第十四章齿轮传动PPT课件

1、第1页/共75页 平行轴斜齿齿轮机构（斜一）：外；内；平行轴斜齿齿轮机构（斜一）：外；内；齿轮齿条齿轮齿条 2 2、空间齿轮机构：、空间齿轮机构： 圆锥齿轮机构圆锥齿轮机构直齿；斜一；曲线直齿；斜一；曲线齿交错轴斜齿轮机构：齿交错轴斜齿轮机构：二、基本要求二、基本要求 对齿轮传动提出了以下的要求：对齿轮传动提出了以下的要求：1 1、传动平稳、可靠，能保证实现瞬时角速比、传动平稳、可靠，能保证实现瞬时角速比（传动比）恒定；即对不同用途的齿轮，要求（传动比）恒定；即对不同用途的齿轮，要求不同程度的工作平稳性指标，使齿轮传动中产不同程度的工作平稳性指标，使齿轮传动中产生的振动、噪声在允许的范围内，保

2、证机器的生的振动、噪声在允许的范围内，保证机器的正常工作。正常工作。2 2、有足够的承载能力。即要求齿轮尺寸小、重、有足够的承载能力。即要求齿轮尺寸小、重量轻，能传递较大的力，有较长的使用寿命。量轻，能传递较大的力，有较长的使用寿命。也就是在工作过程中不折齿、齿面不点蚀，不也就是在工作过程中不折齿、齿面不点蚀，不产生严重磨损而失效。产生严重磨损而失效。第2页/共75页14.2 14.2 齿廓啮合基本定理 对齿轮传动的基本要求之一，是两齿轮的瞬时角速度之比必须恒定，我们可以得到齿廓啮合基本定理齿廓啮合基本定理：任意一瞬时相互啮合传动的一对齿轮，其传动比与两啮合齿轮齿廓接触点公法线分两轮连心线的两

3、线段长成正比。 若要求两齿轮的传动比为常数，C点应为定点。所以我们得到两齿轮作定传动比传动的齿廓啮合条件齿廓啮合条件是：两齿廓在任一位置接触点处的公法线必须与两齿轮的连心线始终交于一固定点。第3页/共75页 当两轮作定传动比传动时，节点C在两轮的运动平面上的轨迹是两个圆，我们分别称其为轮1和轮2的节圆节圆，节圆半径分别为r1和r2。由于两节圆在C点相切，并且C点处两轮的圆周速度相等，即：两齿轮啮合传动可视为两轮的节圆在作纯滚动。 目前常用的齿廓曲线有渐开线、摆线和变态摆线等，随着生产和科学的发展，新的齿廓曲线将会不断出现。第4页/共75页第5页/共75页14.3 14.3 渐开线齿廓渐开线齿廓

4、一渐开线的形成一渐开线的形成 直线BK沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹AK，称为该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，其半径用rb表示。直线BK称为渐开线的发生线。第6页/共75页二渐开线的特性二渐开线的特性根据渐开线的形成过程，可知渐开线具有下列特性：（1）发生线沿基圆滚过的长度，等于该基圆上被滚过圆弧的长度。 （2）发生线BK是渐开线在任意点K的法线，也就是说：渐开线上任意点的法线，一定是基圆的切线（发生线）。 （3）发生线与基圆的切点B是渐开线在点K的曲率中心，而线段是渐开线在K点的曲率半径。渐开线上越接近基圆的点，其曲率半径越小，渐开线在基圆上点A的曲率半径为零。第7页/共75

5、页第8页/共75页（4）同一基圆上任意两条渐开线之间各处的公法线长度相等。 (5）渐开线的形状取决于基圆的大小。在相同展角处，基圆半径越大，其渐开线的曲率半径越大，当基圆半径趋于无穷大时，其渐开线变成直线。故齿条的齿廓就是变成直线的渐开线。（6）基圆内没有渐开线。三、渐开线齿廓啮合特点 1、渐开线齿廓满足啮合基本定理并能保证定传动比传动 。第9页/共75页 常数COCOi122112第10页/共75页 2 2、渐开线齿廓传动中心距可分性、渐开线齿廓传动中心距可分性 渐开线齿轮的传动比又与两轮基圆半径成反比。其基圆的大小是不变的，所以当两轮的实际中心距与设计中心距不一致时，而两轮的传动比却保持不

6、变。这一特性称为传动的传动的可分性可分性。 1212122112bbrrrrCOCOi第11页/共75页渐开线标准齿轮的参数和几何尺寸渐开线标准齿轮的参数和几何尺寸 一齿轮各部分名称和符号一齿轮各部分名称和符号其主要包含以下部分。其主要包含以下部分。（1 1）齿顶圆：齿轮所有各齿的顶端都）齿顶圆：齿轮所有各齿的顶端都在同一个圆上，这个过齿轮各齿顶端在同一个圆上，这个过齿轮各齿顶端的圆称作齿顶圆，用的圆称作齿顶圆，用dada表示其直径。表示其直径。第12页/共75页 （2）齿根圆：齿轮所有各齿之间的齿槽底部也在同一圆上，这个圆称作齿根圆，用df表示其直径。（3）基圆：前面我们已经提到过这个圆。也

7、就是形成渐开线的基础圆，其直径用db表示。（4）分度圆：为便于齿轮几何尺寸的计算、测量所规定的一个基准圆，其直径d表示。第13页/共75页第14页/共75页（5）齿厚：轮齿在任意圆周上的弧长，用S表示。（6）齿槽宽：又称齿间宽，齿槽在任意圆周上的弧长，用e表示。（7）齿距：任意圆周上相邻两齿间同侧齿廓之间的弧长，用p表示第15页/共75页（9）齿顶高：分度圆与齿顶圆之间的径向高度，用ha表示。 （10）齿根高：分度圆与齿根圆之间的径向高度，用hf表示。（11）齿全高：齿顶圆与齿根圆之间的径向高度，用h表示。 第16页/共75页二、齿轮基本参数二、齿轮基本参数 （1 1）齿数：在齿轮整个圆周上轮

8、齿的）齿数：在齿轮整个圆周上轮齿的总数，用总数，用z z表示。它将影响传动比和齿表示。它将影响传动比和齿轮尺寸。轮尺寸。（2 2）模数：模数是分度圆作为齿轮几）模数：模数是分度圆作为齿轮几何尺寸计算依据的基准而引入的参数。何尺寸计算依据的基准而引入的参数。m=m=p/p/p第17页/共75页（3）压力角 我们通常所说的齿轮压力角是指在分度圆上的压力角，国家标准（GB1356-88）中规定分度圆压力角为标准值，一般情况下为 20。考题1 一对标准直齿轮传动，m=3，Z1=20，Z 2=80，求标准安装下的中心距，小齿轮齿顶圆和分度圆的曲率半径和压力角？第18页/共75页 （4 4）齿顶高系数和顶

9、隙系数：为了以）齿顶高系数和顶隙系数：为了以模数模数m m表示齿轮的几何尺寸，规定齿顶表示齿轮的几何尺寸，规定齿顶高和齿根高分别为：高和齿根高分别为： ha=h*am， h=h*fm， 两个参数也已经标准化，其值分别两个参数也已经标准化，其值分别为为h*a=1，h*f=1.25。 三、几何尺寸计算三、几何尺寸计算 如书表如书表14-314-3第19页/共75页第20页/共75页第21页/共75页第22页/共75页第23页/共75页第24页/共75页第25页/共75页第26页/共75页第27页/共75页第28页/共75页第29页/共75页第第14-4 齿轮传动齿轮传动作用：作用： 不仅用来传递运

10、动、而且还要传递动力。不仅用来传递运动、而且还要传递动力。要求：要求： 运转平稳、足够的承载能力。运转平稳、足够的承载能力。分类分类开式传动开式传动 闭式传动闭式传动 半开式传动半开式传动-润滑良好、适于重要应用；润滑良好、适于重要应用；-裸露、灰尘、易磨损，适于裸露、灰尘、易磨损，适于低速传动。低速传动。-有防护罩，定期涂抹润滑油，有防护罩，定期涂抹润滑油，使用于车床、纺织机械等。使用于车床、纺织机械等。第30页/共75页14-1 轮齿传动的失效形式及设计准则轮齿传动的失效形式及设计准则轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折断。第31页/共75页一、 轮齿

11、的失效形式轮齿的失效形式轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式齿面接触应力按脉动循环变化当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹扩展、微粒剥落。点蚀首先出现在节线处，齿面越硬，抗点蚀能力越强。软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。齿面点蚀齿面点蚀第32页/共75页一、 轮齿的失效形式轮齿的失效形式轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式齿面点蚀齿面点蚀齿面胶合齿面胶合高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，致使齿面金属直接接触而相互粘连。当齿面向对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。措施：措施： 1.提高齿面硬度提高齿面硬度2.减小齿面粗糙度减小齿面粗糙度3.增加润滑油粘度增加润滑

12、油粘度低速4.加抗胶合添加剂加抗胶合添加剂高速第33页/共75页一、 轮齿的失效形式轮齿的失效形式轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式齿面点蚀齿面点蚀齿面胶合齿面胶合齿面磨损齿面磨损措施：措施：1.减小齿面粗糙度减小齿面粗糙度2.改善润滑条件改善润滑条件磨粒磨损磨粒磨损跑合磨损跑合磨损跑合磨损、磨粒磨损。第34页/共75页 一、 轮齿的失效形式轮齿的失效形式轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式齿面点蚀齿面点蚀齿面胶合齿面胶合齿面磨损齿面磨损齿面塑性变形齿面塑性变形第35页/共75页二、设计准则二、设计准则主要失效形式 设计准则 闭式软齿面齿轮传动 齿面疲劳点蚀 以齿面接触疲劳强度为准则。 闭式硬齿面齿

13、轮传动 齿根弯曲疲劳折断 以齿根弯曲疲劳强度为准则。 第36页/共75页14-5 齿轮材料及热处理齿轮材料及热处理常用齿轮材料齿轮材料优质碳素钢合金结构钢铸钢铸铁热处理方法表面淬火渗碳淬火渗碳淬火调质正火正火渗氮渗氮一般用于中碳钢和中碳合金钢，如一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr等。表面等。表面淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达5256HRC，面硬芯软，能承受一定冲击载荷。面硬芯软，能承受一定冲击载荷。1.1.表面淬火表面淬火-高频淬火、火焰淬火高频淬火、火焰淬火第37页/共75页2. 2. 渗碳淬火渗碳淬火渗碳钢为含碳量渗碳钢为含碳量0.150

14、.25%的低碳钢和低碳合金钢，的低碳钢和低碳合金钢，如如20、20Cr等。齿面硬度达等。齿面硬度达5662HRC，齿面接触强，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传动。通常渗碳淬火后要磨齿。重要传动。通常渗碳淬火后要磨齿。调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如4545、40Cr40Cr、35SiMn35SiMn等。调质处理后齿面硬度为：等。调质处理后齿面硬度为：220220260HBS 260HBS 。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合。

15、形，且在使用中易于跑合。3.3.调质调质第38页/共75页4. 正火正火正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面硬度可达渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面硬度可达6062HRC。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：如内齿轮。材料为：38CrMoAlA.5. 渗氮渗氮第39页/共75页

16、特点及应用：特点及应用：调质、正火处理后的硬度低，调质、正火处理后的硬度低，HBS 350HBS 350，属软齿面，属软齿面，工艺简单、用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时，工艺简单、用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时，小轮比大轮硬度高小轮比大轮硬度高: : 202050HBS50HBS表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬硬度高，属硬齿面。其承载能力高，但一般需要磨齿。常用于结构齿面。其承载能力高，但一般需要磨齿。常用于结构紧凑的场合。紧凑的场合。第40页/

17、共75页表表14-1 常用的齿轮材料常用的齿轮材料优质碳素钢优质碳素钢类类 别别牌牌 号号热热 处处 理理硬度（硬度（HBS或或HRC）合金结构钢合金结构钢铸铸 钢钢灰铸铁灰铸铁球墨铸铁球墨铸铁35正火150180 HBS调质表面淬火180210 HBS4045 HRC正火170210 HBS45调质表面淬火210230 HBS4348 HRC5040Cr调质表面淬火240285 HBS5256 HRC35SiMn调质200260 HBS表面淬火4045 HRC正火调质240280 HBS40MnBZG270-500正火140170 HBSHT200170230 HBSQT500-514724

18、1 HBS180220 HBS详细数据见P161或机械设计手册第41页/共75页14-6 齿轮传动的精度齿轮传动的精度制造和安装齿轮传动装置时，不可避免会产生齿形误差、齿距误差、齿向误差、两轴线不平行误差等。.误差的影响：1.1.转角与理论不一致，影响运动的不准确性；2.2.瞬时传动比不恒定，出现速度波动，引起震动、 冲击和噪音影响运动平稳性；3.3.齿向误差导致轮齿上的载荷分布不均匀，使轮齿提 前损坏，影响载荷分布的不均匀性。国标GB10095-88GB10095-88给齿轮副规定了1212个精度等级。其中1 1级最高，1212级最低，常用的为6 69级精度级精度。按照误差的特性及它们对传动

19、性能的主要影响，将齿轮的各项公差分成三组，分别反映传递运动的准确性，传动的平稳性和载荷分布的均匀性。第42页/共75页表14-2 齿轮传动精度等级的选择及其应用齿轮传动精度等级的选择及其应用精度等级精度等级直齿圆直齿圆柱齿轮柱齿轮9级级斜齿圆斜齿圆柱齿轮柱齿轮直齿圆直齿圆锥齿轮锥齿轮圆周速度圆周速度 v(m/s)8级级7级级6级级 15 10 5 3 25 17 10 3.5 9 6 3 2.5应应 用用高速重载齿轮传动，如飞机、高速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。度机构的齿轮传动。高速中载或低速重载齿轮传动，高速中载或低速重载齿轮传

20、动，如飞机、汽车和机床中的重要如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。齿轮；分度机构的齿轮传动。机械制造中对精度无特殊要求机械制造中对精度无特殊要求的齿轮。的齿轮。低速及对精度要求低的齿轮低速及对精度要求低的齿轮第43页/共75页第44页/共75页第45页/共75页O2O1tt1（主动）（主动）N1N2c d12 FnT114-7 14-7 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷一、轮齿上的作用力及计算载荷112dTFtcos/tnFF tgFFFtrr21圆周力：径向力：法向力：小齿轮上的转矩：mNnPT119550P P为传递的功率（KWKW） 1

21、 1-小齿轮上的角速度，n n1 1-小齿轮上的转速d d1 1-小齿轮上的分度圆直径，-压力角各作用力的方向如图O22（从动）（从动）O1N1N2tt1（主动）（主动）T1c d12d22 FtFrFnFn为了计算轮齿强度，设计轴和轴承，有必要分析轮齿上的作用力。第46页/共75页二、计算载荷上述法向力为名义载荷，理论上沿齿宽均匀分布，但由于轴和轴承的变形，传动装置制造和安装误差等原因载荷并不是均匀分布，出现载荷集中的现象。图示轴和轴承的刚度越小，齿宽b越宽，载荷集中越严重。F Fn n-名义载荷受力变形受力变形制造误差制造误差安装误差安装误差附加动载荷附加动载荷此外轮齿变形和误差还会引起附

22、加动载荷，且精度越低，圆周速度越高，动载荷越大。载荷集中载荷集中计算齿轮强度时，采用用计算载荷KFKFn n代替名义载荷F Fn n以考虑载荷集中和附加动载荷的影响，K-载荷系数载荷系数表14-3 载荷系数K原动机原动机电动机电动机多缸内燃机多缸内燃机单缸内燃机单缸内燃机均均 匀匀中等冲击中等冲击大的冲击大的冲击工作机械的载荷特性工作机械的载荷特性1.11.21.21.61.61.81.82.01.11.21.61.81.61.81.92.12.22.4Fnb( )maxFnb( )min第47页/共75页14- 8 直齿圆柱齿轮传动的强度计算直齿圆柱齿轮传动的强度计算直齿圆柱齿轮传动的齿面接

23、触强度计算直齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲疲劳强度计算第48页/共75页第49页/共75页齿轮强度计算是根据齿轮可能出现的失效形式来进行的。在一般闭式齿轮传动中，轮齿的失效主要是齿面接触疲劳点蚀和轮齿弯曲疲劳折断。齿面疲劳点蚀与齿面接触应力的大小有关，而齿面的最大接触应力可近似用赫兹公式进行计算。 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算222121211111EEbFnHp2sin111dCN2sin222dCN赫兹公式：赫兹公式：“+ +”用于外啮合，用于外啮合，“- -”用于内啮合用于内啮合 实验表明：齿根部分靠近节点处最容易发生点蚀，故取节点处的应力作为计算依据。

24、节圆处齿廓曲率半径：节圆处齿廓曲率半径：齿数比齿数比: u= z2 /z1 = d2 /d1 1211221)(11得得 :sin)(22112dddd sin211duusin) 1(2uau O22（从动）（从动）O1N1N2tt1（主动）（主动）T1c d12d22 中心距中心距 : a=(d2 d1)/2或或 : d1 = 2a /(u 1) C12= d1(u 1)/2 第50页/共75页) 1(335213HHubaKTucostnFF 213) 1(335ubaKTuH在节点处，载荷由一对轮齿来承担：cos211dT弹性模量：E E1 1=E=E2 2=2.06=2.061010

25、5 5 MPA泊松比：1 1=2 2= 0.3, = 0.3, =20=20一对钢制齿轮：代入赫兹公式得：代入赫兹公式得：引入齿宽系数：引入齿宽系数：a=b/a得设计公式：得设计公式：mmuKTuaaH312335) 1(当一对齿轮的材料，传动比以及齿宽系数一定时，由齿面接触强度所决定的承载能力，仅与中心距a或齿轮得分度圆有关。分度圆直径分别相等的两对齿轮，不论其模数是否相等，具有相同的承载能力。模数模数m不能成为衡量齿轮接触强度的依据。不能成为衡量齿轮接触强度的依据。当配对齿轮的材料不同时，公式中的系数也不同。钢钢-铸铁铸铁 取：取：285 285285，铸铁，铸铁-铸铁铸铁 取：取： 25

26、0 250250第51页/共75页表表14-4 安全系数安全系数SH和和SFSHSF安全系数安全系数软齿面软齿面（HBS 350）硬齿面硬齿面（HBS 350）重要的传动、渗重要的传动、渗碳淬火齿轮或铸碳淬火齿轮或铸造齿轮造齿轮1.01.11.31.41.11.21.41.61.62.21.3MPaSHHHlim许用接触应力：许用接触应力：HlimHlim -接触疲劳极限接触疲劳极限, 由实验确定由实验确定, SH -为安全系数，查表为安全系数，查表11-4 确定。确定。第52页/共75页800700600500400100200300 HBSHlim(N/mm)600500400300200

27、100200 HBSHlim(N/mm)600500400300200100200300 HBSHlim(N/mm)灰铸铁灰铸铁球墨铸铁球墨铸铁普通碳素普通碳素钢正火钢正火铸钢铸钢正火正火合金钢调质合金钢调质合金铸合金铸钢调质钢调质优质碳素钢优质碳素钢调质或正火调质或正火铸钢调质铸钢调质齿轮的接触疲劳极限齿轮的接触疲劳极限Hlim第53页/共75页1500140013001000900Hlim(N/mm)12001100800405060 HRC40 50 60 HRC301500140013001000900Hlim(N/mm)12001100800合金钢合金钢渗碳淬火渗碳淬火调质钢调质钢表

28、面淬火表面淬火渗氮钢氮化渗氮钢氮化调质钢氮化调质钢氮化齿轮的接触疲劳极限齿轮的接触疲劳极限Hlim第54页/共75页rbO30 30 直齿圆柱齿轮传动的弯曲疲劳强度计算直齿圆柱齿轮传动的弯曲疲劳强度计算假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶啮合假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶啮合时，弯矩达最大值。时，弯矩达最大值。hFFnF2F1SFF 分量F2产生压缩应力可忽略不计，弯曲力矩：弯曲力矩： M=KFnhFcosF 危险界面的弯曲截面系数：危险界面的弯曲截面系数：62FbSW WMF弯曲应力：弯曲应力：coscos62FFFtbshKF2cos6FFFnbshKF危险截面：危险

29、截面：齿根圆角齿根圆角30 切线两切点连线处。切线两切点连线处。齿顶受力：齿顶受力：Fn，可分解成两个分力：，可分解成两个分力：F1 = Fn cosF F2 = Fn sinF -产生弯曲应力；产生弯曲应力；-压应力，小而忽略。压应力，小而忽略。Fn第55页/共75页MPazbmYKTdbmYKTFFFF22121121h hF F和S SF F与模数与模数m相关，相关，112bmdYKTFF轮齿弯曲强度计算公式：轮齿弯曲强度计算公式：故故YF与模数与模数m无关。无关。弯曲应力：弯曲应力：cos)(cos)(62msmhbmKFFFFtmbdYKTF112WMFcoscos62FFFtbsh

30、KF对于标准齿轮对于标准齿轮, YF仅取决于齿数仅取决于齿数Z，取值见图。，取值见图。 cos)(cos)(62msmhFFFYF 齿齿形系数形系数第56页/共75页3.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.711 12 13 14 15 16 18 20 25 30 40 50 100 400齿齿形系数形系数YF计算根切极限计算根切极限实际根切极限实际根切极限标准齿轮标准齿轮第57页/共

31、75页计算时取：计算时取： 较大者，计算结果应圆整较大者，计算结果应圆整,且且m 1.5一般一般YF1 YF2， F1 F2 引入齿宽系数：引入齿宽系数：a=b/amm)z(uYKTmFF21114得设计公式：得设计公式：公式中：公式中：“+”用于外啮合，用于外啮合，“-”用于内啮合。用于内啮合。11FFY22FFY在满足弯曲强度的条件下可适当选取较多的齿数，使在满足弯曲强度的条件下可适当选取较多的齿数，使传动平稳。在中心距传动平稳。在中心距a一定时，一定时，z增多则增多则m减小，减小，da减减小，节省材料和工时。小，节省材料和工时。MPazbmYKTFFF2121第58页/共75页MPaSF

32、FFlim许用弯曲应力：许用弯曲应力：弯曲疲劳极限弯曲疲劳极限FlimFlim由实验确定。由实验确定。SF为安全系数，查表为安全系数，查表11-4确定。确定。表表14-4 安全系数安全系数SH和和SFSHSF安全系数安全系数软齿面软齿面（HBS 350）硬齿面硬齿面（HBS 350）重要的传动、渗重要的传动、渗碳淬火齿轮或铸碳淬火齿轮或铸造齿轮造齿轮1.01.11.31.41.11.21.41.61.62.21.3因弯曲疲劳造成的轮齿折断可能造成重大事故，而疲劳因弯曲疲劳造成的轮齿折断可能造成重大事故，而疲劳点蚀只影响寿命，故：点蚀只影响寿命，故：SFSH第59页/共75页齿轮传动设计时，按主

33、要失效形式进行强度计算，确齿轮传动设计时，按主要失效形式进行强度计算，确定主要尺寸，然后按其它失效形式进行必要的校核。定主要尺寸，然后按其它失效形式进行必要的校核。软齿面闭式齿轮传动：软齿面闭式齿轮传动：按接触强度进行设计，按弯曲强度校核：按接触强度进行设计，按弯曲强度校核：硬齿面闭式齿轮传动：硬齿面闭式齿轮传动：按弯曲强度进行设计，按接触强度校核按弯曲强度进行设计，按接触强度校核:开式齿轮传动：开式齿轮传动：按弯曲强度设计。按弯曲强度设计。其失效形式为磨损，点蚀形成之前齿面已磨掉。MPazbmYKTFFF2121) 1(335213HHubaKTumm)z(uYKTmFF21114mmuKT

34、uaaH312335) 1(mm)z(uYKTmFF21114第60页/共75页100300200Hlim(N/mm)0100300 HBS200Hlim(N/mm)100200 HBS1003002000Hlim(N/mm)100300 HBS2001003002000Hlim(N/mm)2003005004004060 HRC50Hlim(N/mm)2003005004004060 HRC5030合金钢渗碳淬火调质钢表面淬火渗氮钢氮化调质钢氮化灰铸铁球墨铸铁普通碳素钢正火铸钢正火合金铸钢调质铸钢调质合金钢调质齿轮的弯曲疲劳极限齿轮的弯曲疲劳极限Hlim优质碳素钢调质或正火第61页/共75页

35、d12FFF14-9 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算斜齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿上的作用力轮齿上的作用力1 1T T1 1112dTFttgFFtacosntrtgFF 圆周力：径向力：轴向力：轮齿所受总法向力轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力可分解为三个分力 : :圆周力Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动论上与运动方向相同；径向力指向各自的轴心；轴向力的方向由螺旋方向和轮齿工作面而定。FrFtFt长方体底面长方体对角面即轮齿法面F=Ft /cos Fr = F tgn nFrFnFnFnc cFaFa第62页/共75页斜齿圆柱齿轮传动的强度计算是按轮齿的法面进行的，其基本原理与直

36、齿轮相同。但是，斜齿轮的重合度大，同时啮合的轮齿较多，轮齿的接触线是倾斜的，在法面内斜齿轮的当量齿轮的分度圆半径较大，因此斜齿轮的接触强度和弯曲强度较直齿轮低。MPaubaKTuHH) 1(305213二、强度计算强度计算一对钢制标准斜齿轮传动的接触应力及强度条件为：213) 1(305ubaKTuHmmuKTuaaH312305) 1(得设计公式：当材料改变时，常数项305305要修正。钢铸铁为259259，求得中心距之后，可选定齿数Z Z1 1、Z Z2 2和螺旋角，则模数m mn n为：21cos2zzamn计算所得模数m mn n, ,圆整为标准值。铸铁铸铁为2282282592592

37、28228引入齿宽系数：引入齿宽系数：a=b/a第63页/共75页若给定模数m mn n, ,则螺旋角为：azzmn2)(arccos21通常螺旋角: : =8=8 2020 mm)z(uYKTmFFn21211cos2 .3得设计公式：得设计公式：其中模数其中模数mmn n为法面模数，为法面模数， Y YF F为齿形系数为齿形系数, , MPazbmYKTFnFFcos6 . 1121弯曲应力验算公式：验算公式：引入齿宽系数：引入齿宽系数：a=b/a根据当量齿数根据当量齿数 由图表由图表11-911-9查得。查得。3coszzv人字齿轮取: : =27=27 4545 第64页/共75页14

38、-7齿轮的结构、齿轮传动的润滑和效率齿轮的结构、齿轮传动的润滑和效率直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴。如果齿轮的直径比轴径大得多，则应把齿轮和轴分开制造。1. 齿轮轴齿轮轴2. 实心齿轮实心齿轮第65页/共75页dh=1.6 ds ; lh=(1.2.1.5) ds ,并使并使lh b c=0.3b ; =(2.5.4) mn ,但不小于但不小于8 mm d0和和d按结构取定，当按结构取定，当d 较小时可不开孔较小时可不开孔3. 腹板式齿轮腹板式齿轮dd0bdsdhda斜度斜度1:10lhc第66页/共75页3. 腹板式齿轮腹板式齿轮dh=1.6 ds ; lh=(1.2.1.5) ds ,并使并使lh b c=0.3b ; =(2.5.4) mn ,但不小于但不小于8 mm d0和和d按结构取定。按结构取定。bdsdhda斜度斜度1:10lhc第67页/共75页dh= 1.6 ds (铸钢铸钢) ; dh=1.6 ds (铸铁铸铁) lh= (1.2.1.5) ds ,并使并使lh b c= 0.2b ; 但不小于但不小于10 mm =