第6章 圓柱齒輪傳動

1、國家級精品課程教材國家級精品課程教材 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 主編：唐林虎主編：唐林虎 副主編：張亞萍等副主編：張亞萍等 第第6章章 圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動 第第6章章 圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動 6.1 齒輪傳動的特點(diǎn)與類型齒輪傳動的特點(diǎn)與類型 1 6.2 漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn)漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn)2 6.3 漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾何尺寸的計(jì)算漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾何尺寸的計(jì)算 3 6.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 4 6.5 漸開線齒輪的切齒原理和根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理和根切現(xiàn)象5 6.6 變位直齒圓柱齒輪傳動簡介變位直齒圓柱齒

2、輪傳動簡介 6 6.7 圓柱齒輪的傳動精度簡介圓柱齒輪的傳動精度簡介 7 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及熱處理齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及熱處理 8 6.9 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 9 6.10 斜齒圓柱齒輪傳動與強(qiáng)度計(jì)算斜齒圓柱齒輪傳動與強(qiáng)度計(jì)算 10 6.11圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、潤滑與維護(hù)圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、潤滑與維護(hù) 11 課后習(xí)題參考答案課后習(xí)題參考答案 第第6章章 圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動 第第6章章 圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動 教學(xué)要求教學(xué)要求 （1 1）了解齒輪傳動的類型和應(yīng)用；）了解齒輪傳動的類型和應(yīng)

3、用； （2 2）掌握齒廓嚙合基本定理、漸開線性質(zhì)、嚙合特性、標(biāo)準(zhǔn)）掌握齒廓嚙合基本定理、漸開線性質(zhì)、嚙合特性、標(biāo)準(zhǔn) 直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和尺寸計(jì)算；直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和尺寸計(jì)算； （3 3）熟悉齒輪正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件，能夠計(jì)算圓柱）熟悉齒輪正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件，能夠計(jì)算圓柱 齒輪的幾何尺寸，能正確判斷齒輪失效的形式，確定設(shè)齒輪的幾何尺寸，能正確判斷齒輪失效的形式，確定設(shè) 計(jì)準(zhǔn)則，并進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核。計(jì)準(zhǔn)則，并進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核。 重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)重點(diǎn)：圓柱齒輪基本參數(shù)的確定與幾何尺寸的計(jì)算，齒輪正確圓柱齒輪基本參數(shù)的確定與幾何尺寸的計(jì)算，齒輪正確 嚙合及連續(xù)傳動

4、的條件，齒輪的失效形式、計(jì)算準(zhǔn)則及嚙合及連續(xù)傳動的條件，齒輪的失效形式、計(jì)算準(zhǔn)則及 其受力分析和強(qiáng)度計(jì)算；其受力分析和強(qiáng)度計(jì)算； 難點(diǎn)難點(diǎn)：斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪、受力分析和強(qiáng)度計(jì)算。斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪、受力分析和強(qiáng)度計(jì)算。 技能要求技能要求 （1 1）齒輪參數(shù)測定；（）齒輪參數(shù)測定；（2 2）齒輪范成實(shí)驗(yàn)；）齒輪范成實(shí)驗(yàn)； 6.1齒輪傳動的特點(diǎn)與類型齒輪傳動的特點(diǎn)與類型 齒輪傳動可以用來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動和動力齒輪傳動可以用來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動和動力。 6.1.16.1.1齒輪傳動的特點(diǎn)齒輪傳動的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： （1 1）工作圓周速度和功率范圍廣；）工作圓周速度和功率范圍

5、廣； （2 2）效率較高，壽命長；）效率較高，壽命長； （3 3）傳動比穩(wěn)定；）傳動比穩(wěn)定； （4 4）工作可靠性高；）工作可靠性高； （5 5）可實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸及交錯軸間的傳動。）可實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸及交錯軸間的傳動。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： （1 1）制造和安裝精度的要求較高，成本也較高；）制造和安裝精度的要求較高，成本也較高； （2 2）不適宜于遠(yuǎn)距離兩軸間的傳動。）不適宜于遠(yuǎn)距離兩軸間的傳動。 齒輪傳動動畫齒輪傳動動畫 6.1齒輪傳動的特點(diǎn)與類型齒輪傳動的特點(diǎn)與類型 6.1.2 6.1.2 齒輪傳動的類齒輪傳動的類 （1 1）按齒輪兩軸線的相對位置，齒輪傳動可分為兩軸平行、）按齒

6、輪兩軸線的相對位置，齒輪傳動可分為兩軸平行、 兩軸不平行（包括：兩軸相交、兩軸交錯）兩類；兩軸不平行（包括：兩軸相交、兩軸交錯）兩類； （2 2）按輪齒的齒向可分為直齒、斜齒、人字齒和曲齒四種。）按輪齒的齒向可分為直齒、斜齒、人字齒和曲齒四種。 交錯軸 交錯軸斜齒輪機(jī)構(gòu) 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu) 兩軸不平行 平行軸 直齒 斜齒 人字齒 外嚙合 內(nèi)嚙合 齒輪齒條圓柱齒輪傳動 錐齒輪 直齒 斜齒 曲齒 6.1齒輪傳動的特點(diǎn)與類型齒輪傳動的特點(diǎn)與類型 平面齒輪傳動動畫 錐齒輪傳動動畫 齒輪傳動動畫 6.2漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn)漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn) 傳動齒輪的常用齒廓有漸開線齒廓、擺線齒廓和圓弧齒傳動齒輪的常用齒廓

7、有漸開線齒廓、擺線齒廓和圓弧齒 廓，其中以漸開線齒廓應(yīng)用最廣，故本章著重討論漸開線廓，其中以漸開線齒廓應(yīng)用最廣，故本章著重討論漸開線 齒輪。齒輪。 6.1.1 6.1.1 漸開線的形成與性質(zhì)漸開線的形成與性質(zhì) 1 1漸開線的形成漸開線的形成 rK O 漸開線漸開線 發(fā)生線發(fā)生線 K K K B A rb 基圓基圓 展角展角 向徑向徑 t t 漸開線的形成漸開線的形成 一直線沿一圓周作純滾動時，一直線沿一圓周作純滾動時， 直線上任意點(diǎn)的軌跡稱為漸開線。直線上任意點(diǎn)的軌跡稱為漸開線。 K K稱為漸開線稱為漸開線 的展角。的展角。 r rK K稱為該基圓的半徑。稱為該基圓的半徑。 AK 6.2漸開線

8、齒廓及嚙合特點(diǎn)漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn) 2 b 2 kk rrBK （2 2）發(fā)生線）發(fā)生線BKBK是漸開線是漸開線K K 點(diǎn)的法線（漸開線的法線必切于基點(diǎn)的法線（漸開線的法線必切于基 圓）圓） B B是漸開線是漸開線K K點(diǎn)的曲率中心；點(diǎn)的曲率中心； BKBK是漸開線是漸開線K K點(diǎn)的曲率半徑；點(diǎn)的曲率半徑； （1 1）發(fā)生線沿基圓滾過的長）發(fā)生線沿基圓滾過的長 度等于基圓上被滾過的弧長，即度等于基圓上被滾過的弧長，即 BK=AB （ 2 2漸開線的性質(zhì)漸開線的性質(zhì) 性質(zhì)性質(zhì)1 性質(zhì)性質(zhì)2 6.2漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn)漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn) 2 2漸開線的性質(zhì)漸開線的性質(zhì) 基圓相同，漸開線形狀相同；

9、基圓相同，漸開線形狀相同； 基圓小，漸開線彎曲；基圓小，漸開線彎曲； 基圓大，漸開線平緩；基圓大，漸開線平緩； 基圓無窮大，漸開線變成直線。基圓無窮大，漸開線變成直線。 （ 3 3）漸開線的形狀取決于基圓的大小。）漸開線的形狀取決于基圓的大小。 點(diǎn)擊動畫點(diǎn)擊動畫 6.2漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn)漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn) （4 4）漸開線齒廓上某點(diǎn)的法線（壓）漸開線齒廓上某點(diǎn)的法線（壓 力方向線），與齒廓上該點(diǎn)速度方向力方向線），與齒廓上該點(diǎn)速度方向 線所夾的銳角線所夾的銳角 ，稱為該點(diǎn)的壓力角。，稱為該點(diǎn)的壓力角。 由性質(zhì)由性質(zhì)2 2可知可知 b cos rOB rOK 6.2漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn)漸開線

10、齒廓及嚙合特點(diǎn) 6.1.2 6.1.2 漸開線齒廓嚙合的基本特性漸開線齒廓嚙合的基本特性 1 1漸開線齒廓傳動比的恒定性漸開線齒廓傳動比的恒定性 b2122 12 21b1 1 rO Pr i rrO P 常數(shù)常數(shù) 證明證明 漸開線上任一點(diǎn)的法線必切漸開線上任一點(diǎn)的法線必切 于基圓于基圓 兩漸開線齒廓接觸點(diǎn)兩漸開線齒廓接觸點(diǎn)K的公法的公法 線線nn 必同時切于兩個基圓，即為兩基必同時切于兩個基圓，即為兩基 圓的內(nèi)公切線圓的內(nèi)公切線N1N2 當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)向一定時，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)向一定時， 無論兩齒廓在何處接觸，其公法線均與無論兩齒廓在何處接觸，其公法線均與 同一內(nèi)公切線同一內(nèi)公切線N1N2重合重合 nn

11、與連心線與連心線 的交點(diǎn)的交點(diǎn)C 為定點(diǎn)為定點(diǎn)得證得證 。 意義意義 漸開線齒輪傳動平穩(wěn)、準(zhǔn)確。漸開線齒輪傳動平穩(wěn)、準(zhǔn)確。 6.2漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn)漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn) 嚙合線、公法線、兩基圓的內(nèi)公切線、正壓力作用線四線嚙合線、公法線、兩基圓的內(nèi)公切線、正壓力作用線四線 重合重合 2 2漸開線齒廓傳力的不變性漸開線齒廓傳力的不變性 嚙合線嚙合線 一對齒廓接觸點(diǎn)的軌跡。一對齒廓接觸點(diǎn)的軌跡。 因?yàn)橐粚u開線齒廓不論在何處接因?yàn)橐粚u開線齒廓不論在何處接 觸，接觸點(diǎn)的公法線都是同一條直線觸，接觸點(diǎn)的公法線都是同一條直線 N1N2， 故故N1N2即為嚙合線，顯然為一即為嚙合線，顯然為一 定直線。定

12、直線。 嚙合角嚙合角 嚙合線嚙合線N1N2與節(jié)圓公切與節(jié)圓公切 線線tt間的夾角間的夾角 ，顯然為一定值。，顯然為一定值。 意義意義 齒輪傳動時，嚙合線為一定齒輪傳動時，嚙合線為一定 直線，則齒輪之間的正壓力方向始終不直線，則齒輪之間的正壓力方向始終不 變，有利于提高齒輪傳動的平穩(wěn)性。變，有利于提高齒輪傳動的平穩(wěn)性。 6.2漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn)漸開線齒廓及嚙合特點(diǎn) 3 3漸開線齒輪中心距的可微變性漸開線齒輪中心距的可微變性 i12 = = = 1 2 O1P O2P rb1 rb2 i12 = = = 1 2 O1P O2 P rb1 rb2 i12 = i12 若若中心距略有誤差中心距略有誤

13、差 意義意義 因制造和安裝誤差、軸承磨損及使用需要（如磨粉因制造和安裝誤差、軸承磨損及使用需要（如磨粉 機(jī)磨輥傳動），使中心距變化時，仍能保持準(zhǔn)確地傳動比和平機(jī)磨輥傳動），使中心距變化時，仍能保持準(zhǔn)確地傳動比和平 穩(wěn)性。穩(wěn)性。 O1 O2 P P O1 O2 rb1 rb2 rb2 rb1 6.3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸的計(jì)算何尺寸的計(jì)算 6.3.1 6.3.1 漸開線齒輪各部分的名稱與代號漸開線齒輪各部分的名稱與代號 o pK r ha hf h rb p pb s e sK eK rf pK ra rK 2.2.齒頂圓：齒頂圓：輪齒的齒頂部位

14、構(gòu)輪齒的齒頂部位構(gòu) 成的圓，用成的圓，用d da a r ra a表表 示其直徑和半徑。示其直徑和半徑。 3.3.齒根圓：齒根圓：輪齒的齒槽底部位構(gòu)輪齒的齒槽底部位構(gòu) 成的圓，用成的圓，用d df f r rf f表表 示其直徑和半徑。示其直徑和半徑。 1.1.齒數(shù)齒數(shù)：齒輪整個圓周上的輪：齒輪整個圓周上的輪 齒的個數(shù)，用齒的個數(shù)，用 z z 表示表示 4.4.基圓基圓 ： 發(fā)生漸開線的圓，用發(fā)生漸開線的圓，用 d db b r rb b表示其直徑和半徑。表示其直徑和半徑。 6.3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸的計(jì)算何尺寸的計(jì)算 5.5.齒厚、齒槽寬和

15、齒距齒厚、齒槽寬和齒距 ： 在半徑為在半徑為r rk k的圓周上相的圓周上相 鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的弧長鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的弧長 稱為該圓周上的齒距稱為該圓周上的齒距p pk k；在；在 該圓周上所量得的一輪齒兩該圓周上所量得的一輪齒兩 側(cè)齒廓間的弧長，稱為齒厚側(cè)齒廓間的弧長，稱為齒厚 S Sk k; ;在該圓周上相鄰兩齒廓在該圓周上相鄰兩齒廓 之間的弧長稱為齒槽寬之間的弧長稱為齒槽寬e ek k。 kkk esp 6.3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸的計(jì)算何尺寸的計(jì)算 4 4分度圓、模數(shù)分度圓、模數(shù) (1) (1) 為確定齒輪各部分的幾何尺寸，在齒輪上

16、選擇一個圓作為確定齒輪各部分的幾何尺寸，在齒輪上選擇一個圓作 為計(jì)算的基準(zhǔn)，該圓稱為分度圓。分度圓上的齒距為計(jì)算的基準(zhǔn)，該圓稱為分度圓。分度圓上的齒距p p、齒厚、齒厚s s、 齒槽寬齒槽寬e e滿足關(guān)系滿足關(guān)系 p=s+ep=s+e，且對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪有，且對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪有 s s= =e e。 (2) (2) 齒輪分度圓直徑齒輪分度圓直徑 d d、齒數(shù)齒數(shù)z z和齒距和齒距p p間的關(guān)系為間的關(guān)系為 d d= z= zp p， d d= z= zp p/。 為便于設(shè)計(jì)、計(jì)算、制造和檢驗(yàn)，令為便于設(shè)計(jì)、計(jì)算、制造和檢驗(yàn)，令 p/p/=mm，mm稱為齒輪稱為齒輪 的模數(shù)，其單位為的模數(shù)，其單位為mm

17、mm，已標(biāo)準(zhǔn)化（表，已標(biāo)準(zhǔn)化（表6-16-1標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列），標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列）， 它是決定齒輪大小的主要參數(shù)之一，它是決定齒輪大小的主要參數(shù)之一，d d = = mzmz。 6.3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸的計(jì)算何尺寸的計(jì)算 5 5壓力角壓力角 即分度圓壓力角，規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為即分度圓壓力角，規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為 = 20= 20。 。它是決定齒輪 。它是決定齒輪 齒廓形狀的主要參數(shù)。齒廓形狀的主要參數(shù)。 b cos r r b coscos 2 mz rr 由漸開線的性質(zhì)可知，漸開線的形狀由基圓決定，故是由漸開線的性質(zhì)可知，漸開線的形狀由基圓決定，故是 決定

18、漸開線齒廓形狀的又一個基本參數(shù)。決定漸開線齒廓形狀的又一個基本參數(shù)。 綜上所述，分度圓是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角綜上所述，分度圓是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角 的圓。的圓。 （6-66-6） （6-76-7） 1 2 sem 6.3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸的計(jì)算何尺寸的計(jì)算 6 6齒頂高、齒根高、全齒高齒頂高、齒根高、全齒高 7 7齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù) 輪齒的齒頂圓和齒根圓之間的徑向尺寸稱為齒全高，用輪齒的齒頂圓和齒根圓之間的徑向尺寸稱為齒全高，用h h表示；表示； 分度圓以上的齒高稱為齒頂高，用分度圓以上的齒高稱為齒

19、頂高，用h ha a表示表示 ； 分度圓以下的齒高稱為齒根高，用分度圓以下的齒高稱為齒根高，用h hf f表示表示 ； 齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù) ha* 齒頂高齒頂高h(yuǎn)a= ha*m 頂隙系數(shù)頂隙系數(shù) c* 齒根高齒根高h(yuǎn)f= (ha*+ c*)m 齒制齒制h ha a* *c c* * 正常齒制正常齒制1 10.250.25 短齒制短齒制0.80.80.30.3 將模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)均定為標(biāo)準(zhǔn)值，且分將模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)均定為標(biāo)準(zhǔn)值，且分 度圓上齒厚等于齒槽寬的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪度圓上齒厚等于齒槽寬的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪 。 6.3漸開線直齒

20、圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸的計(jì)算何尺寸的計(jì)算 6.3.2 6.3.2 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算 齒頂圓直徑齒頂圓直徑 d da a = = d d+2 +2 h ha a = ( = (z z+2+2h ha a* *) )mm 齒根圓齒根圓 d df f = = d d -2 -2 h hf f = (= (z z - 2- 2h ha a* *- - c c* *) )mm 齒厚與齒槽寬齒厚與齒槽寬 s=s= e=e= mm/2/2 齒距齒距 p p = = mm 分度圓直徑分度圓直徑 d d = = mz

21、mz 齒頂高齒頂高 h ha a= = h ha a* *mm 齒根高齒根高 h hf f = (= (h ha a* *+ + c c* *) )mm 齒全高齒全高 h h = = h ha a + +h hf f = (2 = (2 h ha a* *+ +c c* *) )mm 基圓基圓 d db b= = d dcoscos 基圓齒距與法向齒距基圓齒距與法向齒距 p pb b= = p pn n= = p pcoscos 6.3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸的計(jì)算何尺寸的計(jì)算 內(nèi)齒輪的幾何特點(diǎn)：內(nèi)齒輪的幾何特點(diǎn)： 1 1）齒頂圓小于分度圓，）齒

22、頂圓小于分度圓，d da a = = d d - 2 - 2 h ha a = ( = (z z - 2- 2h ha a* *) )mm 2 2）齒根圓大于分度圓，）齒根圓大于分度圓，d df f = = d d +2+2h hf f = (= (z z + 2+ 2h ha a* *+ + c c* *) )mm 3 3）基圓必須小于齒頂圓。）基圓必須小于齒頂圓。 6.3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸的計(jì)算何尺寸的計(jì)算 6.3.3 6.3.3 公法線長度、分度圓弦齒厚與弦齒高公法線長度、分度圓弦齒厚與弦齒高 齒輪在加工、檢驗(yàn)中，常用測量公法線長度或

23、分度圓弦齒齒輪在加工、檢驗(yàn)中，常用測量公法線長度或分度圓弦齒 厚的方法來確保齒輪加工的精度。厚的方法來確保齒輪加工的精度。 1. 1. 公法線長度公法線長度 卡尺在輪齒上跨過若干個齒數(shù)卡尺在輪齒上跨過若干個齒數(shù)k k所量得的齒廓間的所量得的齒廓間的 法向距離，稱為公法線長度，用法向距離，稱為公法線長度，用WW表示。表示。 式中式中 sb基圓齒厚基圓齒厚; pb基圓齒距基圓齒距 =(3 1)Wps bb W=m2.9521（k-0.5）+0.014z m模數(shù)模數(shù) k跨齒數(shù)跨齒數(shù) k=z/9+0.5(取整數(shù)）取整數(shù)） z被測齒輪齒數(shù)被測齒輪齒數(shù) 6.3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與幾漸開線直齒圓柱

24、齒輪的主要參數(shù)與幾 何尺寸的計(jì)算何尺寸的計(jì)算 2 2分度圓弦齒厚與弦齒高分度圓弦齒厚與弦齒高 弦齒厚弦齒厚 輪齒兩側(cè)漸開線與分度圓交輪齒兩側(cè)漸開線與分度圓交 點(diǎn)之間的直線距離點(diǎn)之間的直線距離 稱為分度稱為分度 圓弦齒厚，記作圓弦齒厚，記作 。 AB s 弦齒高弦齒高 齒頂圓到弦齒厚齒頂圓到弦齒厚 的徑向的徑向 距離稱為分度圓弦齒高，記距離稱為分度圓弦齒高，記 作作 。 AB h 90 sinsmz z o * 90 (1cos) 2 z hm h z o a 6.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 6.4.1 6.4.1 正確嚙合條件正確嚙合條件 要使兩對輪齒能正確在

25、同時進(jìn)要使兩對輪齒能正確在同時進(jìn) 行嚙合，則兩齒輪相鄰兩齒同側(cè)齒行嚙合，則兩齒輪相鄰兩齒同側(cè)齒 廓的法線齒距必須相等。廓的法線齒距必須相等。 2211 MKMK 根據(jù)漸開線的性質(zhì)可知，齒根據(jù)漸開線的性質(zhì)可知，齒 輪的法線齒距等于基圓齒距。因輪的法線齒距等于基圓齒距。因 此，一對漸開線齒輪正確地嚙合此，一對漸開線齒輪正確地嚙合 的條件為：兩齒輪基圓齒距相等，的條件為：兩齒輪基圓齒距相等， 即即 21bb pp 6.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 6.4.1 6.4.1 正確嚙合條件正確嚙合條件 2211 coscosmm 正確嚙合條件：模數(shù)相等, 壓力角相等 212

26、1 mmm 1 2 1 2 1b 2b 1 2 1 2 2 1 cos cos z z r r r r r r CO CO i 1111 =coscosppm b1 2222 =coscosppm b2 6.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 6.4.2 6.4.2 漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件及重合度漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件及重合度 起始嚙合點(diǎn)起始嚙合點(diǎn)B B2 2 ， 終止嚙合點(diǎn)終止嚙合點(diǎn)B B1 1 極限嚙合點(diǎn)極限嚙合點(diǎn)N N1 1 ， ， 極限嚙合點(diǎn)極限嚙合點(diǎn)N N2 2 1一對齒輪的嚙合過程一對齒輪的嚙合過程 實(shí)際嚙合線段實(shí)際嚙合線段B B1 1B B2 2 ，

27、 理論嚙合線段理論嚙合線段N N1 1N N2 2 嚙合動畫演示嚙合動畫演示 6.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 連續(xù)傳動條件連續(xù)傳動條件 當(dāng)前一對齒在當(dāng)前一對齒在B1點(diǎn)將要脫離嚙合時，后一點(diǎn)將要脫離嚙合時，后一 對齒正好或已經(jīng)從對齒正好或已經(jīng)從B2點(diǎn)進(jìn)入嚙合。即滿足點(diǎn)進(jìn)入嚙合。即滿足 B1B2pb。 。 重合度重合度1 b 12 p BB 重合度越大，表示同時嚙合的齒對重合度越大，表示同時嚙合的齒對 數(shù)越多或多對齒嚙合的時間越長，齒輪傳數(shù)越多或多對齒嚙合的時間越長，齒輪傳 動越平穩(wěn)，承載能力越高。動越平穩(wěn)，承載能力越高。 6.4.2 6.4.2 漸開線齒輪連續(xù)傳

28、動的條件及重合度漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件及重合度 2 2連續(xù)傳動的條件及重合度連續(xù)傳動的條件及重合度 6.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 6.4.3 6.4.3 標(biāo)準(zhǔn)安裝與標(biāo)準(zhǔn)中心距標(biāo)準(zhǔn)安裝與標(biāo)準(zhǔn)中心距 因?yàn)闈M足正確嚙合條件的一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪，在其分度圓上有因?yàn)闈M足正確嚙合條件的一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪，在其分度圓上有 e e1 1= =s s1 1= =e e2 2= =s s2 2 = =mm/2/2。故當(dāng)兩分度圓與節(jié)圓重合時可實(shí)現(xiàn)無側(cè)。故當(dāng)兩分度圓與節(jié)圓重合時可實(shí)現(xiàn)無側(cè) 隙。隙。 無側(cè)隙無側(cè)隙 正確安裝的兩齒輪間理論上應(yīng)達(dá)到無齒側(cè)間隙。正確安裝的兩齒輪間理論上應(yīng)達(dá)到無齒側(cè)間

29、隙。 于是于是 無側(cè)隙，即一對節(jié)圓上無側(cè)隙，即一對節(jié)圓上 注意，單個齒輪只有分度圓和壓力角，不存在節(jié)圓和嚙合注意，單個齒輪只有分度圓和壓力角，不存在節(jié)圓和嚙合 角。若不按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，則盡管兩齒輪的節(jié)圓相切，但兩角。若不按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，則盡管兩齒輪的節(jié)圓相切，但兩 輪的分度圓不相切輪的分度圓不相切 標(biāo)準(zhǔn)安裝標(biāo)準(zhǔn)安裝 兩分度圓與節(jié)圓重合時的安裝（分度圓相切）兩分度圓與節(jié)圓重合時的安裝（分度圓相切） 外嚙合圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距外嚙合圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距 標(biāo)準(zhǔn)安裝圖標(biāo)準(zhǔn)安裝圖 1122 sese 121212 1 () 2 arrrrm zz 此時，分度圓必與節(jié)圓重合，壓力角等于嚙合角。此時，分

30、度圓必與節(jié)圓重合，壓力角等于嚙合角。 6.5 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 6.5.1 6.5.1 漸開線齒輪的加工方法與切齒原理漸開線齒輪的加工方法與切齒原理 鑄造、模鍛、熱軋、切削鑄造、模鍛、熱軋、切削 切削加工切削加工 仿形法仿形法 展成法（范成法）展成法（范成法） 原理：刀具刃形與被加工齒輪原理：刀具刃形與被加工齒輪 的齒槽形狀相同。的齒槽形狀相同。 機(jī)床：普通銑床。機(jī)床：普通銑床。 刀具：圓盤銑刀、指形銑刀。刀具：圓盤銑刀、指形銑刀。 運(yùn)動：切削運(yùn)動、運(yùn)動：切削運(yùn)動、 進(jìn)給運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動、 分度運(yùn)動。分度運(yùn)動。 1. 1. 仿形法（成形法）仿形法（成形

31、法） 點(diǎn)擊動畫點(diǎn)擊動畫 點(diǎn)擊動畫點(diǎn)擊動畫 6.5 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 刀具的選擇與刀具的選擇與m、 、z有關(guān)，每一種模數(shù)有有關(guān)，每一種模數(shù)有8把銑刀。把銑刀。 每把刀的刀刃形狀，按它加工范圍內(nèi)最少齒數(shù)的齒輪齒每把刀的刀刃形狀，按它加工范圍內(nèi)最少齒數(shù)的齒輪齒 形來設(shè)計(jì)，故加工其它齒數(shù)的齒輪時形來設(shè)計(jì)，故加工其它齒數(shù)的齒輪時存在理論誤差存在理論誤差。 6.5 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 2 2展成法展成法 原理：一對齒輪嚙合時其共軛齒廓互為包絡(luò)線。如將一個原理：一對齒輪嚙合時其共軛齒廓互為包絡(luò)線。如將一個 齒輪做成刀具齒輪

32、做成刀具(刃形是漸開線刃形是漸開線)，并與齒坯仿照一對齒輪嚙合進(jìn)行，并與齒坯仿照一對齒輪嚙合進(jìn)行 相對運(yùn)動相對運(yùn)動(i12 =1/ 2 =z2/z1)，則加工出的齒輪必然是漸開線齒輪。，則加工出的齒輪必然是漸開線齒輪。 點(diǎn)擊畫面演示點(diǎn)擊畫面演示 6.5 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 （1 1）齒輪插刀）齒輪插刀 機(jī)床：插齒機(jī)機(jī)床：插齒機(jī) 運(yùn)動：展成運(yùn)動運(yùn)動：展成運(yùn)動 i12 =1/ 2 =z2/z1 切削運(yùn)動切削運(yùn)動 進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動 讓刀運(yùn)動讓刀運(yùn)動 齒輪插刀插齒齒輪插刀插齒 特點(diǎn)：精度高，生產(chǎn)率較低。特點(diǎn)：精度高，生產(chǎn)率較低。 應(yīng)用：加工單個或多聯(lián)直齒輪。應(yīng)

33、用：加工單個或多聯(lián)直齒輪。 2 2展成法展成法 6.5 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 （2 2）齒條插刀）齒條插刀 機(jī)床：插齒機(jī)機(jī)床：插齒機(jī) 運(yùn)動：展成運(yùn)動運(yùn)動：展成運(yùn)動 v1=2 r2= 2 mz2/2 切削運(yùn)動、切削運(yùn)動、 進(jìn)給運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動、 讓刀運(yùn)動讓刀運(yùn)動 特點(diǎn)：精度高，生產(chǎn)率較低。特點(diǎn)：精度高，生產(chǎn)率較低。 應(yīng)用：加工單個或多聯(lián)直齒輪。應(yīng)用：加工單個或多聯(lián)直齒輪。 齒條插刀插齒齒條插刀插齒 6.5 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 （3 3）齒輪滾刀加工）齒輪滾刀加工 機(jī)床：機(jī)床：滾滾齒機(jī)齒機(jī) 運(yùn)動：展成運(yùn)動運(yùn)動：展成運(yùn)動

34、 i12 =1/ 2 =z2/z1 切削運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動切削運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動 特點(diǎn)：精度較高，生產(chǎn)率高。特點(diǎn)：精度較高，生產(chǎn)率高。 應(yīng)用：加工直齒輪、斜齒輪、蝸輪及齒輪軸。應(yīng)用：加工直齒輪、斜齒輪、蝸輪及齒輪軸。 齒輪滾刀滾齒齒輪滾刀滾齒 6.5 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 展成法總結(jié)：漸開線齒廓及齒輪基本參數(shù)的保證展成法總結(jié)：漸開線齒廓及齒輪基本參數(shù)的保證 漸開線齒廓：靠刀具和漸開線齒廓：靠刀具和展成運(yùn)動展成運(yùn)動i12 =1/ 2 =z2/z1保證；保證； 齒數(shù)齒數(shù)z：靠刀具，及調(diào)整機(jī)床改變：靠刀具，及調(diào)整機(jī)床改變傳動比傳動比i12 =1/ 2 =z2/z1 保

35、證；保證； 模數(shù)模數(shù)m：靠刀具和展成運(yùn)動：靠刀具和展成運(yùn)動 i12 =1/ 2 =z2/z1保證；保證； 壓力角壓力角：靠刀具和展成運(yùn)動：靠刀具和展成運(yùn)動 i12 =1/ 2 =z2/z1保證；保證； 齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)h*a：靠刀具和控制徑向進(jìn)刀量保證；：靠刀具和控制徑向進(jìn)刀量保證； 齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)c*：靠刀具和控制徑向進(jìn)刀量保證；：靠刀具和控制徑向進(jìn)刀量保證； 用同一把齒輪刀具，通過調(diào)節(jié)用同一把齒輪刀具，通過調(diào)節(jié)i12 ，可以加工出相同模數(shù)和，可以加工出相同模數(shù)和 壓力角壓力角 ，不同齒數(shù)的齒輪（包括標(biāo)準(zhǔn)齒輪、變位齒輪）。，不同齒數(shù)的齒輪（包括標(biāo)準(zhǔn)齒輪、變位齒輪）。 6.5.2 根

36、切現(xiàn)象與最少齒數(shù)根切現(xiàn)象與最少齒數(shù) 6.5 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 根切現(xiàn)象用展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，有時會根切現(xiàn)象用展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，有時會將齒根將齒根 部正常的漸開線齒廓切去一部分。部正常的漸開線齒廓切去一部分。 根切后果輪齒彎曲強(qiáng)度和重合度降低。根切后果輪齒彎曲強(qiáng)度和重合度降低。 根切原因根切原因 * min 2 2 17 sin h z a 用齒條插刀或齒輪滾刀加工用齒條插刀或齒輪滾刀加工 、 =1 =1 的齒輪時，可推得不發(fā)生根切現(xiàn)象的最的齒輪時，可推得不發(fā)生根切現(xiàn)象的最 少齒數(shù)為少齒數(shù)為 =20 o* ha 為避免標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪發(fā)生根切現(xiàn)象

37、，一般選擇的齒數(shù)應(yīng)不為避免標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪發(fā)生根切現(xiàn)象，一般選擇的齒數(shù)應(yīng)不 小于小于1717。 根切動畫根切動畫 6.6 變位直齒圓柱齒輪傳動簡介變位直齒圓柱齒輪傳動簡介 6.6.1 變位齒輪的概念變位齒輪的概念 1. 1. 采用變位齒輪的目的采用變位齒輪的目的 避免根切，以選用少于避免根切，以選用少于17的齒數(shù)，減小齒輪尺寸。的齒數(shù)，減小齒輪尺寸。 配湊中心距，以實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)中心距配湊中心距，以實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)中心距(a m (z1+z2)/2)的無側(cè)的無側(cè) 隙嚙合。隙嚙合。 通過正變位，提高小齒輪的強(qiáng)度，使其與大齒輪等強(qiáng)度。通過正變位，提高小齒輪的強(qiáng)度，使其與大齒輪等強(qiáng)度。 6.6 變位直齒圓柱齒

38、輪傳動簡介變位直齒圓柱齒輪傳動簡介 用齒條型刀具加工齒輪，若對刀時中線與被加工齒輪分用齒條型刀具加工齒輪，若對刀時中線與被加工齒輪分 度圓相切，加工出來的齒輪即為標(biāo)準(zhǔn)齒輪（度圓相切，加工出來的齒輪即為標(biāo)準(zhǔn)齒輪（s=e），如若不），如若不 然，加工出來的齒輪稱變位齒輪然，加工出來的齒輪稱變位齒輪(se) 。以切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪的。以切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪的 位置為基準(zhǔn)，刀具所移動的距離稱為變位量，用位置為基準(zhǔn)，刀具所移動的距離稱為變位量，用xm表示，表示，x 稱為變位系數(shù)，稱為變位系數(shù)，m為齒輪模數(shù)。為齒輪模數(shù)。 刀具遠(yuǎn)離輪坯的變位刀具遠(yuǎn)離輪坯的變位 為正變位（為正變位（x0），切出），切出 的齒輪稱為的齒輪稱

39、為正變位齒輪；正變位齒輪； 刀具移近輪坯的變位為刀具移近輪坯的變位為 負(fù)變位（負(fù)變位（x0），相應(yīng)切出），相應(yīng)切出 的齒輪稱為的齒輪稱為負(fù)變位齒輪負(fù)變位齒輪。 標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪 2.2.變位齒輪的概念及幾何尺寸變化變位齒輪的概念及幾何尺寸變化 6.6 變位直齒圓柱齒輪傳動簡介變位直齒圓柱齒輪傳動簡介 變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪比較變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪比較 由于齒條在不同高度上的齒距由于齒條在不同高度上的齒距 p、壓力角、壓力角都是相同的，所以無論都是相同的，所以無論 齒條刀具位置如何變化，切出的變齒條刀具位置如何變化，切出的變 位齒輪模數(shù)、壓力角都與齒條中線位齒輪模數(shù)、壓力角都與齒條中線 上的相同，為標(biāo)

40、準(zhǔn)值。上的相同，為標(biāo)準(zhǔn)值。 變位齒輪的某些尺寸變位齒輪的某些尺寸 是非標(biāo)準(zhǔn)的，例如正變位是非標(biāo)準(zhǔn)的，例如正變位 齒輪的齒厚和齒頂高變大，齒輪的齒厚和齒頂高變大， 齒槽寬和齒根高變小等。齒槽寬和齒根高變小等。 分度圓直徑、基圓直徑與標(biāo)準(zhǔn)分度圓直徑、基圓直徑與標(biāo)準(zhǔn) 齒輪也相同。其齒廓曲線和標(biāo)準(zhǔn)齒齒輪也相同。其齒廓曲線和標(biāo)準(zhǔn)齒 輪的齒廓曲線為同一基圓形成的漸輪的齒廓曲線為同一基圓形成的漸 開線，只是使用的部位不同。開線，只是使用的部位不同。 6.6 變位直齒圓柱齒輪傳動簡介變位直齒圓柱齒輪傳動簡介 6.6.2 變位齒輪傳動的類型變位齒輪傳動的類型 1 1零傳動零傳動 若若 時，為零傳動，分兩種情況：

41、時，為零傳動，分兩種情況： 12 0 xxx （1）若）若 稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，也稱為第一類零傳動；稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，也稱為第一類零傳動； 12 0 xx （2）若）若 ，稱為高度變位齒輪，也稱為第二類零，稱為高度變位齒輪，也稱為第二類零 傳動；其安裝中心距傳動；其安裝中心距 ，嚙合角，嚙合角 ；全齒高不變，只；全齒高不變，只 是兩個齒輪的齒頂高和齒根高發(fā)生了變化。是兩個齒輪的齒頂高和齒根高發(fā)生了變化。 12 0 xx aa 2 2正傳動正傳動 若若 時，為正傳動。此時，中心距時，為正傳動。此時，中心距 ，嚙合角，嚙合角 ，故又稱為正角變位齒輪傳動。適當(dāng)分配變位系數(shù)的正傳，故又稱為正角變位齒輪傳

42、動。適當(dāng)分配變位系數(shù)的正傳 動有利于提高其強(qiáng)度和使用壽命，故在機(jī)械中被廣泛使用。動有利于提高其強(qiáng)度和使用壽命，故在機(jī)械中被廣泛使用。 12 0 xxx aa 6.6 變位直齒圓柱齒輪傳動簡介變位直齒圓柱齒輪傳動簡介 2 2正傳動正傳動 若若 時，為正傳動。此時，中心距時，為正傳動。此時，中心距 ，嚙合角，嚙合角 ，故又稱為負(fù)角變位齒輪傳動。這種傳動對齒輪根部強(qiáng)度，故又稱為負(fù)角變位齒輪傳動。這種傳動對齒輪根部強(qiáng)度 有削弱作用，通常只在需要調(diào)整中心距時才使用。有削弱作用，通常只在需要調(diào)整中心距時才使用。 12 0 xxx aa 6.7 圓柱齒輪的傳動精度簡介圓柱齒輪的傳動精度簡介 1 1傳遞運(yùn)動的

43、準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性 6.7.1 齒輪傳動的使用要求齒輪傳動的使用要求 根據(jù)齒輪傳動的使用要求，齒輪精度主要包括傳動精度和齒根據(jù)齒輪傳動的使用要求，齒輪精度主要包括傳動精度和齒 側(cè)間隙兩方面。側(cè)間隙兩方面。 2 2傳動的平穩(wěn)性傳動的平穩(wěn)性 3 3載荷分布的均勻性載荷分布的均勻性 4 4傳動側(cè)隙的合理性傳動側(cè)隙的合理性 6.7 圓柱齒輪的傳動精度簡介圓柱齒輪的傳動精度簡介 6.7.2 齒輪傳動精度等級的選擇及應(yīng)用范圍齒輪傳動精度等級的選擇及應(yīng)用范圍 國家標(biāo)準(zhǔn)（國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 10095.1-2008）對齒輪同側(cè)齒面公差規(guī)定了）對齒輪同側(cè)齒面公差規(guī)定了 13個精度等級，其中個精度等級，其中0

44、級的精度最高，級的精度最高，12級的精度最低，常用級的精度最低，常用 的精度等級為的精度等級為69級。在設(shè)計(jì)齒輪時，齒輪精度等級的選擇可級。在設(shè)計(jì)齒輪時，齒輪精度等級的選擇可 參考表參考表6-4。 在齒輪標(biāo)準(zhǔn)（在齒輪標(biāo)準(zhǔn)（GB/T10095.2-2008）中，按照誤差的特性及對傳）中，按照誤差的特性及對傳 動性能的主要影響，將齒輪每個精度等級的各項(xiàng)公差相應(yīng)分為動性能的主要影響，將齒輪每個精度等級的各項(xiàng)公差相應(yīng)分為 三個公差組。第三個公差組。第公差組反映齒輪傳動的準(zhǔn)確性；第公差組反映齒輪傳動的準(zhǔn)確性；第公差組公差組 描述傳動的平穩(wěn)性；第描述傳動的平穩(wěn)性；第公差組描述載荷分布的均勻性。根據(jù)公差組描

45、述載荷分布的均勻性。根據(jù) 不同機(jī)器和不同作用，一個齒輪的公差等級可選為相同的，也不同機(jī)器和不同作用，一個齒輪的公差等級可選為相同的，也 可根據(jù)需要選擇不同的公差等級?？筛鶕?jù)需要選擇不同的公差等級。 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及 熱處理熱處理 疲勞折斷：齒根在循環(huán)變化的彎曲應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生疲勞疲勞折斷：齒根在循環(huán)變化的彎曲應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生疲勞 裂紋，裂紋不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致齒根彎曲疲勞折斷。裂紋，裂紋不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致齒根彎曲疲勞折斷。 過載折斷：輪齒過載或受沖擊載荷作用時，突然彎曲折斷。過載折斷：輪齒過載或受沖擊載荷作用時，突然彎曲折斷。

46、直齒輪易發(fā)生全齒折斷，斜齒輪易發(fā)生局部折斷。直齒輪易發(fā)生全齒折斷，斜齒輪易發(fā)生局部折斷。 抗折斷措施：采用韌性材料，提高制造精度，降低齒根應(yīng)抗折斷措施：采用韌性材料，提高制造精度，降低齒根應(yīng) 力集中，避免過載和沖擊等。力集中，避免過載和沖擊等。 6.8.1 齒輪的失效形式齒輪的失效形式 點(diǎn)擊動畫點(diǎn)擊動畫 1 1輪齒折斷輪齒折斷 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及 熱處理熱處理 輪齒工作時，兩齒面在理論上為線接觸，但由于齒面的彈輪齒工作時，兩齒面在理論上為線接觸，但由于齒面的彈 性變形而形成微小的接觸面積，使其表層的局部應(yīng)力很大，此性變形而形成微小的

47、接觸面積，使其表層的局部應(yīng)力很大，此 應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。齒輪傳動時，接觸應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。齒輪傳動時，接觸應(yīng)力按脈動循環(huán)變化， 齒面在此接觸應(yīng)力長時間地反復(fù)作用下，在齒根表層靠近節(jié)線齒面在此接觸應(yīng)力長時間地反復(fù)作用下，在齒根表層靠近節(jié)線 處出現(xiàn)微小的疲勞裂紋，加之潤滑油滲入裂紋，加速了裂紋的處出現(xiàn)微小的疲勞裂紋，加之潤滑油滲入裂紋，加速了裂紋的 擴(kuò)展，最終導(dǎo)致齒面金屬以甲殼狀的小微粒剝落，從而形成麻擴(kuò)展，最終導(dǎo)致齒面金屬以甲殼狀的小微粒剝落，從而形成麻 點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為齒面點(diǎn)蝕 2 2齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及齒輪

48、的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及 熱處理熱處理 輪齒在嚙合過程中，因?yàn)檩嘄X在嚙合過程中，因?yàn)?在節(jié)線處同時嚙合齒對數(shù)少，接在節(jié)線處同時嚙合齒對數(shù)少，接 觸應(yīng)力大，且在節(jié)點(diǎn)處齒廊相對觸應(yīng)力大，且在節(jié)點(diǎn)處齒廊相對 滑動速度小，油膜不易形成，摩滑動速度小，油膜不易形成，摩 擦力大，所以點(diǎn)蝕大多出現(xiàn)在靠擦力大，所以點(diǎn)蝕大多出現(xiàn)在靠 近節(jié)線的齒根表面上。近節(jié)線的齒根表面上。 對于軟齒面（齒面硬度對于軟齒面（齒面硬度 350HBS）的閉式齒輪傳動常）的閉式齒輪傳動常 因齒面疲勞點(diǎn)蝕而失效。因齒面疲勞點(diǎn)蝕而失效。 抗點(diǎn)蝕措施：提高齒面硬度和齒面加工精度；選用黏度抗點(diǎn)蝕措施：提高齒面硬度和齒面加工精度；選用黏

49、度 合適的潤滑油等。合適的潤滑油等。 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及 熱處理熱處理 3 3齒面膠合齒面膠合 在高速或低速重載的齒輪傳動中，由于齒面間壓力很大，相對在高速或低速重載的齒輪傳動中，由于齒面間壓力很大，相對 滑動時引起的摩擦使齒面工作區(qū)局部產(chǎn)生極高的瞬時溫度，致使滑動時引起的摩擦使齒面工作區(qū)局部產(chǎn)生極高的瞬時溫度，致使 齒面間的油膜破裂，造成齒面金屬直接接觸并相互粘結(jié)。當(dāng)兩齒齒面間的油膜破裂，造成齒面金屬直接接觸并相互粘結(jié)。當(dāng)兩齒 面繼續(xù)相對滑動時，較軟齒面的金屬沿滑動方向被撕下而形成溝面繼續(xù)相對滑動時，較軟齒面的金屬沿滑動方向被撕下

50、而形成溝 紋狀，這種現(xiàn)象稱為膠合。紋狀，這種現(xiàn)象稱為膠合。 選用抗膠合的添加劑或特殊高粘度合成齒輪油并限制油溫；選用抗膠合的添加劑或特殊高粘度合成齒輪油并限制油溫； 選用抗膠合能力好的齒輪副材料；采用不同材料制造配對齒輪，選用抗膠合能力好的齒輪副材料；采用不同材料制造配對齒輪， 或一對齒輪采用同種材料不同硬度的方法，均可有效防止膠合或一對齒輪采用同種材料不同硬度的方法，均可有效防止膠合 產(chǎn)生。產(chǎn)生。 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及 熱處理熱處理 4 4齒面磨損齒面磨損 齒面磨損主要有兩種情況：一是由于輪齒接觸表面間的相對齒面磨損主要有兩種情況：

51、一是由于輪齒接觸表面間的相對 滑動引起的摩擦；二是由于灰塵，特別是外界硬質(zhì)顆粒進(jìn)入嚙合滑動引起的摩擦；二是由于灰塵，特別是外界硬質(zhì)顆粒進(jìn)入嚙合 工作面間時，使齒面產(chǎn)生磨粒磨損。嚴(yán)重的磨損會造成齒側(cè)間隙工作面間時，使齒面產(chǎn)生磨粒磨損。嚴(yán)重的磨損會造成齒側(cè)間隙 不斷增大，甚至齒廓漸開線明顯失真（圖不斷增大，甚至齒廓漸開線明顯失真（圖6-25），嚴(yán)重時導(dǎo)致輪），嚴(yán)重時導(dǎo)致輪 齒變薄而折斷，從而導(dǎo)致齒輪傳動失效。齒變薄而折斷，從而導(dǎo)致齒輪傳動失效。 保證工作環(huán)境清潔，定期清潔和更換潤滑油，降低表面粗糙保證工作環(huán)境清潔，定期清潔和更換潤滑油，降低表面粗糙 度值，提高齒面硬度，增大模數(shù)等方法，均可防止齒面

52、過快磨損。度值，提高齒面硬度，增大模數(shù)等方法，均可防止齒面過快磨損。 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及 熱處理熱處理 齒輪在重載時，較軟的齒面會因齒輪在重載時，較軟的齒面會因 材料發(fā)生屈服而產(chǎn)生局部的塑性變形，材料發(fā)生屈服而產(chǎn)生局部的塑性變形， 使齒廓失去正確的齒形，從而使嚙合使齒廓失去正確的齒形，從而使嚙合 不平穩(wěn)，噪聲及振動增大，齒輪無法不平穩(wěn)，噪聲及振動增大，齒輪無法 正常嚙合傳動。這種失效通常發(fā)生在正常嚙合傳動。這種失效通常發(fā)生在 嚴(yán)重過載及頻繁起動的傳動中。嚴(yán)重過載及頻繁起動的傳動中。 采用增加潤滑油粘度，提高齒面采用增加潤滑油粘度，提

53、高齒面 硬度等措施，均可有效防止齒面塑性硬度等措施，均可有效防止齒面塑性 變形出現(xiàn)。變形出現(xiàn)。 5 5齒面塑性變形齒面塑性變形 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及 熱處理熱處理 6.8.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 對于軟齒面（硬度對于軟齒面（硬度350HBW）的閉式齒輪傳動，齒面）的閉式齒輪傳動，齒面 點(diǎn)蝕將是主要的失效形式。通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再點(diǎn)蝕將是主要的失效形式。通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再 作齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。作齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 對于硬齒面（硬度對于硬齒面（硬度350HBW）的閉式齒輪傳動，齒根疲勞）的閉式齒輪傳動，齒根疲勞

54、 折斷將是主要失效形式。通常按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再作折斷將是主要失效形式。通常按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再作 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。 對于開式傳動，其主要失效形式將是齒面磨損。通常只能對于開式傳動，其主要失效形式將是齒面磨損。通常只能 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再將所求得的模數(shù)增大按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再將所求得的模數(shù)增大1020 針對齒面疲勞點(diǎn)蝕針對齒面疲勞點(diǎn)蝕建立齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算；建立齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算； 針對輪齒折斷針對輪齒折斷建立齒根抗彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算；建立齒根抗彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算； 設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)思路： 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及

55、齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及 熱處理熱處理 6.8.3 齒輪的常用材料、熱處理方法齒輪的常用材料、熱處理方法 齒面硬，齒芯韌，齒面硬，齒芯韌，易于加工及熱處理。易于加工及熱處理。 齒輪的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼和鑄鐵齒輪的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼和鑄鐵 等。除普通用途的尺寸較小的齒輪采用圓軋鋼外，大多數(shù)齒等。除普通用途的尺寸較小的齒輪采用圓軋鋼外，大多數(shù)齒 輪都采用鍛鋼制造；對形狀復(fù)雜、直徑較大輪都采用鍛鋼制造；對形狀復(fù)雜、直徑較大(d500mm ),和不和不 易鍛造的齒輪，可采用鑄鋼；對傳遞功率不大、低速、無沖易鍛造的齒輪，可采用鑄鋼；對傳遞功率不大、低速

56、、無沖 擊的開式傳動的齒輪，可選用灰鑄鐵。為盡量使一對大小齒擊的開式傳動的齒輪，可選用灰鑄鐵。為盡量使一對大小齒 輪的壽命相當(dāng)，當(dāng)選用金屬制的軟齒面齒輪時，配對兩輪齒輪的壽命相當(dāng)，當(dāng)選用金屬制的軟齒面齒輪時，配對兩輪齒 面的硬度差應(yīng)保持在面的硬度差應(yīng)保持在 30-50HBW或者更多。齒輪常用材料、或者更多。齒輪常用材料、 熱處理及其應(yīng)用見表熱處理及其應(yīng)用見表6-5。 常用材料常用材料 6.8 齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、常用材料及 熱處理熱處理 熱處理方法熱處理方法 1.調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 2. 正火正火 3. 表面淬火表面淬火 4. 滲碳淬火滲碳淬火 5. 滲氮滲氮

57、6.9標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 6.9.1 齒輪的受力分析齒輪的受力分析 設(shè)一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝，齒廓在設(shè)一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝，齒廓在P點(diǎn)接觸，略去點(diǎn)接觸，略去f不計(jì)，不計(jì)， 輪齒間的總壓力為輪齒間的總壓力為n , 沿嚙合線指向齒面。對沿嚙合線指向齒面。對n進(jìn)行分解進(jìn)行分解： d1為小齒輪分度圓直徑，為小齒輪分度圓直徑，mm； 為分度圓壓力角；為分度圓壓力角； 1為小齒輪轉(zhuǎn)矩，為小齒輪轉(zhuǎn)矩，mm； 1 6 1 1055. 9 n P T P為功率，為功率，kw； n1為為小齒輪小齒輪轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速，r/min。 1 t1 1 r1t1 t11

58、 n1 1 2 = =tan 2 = coscos T F d FF FT F d 1. 1. 受力分析受力分析 6.9標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 2. 2. 方向判別方向判別 力的方向：力的方向： 作用在在主動輪嚙合點(diǎn)處的切作用在在主動輪嚙合點(diǎn)處的切 向力向力Ft1的方向與嚙合點(diǎn)的線速度的方向與嚙合點(diǎn)的線速度 方向相反；從動輪上切向力力方向相反；從動輪上切向力力Ft2 與嚙合點(diǎn)的線速度方向相同。與嚙合點(diǎn)的線速度方向相同。 徑向力徑向力Fr1與與Fr2的方向分別指的方向分別指 向各自的輪心。向各自的輪心。 兩輪各分力方向的判斷方法 6.9標(biāo)

59、準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 6.9.2 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 1. 1. 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 3 1 2 153. 3 u uKTZ dH E 1 d 經(jīng)一系列簡化，漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的齒面接經(jīng)一系列簡化，漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的齒面接 觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為 校核公式校核公式 設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式 “+”“+”用于外嚙合合，用于外嚙合合，“”用于內(nèi)嚙合；用于內(nèi)嚙合； 材料的彈性系數(shù)材料的彈性系數(shù) 齒面的實(shí)際最大接觸應(yīng)力，齒面的實(shí)際最大接觸應(yīng)力，MPaMPa； K K 載荷系數(shù)；載荷系數(shù)

60、； E Z H 式中式中 1 HEH 2 1 1 3.53 KTu Z ubd 6.9標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 6.9.1 齒輪的受力分析齒輪的受力分析 3 1 2 153. 3 u uKTZ dH E 1 d 校核公式校核公式 設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式 小齒輪上的理論轉(zhuǎn)矩，小齒輪上的理論轉(zhuǎn)矩，Nmm； u齒數(shù)比（大齒輪的齒數(shù)比小齒輪的齒數(shù)）齒數(shù)比（大齒輪的齒數(shù)比小齒輪的齒數(shù)） b輪齒的工作寬度，輪齒的工作寬度，mm； 小齒輪的分度圓直徑，小齒輪的分度圓直徑，mm； 1 T 1 d d 1 d b d 齒寬系數(shù)；齒寬系數(shù)； 式中式中 1. 1.