第10章齿轮传动

1、第十章 齿轮传动10-1 概概 述述一、齿轮传动的主要特点一、齿轮传动的主要特点 1)效率高 2)结构紧凑 3)工作可靠、寿命长 4)传动比稳定 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。二、分类二、分类按工作条件分： 开式、半开式及闭式。开式适于低速及不重要的场合半开式农业机械、建筑机械及简单机械设备只有简单防护罩闭式润滑、密封良好，汽车、机床及航空发动机等的齿轮传动中 按齿轮材料的性能及热处理工艺的不同： 轮齿有较脆或较韧 齿面有较硬或较软（硬齿面、软齿面, 350HBS或38HRC）10-2 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一、失

2、效形式一、失效形式(轮齿轮齿)1轮齿折断（轮齿工作时受弯曲，相当于悬臂梁） 基本折断方式：过载折断 疲劳折断 单侧工作时，根部应力按脉动循环 双侧工作时，根部应力按对称循环注意： 1）大多数齿轮是连续单侧工作的，故一般按脉动应力来考虑，使= 0lim/s 2）对称循环时， 0lim乘0.7系数。 2.齿面磨损 在齿轮传动中，齿面随着工作条件的不同会出现多种不同的磨损形式。 当啮合齿面间落人磨料性物质(如砂粒、铁屑等)时，齿面即被逐渐磨损而致报废。这种磨损称为磨粒磨损。它是开式齿轮传动的主要失效形式之一。 齿面互相磨合而产生跑合性磨损（跑合，不但无害而且必须）。3齿面点蚀 所谓点蚀就是齿面材料在

3、变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。 原因：齿面接触应力是脉动循环变化，接触应力超过材料的接触持久极限，且载荷多次重复。 则：细微的疲劳裂纹扩大微粒剥落表面凹坑 点蚀首先出现在节线附近靠近齿根齿根表面处 齿面抗点蚀能力主要与润滑情况和齿面硬度有关： 速度高润滑好不易点蚀，靠近节线的齿跟面先发生点蚀。 齿面硬度越高，抗点蚀能力越强（小齿轮应有较高的硬度）;点蚀主要发生在HB1.23H2时，应取H=1.23H2，H2为较软齿面的许用接触应力。例题102中，斜齿轮的相关公式：221HHHcostnmm 21cos2zzamnazzmn2)(cos211 例题101，2，3及其结论

4、10-8 标准锥齿轮传动的强度计算 一、设计参数 9021211212sinsintgctgddu 锥齿轮的锥顶半角不能随便取，要受到传动比的约束； 传动比不能取得很大，一般取 3, 5ii常用锥齿轮以大端参数作为标准值：d1=mz1 d2=mz2 =20 锥顶距与传动比及分度圆直径的关系 RmmRbRbRdddd5 . 015 . 015 . 02211 R为圆锥齿轮的齿宽系数，通常取R=0.250.35，最常用的值为1/3，为的是不使圆锥齿轮过宽，以削弱小头的强度；Rmmm5 . 01Rmdd5 . 0111Rmdd5 . 01222121)/(22sin2sin2212121222122

5、11uddddddddR平均分度圆直径当量齿数当量齿数没有大小头的概念2211212coscosuzzzzuvvv222211112cos/2cos/vmvvmvrddrdd222111cos/cos/zzzzvv二、轮齿的受力分析 tgFFdTFtmt112cossinsincoscos21112111tnrtaatrFFFtgFFFFtgFFF齿宽中点处：三、齿根弯曲疲劳强度计算 直齿锥齿轮的弯曲疲劳强度可近似地按平均分度圆处的当量圆柱齿轮进行计算 ，并套用直齿轮公式。)5 . 01 (FRSaFatmSaFatFbmYYKFbmYYKF21212121umzudRbRRR111111)5

6、 . 01 (222zmTzmTdTFRmmt)5 . 01 (14223211FSaFaRRFYYumzKT322211)5 . 01 (14FSaFaRRYYuzKTm四、齿面接触疲劳强度计算 HEcaHZP仍用cosbKFbKFptnca此时21111vv2121vvvv12112/1/vvvvv2121uuvsin2sin21211vvvvvdud112111cos2sincos2sinmvvmvdudvmud11sincos2111 ，式10-1，式10-22等代入2uuv1cos21uuEcaHZPEmtZudbKF21111sincos2cosHEmtZZudbKF21111co

7、sHERRtZZuuduuudKF2212211)5 . 01 (112HERRtZZuddKF1)5 . 01 (1211HERRtZZudKF)5 . 01 (221HERRZZudKT2311)5 . 01 (4HHRREHudKTZ2311)5 . 01 (532121)5 . 01 (92. 2uKTZdRRHE对于=20的标准直齿锥齿轮，ZH=2.510-9 变位齿轮传动强度计算概述 变位齿轮传动的受力分析及强度计算的原理与标准齿轮传动一样。一、弯曲强度计算1. 沿用标准齿轮传动的公式。2.经变位修正后的轮齿齿形有变化，故轮齿弯曲强度计算式中的齿形系数YFa及应力校正系数Ysa也随

8、之改变。3.正变位后，齿厚增加，YfaYsa下降，弯曲强度上升二、接触强度计算二、接触强度计算1.x=0高度变位齿轮传动，轮齿的接触强度未变，故高度变位齿轮传动的接触强度计算仍沿用标准齿轮传动的公式。(节圆直径分度圆直径)2.对于x0 的角度变位齿轮传动，其轮齿接触强度的变化由区域系数ZH来体现。 tgZH2cos2ttbHtgZ2coscos2直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮3. 为了提高外啮合齿轮传动的接触强度，使，故应用正传动（x0）三、渐开线齿轮传动可借适当的变位修正获得所需要的特性，满足一定的使用要求。为了提高外啮合齿轮传动的弯曲强度和接触强度，增强耐磨性及抗胶合能力，推荐采用的变位系数列于表1010中。 10-10 齿轮的结构设计 1.对于直径很小的钢制齿轮，当为圆柱齿轮时，若齿根圆到键槽底部的距离e2mt，当为锥齿轮时，按齿轮小端尺寸计算而得的e1.6m时，均应将齿轮和轴做成一体，叫做齿轮轴。2. 当齿顶圆直径da160mm时，可以做成实心结构的齿轮3. 当齿顶圆直径da300mm的铸造锥齿轮，可做成带加强肋的腹板式结构，加强肋的厚度C10.8C，其它结构尺寸与腹板式相同。 当齿顶圆直径400da1000mm时，可做成轮辐截面为“十”字形的轮辐式结构的齿轮。 可用组装齿圈结构，齿