒圓錐齒輪輪齒上的作用力：===ddsincos

tga·Ft·Ftga·Ft·FdT2Far1m1t軸向力徑向力圓周力（主反從同）（垂直指向齒輪軸線）（指向大端）小齒輪上的徑向力和軸向力在數(shù)值上分別等于大齒輪上的軸向力和徑向力，但其方向相反。

Fr1=-Fa2，F(xiàn)a1=-Fr2

有一齒輪減速器，高速級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪：Z1=23，Z2=69，mn=4,cosβ=0.92，αn=20°；低速級(jí)為軸交角是90°的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪：Z3=30,Z4=54,m=5,dm3=150mm,α=20°,sinδ3≈0.58549；已知TⅠ=200N·m，nⅠ=1500rpm，齒輪與軸承效率近似取1，試求：(1)Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)矩TⅡ、TⅢ，轉(zhuǎn)速nⅡ、nⅢ的大小和方向并標(biāo)在圖上（nⅠ方向如圖所示）；

(2)計(jì)算d1、d2、a與d3、d4；

(3)若正確選擇Ⅱ軸Z2上β的方向可使Z2

、Z3的軸向力幾乎相互抵消，問(wèn)此時(shí)Z1與Z2分別是左旋或右