第12章齒輪傳動

1、江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 第第12章齒輪傳動章齒輪傳動 12-2輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 12-3齒輪材料及選用原則齒輪材料及選用原則 12-4齒輪傳動的計算載荷齒輪傳動的計算載荷 12-5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 12-7標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪傳動的強度計算標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪傳動的強度計算 12-8齒輪傳動的效率和潤滑齒輪傳動的效率和潤滑 12-9齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12-1概述概述 12-6標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作用：作用： 不僅用來傳遞運動、而且還要

2、傳遞動力。不僅用來傳遞運動、而且還要傳遞動力。 要求：要求： 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、足夠的承載能力。運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、足夠的承載能力。 分分 類類 開式傳動開式傳動 有簡單防護(hù)罩，大齒輪浸入油池，潤 滑得到改善、適于非重要應(yīng)用； 裸露、灰塵、易磨損，適于低速傳動。 12-1概述概述 半開式傳動半開式傳動 閉式傳動閉式傳動全封閉、潤滑良好、適于重要應(yīng)用。 按類按類 型分型分 按裝置按裝置 型式分型式分 按使按使 用情用情 況分況分軟齒面齒輪軟齒面齒輪（齒面硬度350HBS） 直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動 斜齒圓柱齒輪傳斜齒圓柱齒輪傳 錐齒輪傳動錐齒輪傳動 人字齒輪傳動人字齒輪傳動 動力齒輪動力齒輪 傳動齒輪傳動

3、齒輪 按齒面按齒面 硬度分硬度分硬齒面齒輪硬齒面齒輪（齒面硬度350HBS） 以動力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動。 以運動準(zhǔn)確為主，一般為輕載高精度傳動。 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 齒輪傳動的特點：齒輪傳動的特點： 傳動效率高傳動效率高可達(dá)可達(dá)99；在常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率為最高； 結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊; ;與帶傳動、鏈傳動相比，在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間一般較小； 工作可靠，壽命長；工作可靠，壽命長；與各類傳動相比 傳動比穩(wěn)定傳動比穩(wěn)定; ;無論是平均值還是瞬時值。這也是齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用的原因之一； 制造及安裝精

4、度要求高，價格較貴。制造及安裝精度要求高，價格較貴。與帶傳動、鏈傳動相比 模數(shù)模數(shù)m、齒數(shù)、齒數(shù)z、螺旋角、螺旋角以及壓力角以及壓力角a a、 齒高系數(shù)齒高系數(shù) h*a、徑向間隙系數(shù)、徑向間隙系數(shù)c*。 齒輪的主要參數(shù)：齒輪的主要參數(shù)： 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 齒輪傳動的精度等級齒輪傳動的精度等級 國標(biāo)國標(biāo)GBGB-1009510095-8888給齒輪副規(guī)定了給齒輪副規(guī)定了1212個精度等級。個精度等級。 其中其中1 1級最高，級最高，1212級最低，級最低，常用的為常用的為6 69級精度級精度。 按照誤差的特性及它們對傳動性能的主要影響，按照誤差的特性及它們對傳動性能的主要影響

5、， 將齒輪的各項公差分成三組，分別反映傳遞運動的將齒輪的各項公差分成三組，分別反映傳遞運動的準(zhǔn)準(zhǔn) 確性確性，傳動的，傳動的平穩(wěn)性平穩(wěn)性和載荷分布的和載荷分布的均勻性均勻性。 精度選擇是以傳動的精度選擇是以傳動的用途，使用條件，傳遞功率，用途，使用條件，傳遞功率， 圓周速度圓周速度等為依據(jù)來確定。等為依據(jù)來確定。 學(xué)習(xí)本章的目的學(xué)習(xí)本章的目的 本章學(xué)習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動的設(shè)計方法，本章學(xué)習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動的設(shè)計方法， 也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，能設(shè)計出也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，能設(shè)計出 傳動可靠的齒輪。傳動可靠的齒輪。 設(shè)計齒輪設(shè)計齒輪設(shè)計確定齒輪的主要參數(shù)以及

6、結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計確定齒輪的主要參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式。 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 12-2輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷 潘存云教授研制 一般發(fā)生在齒根處，嚴(yán)重 過載突然斷裂、疲勞折斷。 一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 失效形式失效形式 潘存云教授研制 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 提高輪齒抗折斷能力的措施：提高輪齒抗折斷能力的措施： （1）增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒 根應(yīng)力集中；根應(yīng)力集中； （2）增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線上受載較為增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線上受載較為

7、 均勻；均勻； （3）采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠 的韌性；的韌性； （4）采用噴丸、滾壓等工藝對，對齒根表層進(jìn)行強采用噴丸、滾壓等工藝對，對齒根表層進(jìn)行強 化處理?；幚怼?江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 齒面接觸疲勞齒面接觸疲勞 齒面接觸應(yīng)力按脈動循環(huán)變 化當(dāng)超過疲勞極限時，表面 產(chǎn)生微裂紋、高壓油擠壓使 裂紋擴展、微粒剝落。點蝕 首先出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越 硬，抗點蝕能力越強。軟齒 面閉式齒輪傳動常因點蝕而 失效。 齒面點蝕齒面點蝕 10-2輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷輪

8、齒折斷 失效形式失效形式 一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 措施：措施： 1.提高齒面硬度提高齒面硬度 2.采用粘度較高的潤滑油采用粘度較高的潤滑油 3.采用大的變位系數(shù)，以增大綜合曲率半徑采用大的變位系數(shù)，以增大綜合曲率半徑 4.減小動載荷減小動載荷 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 齒面點蝕齒面點蝕 齒面膠合齒面膠合 高速重載傳動中，常因嚙合區(qū)溫 度升高而引起潤滑失效，致使齒 面金屬直接接觸而相互粘連。當(dāng) 齒面向?qū)瑒訒r，較軟的齒面沿 滑動方向被撕下而形成溝紋。 措施：措施： 1.提高齒面硬度提高齒面硬度 2.減小齒面粗糙度減小齒面粗糙度 3.增加潤滑油粘度增加潤滑

9、油粘度低速 4.加抗膠合添加劑加抗膠合添加劑高速 10-2輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷 失效形式失效形式 一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 齒面膠合齒面膠合 齒面磨損齒面磨損 措施：措施：1.減小齒面粗糙度減小齒面粗糙度 2.改善潤滑條件，清潔環(huán)境改善潤滑條件，清潔環(huán)境 磨粒磨損磨粒磨損 跑合磨損跑合磨損 齒面點蝕齒面點蝕 12-2輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷 失效形式失效形式 一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 3.提高齒面硬度提高齒面硬度

10、江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 從動齒從動齒 主動齒主動齒 從動齒從動齒 主動齒主動齒 從動齒從動齒 主動齒主動齒 從動齒從動齒 主動齒主動齒 潘存云教授研制 齒面膠合齒面膠合 齒面磨損齒面磨損 齒面點蝕齒面點蝕 10-2輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷輪齒折斷 失效形式失效形式 齒面塑性變形齒面塑性變形 一、輪齒的失效形式一、輪齒的失效形式 潘存云教授研制 表面凸出表面凸出表面凹陷表面凹陷 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 二、齒輪的二、齒輪的設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則 保證足夠的齒根彎曲疲勞強度，以免發(fā)生齒根折斷保證足夠的齒根彎曲疲勞強度，以免發(fā)生

11、齒根折斷 保證足夠的齒面接觸疲勞強度，以免發(fā)生齒面點蝕保證足夠的齒面接觸疲勞強度，以免發(fā)生齒面點蝕 由工程實踐得知：由工程實踐得知： 閉式軟齒面齒輪傳動，以保證齒面接觸疲勞強度為主閉式軟齒面齒輪傳動，以保證齒面接觸疲勞強度為主 對高速重載齒輪傳動，除以上兩設(shè)計準(zhǔn)則外，還應(yīng)對高速重載齒輪傳動，除以上兩設(shè)計準(zhǔn)則外，還應(yīng) 按齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計按齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計 閉式硬齒面或開式齒輪傳動，以保證齒根彎曲疲勞閉式硬齒面或開式齒輪傳動，以保證齒根彎曲疲勞 強度為主強度為主 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 一、對齒輪材料性能的要求一、對齒輪材料性能的要求 齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折

12、斷能力齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折斷能力 齒面應(yīng)有較強的抗點蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力齒面應(yīng)有較強的抗點蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力 即要求：齒面硬、芯部韌。即要求：齒面硬、芯部韌。 12-3齒輪材料及選用準(zhǔn)則齒輪材料及選用準(zhǔn)則 常用常用齒齒 輪材料輪材料 鍛鋼鍛鋼 鑄鋼鑄鋼 鑄鐵鑄鐵 常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒 輪材料；輪材料； 適用于高速、輕載、且要求降低適用于高速、輕載、且要求降低 噪聲的場合。噪聲的場合。 非金屬材料非金屬材料 二、常用齒輪材料二、常用齒輪材料 鋼材的韌性好，耐沖擊，通過熱處理和化學(xué)處理鋼材的韌性好，耐沖擊，通過熱處理和化學(xué)處

13、理 可改善材料的機械性能，最適于用來制造齒輪。可改善材料的機械性能，最適于用來制造齒輪。 耐磨性及強度較好，常用于大尺寸齒輪。耐磨性及強度較好，常用于大尺寸齒輪。 含碳量為含碳量為0.15 0.15 % 0.6%0.6%的碳素鋼或合金。的碳素鋼或合金。 一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 熱處理方法熱處理方法 表面淬火表面淬火 滲碳淬火滲碳淬火 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 正火正火 滲氮滲氮 一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr等。等。 表面淬火后輪齒變形小，可不磨齒，硬度可達(dá)表面淬火后輪齒變形

14、小，可不磨齒，硬度可達(dá) 5256HRC，面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。，面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。 1.1.表面淬火表面淬火 高頻淬火、火焰淬火高頻淬火、火焰淬火 三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理 2. 2. 滲碳淬火滲碳淬火 滲碳鋼為含碳量滲碳鋼為含碳量0.15 % 0.25%的低碳鋼和低碳合的低碳鋼和低碳合 金鋼，如金鋼，如20、20Cr等。齒面硬度達(dá)等。齒面硬度達(dá)5662HRC，齒面，齒面 接觸強度高，耐磨性好，齒芯韌性高。常用于受沖擊接觸強度高，耐磨性好，齒芯韌性高。常用于受沖擊 載荷的重要傳動。通常滲碳淬火后要磨齒。載荷的重要傳動。通常滲碳淬火后要磨齒

15、。 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如4545、 40Cr40Cr、35SiMn35SiMn等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為： 220260HBS 220260HBS 。因為硬度不高，故可在熱處理后精。因為硬度不高，故可在熱處理后精 切齒形，且在使用中易于跑合。切齒形，且在使用中易于跑合。 3.3.調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 4. 正火正火 正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和 切削性能。機械強度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火切削性能。機械強度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火 處理

16、。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。處理。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。 滲氮是一種化學(xué)處理。滲氮后齒面硬度可達(dá)滲氮是一種化學(xué)處理。滲氮后齒面硬度可達(dá) 6062HRC。氮化處理溫度低，輪齒變形小，適用于難。氮化處理溫度低，輪齒變形小，適用于難 以磨齒的場合，如內(nèi)齒輪。材料為：以磨齒的場合，如內(nèi)齒輪。材料為：38CrMoAlA. 5. 滲氮滲氮 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 特點及應(yīng)用：特點及應(yīng)用： 調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，HBS 350HBS 350，屬軟屬軟 齒面，工藝簡單、用于一般傳動。當(dāng)大小齒輪都是軟齒面，工藝簡單、用于一般傳動。當(dāng)大小齒輪都是軟 齒面時，

17、因小齒輪轉(zhuǎn)速高，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)多，故壽命齒面時，因小齒輪轉(zhuǎn)速高，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)多，故壽命 較短。所以在選材和熱處理時，小輪比大輪硬度高較短。所以在選材和熱處理時，小輪比大輪硬度高: : 3050HBS3050HBS 表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面硬度高，硬度高， 屬硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于屬硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于 結(jié)構(gòu)緊湊的場合。結(jié)構(gòu)緊湊的場合。 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 四、齒輪材料選用的基本原則四、齒輪材料選用的基本原則 (1)(1)齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強度、壽齒輪材料必須滿足工作條件的要

18、求，如強度、壽 命、可靠性、經(jīng)濟性等；命、可靠性、經(jīng)濟性等； (2)(2)應(yīng)考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理應(yīng)考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理 和制造工藝；和制造工藝； (3)(3)正火碳鋼，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊正火碳鋼，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊 下工作的齒輪；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于在中等沖擊載荷下工作的齒輪；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于在中等沖擊載荷 下工作的齒輪；下工作的齒輪； (6)(6)鋼制軟齒面齒輪，其配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保鋼制軟齒面齒輪，其配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保 持在持在3050HBS或更多?；蚋唷?(4)(4)合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工合金鋼常用于

19、制作高速、重載并在沖擊載荷下工 作的齒輪；作的齒輪； (5)(5)航空齒輪要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處航空齒輪要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處 理的高強度合金鋼；理的高強度合金鋼； 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 O2 O1 t t 1 （主動）（主動） N1 N2 c d1 2 Fn T1 1 1 t 2 = d T F acos/= tn FF atan= tr2r1 FFF 圓周力圓周力 徑向力徑向力 法向力法向力 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 mmN1055.9=10= 1 6 1 6 1 n PP T P P傳遞的功率傳遞的功率( (kwkw) )， 1

20、 1小齒輪上的角速度，小齒輪上的角速度， n n1 1小齒輪上的轉(zhuǎn)速，小齒輪上的轉(zhuǎn)速，d d1 1小齒輪上的分度圓直徑，小齒輪上的分度圓直徑， 壓力角。壓力角。 方向：徑向心、周向切（主反從同）方向：徑向心、周向切（主反從同） 潘存云教授研制 O2 2 （從動）（從動） O1 N1 N2 tt 1 （主動）（主動） T1 c d1 2 d2 2 Ft Fr Fn Fn 一、一、輪齒受力分析輪齒受力分析 12-4直齒齒輪傳動的作用力及計算載荷直齒齒輪傳動的作用力及計算載荷 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 實際圓周力：實際圓周力： t KFF tc K為載荷系數(shù)，其值為：為載荷系數(shù)，其值為：

21、KKA Kv K K 式中式中KA 使用系數(shù)，考慮外部因素引起的動載荷使用系數(shù)，考慮外部因素引起的動載荷 Kv 動載系數(shù)，考慮嚙合誤差引起的內(nèi)部附加動載系數(shù)，考慮嚙合誤差引起的內(nèi)部附加 動載荷動載荷 K齒間載荷分配系數(shù)，考慮同時嚙合的各對齒間載荷分配系數(shù)，考慮同時嚙合的各對 輪齒間載荷分配不均勻輪齒間載荷分配不均勻 K齒向載荷分布系數(shù)，考慮沿輪齒接觸線間齒向載荷分布系數(shù)，考慮沿輪齒接觸線間 的載荷分配不均勻的載荷分配不均勻 二、二、計算載荷計算載荷 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 發(fā)電機、均勻傳送的帶式輸送機發(fā)電機、均勻傳送的帶式輸送機 或板式輸送機、螺旋輸送機、輕或板式輸送機、螺旋輸送

22、機、輕 型升降機、包裝機、通風(fēng)機、均型升降機、包裝機、通風(fēng)機、均 勻密度材料攪拌機。勻密度材料攪拌機。 不均勻不均勻傳送的帶式輸送機或板式傳送的帶式輸送機或板式 輸送機、機床的主傳動機構(gòu)、重輸送機、機床的主傳動機構(gòu)、重 型升降機、工業(yè)與礦用風(fēng)機、重型升降機、工業(yè)與礦用風(fēng)機、重 型離心機、變密度材料攪拌機。型離心機、變密度材料攪拌機。 橡膠擠壓機、橡膠和塑料作間斷橡膠擠壓機、橡膠和塑料作間斷 的攪拌機、輕型球磨機、木工機的攪拌機、輕型球磨機、木工機 械、鋼坯初軋機、提升裝置、單械、鋼坯初軋機、提升裝置、單 缸活塞泵等。缸活塞泵等。 挖掘機、重型球磨機、橡膠揉合挖掘機、重型球磨機、橡膠揉合 機、破

23、碎機、重型給水機、旋轉(zhuǎn)機、破碎機、重型給水機、旋轉(zhuǎn) 式鉆探裝置、壓磚機、帶材冷軋式鉆探裝置、壓磚機、帶材冷軋 機、壓坯機等。機、壓坯機等。 載荷載荷 狀態(tài)狀態(tài) 發(fā)電機、均勻發(fā)電機、均勻 運轉(zhuǎn)的蒸汽機、運轉(zhuǎn)的蒸汽機、 燃?xì)廨啓C燃?xì)廨啓C 蒸汽機、蒸汽機、 燃?xì)廨啓C燃?xì)廨啓C 多多 缸缸 內(nèi)燃機內(nèi)燃機 單單 缸缸 內(nèi)燃機內(nèi)燃機 1.0 1.1 1.25 1.501.0 1.1 1.25 1.50 1.25 1.35 1.5 1.751.25 1.35 1.5 1.75 1.50 1.60 1.75 2.001.50 1.60 1.75 2.00 1.75 1.85 2.00 2.251.75 1.85

24、 2.00 2.25 或更大或更大 工工 作作 機機 器器 均勻均勻 平穩(wěn)平穩(wěn) 輕微輕微 沖擊沖擊 中等中等 沖擊沖擊 嚴(yán)重嚴(yán)重 沖擊沖擊 原動機原動機 注：表中所列值僅適用于減速傳動，若為增速傳動，應(yīng)乘以注：表中所列值僅適用于減速傳動，若為增速傳動，應(yīng)乘以1.11.1倍倍 當(dāng)外部的機械與齒輪裝置間通過撓性件相連接時，當(dāng)外部的機械與齒輪裝置間通過撓性件相連接時，K KA A可適當(dāng)減小?？蛇m當(dāng)減小。 表表12-2使用系數(shù)使用系數(shù)KA 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 動動 載載 系系 數(shù)數(shù) Kv 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0 10 20 30 4

25、0 50 m/s Kv 潘存云教授研制 十分精密的齒輪裝置十分精密的齒輪裝置 10 8 7 6 9 表表12-3 齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)K 精度等級精度等級II組組 5 6 7 8 5級及更低級及更低 KAFl/b 100N/mm 1.34 K H 1.34 限制限制 條件條件 K H 對稱對稱 非對稱非對稱 懸臂懸臂 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 K H K H 1.03 1.03 1.06 1.08 1.10 1.2 1.3 1.5 2 3 4 5 6 1.03 1.03 1.06 1.08 1.10 1.2 1.3 1.5 2 3 4 5 6 1.03

26、1.044 1.06 1.1 1.2 1.3 1.5 2 3 4 彎曲疲勞強度計算用的齒向載荷分布系數(shù)彎曲疲勞強度計算用的齒向載荷分布系數(shù) K F b/h= 3 12 6 4 K F 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 改善齒向載荷不均勻的措施：改善齒向載荷不均勻的措施： （1）增大軸、軸承及支座的剛度；增大軸、軸承及支座的剛度； （5）輪齒修形（腰鼓齒）輪齒修形（腰鼓齒）。 （4）盡可能避免懸臂布置；盡可能避免懸臂布置； （3）適當(dāng)限制輪齒寬度；適當(dāng)限制輪齒寬度； （2）對稱軸承配置；對稱軸承配置； 潘存云教授研制 b (0.00050.001)b 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘

27、存云教授研制 2 齒輪強度計算是根據(jù)齒輪可能出現(xiàn)的失效形式來進(jìn)行的。在一般 閉式齒輪傳動中，輪齒的失效主要是齒面接觸疲勞點蝕和輪齒彎 曲疲勞折斷。齒面疲勞點蝕與齒面接觸應(yīng)力的大小有關(guān)，而齒面 的最大接觸應(yīng)力可近似用赫茲公式進(jìn)行計算。 一、齒面接觸疲勞強度計算一、齒面接觸疲勞強度計算 2 2 2 1 2 1 21n H 1 + 1 1 1 = EE L F 2 sin 1 11 a d CN 2 sin 2 22 a d CN 赫茲公式赫茲公式 “+ +”用于外嚙合，用于外嚙合，“- -”用于內(nèi)嚙合用于內(nèi)嚙合 實驗表明：齒根部分靠近節(jié)點處最容易發(fā) 生點蝕，故取節(jié)點處的應(yīng)力作為計算依據(jù)。 節(jié)圓處齒

28、廓曲率半徑節(jié)圓處齒廓曲率半徑 齒數(shù)比齒數(shù)比 u= z2 /z1 = d2 /d1 = 2 /1 1 21 12 21 )(11 asin )(2 21 12 dd dd a 1 sin 21 1 du u O2 2 （從動）（從動） O1 N1 N2 tt 1 （主動）（主動） T1 c d1 2 d2 2 C 1 12-5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 2 2 2 1 2 1 E 11 11 EE Z 令 彈性影響系數(shù)彈性影響系數(shù) acos t n F F 節(jié)點處，載荷由一對輪齒來承擔(dān)節(jié)點處，載荷由一對輪齒來

29、承擔(dān) acos 2 1 1 d T 將ZE和Fn代入赫茲公式 表表12-6彈性影響系數(shù)彈性影響系數(shù)ZE (Ma)1/2 彈性模量彈性模量E /MPa 齒輪材料齒輪材料 配對齒輪材料配對齒輪材料 灰鑄鐵灰鑄鐵 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 鑄鋼鑄鋼 鍛鍛 鋼鋼 夾布塑料夾布塑料 1.18104 17.3104 20.2104 20.6104 0.785104 鍛鍛 鋼鋼 162.0 181.4 188.9 189.8 56.4 鑄鑄 鋼鋼 161.4 180.5 188.0 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 156.6 173.9 灰鑄鐵灰鑄鐵 143.7 注：表中所列夾布塑料的泊松比注：表中所列夾布塑料的泊松比為為0.5

30、，其余材料的，其余材料的均為均為0.3 2 Z b L 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 代入赫茲公式得代入赫茲公式得 aa ZZ u u dbd KT E 11 1 H 1 sin 2 cos 2 引入齒寬系數(shù)引入齒寬系數(shù)d=b/d1 aasincos 2 H Z令區(qū)域系數(shù)區(qū)域系數(shù) 齒面接觸疲勞強度校核公式齒面接觸疲勞強度校核公式 12 H 2 1 1 HH u u bd KT ZZZE 得設(shè)計公式得設(shè)計公式 3 2 H E d 1 1 12 ZZZ u uKT d H 標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪ZH=2.5 注意：注意：兩個齒輪的兩個齒輪的H1= H2 ，但，但H 1 H 2， ，故按 故按 此

31、強度準(zhǔn)則設(shè)計齒輪傳動時，公式中應(yīng)代入此強度準(zhǔn)則設(shè)計齒輪傳動時，公式中應(yīng)代入H 1和和H 2中較小者。 中較小者。 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 E Z 參數(shù)選取：參數(shù)選?。?A、 彈性影響系數(shù)彈性影響系數(shù) H Z B、 節(jié)點區(qū)域系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù) Z C、 重合度系數(shù)重合度系數(shù) D、齒寬系數(shù)，齒寬系數(shù)，b與與d d1的比值的比值 d 3 4 a Z 齒寬齒寬b 大齒輪：大齒輪：b= f fd d d1 , 小齒輪：小齒輪：b1=b+(510) mm d 齒寬齒寬b 強度強度 ，但，但d過大將導(dǎo)致過大將導(dǎo)致K 設(shè)計公式設(shè)計公式 3 2 H E d 1 1 12 ZZZ u uKT d H

32、江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 E、 MPa limN H H H S Z H Hlim lim 接觸疲勞極限 接觸疲勞極限, 由實驗確定由實驗確定, SH 疲勞強度安全系數(shù)，查表疲勞強度安全系數(shù)，查表10-4 確定。確定。 Z N壽命系數(shù)，可查圖求得。壽命系數(shù)，可查圖求得。 說明：說明：1)直齒圓柱齒輪，直齒圓柱齒輪， f fd宜取較小值，斜齒可取較大值；宜取較小值，斜齒可取較大值； 2)載荷穩(wěn)定，軸剛性大時取較大值，反之則取小值；載荷穩(wěn)定，軸剛性大時取較大值，反之則取小值； 3）括號內(nèi)的數(shù)值用于硬齒面；）括號內(nèi)的數(shù)值用于硬齒面； 4)非金屬齒輪可?。悍墙饘冽X輪可?。?f fd =0.

33、51.2 表表12-7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表f fd =b/d1 裝置狀況裝置狀況 兩支撐相對小兩支撐相對小 齒輪對稱布置齒輪對稱布置 兩支撐相對小齒兩支撐相對小齒 輪非作對稱布置輪非作對稱布置 懸臂布置懸臂布置 f fd 0.81.4 (0.40.9) 0.61.2 (0.30.6) 0.30.4 H 許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和 鑄鋼的疲勞極限應(yīng)力鑄鋼的疲勞極限應(yīng)力 Hlim /MPa 500 400 600 200 100 150 200 250 HBS 300 正火處理的結(jié)構(gòu)剛正火

34、處理的結(jié)構(gòu)剛 正火處理的鑄剛正火處理的鑄剛 ME ME ML=MQ ML=MQ 潘存云教授研制 調(diào)質(zhì)處理鋼的疲勞極限應(yīng)力調(diào)質(zhì)處理鋼的疲勞極限應(yīng)力 合金調(diào)質(zhì)剛合金調(diào)質(zhì)剛 碳鋼調(diào)質(zhì)碳鋼調(diào)質(zhì) 合金鑄剛調(diào)質(zhì)合金鑄剛調(diào)質(zhì) 碳鋼鑄鋼調(diào)質(zhì)碳鋼鑄鋼調(diào)質(zhì) ME ME MQ=ML ML=MQ MX ME MQ ML ME ML MQ 500 400 600 250 300 700 800 900 1000 1100 FHlim /MPa 100 200 300 400 HBS 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 灰鑄灰鑄 鐵的鐵的 疲勞疲勞 極限極限 應(yīng)力應(yīng)力 Hlim /MPa 500 400

35、 200 600 700 100 200 300 HBS 300 ME MQ=ML 潘存云教授研制 鑄鐵鑄鐵 材料材料 的疲的疲 勞極勞極 限應(yīng)限應(yīng) 力力 Hlim /MPa 500 400 600 700 100 200 300 HBS 300 ME MQ=ML ME MQ=ML 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 黑色可鍛鑄鐵黑色可鍛鑄鐵 潘存云教授研制 氮化氮化 及氮及氮 碳共碳共 滲調(diào)滲調(diào) 質(zhì)鋼質(zhì)鋼 的的 FE /MPa 600 400 200 800 1000 1200 300 400 500 600 700 800 900 HVI 30 35 40 45 50 55 60 65 HRC 調(diào)質(zhì)、氣體氮

36、化處理的氮化鋼調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的氮化鋼 （不含鋁）（不含鋁） 調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)或正火、碳氮共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)或正火、碳氮共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼 ME MQ ML ME MQ ML ME=MQ ML 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的 1200 1300 600 1500 1400 700 800 900 1000 1100 FHlim /MPa 潘存云教授研制 300 400 500 600 700 800 900 HVI 35 35 40 45 50 55 60 65 HRC MQMQ 調(diào)

37、質(zhì)調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的滲氮鋼氣體滲氮處理的滲氮鋼 調(diào)質(zhì)或正火調(diào)質(zhì)或正火-氮碳共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼氮碳共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的調(diào)質(zhì)鋼氣體滲氮處理的調(diào)質(zhì)鋼 ME=MQME=MQ MQMQ MEME MLML MLML MLML MEME 潘存云教授研制 潘存云教授研制 400 500 600 700 800 HVI 1200 1300 1600 1500 1400 1700 800 900 1000 1100 FHlim /MPa MQMQ MEME MLML MQMQ MEME MLML 滲碳合金鋼滲碳合金鋼 火焰或感應(yīng)淬火鋼火焰或感應(yīng)淬火鋼 滲碳淬火鋼和表面淬火滲碳淬火鋼和表面淬

38、火 鋼的疲勞極限應(yīng)力鋼的疲勞極限應(yīng)力 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 二、齒根彎曲疲勞強度計算二、齒根彎曲疲勞強度計算 假定載荷僅由一對輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計算。齒頂嚙假定載荷僅由一對輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計算。齒頂嚙 合時，彎矩達(dá)最大值。合時，彎矩達(dá)最大值。 分量F2產(chǎn)生壓縮應(yīng)力可忽略不計， 彎曲力矩彎曲力矩 M=KFnhcos 危險界面的彎曲截面系數(shù)危險界面的彎曲截面系數(shù) 6 2 bS W W M F0 彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力 a cos cos6 2 t bs hKF 2 n cos6 bs hKF 危險截面：危險截面：齒根圓角齒根圓角30 切線兩切點連線處。切線兩切點連線處。 齒頂受力齒頂受

39、力Fn，可分解成兩個分力：，可分解成兩個分力： F1 = Fn cos F2 = Fn sin 產(chǎn)生彎曲應(yīng)力產(chǎn)生彎曲應(yīng)力 產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略 潘存云教授研制 rb O 30 30 h Fn F2 F1 S Fn AB A B F F 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 MPa 22 F 1 2 SaFa1 1 1 zbm YYYKT bmd YKT F F 因為因為h h和和S S與模數(shù)與模數(shù)m相關(guān)，相關(guān)， 1 SaFa1 SaF0F 2 bmd YYYKT YY 輪齒彎曲強度計算公式：輪齒彎曲強度計算公式： 故故YFa與模數(shù)與模數(shù)m無關(guān)。無關(guān)。 彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力 a co

40、s)( cos)(6 2 t m s m h bm KF mbd YKT 1 Fa1 2 W M F0 a cos cos6 2 t bs hKF 對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪, YFa僅取決于齒數(shù)僅取決于齒數(shù)z，取值見下頁圖。，取值見下頁圖。 a cos)( cos)(6 2 m s m h YFa 齒形系數(shù)齒形系數(shù) F0理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響：理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響： 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 表表12-5齒形系數(shù)齒形系數(shù)YFa以及應(yīng)力校正系數(shù)以及應(yīng)力校正系數(shù)YSa YFa 2.97 2.91 2.85 2.8 2.7

41、6 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.53 YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62 YFa 2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 2.22 2.2 2.18 2.14 2.12 2.0 YSa 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62 z(zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 z(zv

42、) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 注：注：(1)基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為 =20 、h*a=1、C*=0.25 、 =0.38m (m-模數(shù)模數(shù)) (2)對內(nèi)齒輪：當(dāng)對內(nèi)齒輪：當(dāng) =20 、h*a=1、C*=0.25 、 =0.15m 時，時， 齒形系數(shù)：齒形系數(shù)：YFa =2.053 ; 應(yīng)力校正系數(shù)：應(yīng)力校正系數(shù)：YSa =2.65。 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 注意：注意：計算時取計算時取 較大者，計算結(jié)果應(yīng)較大者，計算結(jié)果應(yīng)圓整圓整, 且且m 1.5 一般一般YF1 YF2， F1 F2 , F1 F2 引入齒寬系數(shù)引入

43、齒寬系數(shù)d=b/d1 mm 2 3 F 2 1d SaFa1 z YYYKT m 得設(shè)計公式得設(shè)計公式 1 11 F SF YY 2 22 F SF YY 在滿足彎曲強度的條件下可適當(dāng)選取較多的齒數(shù)，在滿足彎曲強度的條件下可適當(dāng)選取較多的齒數(shù)， 以使傳動平穩(wěn)。以使傳動平穩(wěn)。 MPa 2 F 1 2 SaFa1 F zbm YYYKT 代入代入 d1 = m z1 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 Fa Y 參數(shù)選取：參數(shù)選?。?A、 齒形系數(shù)齒形系數(shù) Sa Y B、 應(yīng)力修正系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù) Y C、 重合度系數(shù)重合度系數(shù) a 75. 0 25. 0Y D、 一般，閉式齒輪傳動一般，閉式齒

44、輪傳動 z1=2040 當(dāng)d1已按接觸疲勞強度確定時， z1 m 重合度重合度 傳動平穩(wěn)傳動平穩(wěn) 抗彎曲疲勞強度降低抗彎曲疲勞強度降低 齒高齒高h(yuǎn) 切削量切削量 、滑動率、滑動率 開式齒輪傳動開式齒輪傳動 z1=1720 z2=uz1 齒數(shù)齒數(shù) 1 Z mm 2 3 F 2 1d SaFa1 z YYYKT m 設(shè)計公式設(shè)計公式 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 Flim Flim 彎曲疲勞極限 彎曲疲勞極限, 由實驗確定由實驗確定, S Fmin Fmin 彎曲疲勞強度安全系數(shù)，查表 彎曲疲勞強度安全系數(shù)，查表10-4 確定。確定。 Y N壽命系數(shù)，可查圖求得。壽命系數(shù)，可查圖求得。 E

45、、 F 許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力MPa min lim F XNF F S YY Y X尺寸系數(shù)，可查圖求得。尺寸系數(shù)，可查圖求得。 表表12-8安全系數(shù)安全系數(shù)SH和和SF SH SF 安全系數(shù)安全系數(shù) 軟齒面軟齒面 （HBS 350） 硬齒面硬齒面 （HBS 350） 重要的傳動、滲重要的傳動、滲 碳淬火齒輪或鑄碳淬火齒輪或鑄 造齒輪造齒輪 1.01.1 1.31.4 1.11.2 1.41.61.62.2 1.3 一般可靠度下 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 三、直齒圓柱齒輪設(shè)計的步驟三、直齒圓柱齒輪設(shè)計的步驟 選擇齒輪的材料和熱處理選擇齒輪的材料和

46、熱處理 初步計算初步計算d1或或m 計算確定載荷系數(shù)計算確定載荷系數(shù) K= KAKvKK 計算確定計算確定H、 F 校核計算確定主尺寸校核計算確定主尺寸 幾何尺寸計算幾何尺寸計算 計算主要尺寸：計算主要尺寸：d1=mz z1 d2=mz z2 a 計計 算算 齒齒 寬：寬： b=f fd d1 確定齒寬：確定齒寬：B2=int(b) B1= B2+(510)mm 開開 始始 校核計算校核計算 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 齒輪傳動設(shè)計時，按主要失效形式進(jìn)行強度計算，齒輪傳動設(shè)計時，按主要失效形式進(jìn)行強度計算， 確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。確定主要尺寸，然后按其它失效

47、形式進(jìn)行必要的校核。 軟齒面閉式齒輪傳動：軟齒面閉式齒輪傳動： 按接觸強度進(jìn)行設(shè)計，按彎曲強度校核按接觸強度進(jìn)行設(shè)計，按彎曲強度校核 硬齒面閉式齒輪傳動硬齒面閉式齒輪傳動 按彎曲強度進(jìn)行設(shè)計，按接觸強度校核按彎曲強度進(jìn)行設(shè)計，按接觸強度校核 開式齒輪傳動，開式齒輪傳動，按彎曲強度設(shè)計。按彎曲強度設(shè)計。 其失效形式為磨損，點蝕形 成之前齒面已磨掉。 mm 1 32.2 3 2 H E d 1 1 f Z u uKT dMPa 2 = F 1 2 SaFa1 F zbm YYKT mm 2 3 F 2 1d SaFa1 z YYKT m MPa 12 5 . 2= H2 1 1 EH u u bd

48、 KT Z mm 2 3 F 2 1d SaFa1 z YYKT m 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 d1 2 潘存云教授研制 F F 12-6斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 一、一、輪齒上的作用力輪齒上的作用力 1 1 T T1 1 1 1 t 2 d T F tan ta FF a cos tan nt r F F 圓周力圓周力 徑向力徑向力軸向力軸向力 輪齒所受總法向力輪齒所受總法向力Fn可分解為三個分力可分解為三個分力 : : 圓周力Ft的方向在主動輪上與運動方向相反，在從動論上與運 動方向相同；徑向力指向各自的軸心；軸向力的方向由螺旋方 向

49、和輪齒工作面而定。 Fr Ft Ft 長方體底面 長方體對角面即輪齒法面 F =Ft /cos Fr=Ftann 潘存云教授研制 n Fr Fn F Fa Fa F n Fn c c 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 方向：徑向心、周向切（主反從同）、軸向力按方向：徑向心、周向切（主反從同）、軸向力按 主動輪主動輪“左右手定則左右手定則”進(jìn)行分析。進(jìn)行分析。 二、二、齒面接觸疲勞強度計算齒面接觸疲勞強度計算 (1) 斜齒輪法向齒廓為漸開線；斜齒輪法向齒廓為漸開線； ， 1 1、與直齒輪比較，不同之處：、與直齒輪比較，不同之處： 基圓柱 潘存云教授研制 齒廓曲面 b 嚙合平面 (發(fā)生面) n

50、 t P b 法面曲率半徑法面曲率半徑 b t n cos2 sin a d b t n cos u u d 1 sin cos21 t1 b a n2n1 111 綜合曲率半徑綜合曲率半徑 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 (2) 斜齒輪的接觸線長度隨嚙合位置的不同而變化，斜齒輪的接觸線長度隨嚙合位置的不同而變化， 同時受端面重合度和縱向重合度的影響；同時受端面重合度和縱向重合度的影響； L L 嚙合接觸線長度之和。嚙合接觸線長度之和。 近似計算公式近似計算公式 Z 重合度系數(shù)重合度系數(shù) 潘存云教授研制 t rb1 ra1 r1 r2 rb2 ra2 O2 O1 pbt pbt b pb

51、t b pa b 2 cos Z b L (3) 斜齒輪的接觸線是傾斜的，有利于提斜齒輪的接觸線是傾斜的，有利于提 高接觸疲勞強度，用螺旋角系數(shù)高接觸疲勞強度，用螺旋角系數(shù)Z考慮考慮 其影響。其影響。 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2 2、公式推導(dǎo)：、公式推導(dǎo)： ： 參照直齒輪齒面接觸疲勞強度計算參照直齒輪齒面接觸疲勞強度計算 公式，并引入根據(jù)上述關(guān)系后可得公式，并引入根據(jù)上述關(guān)系后可得 校核計算公式校核計算公式 H 2 1 1 H 12 u u bd KT ZZZZ HE 引入齒寬系數(shù)引入齒寬系數(shù)d=b/d1 得設(shè)計計算公式得設(shè)計計算公式 3 2 H HE d 1 1 12 ZZZZ

52、 u uKT d E Z 參數(shù)選取：參數(shù)選取： 彈性影響系數(shù)，同前彈性影響系數(shù)，同前 H Z B、 節(jié)點區(qū)域系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù) tt b H sincos cos2 aa Z A、 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 Z C、 重合度系數(shù)重合度系數(shù) D、螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù) Z a a )1 ( 3 4 Z cosZ 斜齒輪的區(qū)域系數(shù)斜齒輪的區(qū)域系數(shù)ZH按下圖選?。喊聪聢D選?。?潘存云教授研制 潘存云教授研制 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ZH 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算是按

53、輪齒的法面進(jìn)行的，其基 本原理與直齒輪相同。但是，斜齒輪的重合度大，同時嚙合 的輪齒較多，輪齒的接觸線是傾斜的，在法面內(nèi)斜齒輪的當(dāng) 量齒輪的分度圓半徑較大，因此斜齒輪的接觸強度和彎曲強 度較直齒輪低。 三、齒根彎曲疲勞三、齒根彎曲疲勞強度計算強度計算 按當(dāng)量直齒齒輪計算強度按當(dāng)量直齒齒輪計算強度 潘存云教授研制 潘存云教授研制 斜齒輪齒面上的接觸線為一斜線。斜齒輪齒面上的接觸線為一斜線。 輪齒的失效形式輪齒的失效形式: 局部折斷局部折斷 FSaFa n1 1 F 2 Y YYY mbd KT 設(shè)計計算公式設(shè)計計算公式 3 F SaFa 2 1d 2 1 n cos2 YYYY z KT m 江

54、蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 Fa Y 參數(shù)選?。簠?shù)選?。?A、 齒形系數(shù)，按齒形系數(shù)，按ZV=Z/cos3 由圖查取由圖查取 Sa Y B、 應(yīng)力修正系數(shù)，按應(yīng)力修正系數(shù)，按ZV=Z/cos3 由圖查取由圖查取 Y C、 重合度系數(shù)重合度系數(shù) a 75. 0 25. 0Y D、螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù) Y 120 1 Y 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 四、四、幾何計算幾何計算 （重點是參數(shù)調(diào)整）：（重點是參數(shù)調(diào)整）： 初步計算初步計算d1確定后，初定確定后，初定和和Z1，得出，得出Z2=i Z1 注意：注意：由于由于Fatan ，為了不使軸承承受的軸向力，為了不使軸承承受的軸向力

55、 過大，螺旋角過大，螺旋角 不宜選得過大，常在不宜選得過大，常在 =825之間之間 選擇。選擇。 計算計算 取標(biāo)準(zhǔn)取標(biāo)準(zhǔn)mn 1 1 cos Z d mn 計算計算 ，進(jìn)行圓整，進(jìn)行圓整 cos2 )( 21 zzm a n 圓整后圓整后a發(fā)生變化，再調(diào)整發(fā)生變化，再調(diào)整 ， 取取 值要求精確到秒。值要求精確到秒。 a zzmn 2 )( arccos 21 d1 、 、d2 要用調(diào)整后的 要用調(diào)整后的計算，計算， 有效數(shù)據(jù)保留有效數(shù)據(jù)保留 三位三位 cos 1 1 Zm d n 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 dm是平均分度圓直徑 R b R bR 5 . 01 5 . 0 2 1 2

56、 1 u d 強度計算強度計算 時，是以錐齒輪時，是以錐齒輪齒寬中點齒寬中點處處 的的當(dāng)量齒輪當(dāng)量齒輪作為計算時的依作為計算時的依 據(jù)。據(jù)。 12-7直齒錐齒輪傳動直齒錐齒輪傳動 對軸交角為90的直齒錐齒輪傳動： 一、幾何計算一、幾何計算 大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值， 21 m1 m2 1 2 1 2 tancot d d d d z z u 2 2 2 1 22 dd R R bR d d d d5 . 0 2 2m 1 1m 錐距錐距 當(dāng)量齒輪的錐距當(dāng)量齒輪的錐距 Rm=R-0.5b 兩個三角形相似 令令f fR=b/R為齒寬系數(shù)，設(shè)計中常取為齒寬系數(shù)，設(shè)計中常取 則有)5 . 0

57、1 ( Rm f dd f fR =0.250.35 R R 潘存云教授研制 d1 d2 B B/2 1 1 2 2 R-0.5b dm2 dm1 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2 2 1 1 2 cos cos u z z 2 1 1 2 v cos cos z z u cos m m v m d z m v v 2 m r z 潘存云教授研制 R R d1 d2 B B/2 1 1 2 2 R-0.5b dm2 dm1 1 1 2 2 a o1 o2 1 m1 v1 cos2 d r 2 m2 v2 cos2 d r 當(dāng)量齒輪分度圓直徑當(dāng)量齒輪分度圓直徑 o1 o2 m v v m

58、 d z v1 v2 v z z u 當(dāng)量齒輪的齒數(shù)當(dāng)量齒輪的齒數(shù) cos z 當(dāng)量齒輪的齒數(shù)比當(dāng)量齒輪的齒數(shù)比 為了保證不根切，應(yīng)有為了保證不根切，應(yīng)有 z zv v1717 平均模數(shù)平均模數(shù))5 . 01 ( Rm f mm 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 dm1 2 c c 潘存云教授研制 Ft的方向在主動輪上與運動方向相 反，在從動論上與運動方向相同； m1 1 t 2 d T F 1t1r1 costancosaFFF 圓周力圓周力 徑向力徑向力 軸向力軸向力 軸向力Fa的方向?qū)蓚€齒輪都是背著錐頂。 asintan ta FF 輪齒所受總法向力輪齒所受總法向力

59、Fn可分解為三個分力可分解為三個分力 1 1 T T1 1 Ft Fa Fr F Fn Ft F Fr Fa atan t FF 徑向力指向各自的軸心； 方向：方向： 徑向心、周向切（主反徑向心、周向切（主反 從同）、軸向力恒指向從同）、軸向力恒指向 大端大端。 Fr1 =Fa2 Fa1 =Fr2 且有且有 Fn 二、二、輪齒受力分析輪齒受力分析 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 三、三、齒面接觸疲勞強度計算齒面接觸疲勞強度計算 將當(dāng)量齒輪的有關(guān)參數(shù)代入直齒輪計算公式，同時考將當(dāng)量齒輪的有關(guān)參數(shù)代入直齒輪計算公式，同時考 慮齒面接觸區(qū)長短對齒面應(yīng)力的影響，取有效齒寬為慮齒面接觸區(qū)長短對齒面

60、應(yīng)力的影響，取有效齒寬為 0.85b,得出：得出： 利用赫茲公式，并代入齒寬中點處的當(dāng)量齒輪相應(yīng)參數(shù)，可得錐齒輪齒面接觸疲勞強度計算公式如下： H 3 1 2 RR 1 EH 5 . 01 7 . 4 ud KT ZZZ H 校核計算公式校核計算公式 3 2 H E 2 RR 1 1 )( 5 . 01 7 . 4 ZZZ u KT d H 設(shè)計計算公式設(shè)計計算公式 直齒錐齒輪的齒面接觸疲勞強度，仍按 齒寬中點處的當(dāng)量圓柱齒輪計算。 載荷系數(shù)載荷系數(shù)K K的計算的計算KKA Kv K K 江蘇科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 四、四、齒根彎曲疲勞強度計算齒根彎曲疲勞強度計算 一對直齒錐齒輪傳動