齿轮传动设计

1、齿轮传动设计第1页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四按两轮轴线相对位置及齿向分 1圆柱齿轮传动（直、斜、人字齿、内啮合齿 轮、齿轮齿条）用于两平行轴间传动2圆锥齿轮传动用于垂直相交轴间传动3螺旋齿轮传动用于空间交错轴间传动齿轮传动分类直齿圆柱齿轮传动第2页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四闭式齿轮传动：齿轮封闭在箱体内，润滑条件好。开式齿轮传动：齿轮完全暴露在空气中，易进 灰、砂，润滑不良易磨损。半开式齿轮传动：有简单护罩，较开式传动好， 仍易进灰、砂等。按齿轮传动工作情况分 软齿面齿轮HBS350的齿轮硬齿面齿轮HBS350的齿轮用HRC表示， 1

2、HRC10HBS按齿轮齿面硬度分 1保证传动的平稳性 即要求瞬时传动比为常数。2保证传动的承载能力 在有足够强度前提下使齿轮尺 寸小、重量轻、寿命长等。 齿轮传动设计需满足的基本要求 第3页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四一、齿轮传动的失效形式齿轮的失效主要发生在轮齿，其它部分很少失效。失效形式轮齿折断齿面损伤疲劳点蚀齿面磨粒磨损齿面胶合齿面塑性变形11-2 齿轮传动的失效形式及设计准则第4页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四1.轮齿折断常发生于闭式硬齿面或开式传动中。现象：局部折断整体折断第5页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星

3、期四原因： 疲劳折断 轮齿受多次重复弯曲应力作用，齿根受拉一侧产生 疲劳裂纹。齿根弯曲应力最大FFPt齿双侧受载(1主动)t齿单侧受载123位置：均始于齿根受拉应力一侧。 齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩 展折断第6页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四 过载折断后果：传动失效受冲击载荷或短时过载作用，突然折断，尤其见于脆性材料（淬火钢、铸钢）齿轮。直齿轮齿宽b较小时，载荷易均布整体折断齿宽b较大时，易偏载斜齿轮： 接触线倾斜 载荷集中 在齿一端局部折断第7页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四改善措施：1）d一定时，z，m；2）正变位；齿根

4、厚度抗弯强度应力集中改善载荷分布6）轮齿精度；7）支承刚度。4）齿根过渡圆角半径；3）提高齿面硬度(HBS)FP ；5）表面粗糙度，加工损伤；第8页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四2.齿面点蚀常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。原因：HHP脉动循环应力1）齿面受多次交变应力作用，产生接触疲劳裂纹；2）节线处常为单齿啮合，接触应力大；现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。4）润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔，楔挤作用使裂纹扩 展。（油粘度越小，裂纹扩展越快）3）节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形 成，摩擦力大，易产生裂纹；第9页，共79页，2022年，5月

5、20日，18点52分，星期四后果：齿廓表面破坏，振动，噪音，传动不平稳 接触面，承载能力传动失效软齿面齿轮：收敛性点蚀，相当于跑合； 跑合后，若H仍大于HP，则成为扩展性点蚀。硬齿面齿轮：点蚀一旦形成就扩展，直至齿面完全破坏。 扩展性点蚀开式传动：无点蚀（v磨损v点蚀）改善措施：1）HBSHP 3）表面粗糙度，加工精度4）润滑油粘度2）（综合曲率半径）(d1)接触强度第10页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四常发生于开式齿轮传动。原因：相对滑动+硬颗粒(灰尘、金属屑末等) 润滑不良+表面粗糙。后果：正确齿形被破坏、传动不平稳， 齿厚减薄、 抗弯能力折断改善措施：闭式：1）

6、HBS，选用耐磨材料；2）表面粗糙度；3）滑动系数；4）润滑油的清洁。开式：5）加防尘罩。现象：金属表面材料不断减小3.齿面磨粒磨损第11页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四4.齿面胶合严重的粘着磨损低速重载P、v ，不易形成油膜冷胶合。后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿 轮报废。现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕。原因：高速重载v，t ，油，油膜破坏，表 面金属直接接触，融焊相对运 动撕裂、沟痕。第12页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四改善措施：1）m齿高h齿面vs（必须满足F）。 2）采用抗胶合性能好的齿轮材料对。3）降低齿面

7、压力，采用良好的润滑方式及润滑剂。4）提高接触精度，采用角变位齿轮，啮合开始和 终了时的vs。5）对齿轮进行修形，修去一部分齿顶，使vs大的齿顶 不起作用。 6）表面粗糙度，齿面硬度HBS。第13页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四5.齿面塑性变形齿面较软时，重载下，Ff材料塑性流动（流动方向沿Ff）该失效主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。主动轮1：齿面相对滑动速度方向vs指向节线，所以Ff背离节 线，塑变后在齿面节线处产生凹槽。第14页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四从动轮2：vs背离节线，Ff指向节线，塑 变后在齿面节线处形成凸脊。改善措

8、施：1）齿面硬度； 2）采用的润滑油。第15页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四失效形式相应的设计准则1、闭式齿轮传动主要失效为：点蚀、轮齿折断、胶合软齿面：主要是点蚀、其次是折断，按齿面接触疲劳强度设 计计算、校核齿根的弯曲疲劳强度。高速重载还要进行抗胶合计算硬齿面：主要是折断、其次是点蚀，按齿根的弯曲疲劳强度 设计计算、校核齿面的接触疲劳强度。2、开式齿轮传动主要失效为：齿面磨损、轮齿折断，按齿根弯曲疲劳强度设 计，但适当降低（20%）许用应力以考虑磨损 的影响。3、短期过载传动过载折断齿面塑变静强度计算二、齿轮传动的设计准则第16页，共79页，2022年，5月20日

9、，18点52分，星期四11-3 齿轮材料及许用应力一、齿轮材料及热处理1、材料要求 ： 齿面硬、齿芯韧(1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合 以及塑性变形等；(2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断 和冲击载荷：(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能使之便于加 工且便于提高其力学性能。第17页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四2、常用材料锻钢、铸钢、铸铁、非金属材料1）锻钢a）软齿面齿轮 HBS350中碳钢：40、45、50、55等中碳合金钢：40Cr、40MnB、20Cr特点：齿面硬度不高，限制了承载能力，但易于制造，成本 低，常用于对尺寸和

10、重量无严格要求的场合。加工工艺：锻坯加工毛坯热处理（正火、调质 HBS160300）切齿 精度7、8、9级。第18页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四b）硬齿面齿轮：HBS350低碳、中碳钢：20、45等低碳、中碳合金钢：20Cr、20CrMnTi、20MnB等特点：齿面硬度高、承载能力高、适用于对尺寸、重量有 较高要求的场合（如高速、重载及精密机械传动）。加工工艺：锻坯加工毛坯切齿热处理（表面 淬火、渗碳、氮化、氰化）磨齿（表面淬 火、渗碳）。若氮化、氰化：变形小，不磨齿 。 专用磨床，成本高，精度可达4、5、6级。第19页，共79页，2022年，5月20日，18点52

11、分，星期四2）铸钢ZG310-570、ZG340-640用于d400600mm的大尺寸齿轮；不重要的，批量生产的齿轮。3）铸铁4）非金属材料灰铸铁 HT250、HT300 球墨铸铁 QT500-5、QT600-2低速轻载、尺寸要求不严的开式齿轮夹布胶木、塑料用于高速、小功率、精度不高或要求低噪声的齿轮第20页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四2）中低速、中低载齿轮传动：大、小齿轮齿面有一定硬度 差，HBS1=HBS2+（3050）。3、材料的选择原则1）按不同工况选材。 使大、小齿轮寿命接近； 减摩性、耐磨性好； 小齿轮可对大齿轮起冷作硬化作用。3）有良好的加工工艺性，便

12、于齿轮加工。 大直径d400 ，用ZG 大直径齿轮：齿面硬度不宜太高，HBS200，以免 中途换刀第21页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四4）材料易得、价格合理。举例：起重机减速器：小齿轮45钢，调质，HBS230260 大齿轮45钢，正火，HBS180210机床主轴箱：小齿轮40Cr或40MnB，表面淬火，HRC5055 大齿轮40Cr或40MnB，表面淬火，HRC4550第22页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四第23页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四常用的齿轮材料优质碳素钢类 别牌 号热 处 理硬度（HBS或HRC）合

13、金结构钢铸 钢灰铸铁球墨铸铁35正火150180 HBS调质表面淬火180210 HBS4045 HRC正火169217 HBS45调质表面淬火229286 HBS4555 HRC5040Cr调质表面淬火241286 HBS4855 HRC35SiMn调质229286 HBS表面淬火4555 HRC正火调质241286 HBS40MnBZG270-500正火140170 HBSHT200170230 HBSQT500-5147241 HBS180220 HBS第24页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四许用应力与材料、齿面硬度、应力循环次数等因素有关二、许用应力1.许用弯曲

14、应力FP SFmin弯曲强度的最小安全系数。一般传动取 SFmin=1.31.5；重要传动取SFmin=1.63.0 ；式中： Flim试验齿轮齿根的弯曲疲劳极限，查图11-12； YST 试验齿轮的应力修正系数，YST = 2； YN 弯曲疲劳强度计算的寿命系数，根据应力循环 次数N查图11-14。第25页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四图5-433对于开式齿轮传动，用降低20%左右的许用弯曲应力来考虑磨损的影响。Flim 取值说明：1图中给出的Flim，是齿轮材质及热处理质量达到中等要求时的中限（MQ）。2对双向传动齿轮，即在对称循环变应力下工作的齿轮（如行星齿轮、

15、中间齿轮等），其值应将图示值乘以系0.7。第26页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四1.7N0=3106105第27页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四当要求按有限寿命计算时，齿轮的循环次数N计算式为： N = 60 n a t n齿轮转速，rmin； a齿轮每转一转时，轮齿同侧齿面啮合次数， 单向传动a=1，双向传动a=2； t齿轮总工作时间，h。 三种硬度单位之比较：HV(维氏) HBS(布氏)；HRC(洛氏)10 HBS第28页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四ZW工作硬化系数，小齿轮的ZW略去，大齿轮的 ZW查图11-1

16、6，当两轮均为硬齿面或软齿面 时，ZW=1。2.齿面许用接触应力HP 式中： Hlim试验齿轮的接触疲劳极限，查图11-13；SHmin接触强度的最小安全系数，一般传动取 SHmin=1.01.2，重要传动取SHmin=1.31.6；ZN接触疲劳强度计算的寿命系数，查图11-15；第29页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四ZNN510731081.061092106第30页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四11-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿的受力分析忽略Ff，法向力Fn垂直于齿面，作用于齿宽中点。FnFr1Ft1圆周力Ft径向力Fr法向力F

17、nd2d1db2db1CN1N2O1O2T2n2T1n1Fn1Fn2Ft 2Ft 1= Fr 2Fr 1第31页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四式中，各力的单位为N； d1为小齿轮分度圆直径，mm； 为分度圆压力角，通常=20； T1为小齿轮传递的名义转矩，Nm。圆周力径向力法向力P1 小齿轮传递的名义功率(kW)； n1 小齿轮转速(rmin)。FnFr1Ft1第32页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四两轮轮齿上各力之间关系Fn1 = - Fn2Ft1 = - Ft2Fr1 = - Fr2从动轮受驱动力，Ft2与力作用点线速度的方向相同。主动轮受

18、阻力，Ft1与力作用点线速度的方向相反；径向力Fr 分别指向各自的轮心。圆周力Ft 各力方向判定 d2d1db2db1CN1N2O1O2T2n2T1n1Fn1Fn2Ft 2Ft 1= Fr 2Fr 1第33页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四Ft2Ft1Fr2Fr1Ft2Ft1n1n2n1n2练习：Fr1Fr2第34页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四二、计算载荷名义载荷实际情况：外部影响：原动机、工作机影响内部影响：制造、安装误差；受载变形(齿轮、轴等)需对Fn修正实际载荷（计算载荷）FncFn计算载荷计入零件实际工作中的各种附加动载荷影响后的 载

19、荷，是用于零件设计计算的计算值。计算载荷Fnc：第35页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四式中：K载荷系数K = KA KV K K使用系数动载系数齿向载荷分布系数齿间载荷分配系数1、使用系数KA考虑原动机、工作机、联轴器等外部因素引起的动载荷而引入的系数。第36页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四2、动载系数Kv考虑齿轮啮合过程中因啮合误差和运转速度引起的内部附加动载荷系数。基节误差、齿形误差、轮齿变形等 Kv=f(精度,v)第37页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四具体影响因素：1）基节误差：制造误差、弹性变形引起。齿轮正确

20、啮合条件：pb1=pb2 。如果： pb2pb1 提前进入啮合从动轮修缘。第38页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四滞后退出啮合主动轮修缘。如果： pb2pb1 iconst2 const 冲击、振动、噪音 2）齿形误差3）轮齿变形精度Kv4）v、齿轮质量动载荷（ 不同精度齿轮限制vmax）降低Kv的措施：1）齿轮精度2）限制v3）修缘齿（齿顶修削）第39页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四对直齿圆柱齿轮传动，取Kv=1.051.4；对斜齿圆柱齿轮传动，取Kv=1.021.2。齿轮精度低、速度高时取大值，反之取小值。3、齿间载荷分配系数K考虑同时啮合

21、的各对轮齿间载荷分配不均匀的影响系数。齿轮连续传动条件：1时而单对齿，时而双对齿 啮合。K取决于轮齿刚度、pb误差、修缘量等。 对直齿圆柱齿轮传动，取K=11.2；对斜齿圆柱齿轮传动，取K=11.4。齿轮制造精度低、硬齿面时取大值，反之取小值。第40页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四4、齿向载荷分布系数K考虑使轮齿沿接触线产生载荷分布不均匀现象。影响因素制造方面：齿向误差安装方面：轴线不平行等使用方面：轴变形、轮齿变形、支承变形等讨论：a）轴承作非对称布置时， 弯曲变形对K的影响。第41页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四b）轮齿扭转变形对K的影响

22、。靠近转矩输入端，轮齿所受载荷较大。差好综合考虑a、b两因素。例：图示减速器哪端输入更好？1234第42页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四改善载荷分布措施：1）齿轮及支承刚度；6）齿轮位于远离转矩输入端。5）采用鼓形齿；3）合理选择齿宽；4）制造安装精度；2）合理选择齿轮布置形式（对称、非对称、悬臂）；对于软齿面（或一齿轮为软齿面），取K=11.2；当两轮均为硬齿面时，取K=1.11.35。当b/d1较小、齿轮对称布置、支承刚性大时取小值，反之取大值。第43页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四 值的选取原则：1.当原动机为电动机、汽轮机、燃气轮机，

23、工作载荷 平稳，且齿轮支承对称布置时应取较小值；2.当齿轮制造精度高时，可以减小内部动载荷，可 取较小值；3.当齿轮的速度大时，易产生振动、冲击与噪声， 取较大值；4.开式齿轮，由于齿面磨损严重，一般取大值；5.斜齿轮由于传动平稳，值应比直齿轮取小些；6.当用单缸内燃机驱动时，考虑到动载荷较大，应将 值提高20%左右。设计时，通常可近似取K=1.31.7 。第44页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四三、轮齿弯曲疲劳强度计算 1）轮齿为悬臂梁2）载荷由一对轮齿负担3）载荷作用于齿顶（最危险情况） 危险截面：齿根（30切线法）1.基本假定2齿根弯应力F的计算要计算F ，必须确

24、定载荷作用点的位置和齿根危险截面的位置。第45页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四1）产生Mmax时，载荷作用点的位置确定 hF hF 载荷作用点的位置 p bp b单齿啮合双齿啮合双齿啮合ABCDE应以Mmax处（如D点）为F的计算点，但按此处计算比较复杂，为简化计算，对于一般精度的齿轮，近似按Fn全部作用于齿顶且由一对轮齿承受来计算F。r1ra2r2rb2ra1rb1N1N2o2o112第46页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四通常用30的切线法确定齿根危险截面的位置。作与轮齿对称线成30角的两直线与齿根圆角过渡曲线相切，过两切点并平行于齿轮轴线

25、的截面即为齿根的危险截面，其齿厚用SF表示。 2）轮齿齿根危险截面位置确定SF3030齿根危险截面 第47页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四3）轮齿受载时齿根应力状况 垂直分力：FnsinF 使齿根产生压应力Y水平分力：FncosF 使齿根产生弯应力bFn分解受拉一侧F = b - Y受压一侧F = b + Y合成应力FncosFFnFFbYF拉F压SFFnsinF第48页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四FncosFFnFFSFhF4）齿根弯曲应力F的计算公式式中： b轮齿宽度，mm；F法向载荷作用角；（不等于 齿顶压力角a）hF载荷作用的弯曲力

26、臂，mm； SF齿根危险截面的齿厚，mm。第49页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四式中： Ftl 作用于小齿轮上的圆周力； m 模数； 为载荷作用于齿顶的齿形系数。YFa是反映轮齿齿形（几何形状）抗弯曲能力的系数，YFa愈小，轮齿的弯曲强度愈高。YFa只与影响轮齿几何形状的参数（齿数Z、压力角、变位系数X、齿顶高系数ha*有关），而与齿轮的模数m无关。对于标准齿轮，YFa仅取决于齿数Z。第50页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四3齿根弯曲强度计算1）强度校核计算齿轮参数已知，校核齿轮的工作能力 考虑压应力、切应力和应力集中等对F 的影响，引入载荷作

27、用于齿顶时的应力修正系数Ysa，并令YFS = YFa Ysa。并代人Ftlc = 2000 KT1/d1和d1=mz1则可得齿根弯曲强度校核式： 式中： K 载荷系数b2 b b1b两轮的有效接触齿宽，mmYFs 为载荷作用于齿顶时的复合齿形系数，由图1118查取第51页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四图11-18X=04.616第52页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四 注意：通常两啮合齿轮材料的FP1FP2；复合齿形系数YFS1和YFS2也不相同，则F1F2，故应分别校核两啮合齿轮的齿根弯曲疲劳强度。即： 或比较的值，比值大的齿根弯曲疲劳强度

28、较弱，故须校核。第53页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四 2）设计计算 根据齿轮工作能力决定齿轮参数（模数m）取齿宽系数d =b/d1，代入校核式可得设计公式mm mm或第54页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四）对于开式齿轮传动，只按弯曲疲劳强度设计，但考虑到齿 面磨损的影响，将求得的模数增大10%-15%，再圆整为标 准模数，或将许用应力降低20% 。1）设计式中YFS/FP取YFS1/FP1与YFS2/FP2中的大者，因 比值大的齿轮齿根弯曲疲劳强度较弱。设计计算公式使用说明：计算步骤：选择齿轮材料及热处理方法 选择齿数Z1、 齿宽系数d 计

29、算m 圆整为标准模数m2）m应圆整为标准值：动力传动m1.52mm一般机械m=28mm重型、矿山机械m8mm第55页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四4提高轮齿弯曲疲劳强度的主要措施强度条件：F FP，若出现F FP 的情况，则必需采取措施来提高其齿根弯曲强度。1）模数m2）适当提高b3）选用较大的变位系数x4）制造精度5）改用高强度的材料，如合金钢F 提高弯曲强度措施：）改变热处理方法，如改软齿面齿轮为硬齿面F 第56页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四 齿轮传动是线接触的高副机构，受载时接触线变成狭小的接触面，其上产生局部压应力，称为表面接触应力

30、，用H表示。齿轮在交变接触应力作用下，轮齿表面产生疲劳点蚀，要避免点蚀，则应使HHP（许用接触应力）四、齿面接触强度计算1齿面接触应力H计算 1) H计算依据两弹性圆柱体接触应力公式（赫兹(H Hertz)公式）第57页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四HHL未受载荷为接触线受载荷时变为狭窄接触面L21第58页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四式中：Fn作用于两圆柱体上的法向力，N； L两圆柱体接触长度,mm； E1 、E2两圆柱体材料的弹性模量；1、2两圆柱体材料的泊松比。综合曲率半径， ，其中1、2分 别为两圆柱体的曲率半径，mm,“+”号用于外

31、啮 合，“-”号用于内啮合。ZE 材料的弹性系数, 弹性系数用以考虑材料弹性模 量E和泊松比对赫兹应力的影响，ZE值列于表 11-3中。 第59页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四 齿轮材料配对齿轮材料弹性模量 E/MPa灰铸铁球墨铸铁铸 钢锻 钢夹布塑胶11.8 10417.3 10420.2 10420.6 1040.875 104锻 钢162.0181.4188.9189.856.4铸 钢161.4180.5188.0球墨铸铁156.6173.9灰铸铁143.7表11-3 弹性系数第60页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四2）齿轮齿面接触应力H

32、 计算 节点处一般仅一对齿啮合，承载较大；点蚀往往在节线附近的齿根表面出现。 齿面接触应力计算通常以节点为计算点。一对齿轮在节点接触 一对以N1、N2为圆心，1 = N1C 、2 = N2C为半径的两圆柱体在节点处的接触。当两标准齿轮标准安装（=）时，两轮齿廓在节点C处的曲率半径分别为： o2o1N1N2C21ba2a1圆柱体的长度 L = 齿轮的齿宽b第61页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四设两齿的齿数比 ，则将L=b（齿宽）， Fn = FnC = KFt1/cos a，代入H算式中，可得：用以考虑节点处齿廓曲率对接触应力的影响，并将分度圆上圆周力折算为节圆上的法向

33、力的系数。称为节点区域系数，第62页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四2齿面接触疲劳强度计算1）齿面接触疲劳强度校核计算将 ， 代人式中，可得： 两轮的齿面接触应力为作用力与反作用力的关系，而H 计算时综合考两轮的材料和曲率半径，故两轮齿面接触应 力相等。即：H1=H2=H 。说明： 因两齿轮的材料、齿面硬度等可能不同，则两轮的许用接 触应力不一定相等(HP1HP2 )，因此，计算时，许用接 触应力应取HP= min（HP1，HP2）。第63页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四令 为齿宽系数，则b = dd1 ，将其代人上式，整理后即得按齿面接触疲劳

34、强度计算的小齿轮分度圆直径2）按齿面接触疲劳强度设计计算式选择齿轮材料及热处理方法 选择齿数Z1、齿宽系数d 计算d1 按所选Zl求出 根据标准模数系列确定模数m设计计算步骤：mm第64页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四提高接触强度措施：1）d或a2）适当b（d）3）采用正角度变位传动4）改善材料及热处理（HBS HP）5）适当齿轮精度3.提高接触疲劳强度的主要措施第65页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四1.精度等级 国标规定精度等级为：0、1、2、313个等级， 0级为最高级，12级为最低级，常用6、7、8级。 对传动影响 精度等级，则内部动载

35、荷、噪 音、传动平稳性，但造价提高，成本增加精度选择 一般按工作机的要求和齿轮的圆周速 度确定精度等级, 圆周速度与精度等 级的关系见表114。齿轮精度等级选择五、设计参数的选择第66页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四Z1、m选择满足不根切条件：Z1 Z1min（直齿圆柱齿轮Z1min= 17）满足轮齿弯曲强度要求:对于动力传动m1.52 mm闭式硬齿面齿轮及开式齿轮：为保证有较大的模数m， 推荐Z11725闭式软齿面齿轮：在满足轮齿弯曲强度条件下，Z1 尽量选大，推荐取 Z1=24-402.齿数和模数 Z1、m对传动的影响 在HPFP 一定时，齿轮强度HFZ1，m则d

36、1 Z1d1一定时m，平稳性，e，ha，切除材料，胶合，接触强度不变但F，FP一定时，弯曲强度第67页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四3.齿宽系数d d对传动影响dT1一定时：d1，传动尺寸d1一定时b F，FP 一定时，弯曲强度H，HP 一定时，接触强度d径向尺寸（d1、）轴向尺寸，沿齿宽偏载严重d选择：根据齿轮相对于轴承布置选 对称布置：偏载小，d，d =08-14；非对称布置时：偏载大，d = 0612；悬臂布置：偏载严重，d，d=0304对称布置非对称布置悬臂布置第68页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四根据齿面硬度选 一对软齿面齿轮：d两

37、轮均为硬齿面齿轮：d，d值相应减小50根据使用条件选 减速器齿轮：齿轮数目少，轴向尺寸要求不 严，d变速箱齿轮：齿轮数目多，轴向尺寸不过 大，d，d0.2第69页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四4.齿数比u齿数比u u与传动比i的区别减速传动 u = iu则大小齿轮的尺寸相差悬殊大，传动装置的结构尺寸大。u 的选择直齿圆柱齿轮 u5；斜齿圆柱齿轮 u6-7；开式传动或手动传动齿轮u可取到812 。增速传动 u = 1/i 第70页，共79页，2022年，5月20日，18点52分，星期四例：试设计一带式运输机减速器的高速级齿轮传动，已知 ，小齿轮转速 ，齿数比u=4.8。该机器每日工作两班，每班小时，工作寿命为年，每年工作天。带式运输机工作平稳，转向不变。解： 1.选择齿轮类型、精度等级、齿轮材料、热处理和齿数1) 按图示传动方案，可选