第8章齿轮传动2

8.11齿轮传动的失效形式及设计准则

4.2.2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现的失效形式。1.闭式齿轮传动

⑴闭式软齿面齿轮传动：

（接触疲劳点蚀失效为主）∴按齿面接触疲劳强度设计→按齿根弯曲疲劳强度校核；⑵闭式硬齿面齿轮传动：（弯曲疲劳折断失效为主）∴按齿根弯曲疲劳强度设计→按齿面接触疲劳强度校核；开式齿轮传动∵磨损失效（为条件性计算）为主→折断失效∴只按齿根弯曲疲劳强度设计，求出

m→将

m

增大5∼15%，以补偿磨损的影响。8.12.1常用的齿轮材料1、对材料的基本要求*齿面有足够的硬度；*轮芯有足够的强度和韧性；*具有良好的机械加工和热处理工艺性；*价格低。8.12齿轮常用材料及许用应力2、制造齿轮常用材料：钢、铸铁、非金属材料热处理：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。3、齿轮热处理

热处理方法表面淬火后再低温回火。１）表面淬火高频淬火火焰淬火5）渗氮２）渗碳淬火３）调质4）正火4、齿轮材料的选择原则（1）满足工作条件的要求。如强度、寿命、可靠性、经济性等（4）综合考虑库存与经济性的要求。（2）合理选择材料配对。其配对两轮齿面的硬度差应保持在30~50HBS或更多。

（3）考虑热加工工艺及热处理工艺的要求。1、许用接触应力

寿命系数，根据材料、热处理及循环次数N查图可得。接触疲劳强度安全系数

，查表齿轮材料接触疲劳极限,查图8.12.2许用应力2．许用弯曲应力许用弯曲应力的计算公式为——齿轮的齿根弯曲疲劳极限——弯曲疲劳强度计算的寿命系数——弯曲疲劳强度安全系数

8.13齿轮传动的受力分析及计算载荷小齿轮上的转矩：P为传递的功率（KW）ω1----小齿轮上的角速度，n1----小齿轮上的转速d1----小齿轮上的分度圆直径，α----压力角8.13.1直齿圆柱齿轮的受力分析分析：在不计摩擦力的情况下，沿啮合线作用在齿面上的法向载荷Fn垂直于齿面。FnFt(圆周力)Fr(径向力)1、作用力的大小圆周力：径向力：法向力：Ft=2T1/d1Fr=FttanFn=Ft/cos2、作用力的方向作用在主动轮和从动轮上的各对力大小相等，方向相反。3、主、从动轮受力关系Ft：主动轮上，与转向相反；从动轮上，与转向相同。Fr：分别指向各自轮心Fn：指向齿面8.13.2斜齿圆柱齿轮传动受力分析8.13.3直齿圆锥齿轮传动受力分析圆周力方向，主动轮Ft与其回转方向相反，从动轮Ft与其回转方向相同；径向力Fr方向，都指向两轮各自的轮心；轴向力Fa方向，分别沿各自的轴线指向轮齿的大端。★力的方向：★对应关系：8.13.4计算载荷齿轮传动在实际工作时，由于原动机和工作机的工作特性不同，会产生附加载荷。齿轮、轴、轴承的加工、安装误差及弹性变形会引起载荷集中，使实际载荷增加。Fc=KFn其中：K为载荷系数，按下式计算:K

=KA

Kv

K

KKA—使用系数Kv—动载系数K—齿间载荷分配系数K—齿向载荷分布系数为了简化计算，一般的齿轮传动设计，直接由表8.10查取后代入公式计算。2齿根弯曲强度计算8.14齿轮传动的强度计算1齿面接触强度计算8.14.2斜齿圆柱齿轮强度计算8.14.1直齿圆柱齿轮强度计算8.15齿轮传动的参数和精度选择8.15.1设计参数选择8.15.2精度等级的选择精度共分13级，0级精度最高，12级精度最低（6-9级常用）。

每个精度等级有三项公差组：第I公差组：传递运动的准确性；第II公差组：传递运动的平稳性；第III公差组：载荷分布的均匀性。（1）运动精度：指传递运动的准确程度。（2）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。（3）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）。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，并以主要的精度要求作为选择的依据。

4.8.1齿轮传动的润滑一、齿轮传动润滑的目的减少摩擦磨损散热防止锈蚀降低噪音改善工作状况二、齿轮传动的润滑方式

人工定期润滑：开式、半开式、低速闭式齿轮传动浸油润滑和喷油润滑：中、高速闭式齿轮传动

8.16齿轮传动的润滑、效率及结构三、润滑剂的选择常用的润滑剂：润滑油、润滑脂选择因素：转速高低、载荷大小、环境温度等润滑油粘度荐用值见表8.188.15.2齿轮传动的效率齿轮传动中的功率损失主要包括：1）啮合中的摩擦损失；2）润滑油被搅动的油阻损失；3）轴承中的摩擦损失。

η1—齿轮啮合的效率；

η2—考虑油阻损失时的效率；

η3—轴承的效率满载时，采用滚动轴承的齿轮传动，平均效率列于表8.19。齿轮传动的效率1.齿轮轴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。8.15.3齿轮的结构当圆柱齿轮：e≤2.5mn；圆锥齿轮：e≤1.6m时应采用齿轮轴。齿轮结构设计主要确定齿轮的轮缘、轮毂及腹板（轮辐）的结构形式和尺寸大小。结构设计通常要考虑齿轮的几何尺寸、材料、使用要求、工艺性及经济性等因素，确定适合的结构型式，再按设计手册荐用的经验数据确定结构尺寸。2.实心齿轮当齿轮的齿顶圆直径da≤160～200mm时，可采用实心式结构。这种结构型式的齿轮常用锻钢制造。3.腹板式齿轮

当齿轮的齿顶圆直径da=200-500mm时，可采用腹板式结构。这种结构的齿轮多用锻钢制造。4.轮辐式齿轮

当齿轮的齿顶圆直径da>500mm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。5．焊接齿轮如果单件或小批生产大型齿轮可采用焊接结构。

6．组装式齿轮为了节约贵重金属，对于尺寸较大的圆柱齿轮，可做成组装齿圈式的结构齿轮传动部分小结1.齿轮传动特