第8章齿轮传动2

1、机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动8.11 8.11 齿轮传动的失效形式及设计准则齿轮传动的失效形式及设计准则 机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动4.2.2设计准则设计准则 设计齿轮时，所依据的设计准则取决于齿轮可能出设计齿轮时，所依据的设计准则取决于齿轮可能出现的失效形式。现的失效形式。1. 闭式齿轮传动闭式齿轮传动 闭式软齿面齿轮传动：闭式软齿面齿轮传动： （接触疲劳点蚀失效为主）（接触疲劳点蚀失效为主） 按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计按齿根弯曲疲劳强度校核；按齿根弯曲疲劳强度校核； 闭式硬齿面齿轮传动：闭式硬齿面齿轮传动： （弯曲疲劳折断

2、失效为主）（弯曲疲劳折断失效为主） 按齿根弯曲疲劳强度设计按齿根弯曲疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度校核；按齿面接触疲劳强度校核；开式齿轮传动开式齿轮传动2. 磨损失效（为条件性计算）为主磨损失效（为条件性计算）为主折断失效折断失效只按齿只按齿根弯曲疲劳强度设计，求出根弯曲疲劳强度设计，求出 m 将将 m 增大增大 5 15% ，以补，以补偿磨损的影响。偿磨损的影响。机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动8.12.18.12.1常用的齿轮材料常用的齿轮材料1 1、对材料的基本要求、对材料的基本要求* *齿面有足够的硬度；齿面有足够的硬度；* *轮芯有足够的强度和韧性；轮芯有足够的强

3、度和韧性；* *具有良好的机械加工和热具有良好的机械加工和热处理工艺性；处理工艺性；* *价格低。价格低。8.12 8.12 齿轮常用材料及许用应力齿轮常用材料及许用应力机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动2、制造齿轮常用材料：、制造齿轮常用材料：钢、铸铁、非金属材料钢、铸铁、非金属材料机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动热处理热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。3、齿轮热处理、齿轮热处理 机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮

4、传动齿轮传动热处理方法热处理方法机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动 表面淬火后再低温表面淬火后再低温回火回火。） 表面淬火表面淬火高频淬火高频淬火火焰淬火火焰淬火5 5） 渗氮渗氮） 渗碳淬火渗碳淬火）调质调质4）正火正火机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动4、齿轮材料的选择原则、齿轮材料的选择原则（1 1）满足工作条件的要求。）满足工作条件的要求。如强度、寿命、可靠性、如强度、寿命、可靠性、经济性等经济性等（4 4）综合考虑库存与经济性的要求。）综合考虑库存与经济性的要求。（2）合理选择材料配对。）合理选择材料配对。其配对两轮齿面的硬度差应其配对两轮齿面的硬

5、度差应保持在保持在3050HBS或更多。或更多。 （3 3）考虑热加工工艺及热处理工艺的要求。）考虑热加工工艺及热处理工艺的要求。机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动NHlimHHZS 寿命系数，根据材料、寿命系数，根据材料、热处理及循环次数热处理及循环次数N查图查图可得。可得。接触疲劳强度安全接触疲劳强度安全系数系数 ，查表，查表齿轮材料接触疲劳极限齿轮材料接触疲劳极限 ,查图查图机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动许用弯曲应力的计算公式为许用弯曲应力的计算公式为 FlimNFFYS limF齿轮的齿根弯曲疲劳极限齿轮的齿根弯曲疲劳极限NY弯曲疲劳强度计算的寿

6、命系数弯曲疲劳强度计算的寿命系数minFS弯曲疲劳强度安全系数弯曲疲劳强度安全系数 机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动8.138.13齿轮传动的受力分析及计算载荷齿轮传动的受力分析及计算载荷小齿轮上的转矩：小齿轮上的转矩：mmNnPPT161611055.910P P为传递的功率（为传递的功率（KWKW）1 1-小齿轮上的角速度，小齿轮上的角速度，n n1 1-小齿轮上的转速小齿轮上的转速d d1 1-小齿轮上的分度圆直径，小齿轮上的分度圆直径，-压力角压力角8.13.1直齿圆柱齿直齿圆柱齿轮的受力分析轮的受力分析v分析：在不计摩擦力的情分析：在不计摩擦力的情况下，沿啮合线作

7、用在齿况下，沿啮合线作用在齿面上的法向载荷面上的法向载荷Fn垂直于垂直于齿面。齿面。FnFt (圆周力圆周力) )Fr (径向力径向力) )1、 作用力的大小作用力的大小圆周力：圆周力：径向力：径向力：法向力：法向力：Ft=2T1/d1Fr=Fttan Fn=Ft/cos 机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动2 2、作用力的方向、作用力的方向作用在主动轮和从动轮上作用在主动轮和从动轮上的各对力大小相等，方向的各对力大小相等，方向相反。相反。 3 3、主、从动轮受力关系、主、从动轮受力关系Ft： 主动轮上，与转向相反；主动轮上，与转向相反；从动轮上，与转向相同。从动轮上，与转向相

8、同。Fr：分别指向各自轮心分别指向各自轮心 Fn：指向齿面指向齿面机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动8.13.2 8.13.2 斜齿圆柱齿轮传动受力分析斜齿圆柱齿轮传动受力分析8.13.3 8.13.3 直齿圆锥齿轮传动受力分析直齿圆锥齿轮传动受力分析圆周力方向，主动轮圆周力方向，主动轮Ft与其回转方向与其回转方向相反，从动轮相反，从动轮Ft与其回转方向相同；与其回转方向相同；径向力径向力Fr方向，都指向两轮各自的轮方向，都指向两轮各自的轮心；轴向力心；轴向力Fa方向，分别沿各自的轴方向，分别沿各自的轴线指向轮齿的大端。线指向轮齿的大端。 2r1a2a1r2t1tFFFFFF

9、机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动8.13.4计算载荷计算载荷 齿轮传动在实际工作时，齿轮传动在实际工作时，由于原动机和工作机的工作由于原动机和工作机的工作特性不同，会产生附加载荷。特性不同，会产生附加载荷。齿轮、轴、轴承的加工、安齿轮、轴、轴承的加工、安装误差及弹性变形会引起载装误差及弹性变形会引起载荷集中，使实际载荷增加。荷集中，使实际载荷增加。Fc= KFn其中：其中：K 为载荷系数，为载荷系数，按下式计算按下式计算: :K =KA Kv K K KA使用系数使用系数Kv动载系数动载系数K 齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数K 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数u为了简化计

10、算，一般的齿轮传动设计，直接由为了简化计算，一般的齿轮传动设计，直接由表表8.10查取后代入公式计算。查取后代入公式计算。机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动2 2 齿根弯曲强度计算齿根弯曲强度计算8.14 8.14 齿轮传动的强度计算齿轮传动的强度计算1 1 齿面接触强度计算齿面接触强度计算8.14.2 8.14.2 斜齿圆柱齿轮强度计算斜齿圆柱齿轮强度计算8.14.1 8.14.1 直齿圆柱齿轮强度计算直齿圆柱齿轮强度计算机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动8.158.15齿轮传动的参数和精度选择齿轮传动的参数和精度选择机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿

11、轮传动齿轮传动8.15.28.15.2精度等级的选择精度等级的选择 精度共分精度共分1313级，级，0 0级精度最高，级精度最高，1212级精度最低级精度最低（6-96-9级常用）。级常用）。 每个精度等级有三项公差组：每个精度等级有三项公差组：u第第I I公差组：传递运动的准确性；公差组：传递运动的准确性；u第第IIII公差组：传递运动的平稳性；公差组：传递运动的平稳性；u第第IIIIII公差组：载荷分布的均匀性。公差组：载荷分布的均匀性。机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动（1 1）运动精度：指传递运动的准确程度。）运动精度：指传递运动的准确程度。（2 2）工作平稳性精度：

12、指齿轮传动的平稳程度，冲击、）工作平稳性精度：指齿轮传动的平稳程度，冲击、振动及噪声的大小。振动及噪声的大小。（3 3）接触精度：指啮合齿面沿齿宽和齿高的实际接触）接触精度：指啮合齿面沿齿宽和齿高的实际接触程度（影响载荷分布的均匀性）。程度（影响载荷分布的均匀性）。 选择精度等级时，应根据齿轮传动的用途、工作条件、传选择精度等级时，应根据齿轮传动的用途、工作条件、传递功率及圆周速度的大小，以及其他技术要求，并以主要的精递功率及圆周速度的大小，以及其他技术要求，并以主要的精度要求作为选择的依据。度要求作为选择的依据。 机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动4.8.14.8.1齿轮传

13、动的润滑齿轮传动的润滑 一、齿轮传动润滑的目的一、齿轮传动润滑的目的 n 减少摩擦磨损减少摩擦磨损n 散热散热n 防止锈蚀防止锈蚀n 降低噪音降低噪音n 改善工作状况改善工作状况二、齿轮传动的润滑方式二、齿轮传动的润滑方式 n人工定期润滑：人工定期润滑： 开式、半开式、低速闭式齿轮传动开式、半开式、低速闭式齿轮传动n 浸油润滑和喷油润滑：浸油润滑和喷油润滑： 中、高速闭式齿轮传动中、高速闭式齿轮传动 8.16 8.16 齿轮传动的润滑、效率及结构齿轮传动的润滑、效率及结构 机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动三、润滑剂的选择三、润滑剂的选择 n常用的润滑剂：润滑油、润滑脂常用的

14、润滑剂：润滑油、润滑脂n 选择因素：转速高低、载荷大小、环境温度等选择因素：转速高低、载荷大小、环境温度等润滑油粘度荐用值见表润滑油粘度荐用值见表8.188.18机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动8.15.2 8.15.2 齿轮传动的效率齿轮传动的效率齿轮传动中的功率损失主要包括：齿轮传动中的功率损失主要包括：1 1）啮合中的摩擦损失；）啮合中的摩擦损失；2 2）润滑油被搅动的油阻损失；）润滑油被搅动的油阻损失；3 3）轴承中的摩擦损失。）轴承中的摩擦损失。 1 1齿轮啮合的效率；齿轮啮合的效率； 2 2考虑油阻损失时的效率；考虑油阻损失时的效率； 3 3轴承的效率轴承的效率

15、321满载时，采用滚动轴承的齿轮传动，平均效率列于表满载时，采用滚动轴承的齿轮传动，平均效率列于表8.198.19。齿轮传动的效率齿轮传动的效率机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动1. 1. 齿轮轴齿轮轴 直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与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，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。则应把齿轮和轴分开制造。8.15.3 8.15.3 齿轮的结构齿轮的结构当圆柱齿轮：当圆柱齿轮：e2.5mn； 圆锥齿轮：圆锥齿轮：e

16、1.6m时时应采用齿轮轴。应采用齿轮轴。机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动2.2.实心齿轮实心齿轮 当齿轮的齿顶圆直径当齿轮的齿顶圆直径da160200mm 时，可采时，可采用实心式结构。这种结构型式的齿轮常用锻钢制造。用实心式结构。这种结构型式的齿轮常用锻钢制造。机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动3.3.腹板式齿轮腹板式齿轮 当齿轮的齿顶圆直径当齿轮的齿顶圆直径da=200-500mm=200-500mm时，可采时，可采用腹板式结构。这种结构的齿轮多用锻钢制造。用腹板式结构。这种结构的齿轮多用锻钢制造。机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动4

17、.4.轮辐式齿轮轮辐式齿轮 当齿轮的齿顶圆直径当齿轮的齿顶圆直径da500mmda500mm时，可采用轮辐式结构。时，可采用轮辐式结构。这种结构的齿轮常用铸钢或铸铁制造。这种结构的齿轮常用铸钢或铸铁制造。机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动5 5焊接齿轮焊接齿轮如果单件或小批生产大型齿轮可采用焊接结构。如果单件或小批生产大型齿轮可采用焊接结构。 机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动 6组装式齿轮组装式齿轮为了节约贵重金属，对于尺寸较大的圆柱齿轮，可做为了节约贵重金属，对于尺寸较大的圆柱齿轮，可做成组装齿圈式的结构成组装齿圈式的结构 机械设计基础机械设计基础第第8章章 齿轮传动齿轮传动齿轮传动部分小结齿轮传动部分