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1、第十章 齒輪傳動 10-1 齒輪傳動概述 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 10-3 齒輪的材料及其選擇原則 10-4 齒輪傳動的計算載荷 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 10-7 標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-8 標準錐齒輪傳動的強度計算 10-9 齒輪的結(jié)構(gòu)設計 10-10 齒輪傳動的潤滑 10-1 齒輪傳動概述 傳動效率高； 結(jié)構(gòu)緊湊； 工作可靠，壽命長； 傳動比穩(wěn)定； 齒輪的制造及安裝精度要求高，價格較貴。 一、齒輪傳動的主要特點： 10-1 齒輪傳動概述 二、齒輪傳動的分類 按齒輪類型分： 直齒圓柱齒輪傳動 斜齒

2、圓柱齒輪傳動 錐齒輪傳動 人字齒輪傳動（打印機墨盒滾筒） 按裝置形式分： 按使用情況分： 動力齒輪 以動力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動。 傳動齒輪 以運動傳遞為主，一般為輕載高精度傳動。 按齒面硬度分： 軟齒面齒輪（齒面硬度 350HBS） 硬齒面齒輪（齒面硬度 350HBS） 開式傳動 適于低速及不重要的場合 半開式傳動 只有簡單防護罩，適用于農(nóng)業(yè)機械、建筑 機械及簡單機械設備 閉式傳動 潤滑、密封良好，用于汽車、機床及航空發(fā) 動機等的齒輪傳動中 。 第十章 齒輪傳動 10-1 齒輪傳動概述 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 10-3 齒輪的材料及其選擇原則 10-4 齒輪傳動

3、的計算載荷 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 10-7 標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-8 標準錐齒輪傳動的強度計算 10-9 齒輪的結(jié)構(gòu)設計 10-10 齒輪傳動的潤滑 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 一、 齒輪的主要失效形式 輪齒折斷 產(chǎn)生部位： 齒根的受拉側(cè) 一、 齒輪的主要失效形式 輪齒折斷 提高輪齒抗折斷能力的措施： 增大軸及支承剛度，使輪齒接觸線上受力較為均勻； 增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根應力集中； 采用噴丸、滾壓等工藝，對齒根表面層進行強化處理； 采用合適的熱處理，使輪齒芯部具有足夠韌性。 彎

4、曲疲勞折斷 過載折斷 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 一、 齒輪的主要失效形式 輪齒折斷 齒面磨損 提高齒面抗磨損能力的措施： 采用閉式齒輪傳動，加以合理的潤滑； 盡量為齒輪傳動保持清潔的工作環(huán)境； 提高齒面材料的硬度。 開式齒輪傳動 的主要失效形式。 灰塵、硬屑 磨損 斷齒 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 一、 齒輪的主要失效形式 輪齒折斷 齒面磨損 齒面點蝕 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 一、 齒輪的主要失效形式 輪齒折斷 齒面磨損 齒面點蝕 提高齒面抗點蝕能力的措施： 提高齒面材料的硬度； 采用合理的潤滑降低接觸應力； 在合理的限度內(nèi)增大齒輪直徑，從而減小接觸應

5、力； 在合理的限度內(nèi)，采用較高粘度的潤滑油。 發(fā)生于潤滑良好的 閉式傳動中 。 危險位置： 首先出現(xiàn)在 靠近節(jié) 線的齒根面上。 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 一、 齒輪的主要失效形式 輪齒折斷 齒面磨損 齒面點蝕 齒面膠合 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 1.提高齒面硬度 2.加抗膠合添加劑 高速 改進措施 : 一、 齒輪的主要失效形式 輪齒折斷 齒面磨損 齒面點蝕 齒面膠合 塑性變形 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 提高齒面硬度，采用高粘度的或有極壓添加劑的潤滑油均有助于減緩或 防止齒面產(chǎn)生塑性變形。 由于齒輪其它部分（齒圈、輪輻、輪轂等）通常是經(jīng)驗設計的，其尺寸對

6、 于強度和剛度而言均較富裕，實踐中也極少失效。 一、 齒輪的主要失效形式 輪齒折斷 齒面磨損 齒面點蝕 齒面膠合 塑性變形 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 原因 改善措施 輪齒折斷 彎曲應力、齒根應力集中 疲勞裂紋 -擴展 -疲勞折 斷 增大軸及支承剛度，使輪齒接觸線上受力較為均勻； 增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根應力集中； 采用噴丸、滾壓等工藝，對齒根表面層進行強化處理； 采用合適的熱處理，使輪齒芯部具有足夠韌性。 齒面磨損 開式傳動 -磨料物質(zhì)進入嚙合齒面 -齒面磨損 采用閉式齒輪傳動，加以合理的潤滑； 盡量為齒輪傳動保持清潔的工作環(huán)境； 提高齒面材料的硬度。 齒面點

7、蝕 齒面接觸應力按脈動循環(huán)變化當超過疲勞極限時，表面產(chǎn)生微裂紋、高壓油擠壓使裂紋 擴展、微粒剝落。點蝕首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線 的齒根面上，齒面越硬，抗點蝕能力越強。 軟齒面閉式齒輪傳動常因點蝕而失效。 提高齒面材料的硬度； 采用合理的潤滑降低接觸應力； 在合理的限度內(nèi)增大齒輪直徑，從而減小接觸應力； 在合理的限度內(nèi)，采用較高粘度的潤滑油。 齒面膠合 高速重載傳動中，常因嚙合區(qū)溫度升高而引起潤滑失效，致使齒面金屬直 接接觸而相互粘連。當齒面向?qū)瑒?時，較軟的齒面沿滑動方向被撕下而 形成溝紋。 1.提高齒面硬度 2.減小齒面粗糙度 3.增加潤滑油粘度低速 4.加抗膠合添加劑高速 塑性變形 應力過大

8、-屈服狀態(tài) -齒面或齒體材料塑性流動，硬度較低 或重載 提高齒面硬度，采用高粘度的或 有極壓添加劑的潤滑油 二、 齒輪的設計準則 對一般工況下的齒輪傳動，其 設計準則 是： 保證足夠的齒根彎曲疲勞強度，以免發(fā)生齒根折斷。 保證足夠的齒面接觸疲勞強度，以免發(fā)生齒面點蝕。 對高速重載齒輪傳動，除以上兩設計準則外，還應按齒面抗膠合能力的 準則進行設計。 由實踐得知：閉式軟齒面齒輪傳動，以保證齒面接觸疲勞強度為主。 閉式硬齒面或開式齒輪傳動，以保證齒根彎曲疲勞強度為主。 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 閉式傳動： 按保證 齒根彎曲疲勞強度及 保證 齒面接觸疲勞強度 進行計算。 開式傳動： 按保

9、證 齒根彎曲疲勞強度 進行計算。 考慮 磨損 的影響適當增大模數(shù)。（ 10 15%） 第十章 齒輪傳動 10-1 齒輪傳動概述 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 10-3 齒輪的材料及其選擇原則 10-4 齒輪傳動的計算載荷 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 10-7 標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-8 標準錐齒輪傳動的強度計算 10-9 齒輪的結(jié)構(gòu)設計 10-10 齒輪傳動的潤滑 一、對齒輪材料性能的要求 齒輪的齒體應有較高的抗折斷能力，齒面應有較強的抗點蝕、抗磨損 和較高的抗膠合能力，即要求： 齒面硬、芯部韌 。 二、常用

10、的齒輪材料 鋼 ：許多鋼材經(jīng)適當?shù)臒崽幚砘虮砻嫣幚?，可以成為常用的齒輪材料； 鑄鐵 ：常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒輪材料； 非金屬材料 ：適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。 三、齒輪材料選用的基本原則 齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強度、壽命、可靠性、經(jīng)濟性等； 應考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝； 鋼制 軟齒面齒輪 ，其配對兩輪齒面的 硬度差應保持在 3050HBS或更多。 10-3 齒輪的材料及其選擇原則 第十章 齒輪傳動 10-1 齒輪傳動概述 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 10-3 齒輪的材料及其選擇原則 10-4 齒輪傳動的計算載荷 10-

11、5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 10-7 標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-8 標準錐齒輪傳動的強度計算 10-9 齒輪的結(jié)構(gòu)設計 10-10 齒輪傳動的潤滑 10-4 齒輪傳動的計算載荷 齒輪傳動強度計算中所用的載荷，通常取沿齒面接觸線單位長度上所受 的載荷，即： Fn 輪齒所受的 公稱法向載荷 。 實際傳動中由于原動機、工作機性能的影響以及制造誤差的影響，載荷 會有所增大，且沿接觸線分布不均勻。 接觸線單位長度上的 最大載荷 為： L KFKpp n ca K載荷系數(shù)，其值為： K KA Kv K K L Fp n 式中： KA 使用

12、系數(shù) Kv 動載系數(shù) K齒間載荷分配系數(shù) K齒向載荷分布系數(shù) 1.使用系數(shù) KA 考慮齒輪嚙合時 外部因素 引起的附加動載荷影響的系數(shù)。 10-4 齒輪傳動的計算載荷 載荷狀態(tài) 工作機器 原動機 電動機、均勻運 轉(zhuǎn)的蒸汽機、燃 氣輪機 蒸汽機 燃氣輪機 多缸內(nèi) 燃機 單缸內(nèi) 燃機 均勻平穩(wěn) 發(fā)電機、均勻傳送的帶式輸送機或板式輸 送機、螺旋輸送機、輕型升降機、包裝機、機 床進給機構(gòu)、通風機、均勻密度材料攪拌機等 1.00 1.10 1.25 1.50 輕微沖擊 不均勻傳送的帶式輸送機或板式輸送機、 機床的主傳動機構(gòu)、重型升降機、工業(yè)與礦用 風機、重型離心機、變密度材料攪拌機等 1.25 1.35

13、 1.50 1.75 中等沖擊 橡膠擠壓機、橡膠和塑料作間斷工作的攪 拌機、輕型球磨機、水工機械、鋼坯初軋機、 提升裝置、單缸活塞泵等 1.50 1.60 1.75 2.00 嚴重沖擊 挖掘機、重型球磨機、橡膠糅合機、破碎 機、重型給水機、旋轉(zhuǎn)式鉆探裝置、壓磚機、 帶材冷軋機、壓坯機等 1.75 1.85 2.00 2.25 或 更大 注：表中所列 KA值僅適用于減速傳動，若為增速傳動， KA值約為表值的 1.1倍。 當外部的機械與齒輪裝置間與撓性連接時，通常 KA值可適當減小。 2.動載系數(shù) Kv 考慮齒輪 嚙合剛度變化 、 制造裝配誤差 等引起的附加動載荷影響的系數(shù)。 10-4 齒輪傳動的

14、計算載荷 2.動載系數(shù) Kv 考慮齒輪 嚙合剛度變化 、 制造裝配誤差 等引起的附加動載荷影響的系數(shù)。 10-4 齒輪傳動的計算載荷 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0 10 20 30 40 50 Kv v/(m/s) 10 9 8 7 6 十分精密的齒輪裝置 降低 Kv辦法：提高齒輪精度；降低圓周速度；齒頂修緣 3.齒間載荷分配系數(shù) K 考慮同時 有多對齒嚙合 時各對輪齒間載荷分配的不均勻 10-4 齒輪傳動的計算載荷 3.齒間載荷分配系數(shù) K 考慮同時 有多對齒嚙合 時各對輪齒間載荷分配的不均勻 10-4 齒輪傳動的計算載荷 KAFt/b 100N/mm 100N/mm 精度等級

15、 組 5 6 7 8 5級及更低 經(jīng)表面硬化的直齒輪 KH 1.0 1.1 1.2 1.2 KF 1.2 經(jīng)表面硬化的斜齒輪 KH 1.0 1.1 1.2 1.4 1.4 KF 未經(jīng)表面硬化的直齒輪 KH 1.0 1.1 1.2 KF 1.2 未經(jīng)表面硬化的斜齒輪 KH 1.0 1.1 1.2 1.4 KF 4.齒向載荷分布系數(shù) K 考慮同時 有多對齒嚙合 時各對輪齒間載荷分配的不均勻 10-4 齒輪傳動的計算載荷 鼓形齒對載荷分 布不均勻的改變 齒輪偏斜造成的載荷分布不均勻 b (0.00050.001)b 4.齒向載荷分布系數(shù) K 10-4 齒輪傳動的計算載荷 調(diào) 質(zhì) 齒 輪 精度 等級

16、小齒輪相對 支撐的布置 KH 6 對稱 KH=1.11+0.18d2+0.15 10-3b 非對稱 KH=1.11+0.18(1+0.6d2) d2+0.15 10-3b 懸臂 KH=1.11+0.18(1+6.7d2) d2+0.15 10-3b 7 對稱 KH=1.12+0.18d2+0.23 10-3b 非對稱 KH=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.23 10-3b 懸臂 KH=1.12+0.18(1+6.7d2) d2+0.23 10-3b 8 對稱 KH=1.15+0.18d2+0.31 10-3b 非對稱 KH=1.15+0.18(1+0.6d2) d2+0.31

17、10-3b 懸臂 KH=1.15+0.18(1+6.7d2) d2+0.31 10-3b 4.齒向載荷分布系數(shù) K 10-4 齒輪傳動的計算載荷 硬 齒 面 齒 輪 精度 等級 限制條件 小齒輪相對 支撐的位置 KH 5 KH 1.34 對稱 KH=1.05+0.26d2+0.10 10-3b 非對稱 KH=1.05+0.26(1+0.6d2) d2+0.10 10-3b 懸臂 KH=1.05+0.26(1+6.7d2) d2+0.10 10-3b KH 1.34 對稱 KH=0.99+0.31d2+0.12 10-3b 非對稱 KH=0.99+0.31(1+0.6d2) d2+0.12 10

18、-3b 懸臂 KH=0.99+0.31(1+6.7d2) d2+0.12 10-3b 6 KH 1.34 對稱 KH=1.05+0.26d2+0.16 10-3b 非對稱 KH=1.05+0.26(1+0.6d2) d2+0.16 10-3b 懸臂 KH=1.05+0.26(1+6.7d2) d2+0.16 10-3b KH 1.34 對稱 KH=1.0+0.31d2+0.19 10-3b 非對稱 KH=1.0+0.31(1+0.6d2) d2+0.19 10-3b 懸臂 KH=1.0+0.31(1+6.7d2) d2+0.19 10-3b 4.齒向載荷分布系數(shù) K 10-4 齒輪傳動的計算載

19、荷 KH 1.03 1.04 1.06 1.08 1.10 1.2 1.3 1.5 2 3 4 5 6 KH 1.03 1.04 1.06 1.08 1.10 1.2 1.3 1.5 2 3 4 5 6 KF 1.03 1.04 1.06 1.1 1.2 1.3 1.5 2 3 4 12 6 4 3 b/h 彎 曲 強 度 計 算 的 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) KF 第十章 齒輪傳動 10-1 齒輪傳動概述 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 10-3 齒輪的材料及其選擇原則 10-4 齒輪傳動的計算載荷 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力

20、與精度選擇 10-7 標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-8 標準錐齒輪傳動的強度計算 10-9 齒輪的結(jié)構(gòu)設計 10-10 齒輪傳動的潤滑 一、輪齒的受力分析 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 c o s 2 c o s 1 1tn d TFF 法向力（合力） O2 2 （從動） O1 N1 N2 t t 1 （主動） T1 c d1 2 d2 2 Fn Fn O2 O1 t t 1 （主動） N1 N2 c d1 2 Fn 1 1t 2 d TF 圓周力 Ft t a n2t a n 1 1tr d TFF 徑向力 Fr 方向： 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 圓周力

21、Ft 主反從同 徑向力 Fr 指向各自的輪心 直齒圓柱齒輪強度計算 1 圖示直齒圓柱齒輪，輪 1主動，轉(zhuǎn)向如圖，試在圖中標出 Ft1 Ft2 Fr1 Fr2的方向。 Ft1 Ft2 Fr1 Fr2 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 1 2 1 2 Fr1 Fr2 Ft1 Ft2 二、齒根彎曲疲勞強度計算 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 二、齒根彎曲疲勞強度計算 假定載荷僅由一對輪齒承擔，按 懸臂梁 計算。 齒頂嚙合時，彎矩達最大值 。 rb O Fn 30 30 h S 危險截面：齒根圓角 30 切線兩切點連線處。 齒頂受力： Fn，可分解成兩個分力： F2 F1 Fn F1

22、 = Fn cos F2 = Fn sin 產(chǎn)生彎曲應力； 壓應力，小而忽略。 彎曲力矩： M=Fh=（ KF1 ) h=（ KFncos )h 危險界面的彎曲截面系數(shù)： 6 2 bS W W M F0 s 彎曲應力： cos cos 6 2 t bs h KF 2 cos 6 n bs h KF cos ) ( cos ) ( 6 2 m s m h bm KF t m b Y KF Fa t Y Fa 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 YFa為齒形系數(shù)，是僅與齒形有關而與模數(shù) m無關的系數(shù)，其值可根據(jù)齒 數(shù)查表獲得。 計入齒根應力校正系數(shù) Ysa： FsaFatF ss bm YY

23、KF 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 z(zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 YFa 2.97 2.91 2.85 2.80 2.76 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.53 YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62 z(zv) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 YFa 2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 2.22 2.

24、20 2.18 2.14 2.12 2.06 YSa 1.652 1.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.75 1.77 1.78 1.79 1.83 1.865 1.97 注： 1)基準齒形的參數(shù)為 =20 、 ha*=1、 c*=0.25、 =0.38m(m為齒輪模數(shù) )； 2)對內(nèi)齒輪：當 =20 、 ha*=1、 c*=0.25、 =0.15m時， 齒形系數(shù) YFa=2.053； 應力校正系數(shù) YSa=2.65。 YFa為齒形系數(shù)，是僅與齒形有關而與模數(shù) m無關的系數(shù)，其值可根據(jù)齒 數(shù)查表獲得。 計入齒根應力校正系數(shù) Ysa： FsaFatF ss bm YYKF Fsa

25、FatF ss bm YYKF 3 2 F saFa 2 1d 1 s YY Z KTm 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 引入齒寬系數(shù) : 3 2 F saFa 2 1d 1 s YY Z KT m 1 11 2 td T bF dd 三、齒面接觸疲勞強度計算 1.圓柱體接觸的接觸應力 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 基本公式 赫茲應力計算公式，即 : L EE F ) 11 ( ) 11 ( 1 2 2 1 2 1 21 ca H s 12 1 1 1 綜合曲率半徑 ca ca Fp L cap 單位長度上的計算載荷 22 12 12 1 11 EZ EE 彈性影響系數(shù)，

26、 MPa1/2 EZ / H c a E HpZs s 1.圓柱體接觸的接觸應力 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 2.齒面接觸應力變化規(guī)律 （ 1）齒面接觸曲率半徑變化規(guī)律 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 （ 2）齒面綜合曲率半徑變化規(guī)律 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 2.齒面接觸應力變化規(guī)律 （ 1）齒面接觸曲率半徑變化規(guī)律 （ 3）齒面接觸應力變化規(guī)律 （ 2）齒面綜合曲率半徑變化規(guī)律 2.齒面接觸應力變化規(guī)律 （ 1）齒面接觸曲率半徑變化規(guī)律 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 3.節(jié)點嚙合時齒面接觸強度 O2 2 （從動） O1 N1 N2 t t

27、 1 （主動） T1 c r1 r2 節(jié)圓處齒廓曲率半徑： 2 2 2 2 s i nN C r 1 1 1 1 s i nN C r 2 2 2 1 1 1 dz u dz 2 1 2 1 1 2 2 1 1 2 1 ( / ) 11 1 1 ( / ) 1 21 sin u du ca HE p Zs 1 12 s i n c o s t E KF u Z b d u 1 21 c o s s i n t E KF u Z b d u -HZ 區(qū)域系數(shù) 1 1 t H E H KF u ZZ b d u s 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 1 3 1 2 1 H E H d KT

28、 u ZZ du s 2 13 1 2 1 HE dH K T Z Zud us 標準直齒輪 2 .5HZ 20 1 12 . 5 t H E H KF uZ b d uss 2 13 1 2 12 . 3 2 E dH K T Zud us 1 1 t H E H KF u ZZ b d u s 1 11 2 td T bF dd 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 FsaFatF ss bm YYKF 3 2 F saFa 2 1d 1 s YY Z KT m 四、齒輪傳動的強度計算說明 配對齒輪： 22 2 2 2 2 tFF Fa Sa Fa Sa KF Y Y bm Y Y s

29、s 11 1 1 1 1 tFF F a S a F a S a KF Y Y b m Y Y ss 應選其中較小 的數(shù)值代入上 面公式計算！ 1. 齒根彎曲疲勞強度計算時 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 1 12 . 5 t H E H KF uZ b d uss 2 13 1 2 12 . 3 2 E dH K T Zud us 2. 齒面接觸疲勞強度計算時 12HHss 配對齒輪： 12 HHss 而 3. 配對齒輪均為硬齒面時，兩輪的材料、熱處理方法及硬度均可取成一樣， 設計時可分別按齒根彎曲疲勞強度及齒面接觸疲勞強度的設計公式進行計算， 并取其中較大者作為設計結(jié)果。 應按其

30、中較小值設計 4. 計算 d1（或 mn）時， Kv、 K、 K不能預先確定，可試選一載荷系數(shù) Kt， 試算出 d1t（或 mnt） ，再按 d1t 查取 Kv、 K、 K ，計算載荷系數(shù) K。若算得 的 K值與試選的 Kt值相差不多，則不必再修改原計算；若二者相差較大，則 按下式修正試算所得結(jié)果： 3311 /t t n n t td d K K m m K K 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 1、標準齒輪傳動的受力分析 (會畫圖、推導公式 ) c o s 2 c o s 1 1tn d TFF 法向力（合力） 1 1t 2 d TF 圓周力 t a n2t a n 1 1tr d

31、 TFF 徑向力 FsaFatF ss bm YYKF 3 2 F saFa 2 1d 1 s YY Z KT m 2. 齒根彎曲疲勞強度計算時 1 12 . 5 t H E H KF uZ b d uss 2 13 1 2 12 . 3 2 E dH K T Zud us 3. 齒面接觸疲勞強度計算時 第十章 齒輪傳動 10-1 齒輪傳動概述 10-2 齒輪傳動的失效形式及設計準則 10-3 齒輪的材料及其選擇原則 10-4 齒輪傳動的計算載荷 10-5 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 10-7 標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 10-8 標準錐

32、齒輪傳動的強度計算 10-9 齒輪的結(jié)構(gòu)設計 10-10 齒輪傳動的潤滑 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 一、齒輪傳動設計參數(shù)的選擇 1壓力角 a的選擇 2齒數(shù)的選擇 一般情況下，閉式齒輪傳動 : z1=2040 開式齒輪傳動 : z1=1720 z2=uz1 當 d1已按接觸疲勞強度確定時， z1 m 重合度 e 傳動平穩(wěn) 抗彎曲疲勞強度降低 齒高 h 減小切削量、減小滑動率 因此，在保證彎曲疲勞強度的前提下，齒數(shù)選得多一些好！ 一般情況下取 a =20 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 一、齒輪傳動設計參數(shù)的選擇 3齒寬系數(shù) d的選擇 d 齒寬 b 有利于提高

33、強度，但 d過大將導致 K d的選取可參考齒寬系數(shù)表： 1 d b d 實用齒寬： b dd1 ，圓整后取 b1 b+510， b2 b K齒向載荷分布系數(shù) 裝置狀況 兩支承相對小齒輪作對稱布置 兩支承相對小齒輪作不對稱布置 小齒輪作懸臂布置 d 0.91.4(1.21.9) 0.71.5(1.11.65) 0.40.6 說明： 1) 大、小齒輪皆為硬齒面時， d應取表中偏下限的數(shù)值；若皆為軟齒面或僅大齒輪 為軟齒面時， d可取表中偏上限的數(shù)值； 2) 括號內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪，此時 b為人字齒輪的總寬度； 3) 金屬切削機床的齒輪傳動，若傳遞的功率不大時， d可小到 0.2； 4) 非金屬齒

34、輪可取 d=0.51.2。 二、齒輪傳動的許用應力 式中： KN為壽命系數(shù) ，是應力循環(huán)次數(shù) N對疲勞極限的影響系數(shù)； N L imK Sss h60N n jL n為齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； j為齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合的次數(shù)； Lh為齒輪的工作壽命，單位為小時。 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 D C B A r max s r 103 N010 7 N 3.0 彎 曲 疲 勞 壽 命 系 數(shù) 1 調(diào)質(zhì)鋼；球墨鑄鐵（珠光體、貝氏體）；珠光體可鍛鑄鐵 2 滲碳淬火的滲碳鋼；全齒廓火焰或感應淬火的鋼、球墨鑄鐵 3 滲氮的滲氮鋼；球墨鑄鐵（鐵素體）；灰鑄鐵；結(jié)構(gòu)鋼 4

35、氮碳共滲的調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 2.5 KFN 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.7 1 2 3 4 103 104 105 106 107 108 109 1010 N0 N1 N0 N0 N 1 允許一定點蝕時的結(jié)構(gòu)鋼；調(diào)質(zhì)鋼；球墨鑄鐵（珠光體、貝氏體）； 珠光體可鍛鑄鐵；滲碳淬火的滲碳鋼 2 結(jié)構(gòu)鋼；調(diào)質(zhì)鋼；滲碳淬火鋼；火焰淬火的鋼、球墨鑄鐵；球墨鑄 鐵（珠光體、貝氏體）；珠光體可鍛鑄鐵 3 灰鑄鐵；球墨鑄鐵（鐵素體）；滲氮的滲氮鋼；調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼 4 氮碳共滲的調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度

36、選擇 KHN 接 觸 疲 勞 壽 命 系 數(shù) 1 2 3 4 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.8 0.7 N0 NC N0 N0 104 105 106 107 108 109 1010 N NC NC 二、齒輪傳動的許用應力 式中： KN為壽命系數(shù) ，是應力循環(huán)次數(shù) N對疲勞極限的影響系數(shù)； SK L imN ss h60 n j LN n為齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為 r/min； j為齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合的次數(shù)； Lh為齒輪的工作壽命，單位為小時。 彎曲強度計算時： S= S F=1.251.50； lim FE 接觸強度計算時： S= S H=1.0;

37、lim Hlim lim為齒輪的疲勞極限， S為安全系數(shù)。 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 球墨鑄鐵 黑色可鍛鑄鐵 灰鑄鐵 ME ME ME ML=MQ MQ=ML MQ=ML 100 200 300 HBS 0 200 400 600 FE /MPa 鑄鐵材料的 FE 正火處理的結(jié)構(gòu)鋼 正火處理的鑄鋼 ME ME ML=MQ ML=MQ 100 200 0 200 400 600 FE /MPa 正火處理鋼的 FE HBS 10-6 齒輪傳動設計參數(shù)、許用應力與精度選擇 ME MX ME MQ=ML MQ=ML ML 100 2

38、00 300 HBS FE /M Pa 調(diào)質(zhì)處理鋼的 FE 200 400 600 800 1000 400 MQ MQ ME ME ML 合金鋼調(diào)質(zhì) 碳鋼調(diào)質(zhì) 碳素鑄鋼調(diào)質(zhì) 合金鑄鋼調(diào)質(zhì) 1200 200 400 600 800 1000 HRC 50 55 60 65 450 500 600 700 800 HV1 FE /M Pa 滲碳淬火鋼 表面硬化鋼 滲碳淬火鋼和表面硬化鋼的 FE ML ML MQ MQ ME ME 保證適當?shù)挠行由?芯部硬度 30HRC 芯部硬度 25HRC Jominy淬透性 J 12mm時 28HRC 芯部硬度 25HRC Jominy淬透性 J 12mm時

39、 12 m/s時，采用油泵噴油潤滑。 浸油潤滑 采用惰輪的浸油潤滑 噴油潤滑 1)v過高，油被甩走，不能進入嚙合區(qū)； 2)攪油過于激烈，使油溫升高，降低潤滑性能； 3)攪起箱底沉淀的雜質(zhì)，加劇輪齒的磨損。 三、潤滑劑的選擇 齒輪傳動常用的潤滑劑為潤滑油或潤滑脂。 選用時，應根據(jù)齒輪的工作 情況（轉(zhuǎn)速高低、載荷大小、環(huán)境溫度等），選擇潤滑劑的粘度、牌號。 10-10 齒輪傳動的潤滑 課堂練習： 圖示同軸式二級齒輪減速器，輪 1主動，轉(zhuǎn)動方向如圖所示。 試在圖中：標出 軸 上兩齒輪的 螺旋角旋向， 使 軸 上的 軸向 力相互抵消。標出各齒輪上的 軸向力 Fa1、 Fa2、 Fa3、 Fa4。 n1 1 2 3 4 10-7 標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算