第十章 齒輪傳動(dòng)

第十章齒輪傳動(dòng)第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日imax=20一般i=7～8（單級傳動(dòng)）max=0.99is=C（忽快忽慢、恒定）；使用壽命長，10年結(jié)構(gòu)緊湊制造、安裝精度——（與前兩者傳動(dòng)相比）成本高；1t3萬元精度

振動(dòng)、噪聲分類：平行：直齒、斜齒；垂直：圓錐齒輪；交錯(cuò)：蝸輪、蝸桿；軸第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日斜齒輪齒向直齒輪人字齒輪閉式：封閉在箱體里；開式：受外界干擾大，結(jié)構(gòu)簡單無箱體；工作條件齒廓漸開線擺線圓弧軟齒面：

350HBS（布氏硬度）硬齒面：>350HBS齒面硬度第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日

高速中速低速圓周速度重載中載輕載承載Fr2Fn2Ft2Ft1Fn1Fr1T1n2n1T2二、直齒圓柱齒輪受力分析第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日a、名義載荷Fr2Fn2Ft2Ft1Fn1Fr1T1n2n1T2圓周力徑向力式中，F(xiàn)n1,2——沿嚙合線方向；

Ft1——阻力矩，與主動(dòng)輪嚙合點(diǎn)V1點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向相反；

Ft2——驅(qū)動(dòng)力，與從動(dòng)輪這一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向相同；

Fr1,2——指向自己的輪心；法向力第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日b、計(jì)算載荷式中，KA——使用系數(shù)（外部動(dòng)載荷系數(shù)）；

KV——?jiǎng)虞d荷系數(shù)（內(nèi)部動(dòng)載荷系數(shù)）；

K——齒間載荷分配系數(shù)；

K——齒向載荷分布系數(shù)；第六頁，共三十九頁，2022年，8月28日

輸入輸出彎曲扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)左端輸入：右端輸入：輸入端要遠(yuǎn)離齒輪，從減少偏載角度考慮。第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日三、應(yīng)力分析FFn壓應(yīng)力彎曲應(yīng)力H第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日赫茲公式齒面赫茲應(yīng)力，接觸應(yīng)力；1、2——曲率半徑；1、2——泊松比；

E1、E2——彈性模量；

Fn——所受的載荷；第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日齒根：彎曲應(yīng)力Fn30hFt式中，W——抗彎截面模量；用30切線法求齒根；第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日四、失效分析疲勞斷裂過載斷裂：非工作條件下；F齒根斷裂精度、材料、強(qiáng)化H（軟）點(diǎn)蝕（疲勞點(diǎn)蝕）、（硬）剝落

靠近節(jié)線的齒根部位，在節(jié)線無相對滑動(dòng)，存滾動(dòng)，所以不易形成動(dòng)壓油膜，潤滑條件不好；第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日

磨損：開式齒輪，礦山、磨粒磨損；膠合：塑變：相對V主動(dòng)輪（材料過軟）從動(dòng)輪軟齒面：主要失效形式是點(diǎn)蝕，次要失效形式是斷裂；硬齒面：主要失效形式是斷裂，次要失效形式是剝落；閉式開式：主要失效形式是磨損，次要失效形式是斷裂；第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日五、材料選擇齒面：熱處理齒體：彎曲強(qiáng)度、芯部韌性好、工藝性好；常用材料：碳鋼：45#合金鋼：Cr、Ni鑄鋼、鐵：大型齒輪、成批生產(chǎn)、采用鑄造；球（墨鑄）鐵：六、計(jì)算準(zhǔn)則確定軟（350HB）：按點(diǎn)蝕（）設(shè)計(jì)，按斷裂（）校核硬（>350HB）：按斷裂（）設(shè)計(jì)，按剝落（）校核閉式第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日開式：磨損、斷裂（）；按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行m的設(shè)計(jì)，然后放大設(shè)計(jì)參數(shù)(m)+10%；七、參數(shù)計(jì)算（齒輪的直徑越大，說明齒輪的接觸強(qiáng)度越高。）第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日zH——區(qū)域系數(shù)，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒輪其值取為2.5；zE——彈性影響系數(shù)；d——齒寬系數(shù)，；YFa——齒形系數(shù)；YSa——應(yīng)力校正系數(shù)；（模數(shù)越大，齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度越大。）第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日八、許用應(yīng)力SH=1SF=1.25～1.5S——KHNKFNKN——壽命系數(shù)第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日n2n1n2n——齒輪轉(zhuǎn)速；Lh——工作時(shí)間；j——齒輪每轉(zhuǎn)一周，同一齒面嚙合次數(shù)；第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日硬度limHlimFlimlim——齒輪疲勞極限應(yīng)力；九、參數(shù)選擇小齒輪工作次數(shù)多（按等強(qiáng)度考慮，小齒輪的硬度>大齒輪的硬度）；硬度：小>大

30～50HBS（布氏硬度）第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日z、（在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下，齒數(shù)要盡可能的多）閉：20～40；開：17～20，bK（偏載就越嚴(yán)重）；P101表4-11例4-1（p102）解：一、齒輪類型、精度、材料、齒數(shù)二、因?yàn)槭情]式硬齒面，所以按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)三、計(jì)算參數(shù)四、校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日習(xí)題：第十章齒輪傳動(dòng)（1）一、選擇題1、在機(jī)械傳動(dòng)中，理論上能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)的是

。（1）帶傳動(dòng)；（2）鏈傳動(dòng)；（3）齒輪傳動(dòng)；（4）摩擦輪傳動(dòng)；2、在機(jī)械傳動(dòng)中，傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、功率和速度適用范圍最廣的是

。（1）帶傳動(dòng)；（2）摩擦輪傳動(dòng)；（3）鏈傳動(dòng)；（4）齒輪傳動(dòng)；3、成本較高，不宜用于軸間距離較大的單級傳動(dòng)是

。（1）帶傳動(dòng)；（2）鏈傳動(dòng)；（3）齒輪傳動(dòng)；4、能緩沖減振，并能起到過載安全保護(hù)作用的傳動(dòng)是

。（1）帶傳動(dòng)；（2）鏈傳動(dòng)；（3）齒輪傳動(dòng)；3431第二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日5、一般參數(shù)的閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是

。（1）齒面點(diǎn)蝕；（2）輪齒折斷；（3）齒面磨粒磨損；（4）齒面膠合；6、一般參數(shù)的閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是

。（1）齒面點(diǎn)蝕；（2）輪齒折斷；（3）齒面塑性變形；（4）齒面膠合；7、高速重載且散熱條件不良的閉式齒輪傳動(dòng)，其最可能出現(xiàn)的失效形式是

。（1）輪齒折斷；（2）齒面磨粒磨損；（3）齒面塑性變形；（4）齒面膠合；8、一般參數(shù)的開式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是

。（1）齒面點(diǎn)蝕；（2）齒面磨粒磨損；（3）齒面膠合；（4）齒面塑性變形；1242第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日9、設(shè)計(jì)一般閉式齒輪傳動(dòng)時(shí)，計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度是為了避免

失效。（1）齒面膠合；（2）齒面磨粒磨損；（3）齒面點(diǎn)蝕；（4）輪齒折斷；10、設(shè)計(jì)一般閉式齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算主要針對的失效形式是

。（1）齒面塑性變形；（2）輪齒疲勞折斷；（3）齒面點(diǎn)蝕；（4）磨損；11、設(shè)計(jì)一對材料相同的軟齒面齒輪傳動(dòng)時(shí)，一般使小齒輪齒面硬度HBS1和大齒輪HBS2的關(guān)系為

。（1）HBS1<HBS2；（2）HBS1=HBS2；（3）HBS1>HBS2；323第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日13、在閉式減速軟齒面圓柱齒輪傳動(dòng)中，載荷平穩(wěn)，按

作為計(jì)算齒輪工作能力準(zhǔn)則是最可能的。（1）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度；（2）齒根彎曲靜強(qiáng)度；（3）齒面接觸疲勞強(qiáng)度；（4）齒面接觸靜強(qiáng)度；14、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算中的復(fù)合齒形系數(shù)只決定于

。（1）模數(shù)m；（2）齒數(shù)Z；（3）齒寬系數(shù)d；（4）齒輪精度等級；32第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日二、計(jì)算題

一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知Z1=20,Z2=40,m=2,b=40,ySa1=1.55,ySa2=1.67,yFa1=2.80,yFa2=2.40,ZH=2.5,ZE=189.8(Mpa),P=5.5KW,n1=1450r/min,K1=K2。求：F1/F2和H1/H2。注：第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日十、標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪受力分析和強(qiáng)度計(jì)算1、受力分析主、從動(dòng)輪一左旋，另一為右旋；FtFnFa軸向力右手定則（右旋，只對主動(dòng)輪有效）確定軸向力；左手定則（左旋）由軸承來支承軸向載荷；第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日n1n2Fr1Fa1Ft1Ft2Fa2Fr2左旋右旋2、應(yīng)力分析斜齒輪輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度公式為：Y----螺旋角影響系數(shù)，見P107圖4-19；第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日斜齒輪輪齒的接觸疲勞強(qiáng)度公式為：螺旋角影響系數(shù)Z第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日由上式可得：3、許用應(yīng)力直齒輪：[]H1、[]H2取小，接觸強(qiáng)度薄弱，一般是在大齒輪；斜齒輪：第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日斜齒輪齒面接觸強(qiáng)度>直齒輪齒面接觸強(qiáng)度。（嚙合位置不同）當(dāng)時(shí)，（提高程度有限）取例題：4-2（P108）解：1、選擇材料、精度及參數(shù)

2、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

3、參數(shù)計(jì)算

4、按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行校核

第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日十一、直齒錐齒輪受力分析和強(qiáng)度計(jì)算1、參數(shù)大端：標(biāo)準(zhǔn)值m、u（齒數(shù)比），軸夾角90，錐距R；分度圓直徑：d1、d2平均分度圓直徑：dm1、dm2齒寬系數(shù)：Ft2n1n2Fr1Fa1Ft1Fa2Fr22、受力分析Fa——指向大端（始終）第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日3、設(shè)計(jì)圓錐（當(dāng)量）直齒dm12當(dāng)量齒數(shù)：當(dāng)量齒數(shù)比：當(dāng)量直齒圓柱齒輪分度圓半徑：第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日mm——當(dāng)量直齒圓柱齒輪的模數(shù)，平均模數(shù)；大端分度圓直徑：第三十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日大端模數(shù)：例題：4-3（P113）十二、齒輪結(jié)構(gòu)、潤滑（自學(xué)）幾種結(jié)構(gòu)（形式）如何選擇？何時(shí)采用齒輪軸？潤滑方式、應(yīng)用第三十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日習(xí)題：試分析下圖所示的齒輪傳動(dòng)各齒輪所受的力（用受力圖表示出各力的作用位置及方向）。31243124Ft1Fa1Fr1Fa2Fa3Ft2Ft4Fr4Fr2Fa4Ft3Fr31234124Fa3Fr3Ft3Ft4Fa4Fr4Fa1Ft1Fr1Fa2Ft2Fr2第三十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日習(xí)題：第十章齒輪傳動(dòng)一、選擇題1、一對斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)中

的計(jì)算值不應(yīng)圓整。（1）分度圓直徑；（2）齒輪寬度；（3）傳動(dòng)中心距a；（4）齒數(shù)Z；2、齒輪因齒面塑性變形而失效最可能出現(xiàn)在

齒輪傳動(dòng)中。（1）高速輕載的閉式硬齒面；（2）低速重載的閉式軟齒面；（3）潤滑油粘度較高的硬齒面；3、磨損尚無完善的計(jì)算方法，故目前設(shè)計(jì)開式齒輪傳動(dòng)時(shí)，一般按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，用適當(dāng)增大模數(shù)的辦法以考慮

的影響。（1）齒面點(diǎn)蝕；（2）齒面塑性變形；（3）磨粒磨損；（4）齒面膠合；123第三十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日4、對齒輪輪齒材料性能的基本要求是

。1）齒面要硬，齒芯要韌；（2）齒面要硬，齒芯要脆；（3）齒面要軟，齒芯要脆；（4）齒面要軟，齒芯要韌；5、齒輪傳動(dòng)中，齒間載荷分配不均，除與輪齒變形有關(guān)外，還主要與

有關(guān)。（1）齒面粗糙度；（2）潤滑油粘度；（3）齒輪制造精度；6、斜齒輪和錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算中的復(fù)合齒形系數(shù)YF應(yīng)按

查圖表。（1）實(shí)際齒數(shù)；（2）當(dāng)量齒數(shù)；（3）不發(fā)生根切的最小齒數(shù)；7、一減速齒輪傳動(dòng)，主動(dòng)輪1用45鋼調(diào)質(zhì)，從動(dòng)輪2用45鋼正火，則它們的齒面接觸應(yīng)力的關(guān)系是

。（1）H1<H2；（2）H1=H2；（3）H1>H2；1322第三十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日8、為了有效地提高齒面接觸強(qiáng)度，可

。（1）保持分度圓直徑不變而增大模數(shù)；（2）增大分度圓直徑；（3）保持分度圓直徑不變而增加齒數(shù)；9、為了提高齒根抗彎強(qiáng)度，可

。（1）增大模數(shù)；（2）保持分度圓直徑不變而增加齒數(shù)；（3）采用負(fù)變位齒輪；10、對于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，在傳動(dòng)尺寸不變并滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求的前提下，齒數(shù)宜適當(dāng)取多些。其目的是

。（1）提高輪齒的抗彎強(qiáng)度；（2）提高齒面的接觸強(qiáng)度；（3）提高傳動(dòng)平穩(wěn)性；11、設(shè)計(jì)開式齒輪傳動(dòng)時(shí)，在保證不根切的情況下，宜取較少齒數(shù)。其目的是

。（1）增大重合度，提高傳動(dòng)平穩(wěn)性；（2）減小齒面發(fā)生膠合的可能性；（3）增大模數(shù)，提高輪齒的抗彎強(qiáng)度；（4）提高齒面接觸強(qiáng)度；2133第三十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日12、在設(shè)計(jì)圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常使小齒輪的寬度比大齒輪寬一些，其目的是

。（1）使小齒輪和大齒輪的強(qiáng)度接近相等；（2）