齿轮传动-直接啮合传动-机械设计-课件-10资料

第十章齿轮传动（直接啮合传动）§10-1概述基本参数:m、Z、

、ha*、c*几何尺寸:d、da、df、db h、ha、hf p、s、e b、a一、齿轮传动的特点优点：1、i=c 2、结构紧凑

3、

高，=0.95~0.98 4、工作可靠，寿命长缺点：1、制造安装要求高、价格高

2、a小，不适宜远距离传动二、分类按结构型式分：开式：敞开，润滑不良、易磨损；半开式：防护罩，润滑、密封不完善；闭式：封闭箱体，润滑密封好。§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则一、失效形式（五种）：

部位、原因、防止措施1.轮齿折断：轮齿：悬臂梁(1)部位：根部受周期性弯曲变应力单向传动：脉动双向传动：对称(2)类型及原因①疲劳折断：变应力、应力集中。②过载折断：过载折断、冲击、磨损。③局部折断：写齿轮、制造、安装误差(3)防止措施①减小应力集中：圆角、光洁度②根部强化处理③增大支承刚度④轮齿芯部韧性2、齿面磨损：开式（1）部位：工作面（2）原因： ①润滑不良、 ②磨料落入工作面（3）防止措施： ①改开式为闭式 ②改善润滑条件 ③提高齿面硬度和光洁度3、齿面点蚀：闭式、润滑良好（1）部位：节线处靠近根部（2）原因： ①一对齿啮合 ②相对滑动速度低、不易形成油膜（3）防止措施： ①合理润滑 ②提高齿面硬度4、齿面胶合：高速、重载、润滑不良（1）部位：齿面沿相对滑动方向，胶合线（2）原因： ①瞬时温度高，产生“咬焊”， 并沿相对滑动方向撕破 ②冷胶合：低速、重载的重型 齿轮传动（3）防止措施：

采用抗胶合油，加极压添加剂5、

塑性变形：硬度低（1）类型

①滚压塑变：摩擦力作用，沿

滑动速度方向产生塑性变形②锤击塑变：过大冲击产生塑性变形（2）防止措施 ①提高识别硬度和光洁度 ②采用粘度高的润滑油，加极压添加剂二、设计准则：目前成熟的有两种

1、齿根弯曲疲劳强度：针对轮齿折断

2、齿面接触疲劳强度：针对齿面点蚀计算方法：闭式传动：①软齿面组合（软硬齿面组合）HBS350

按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核注意：硬度差HBS=30∼50②硬齿面组合：HBS350

按齿根弯曲疲劳强度设计，按齿面接触疲劳强度校核，注意：硬度一样开式（半开式）传动：磨损后轮齿折断，不会发生齿面点蚀，仅按齿根弯曲疲劳强度计算。§10-3齿轮的材料基本要求：齿面要硬，齿芯要韧。一、

钢1.锻钢(尽量采用):含碳量(0.15~0.6)%的

碳钢或合金钢

①一般应用：中速、中载、中等精度

软齿面，精度：7级、8级

45、40Cr等调质、常化(正火)处理

HBS=30∼50(等强度)②重要应用：高速、重载、精密

硬齿面，硬度相同

40Cr等表面淬火

35CrAlA38CrMoAlA20Cr,20CrMnTi等渗碳淬火氮化2.铸钢：大齿轮

ZG310-570 ZG340-640退火、

常化二、铸铁：低速、轻载、工作平稳灰铸铁：HT250,HT300,HT350

球墨铸铁：QT500-5,QT600-2三、非金属材料：高速，轻载，精度不高。小齿轮：夹布塑胶、尼龙大齿轮：钢或铸铁§10-4齿轮传动的计算载荷齿面接触线上的平均载荷：计算载荷：考虑原动机、工作机载荷变化、

轮齿制造误差的影响1.使用系数KA：外部附加动载荷

（原动机、工作机的变化），表10-22.动载系数Kv：内部附加动载荷

⑴原因：

①制造安装误差造成

②单齿对

双齿对变换

⑵减轻措施

①提高制造精度

②降低圆周速度（减小直径）

③齿顶修缘KV根据精度等级，圆周速度查图10-83.齿向载荷分配系数K

原因：多对齿啮合，由于齿距误差及

弹性变形，造成载荷不是均匀

分配的。对于一般齿轮传动K查表10-3确定：4.齿向载荷分布系数K⑴原因：①轴承非对称布置 ②轴、轴承变形 ③齿轮制造、安装误差⑵减轻措施: ①对称布置，避免悬臂布置 ②增大轴、轴承刚度 ③限制齿轮速度 ④齿轮修缘

(鼓形齿)查表10-4(轴承布置，精度，b，d)查图10-13(根据

)§10-5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算一、齿轮的受力分析大小已知：齿轮转向，

主、从动轮方向圆周力：径向力：方向从动轮：与n1同向主动轮：与n1反向方向：指向各自轮心二、齿根弯曲疲劳强度计算1.理论依据：悬臂梁2.强度条件：

一般按照全部载荷作用于齿顶来计算齿根的弯曲强度。理论弯曲应力：F0齿形系数：YSa⑴校核公式⑵设计公式(MPa)(mm)3公式分析⑴⑵YFa

只与轮齿的齿廓形状有关，而

与齿的大小(模数)无关，

YFa小

则抗弯曲强度高，表10-5。⑶

应力校正系数YSa为考虑齿根过渡

` 圆角所引起的应力集中影响，

表10-5。⑷两轮弯曲强度要分别计算原因：①Z1≠Z2，则

YFa≠YFa

②材料不同，则校核：设计：比较，取大值代入公式计算三、齿面接触疲劳强度计算

1.理论依据：弹性力学赫兹公式

（H.Hertz）弹性影响系数

查表10-6⑴校核公式⑵设计公式公式分析：⑴接触强度的主要影响因素

:d1(或a)

接触强度:H[]H⑵Z↑:↑传动平稳;m↓减少切削量;

减少滑动速度，减少磨损与胶合

闭式：Z=20~40

开式：Z=17~20接触强度↑H

↓:d1

↑(或a↑)，b适当[]H

↑:材料、热处理⑶

H1=H2=H

[]H取值为

min{[]H1

、

[]H1}§10-6设计参数、许用应力、精度选择一设计参数

1.载荷系数K

设计时初选Kt=1.2~1.4→

代入设计公式计算d1t(或mt)→

计算

K=KAKvKK

→2.齿宽系数d承载能力↑载荷分布不均匀适当。(0.2,0.25,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8,1.0,1.2)二、许用应力安全系数S：不导致严重后果：SH=1导致严重后果：

SF=1.25~1.5寿命系数KN循环次数：N=60nj弯曲疲劳寿命系数KFN，图10-18接触疲劳寿命系数KHN，图10-19极限应力lim

弯曲疲劳强度极限FE=Flim，图10-20接触疲劳强度极限

lim，图10-21ML:材料和热处理质量的最低要求MQ:材料和热处理质量的中等要求ME:材料和热处理质量的最高要求取值：

MQ偏下，超出范围将MQ线延长三、精度选择1.齿轮精度等级范围6~9级，表10-82.精度选择

根据Pca和

V查图10-22例10-1已知：P1、n1、u、Lh、工作条件解：1.选定齿轮类型、精度等级、

材料及齿数

2.计算方法选择3.齿根弯曲疲劳强度设计4.求K=KAKvKK

5.齿面接触疲劳强度校核确定6.基本参数及几何尺寸

圆整

m求

z1=d1/m圆整

d、da、df h、ha、hf p、s、e b、a7.齿轮结构设计§10-6标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿的受力分析主:与n1反向从:与n2同向从动轮：按左右手定则二、强度计算

利用直齿轮公式，靠路斜齿轮特点

修正，强度计算特点。

1.法面看相当两个当量直齿轮啮合，

∴可借用直齿轮的公式

2.考虑、Z、Z的影响可适当提高其强度左

右(一)齿根弯曲疲劳强度计算公式分析：

①YFa，Ysa按当量齿数②公式使用同直齿轮(二)齿面接触疲劳强度计算齿轮传动的许用接触应力可取：当，可取例题10-2，按例题10-1的数据

1.选精度等级、材料及齿数

初选=8∘~20∘（取

=14∘）

2.按齿根弯曲疲劳强度设计

3.按齿面接触疲劳强度校核

4.确定计算参数

求

K=KAKvKK

修正5.几何尺寸计算圆整a圆整6.结构设计

绘制工作图§10-7标准圆锥齿轮传动的强度计算一、设计参数二、受力分析圆周力方向主动轮：与n1反向从动轮：与n1同向三、强度计算

特点：按平均分度圆处的当量圆柱

齿轮进行计算。

(一)齿根弯曲疲劳强度计算。

校核：

设计：(二)按接触疲劳强度计算

校核：

设计：注意：YFa，YSa——按Zv查表10-5

其他参数同直齿轮。§10-8变位齿轮传动强度计算概述

几条原则：1.受力计算，强度计算公式同标准齿轮2.角度变位（正变位）

YFa↑；ZH↓，强度↑

()，

耐磨性↑3.角度变位，受力计算。

按节圆处啮合角代入计算弯曲接触§10-10齿轮结构设计（da）结构：三部分：轮缘、轮毂、轮辐1.齿轮轴：圆柱齿轮e<2mt圆锥齿轮

e<1.6m2.实心式

da160mm3.腹板式

孔板式da500mm4.轮辐式

400<da<1000mmda