標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的失效形式

標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的失效形式第1頁/共80頁第2頁/共80頁第3頁/共80頁第4頁/共80頁第5頁/共80頁第6頁/共80頁第7頁/共80頁第8頁/共80頁第9頁/共80頁第10頁/共80頁第11頁/共80頁第12頁/共80頁第13頁/共80頁第14頁/共80頁第15頁/共80頁第16頁/共80頁任務(wù)一：齒輪的設(shè)計(jì)與選用任務(wù)描述圖3-1b所示為輸送機(jī)齒輪減速器裝配圖，根據(jù)已知條件計(jì)算可得：中間軸傳遞功率P=4.87kW，轉(zhuǎn)速n=315.2r/min，二級(jí)齒輪傳動(dòng)比i23=3.5.載荷平穩(wěn)，空載啟動(dòng)。單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，試設(shè)計(jì)此減速器中間軸上的圓柱齒輪傳動(dòng)。第17頁/共80頁◎齒輪傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)；◎漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪基本參數(shù)、幾何尺寸計(jì)算、嚙合傳動(dòng)特性與傳動(dòng)條件；◎標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的失效形式；◎標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪常用的材料、傳動(dòng)精度及其選用方法；◎標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算；◎標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的選擇；◎標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)類型和確定方法；◎標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)方法與計(jì)算步驟。任務(wù)知識(shí)第18頁/共80頁◎掌握齒輪傳動(dòng)的類型、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪基本參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算方法；◎掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；◎掌握閉式齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式的使用方法；◎能夠根據(jù)齒輪傳動(dòng)工作工況，正確選定齒輪材料；◎掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪基本參數(shù)選擇時(shí)經(jīng)驗(yàn)值的應(yīng)用及齒輪結(jié)構(gòu)類型的確定方法；◎掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)方法與計(jì)算步驟；◎了解齒輪傳動(dòng)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，熟練運(yùn)用（查選）齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)所需的各類圖表；任務(wù)技能第19頁/共80頁知識(shí)鏈接23齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn):工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用范圍廣。缺點(diǎn)：齒輪制造需專用設(shè)備，成本高；傳動(dòng)比是有級(jí)的，而不是無級(jí)的；精度低時(shí)，振動(dòng)和噪音較大；不宜用于軸間距離大的傳動(dòng)。第20頁/共80頁知識(shí)鏈接齒輪傳動(dòng)的類型2齒輪傳動(dòng)平面齒輪傳動(dòng)(圓柱齒輪）空間齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)相交軸傳動(dòng)（錐齒輪傳動(dòng)）交錯(cuò)軸傳動(dòng)內(nèi)嚙合外嚙合齒輪齒條內(nèi)嚙合外嚙合齒輪齒條直齒斜齒交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)蝸桿蝸輪準(zhǔn)雙曲面齒輪曲線齒人字齒齒輪傳動(dòng)1、按軸的布置方式第21頁/共80頁平行軸交錯(cuò)軸相交軸第22頁/共80頁2、按工作條件：

3、按齒廓曲線：

漸開線——常用擺線——計(jì)時(shí)儀器圓弧——承載能力較強(qiáng)

開式—適于低速及不重要的場(chǎng)合半開式—農(nóng)業(yè)機(jī)械，建筑機(jī)械及簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備，只有簡(jiǎn)單防護(hù)罩閉式—潤(rùn)滑、密封良好，汽車、機(jī)床及航空發(fā)動(dòng)機(jī)等齒輪傳動(dòng)中4.按使用情況：動(dòng)力齒輪─以動(dòng)力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動(dòng)。傳動(dòng)齒輪─以運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確為主，一般為輕載高精度傳動(dòng)。5.按齒面硬度：軟齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS）硬齒面齒輪（齒面硬度＞350HBS）第23頁/共80頁漸開線的形成及特性31、漸開線的形成第24頁/共80頁2、漸開線的性質(zhì)

（1）發(fā)生線沿基圓滾過的線段長(zhǎng)度等于基圓上被滾過的相應(yīng)弧長(zhǎng)。（2）漸開線上任意一點(diǎn)法線必然與基圓相切。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生線在基圓上作純滾動(dòng)時(shí)，切B點(diǎn)為漸開線上K點(diǎn)的曲率中心，BK為其曲率半徑和K點(diǎn)的法線。（3）漸開線上各點(diǎn)的曲率半徑不同。隨著K點(diǎn)離基圓愈遠(yuǎn)，相應(yīng)的曲率半徑愈大；而K點(diǎn)離基圓愈近，相應(yīng)的曲率半徑愈小。A點(diǎn)的曲率半徑為零。（4）漸開線的形狀只取決于基圓大小?；鶊A越大，漸開線越平直，當(dāng)基圓半徑趨于無窮大時(shí)，漸開線變成直線。齒條的齒廓就是這種直線齒廓。（5）基圓內(nèi)無漸開線。（6）漸開線上各點(diǎn)的壓力角不相等。第25頁/共80頁漸開線齒廓的壓力角。作用于漸開線上K點(diǎn)的正壓力FN方向(法線方向)與點(diǎn)K的速度vK方向所夾的銳角αK稱為漸開線在K點(diǎn)的壓力角。齒廓上各點(diǎn)壓力角是變化的?；鶊A半徑rb為定值，所以漸開線齒廓上各點(diǎn)的壓力角不相等，離中心愈遠(yuǎn)(即rK愈大)，壓力角愈大，基圓上的壓力角αb=0。

第26頁/共80頁標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)4

1、漸開線齒輪各部分的名稱和符號(hào)第27頁/共80頁齒輪圓周上輪齒的數(shù)目稱為齒數(shù),用z表示。第28頁/共80頁2、漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)(1)模數(shù)m模數(shù)單位為mm，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)見表（小模數(shù)、中等模數(shù)與大模數(shù)）。它是確定齒輪尺寸的重要參數(shù)，也是齒輪強(qiáng)度計(jì)算的一個(gè)重要參數(shù)。齒輪的分度圓是計(jì)算齒輪各部分尺寸的基準(zhǔn)，其圓周長(zhǎng)為則齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)第29頁/共80頁不同模數(shù)齒輪的比較第30頁/共80頁

（2）壓力角α（齒形角）

漸開線齒廓在分度圓上的壓力角。用α表示。

我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力角為α=20°(此外，在某些場(chǎng)合也采用14.5°、15°、22.5°及25°)。可以給分度圓一個(gè)完整的定義：分度圓是設(shè)計(jì)齒輪時(shí)給定的一個(gè)圓，該圓上的模數(shù)m和壓力角α均為標(biāo)準(zhǔn)值。第31頁/共80頁(3)齒數(shù)z表明：齒輪的大小和漸開線齒輪形狀都與齒數(shù)有關(guān)

(4)齒頂高系數(shù)(5)頂隙系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值：=1，=0.25非標(biāo)準(zhǔn)短齒：=0.8，=0.3第32頁/共80頁3、標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的幾何尺寸計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)齒輪：標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、α、ha*、c*

均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒根高，且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。一個(gè)齒輪：

d=mz

da=d+2ha=(z+2ha*)mdf=d-2hf=(z-2ha*-2c*)mdb=dcosαha=ha*mhf=(ha*+c*)mh=ha+hf=(2ha*+c*)mP=πm一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：①m、z決定了分度圓的大小，而齒輪的大小主要取決于分度圓，因此m、z是決定齒輪大小的主要參數(shù)②輪齒的尺寸與m，ha*

，c*

有關(guān)與z無關(guān)③至于齒形，與m，z，α有關(guān)第33頁/共80頁第34頁/共80頁漸開線標(biāo)準(zhǔn)圓柱內(nèi)齒輪幾何尺寸da=d±2ha=m(Z±2ha*)df=d-2hf=m(Z-2ha*-2c*)a=(d1±d2)/2=m(Z1±Z2)/2第35頁/共80頁漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)5

1、漸開線齒輪傳動(dòng)的嚙合特性（1）五線合一

一對(duì)具有漸開線齒廓齒輪的嚙合傳動(dòng)，是依靠主動(dòng)齒輪的齒廓推動(dòng)從動(dòng)齒輪的齒廓來實(shí)現(xiàn)的。五線合一：嚙合線、過嚙合點(diǎn)的公法線、基圓的公切線和正壓力作用線、發(fā)生線五線合一。圖中：B1為嚙合終止點(diǎn)B2為嚙合起始點(diǎn)B1B2為實(shí)際嚙合線段N1N2為理論嚙合線段N1、N2為極限嚙合點(diǎn)第36頁/共80頁

（2）傳動(dòng)比恒定性：兩齒廓正確嚙合時(shí)既不分離,也不相互嵌入,即在公法線上的分速度相等,有:第37頁/共80頁漸開線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律。連心線與齒廓接觸點(diǎn)的公法線的交點(diǎn)稱為嚙合節(jié)點(diǎn)。過節(jié)點(diǎn)所作的兩個(gè)相切的圓稱為節(jié)圓。傳動(dòng)比與節(jié)圓半徑成反比。即：一對(duì)相互嚙合的齒廓無論在任何位置嚙合，其兩輪的傳動(dòng)比恒等于連心線被齒廓接觸點(diǎn)的公法線所分成的兩段的反比。這就是齒廓嚙合基本定律。

滿足齒廓嚙合基本定律的一對(duì)齒廓稱為共軛齒廓。漸開線齒廓是應(yīng)用最廣泛的共軛齒廓。C第38頁/共80頁（3）嚙合角不變C嚙合線與兩節(jié)圓公切線所夾的銳角稱為嚙合角，用α'表示。顯然，齒輪傳動(dòng)嚙合角不變，正壓力的大小、方向也不變。因此，傳動(dòng)過程比較平穩(wěn)；傳力性能良好。cosα'=rb1/r1'=rb2/r2'=常數(shù)第39頁/共80頁（4）中心距可分性：

O2N2O1N1==rb2rb1上式表明：漸開線齒輪的傳動(dòng)比等于兩輪基圓半徑的反比，為一常數(shù)。安裝時(shí)若中心距略有變化不會(huì)改變傳動(dòng)比大小，此特性稱為中心距可分性。C第40頁/共80頁5

2、漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件

一對(duì)齒相鄰兩齒同側(cè)齒廓間在嚙合線上的法線距離(法向齒距)相等，如圖所示的k1k2線段。由漸開線的性質(zhì)可知：pb1=pb2

m1cosα1=m2cosα2由推導(dǎo)出：結(jié)論：m1=m2=m，

α1=α2=α=200推論：第41頁/共80頁5

3、漸開線直齒圓柱齒輪的連續(xù)傳動(dòng)的條件

為了使齒輪傳動(dòng)不至中斷，在輪齒相互交替工作時(shí)，必須保證前一對(duì)輪齒尚未脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)輪齒就應(yīng)進(jìn)入嚙合。為了滿足連續(xù)傳動(dòng)要求，前一對(duì)輪齒齒廓到達(dá)嚙合終點(diǎn)K1時(shí)，尚未脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)輪齒至少必須開始在K2點(diǎn)嚙合，此時(shí)線段K1K2恰好等于Pb。所以，連續(xù)傳動(dòng)的條件為：。的比值稱為齒輪傳動(dòng)的重合度，用ε表示。即，一般?。害?1.1～1.4；標(biāo)準(zhǔn)齒輪有：1<ε<2第42頁/共80頁5

4、標(biāo)準(zhǔn)安裝中心距標(biāo)準(zhǔn)安裝：頂隙C為標(biāo)準(zhǔn)值，側(cè)隙為零能實(shí)現(xiàn)無側(cè)隙嚙合標(biāo)準(zhǔn)中心距：頂隙→標(biāo)準(zhǔn)值一對(duì)模數(shù)和壓力角都相等的標(biāo)準(zhǔn)齒輪要想標(biāo)準(zhǔn)安裝，必須兩輪的分度圓相切，即分度圓與節(jié)圓重合第43頁/共80頁6、齒輪傳動(dòng)的失效形式輪齒折斷齒面疲勞點(diǎn)蝕齒面磨損輪面膠合齒面塑性變形輪齒象一個(gè)懸臂梁，受載后齒根部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。當(dāng)該應(yīng)力值超過材料的彎曲疲勞極限時(shí)，齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋，并不斷擴(kuò)展使輪齒斷裂。此外，突然過載、嚴(yán)重磨損及安裝制造誤差等也會(huì)造成輪齒折斷。是閉式硬齒面鋼齒輪和鑄鐵齒輪傳動(dòng)的主要失效形式提高輪齒抗折斷能力的措施：增大齒根圓角半徑，消除加工刀痕以降低齒根應(yīng)力集中；增大軸及支承物的剛度以減輕局部過載的程度；對(duì)輪齒進(jìn)行表面處理以提高齒面硬度。(1)輪齒折斷第44頁/共80頁(2)齒面點(diǎn)蝕輪齒工作面某一固定點(diǎn)受到近似脈動(dòng)的交變應(yīng)力作用，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀剝蝕損傷的現(xiàn)象。點(diǎn)蝕是閉式傳動(dòng)常見的失效形式。開式齒輪由于磨損很少出現(xiàn)點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線附近。主要措施：提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；增大潤(rùn)滑油粘度；采用合理變位。第45頁/共80頁灰塵、砂粒、金屬微粒等落入輪齒間，會(huì)使齒面間產(chǎn)生摩擦磨損。嚴(yán)重時(shí)會(huì)因齒面減薄過多而折斷。磨損是開式傳動(dòng)的主要失效形式。主要措施：采用閉式傳動(dòng)；提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；采用清潔的潤(rùn)滑油。(3)齒面磨損第46頁/共80頁(4)齒面膠合高速重載傳動(dòng)中，齒面間壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤(rùn)滑油膜被破壞，齒面間會(huì)發(fā)生粘接在一起的現(xiàn)象，在輪齒表面沿滑動(dòng)方向出現(xiàn)條狀傷痕，稱為膠合。防止膠合的措施：提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；增大潤(rùn)滑油粘度；限制油溫。第47頁/共80頁(5)齒面塑性變形重載且摩擦力很大時(shí)，齒面較軟的輪齒表面就會(huì)沿摩擦力方向產(chǎn)生塑性變形。措施：提高齒面硬度；增大潤(rùn)滑油粘度。主動(dòng)齒輪齒面所受摩擦力背離節(jié)線，齒面在節(jié)線附近下凹；從動(dòng)齒輪齒面所受摩擦力指向節(jié)線，齒面在節(jié)線附近上凸。第48頁/共80頁7、齒輪的常用材料及選用雙擊添加標(biāo)題文字

由輪齒的失效分析可知，齒輪材料的基本要求：齒面硬、齒芯韌

(1)齒面應(yīng)有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合以及塑性變形等；(2)齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷：(3)應(yīng)有良好的加工工藝性能及熱處理性能，使之便于加工且便于提高其力學(xué)性能。最常用的齒輪材料是鋼，此外還有鑄鐵及一些非金屬材料等。第49頁/共80頁雙擊添加標(biāo)題文字1．鍛鋼

鍛鋼因具有強(qiáng)度高、韌性好、便于制造、便于熱處理等優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)齒輪都用鍛鋼制造。鍛鋼包括各種牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)非合金和合金結(jié)構(gòu)鋼，是齒輪制造常用的材料。2．鑄鋼

當(dāng)齒輪直徑較大（＞400mm）時(shí)，或齒輪的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜時(shí)，由于齒輪毛坯不便鍛造，可選用鑄鋼制造。鑄鋼的耐磨性及強(qiáng)度均好，但由于鑄造齒輪的內(nèi)應(yīng)力較大，故應(yīng)當(dāng)經(jīng)過退火或正火處理。3．鑄鐵

灰鑄鐵的抗彎性能和抗沖擊性能較差，但抗膠合性能及抗疲勞點(diǎn)蝕性能尚好，鑄鐵中的石墨又有自潤(rùn)滑作用，主要用來制造低速、工作載荷平穩(wěn)、傳遞功率不大，以及對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸和重量無嚴(yán)格要求的齒輪傳動(dòng)，特別是開式齒輪傳動(dòng)。高強(qiáng)度的球墨鑄鐵作為齒輪新材料，其力學(xué)性能比灰鑄鐵好，與鑄鋼接近，因而得到越來越廣泛的應(yīng)用。第50頁/共80頁雙擊添加標(biāo)題文字第51頁/共80頁雙擊添加標(biāo)題文字第52頁/共80頁雙擊添加標(biāo)題文字材料選用

(1)軟齒面齒輪：齒面硬度<350HBS，常用中碳鋼和中碳合金鋼，如45鋼．40Cr，35SiMn等材料，進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。這種齒輪適用于強(qiáng)度。精度要求不高的場(chǎng)合，輪坯經(jīng)過熱處理后進(jìn)行插齒或滾齒加工，生產(chǎn)便利、成本較低。

在確定大、小齒輪硬度時(shí)應(yīng)注意使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高30～50HBS，這是因?yàn)樾↓X輪受載荷次敷比大齒輪多，且小齒輪齒根較薄。為使兩齒輪的輪齒接近等強(qiáng)度，小齒輪的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。

(2)硬齒面齒輪

硬齒面齒輪的齒面硬度大于350HBS，常用的材料為中碳鋼或中碳合金鋼經(jīng)表面淬火處理。第53頁/共80頁8、漸開線圓柱齒輪的精度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)齒輪及齒輪副的精度規(guī)定了13個(gè)精度等級(jí)，第0級(jí)的精度最高，第12級(jí)的精度最低。齒輪副中兩個(gè)齒輪的精度等級(jí)一般取成相同，也允許取成不相同。具體選擇據(jù)傳動(dòng)用途、使用條件、傳動(dòng)功率、圓周速度及經(jīng)濟(jì)性選擇。齒輪15個(gè)公差項(xiàng)目；齒輪副6個(gè)公差項(xiàng)目齒輪每個(gè)精度等級(jí)的公差根據(jù)對(duì)運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、傳動(dòng)平穩(wěn)性和載荷分布均勻性等三方面要求，劃分成三個(gè)公差組，即第I公差組、第II公差組、第III公差組。在一般情況下，可選三個(gè)公差組為同一精度等級(jí)，但也允許根據(jù)使用要求的不同，選擇不同精度等級(jí)的公差組組合。但在同一公差組內(nèi)，各項(xiàng)公差與極限偏差應(yīng)保持相同的精度等級(jí)。第III公差組一般不得低于第II公差組的精度等級(jí)。第54頁/共80頁各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍機(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金屬切削機(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5～8起重機(jī)7～10載重汽車7～9農(nóng)業(yè)機(jī)械8～116級(jí)是高精度等級(jí)，用于高速、分度等要求高的齒輪傳動(dòng)，一般機(jī)械中常用7～8級(jí)，對(duì)精度要求不高的低速齒輪可使用9～12級(jí)。第55頁/共80頁第56頁/共80頁齒輪精度的標(biāo)注標(biāo)注齒輪的精度和齒厚偏差代號(hào)第57頁/共80頁直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算9

1、齒輪輪齒的受力分析以節(jié)點(diǎn)P處的嚙合力為分析對(duì)象，不計(jì)嚙合輪齒間的摩擦力，可得：嚙合傳動(dòng)中，輪齒的受力分析

第58頁/共80頁2、輪齒的計(jì)算載荷Fnc=KFn

Fn：名義載荷Fnc：計(jì)算載荷（考慮到齒輪、軸、支承等的制造誤差、安裝誤差以及在載荷作用下的變形等因素的影響，輪齒沿齒寬方向的作用力并非均勻分布，存在著載荷局部集中現(xiàn)象，以及由于原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的載荷變化，以及齒輪傳動(dòng)的各種誤差所引起的傳動(dòng)不平穩(wěn)引起的附加動(dòng)載荷的影響）K：為載荷系數(shù)第59頁/共80頁3、齒輪強(qiáng)度計(jì)算輪齒強(qiáng)度設(shè)計(jì)理論

齒輪傳動(dòng)在具體的工作條件下，必須有足夠的工作能力，以保證齒輪在整個(gè)工作過程中不致失效，齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算必須針對(duì)齒輪傳動(dòng)某種失效形式進(jìn)行。目前，工程實(shí)際應(yīng)用的計(jì)算方法是：齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算和齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

強(qiáng)度校核公式：

強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：（1）齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（點(diǎn)蝕）

第60頁/共80頁3、齒輪強(qiáng)度計(jì)算注意：1.相互嚙合的一對(duì)齒輪其齒面接觸應(yīng)力是相同的。2.相互嚙合的一對(duì)齒輪其許用接觸應(yīng)力一般不同，若校核接觸強(qiáng)度或按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)，應(yīng)選[σ]H1

與[σ]H2中的較小值代入計(jì)算公式。3.齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度取決于小齒輪直徑d或中心距a的大小，d或a減小，增大第61頁/共80頁3、齒輪強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度校核公式：強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算（折斷）

第62頁/共80頁3、齒輪強(qiáng)度計(jì)算

1彎曲強(qiáng)度計(jì)算，要求兩齒輪都需校核，或只校核與較大者。設(shè)計(jì)計(jì)算也是帶入與較大者。2軟齒面——按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度硬齒面——按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度或分別按兩者設(shè)計(jì)取較大者參數(shù)為設(shè)計(jì)結(jié)果。注意事項(xiàng)：第63頁/共80頁3、齒輪強(qiáng)度計(jì)算齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

閉式軟齒面（HB≤350）齒輪傳動(dòng)（點(diǎn)蝕）：先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再校核輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度。硬齒面（HB>350）齒輪傳動(dòng)（折斷）：先按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。

鑄鐵齒輪傳動(dòng)：則只需計(jì)算輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度。

開式齒輪傳動(dòng)（磨損）：通常只按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式計(jì)算模數(shù)，然后可根據(jù)具體情況，把求得的模數(shù)加大10～15%，無需校核接觸疲勞強(qiáng)度。第64頁/共80頁3、齒輪強(qiáng)度計(jì)算第65頁/共80頁10、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇齒數(shù)和模數(shù)傳動(dòng)中心距齒數(shù)比（1）齒數(shù)和模數(shù)齒寬系數(shù)和齒寬齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)包括強(qiáng)度計(jì)算、幾何尺寸計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇是齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，也是齒輪幾何尺寸計(jì)算和齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。當(dāng)d1已按接觸疲勞強(qiáng)度確定時(shí)，z1↑m↓重合度ε↑→傳動(dòng)平穩(wěn)抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低齒高h(yuǎn)↓→減小切削量、降低成本第66頁/共80頁10、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇（1）齒數(shù)和模數(shù)模數(shù)和齒數(shù)選擇的原則：保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的條件下，小模數(shù)多齒數(shù)

模數(shù)m

的選擇：模數(shù)影響輪齒的抗彎強(qiáng)度，一般在滿足輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的前提下，宜取較小模數(shù)，以增大齒數(shù)，減少切齒量。對(duì)于傳遞動(dòng)力的齒輪，可按m

=(0.01～0.02)a初選，但要保證m≥2mm。一般情況下，軟齒面閉式齒輪傳動(dòng):z1=24～40

Z1+Z2最好取100～200

硬齒面閉式及開式齒輪傳動(dòng):z1=17～20z2=uz1第67頁/共80頁10、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇（2）傳動(dòng)中心距齒輪傳動(dòng)中心距a是在按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出d1，或按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算出模數(shù)m，并選定齒數(shù)z1和z2后由計(jì)算得到的。中心距應(yīng)當(dāng)圓整為5的整數(shù)。如果計(jì)算出的中心距不是末位為0或5的整數(shù)，可按公式調(diào)整齒數(shù)或模數(shù)，但調(diào)整后的中心距a不得小于保證接觸疲勞強(qiáng)度所需要的中心距。第68頁/共80頁10、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇（3）齒數(shù)比

齒數(shù)比μ與傳動(dòng)比i的意義不同，齒數(shù)比是大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，其值大于1；而傳動(dòng)比是主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速與從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速之比，其大小等于從動(dòng)齒輪的齒數(shù)與主動(dòng)齒輪的齒數(shù)之比。對(duì)于減速傳動(dòng)，顯然μ=i；而對(duì)于增速傳動(dòng)，μ=1/i。齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，μ值不宜現(xiàn)在過大，以免因大齒輪的直徑過大而使整個(gè)裝置的尺寸過大。通常直齒圓柱齒輪傳動(dòng)取μ≤5，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)取μ≤6；當(dāng)μ＞6時(shí)宜采用多級(jí)傳動(dòng)。對(duì)于齒數(shù)比（傳動(dòng)比）要求不高的傳動(dòng)，調(diào)整齒數(shù)后齒數(shù)比（傳動(dòng)比）誤差，允許不超過±（3%～5%）。第69頁/共80頁10、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇（4）齒寬系數(shù)與齒寬

由齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式可知，增大齒寬系數(shù)，可以減小齒輪直徑和中心距，使齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊并降低齒輪的圓周速度。但是，增大齒寬系數(shù)使得齒寬增大，而齒寬越大，載荷沿齒寬分布的不均勻性就越嚴(yán)重，從而增大齒面接觸疲勞應(yīng)力或齒根彎曲疲勞應(yīng)力。一般齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)值ψd查書中表3-8。對(duì)于減速器中的齒輪傳動(dòng)，常用以中心距表示的齒寬系數(shù)，是齒寬b與中心距a之比。輕型減速器ψd=0.2～0.4；中型減速器ψd=0.4～0.6；重型減速器ψd