機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章齒輪傳動3

1、課程內(nèi)容課程內(nèi)容第九章第九章 齒輪傳動齒輪傳動 9.8 直齒圓錐齒輪傳動直齒圓錐齒輪傳動 9.9 齒輪的構(gòu)造齒輪的構(gòu)造 9.10 齒輪傳動的潤滑和效率齒輪傳動的潤滑和效率重重 點點 難難 點點 斜齒輪斜齒輪輪齒上的作用力（大小和方向）；輪齒上的作用力（大小和方向）； 圓錐齒輪圓錐齒輪輪齒上的作用力（方向）。輪齒上的作用力（方向）。回回 顧顧B 設(shè)計齒輪傳動時，按主要失效形式進行設(shè)計計算，設(shè)計齒輪傳動時，按主要失效形式進行設(shè)計計算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進行強度校確定主要尺寸，然后按其它失效形式進行強度校核。核。 軟齒面閉式齒輪傳動（軟齒面閉式齒輪傳動（齒面點蝕齒面點蝕）：）： 按按接

2、觸強度接觸強度進行設(shè)計，按進行設(shè)計，按彎曲強度彎曲強度校核：校核： 硬齒面閉式齒輪傳動：硬齒面閉式齒輪傳動： 按按彎曲強度彎曲強度進行設(shè)計，按進行設(shè)計，按接觸強度接觸強度校核校核: :312)336(1iKTiaaHMPazbmYKTFFF2121321114FaFziYKTm2213/ 1336mmNibaKTiHH接觸強度分析：接觸強度分析： 齒面接觸強度僅與中心距的關(guān)系齒面接觸強度僅與中心距的關(guān)系 a 齒面接觸應(yīng)力齒面接觸應(yīng)力 齒面接觸強度齒面接觸強度 為脈動循環(huán)變應(yīng)力，且為脈動循環(huán)變應(yīng)力，且 ；但；但 、 不一定相等（取決于材料和硬度）。不一定相等（取決于材料和硬度）。H21HH1H2

3、H 公式中應(yīng)代入小齒輪上的轉(zhuǎn)矩公式中應(yīng)代入小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1輪齒彎曲強度分析：輪齒彎曲強度分析：（1）輪齒彎曲強度最主要取決于齒輪的）輪齒彎曲強度最主要取決于齒輪的模數(shù)模數(shù) m：模數(shù)模數(shù) 彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力 彎曲強度彎曲強度輪齒彎曲強度還與輪齒彎曲強度還與齒寬齒寬 b 以及以及齒數(shù)齒數(shù) z 有關(guān)：有關(guān)：b、z 彎曲強度彎曲強度。（2）在計算齒輪）在計算齒輪2時，公式中只需改變時，公式中只需改變齒形系數(shù)齒形系數(shù)Y YF F ，其它參數(shù)（其它參數(shù)（T1、z1）不能變。這是因為這兩個參數(shù)是）不能變。這是因為這兩個參數(shù)是由由法向力法向力 FnFn 引入的。引入的。 21FFYF1 YF2，（3）d12F

4、FF9-7 9-7 斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動一、一、輪齒上的作用力輪齒上的作用力1 1T T1 1112dTFttgFFtacosntrtgFF 圓周力：圓周力：徑向力：徑向力：軸向力：軸向力：FrFtFtF=Ft /cos Fr = F tgn nFrFnFnFnc cFaFa 軸向力軸向力Fa的方向需根據(jù)以下方法確定：的方向需根據(jù)以下方法確定： （1）只適用于）只適用于主動主動齒輪；齒輪；從動從動輪上的軸向力與輪上的軸向力與主主動動齒輪上的相反；齒輪上的相反； （2）按主動齒輪的旋向，左旋用左手，右旋用右）按主動齒輪的旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指順齒輪轉(zhuǎn)動方向，此時大拇指所指

5、方向手，四指順齒輪轉(zhuǎn)動方向，此時大拇指所指方向就是主動輪上軸向力的方向。就是主動輪上軸向力的方向。 二、二、強度計算強度計算校核校核公式公式： 設(shè)計設(shè)計公式：公式： 2H213HmmNibaKT1i305/ mmiKT3051ia3a12H 1 1、接觸強度、接觸強度 求得中心距之后，可選定齒數(shù)求得中心距之后，可選定齒數(shù)z z1 1、z z2 2和螺旋角和螺旋角，則模數(shù)則模數(shù)m mn n為：為： 計算所得模數(shù)計算所得模數(shù)m mn n, ,圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 a2zzmzza2m21n21n arccoscos 若給定模數(shù)若給定模數(shù)m mn n, ,則螺旋角則螺旋角為：為：azzmn2

6、)(arccos21通常螺旋角通常螺旋角: : = 8= 8o o 2020o o 人字齒輪取人字齒輪取: : = 27= 27o o 4545o o 設(shè)計公式：設(shè)計公式： 其中模數(shù)其中模數(shù)mmn n為法面模數(shù)，為法面模數(shù)， Y YF F為齒形系數(shù)。為齒形系數(shù)。MPazbmYKTFnFFcos6 . 1121 校核校核公式：公式：根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù) ，由圖表，由圖表9-99-9查得。查得。3coszzv2 2、彎曲強度、彎曲強度mm)z(uYKTmFFn321211cos2 .3( i3.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12

7、.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.711 12 13 14 15 16 18 20 25 30 40 50 100 400齒形系數(shù)齒形系數(shù)YF計算根切極限計算根切極限實際根切極限實際根切極限標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪例例9-2： 某兩級斜齒圓柱齒輪減速機傳遞的功率某兩級斜齒圓柱齒輪減速機傳遞的功率P=40KW，高，高速級傳動比速級傳動比i=3.3，高速軸轉(zhuǎn)速，高速軸轉(zhuǎn)速n1=1470rpm，用電機驅(qū)動，用電機驅(qū)動，長期工作，雙向傳動，載荷有中等沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊，長期工作，雙向傳動，載荷有中等

8、沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊，試計算此高速級齒輪傳動。試計算此高速級齒輪傳動。解：解： （1）選擇材料及確定許用應(yīng)力，）選擇材料及確定許用應(yīng)力，因要求緊湊故采用硬齒面因要求緊湊故采用硬齒面小齒輪用小齒輪用20CrMnTi，滲碳淬火，滲碳淬火 HRC59 （表（表 9-1）大齒輪用大齒輪用20Cr ，滲碳淬火，滲碳淬火HRC59 （表（表 9-1） 查圖查圖97d，得：，得：Hlim1Hlim1Hlim2Hlim21440 N/mm1440 N/mm2 2 查表查表97，得：，得：SH = 1.21H= Hlim1Hlim1/S/SH H = 1200 N/mm= 1200 N/mm2 22H= 查圖查圖

9、910d，得：，得：Flim1Flim1Flim2Flim2370 N/mm370 N/mm2 2 查表查表97，得：，得： SF = 1.5F1 = F2 = 0.7Flim1Flim1/S/SF F = 173 N/mm= 173 N/mm2 2（2）按輪齒彎曲強度設(shè)計）按輪齒彎曲強度設(shè)計設(shè)齒輪按設(shè)齒輪按8級精度制造。級精度制造。查表查表95，K=1.3 (表表9-5： 1.21.6)，中型減速器，中型減速器，a0.4 小齒輪轉(zhuǎn)矩：小齒輪轉(zhuǎn)矩：mmNnPPT161611055.9102.6105 Nmmv 初選螺旋角、齒數(shù)。初選螺旋角、齒數(shù)。 = 15， z1=19，z2=iz1 = 62

10、.7， z2 = 63。 查圖查圖99，得：，得：YF1=2.88， YF2=2.27。11FFY22FFY11FFY 故應(yīng)將故應(yīng)將 代入設(shè)計公式計算。代入設(shè)計公式計算。mm)z(uYKTmFFn321211cos2 . 3( i3 mmv按表按表2-1，取，取 mn=3 mm 中心距：中心距：a = mn(z1+z2)/(2cos) = 127.34 mmv ?。喝。篴 = 130 mm 確定螺旋角：確定螺旋角： = arccos mn(z1+z2)/2a = 185316 齒寬：齒寬：b = a a = 52 mmv ?。喝。篵2=52 mm，b1=55 mm 安全安全（4）齒輪得圓周速度

11、：）齒輪得圓周速度：v = d1n1 / 60/1000 = 4.6 m/s 對照表對照表94，可知選用，可知選用8級精度是合適的。級精度是合適的。（3）驗算齒面接觸強度）驗算齒面接觸強度 2H213HmmNibaKT1i305/ + 928 N/mm2 12 m/sv 12 m/s時，采用油泵噴油潤滑。時，采用油泵噴油潤滑。適用于多級齒輪，且大小不等的場合。理由：理由：1)v1)v過高，油被甩走，不能進入嚙合區(qū)；過高，油被甩走，不能進入嚙合區(qū)；2)2)攪油過于激烈，使油溫升高，降低潤滑性能；攪油過于激烈，使油溫升高，降低潤滑性能；3)3)攪起箱底沉淀的雜質(zhì)，加劇輪齒的磨損。攪起箱底沉淀的雜質(zhì)

12、，加劇輪齒的磨損。表表9-8 9-8 齒輪傳動潤滑油粘度薦用值齒輪傳動潤滑油粘度薦用值塑料、鑄塑料、鑄鐵、青銅鐵、青銅齒輪材料齒輪材料 強度極限強度極限圓周速度圓周速度 v (m/s)運動粘度運動粘度 v/cSt（40 ）滲碳或表滲碳或表面淬火鋼面淬火鋼鋼鋼350512.5 12.5 25252.5512.50.510.5220150100805545010001000125012501580500350220150100805005003502201501009005005003502201505580100潤滑油與潤滑脂的牌號潤滑油與潤滑脂的牌號表表齒輪傳動的損耗：齒輪傳動的損耗：表表9-

13、9 9-9 齒輪傳動的平均效率齒輪傳動的平均效率圓柱齒輪圓柱齒輪圓錐齒輪圓錐齒輪傳動裝置傳動裝置6 6級或級或7 7級精度級精度的閉式傳動的閉式傳動8 8級精度的級精度的閉式傳動閉式傳動開式傳動開式傳動0.980.970.970.960.930.95嚙合中的摩擦損耗；嚙合中的摩擦損耗；攪動潤滑油的油阻損耗；攪動潤滑油的油阻損耗；軸承中的摩擦損耗。軸承中的摩擦損耗。本章小結(jié)：本章小結(jié)：1. 1. 同工作條件齒輪的主要失效形式。同工作條件齒輪的主要失效形式。2. 2. 直齒輪的作用力的計算，尤其是力的方向。直齒輪的作用力的計算，尤其是力的方向。3. 3. 對齒面接觸強度和輪齒彎曲強度影響最主要的對

14、齒面接觸強度和輪齒彎曲強度影響最主要的 參數(shù)是什么？參數(shù)是什么？如何理解如何理解4. 4. 齒面接觸強度和輪齒彎曲強度計算時應(yīng)注意的齒面接觸強度和輪齒彎曲強度計算時應(yīng)注意的問題。問題。5. 5. 斜齒輪上作用力的計算及方向判斷。斜齒輪上作用力的計算及方向判斷。6. 6. 圓錐齒輪上的作用力的方向判斷。圓錐齒輪上的作用力的方向判斷。112dTFtcos/tnFFtgFFFtrr21 圓周力圓周力： 徑向力徑向力： 法向力法向力：（ 主反從同）主反從同）tF（ 指向輪心）指向輪心）rFmmNnPPT161611055.910 直齒圓柱齒輪輪齒上的作用力：直齒圓柱齒輪輪齒上的作用力： 斜齒圓柱齒輪輪

15、齒上的作用力：斜齒圓柱齒輪輪齒上的作用力：112dTFttgFFtacosntrtgFF 圓周力：圓周力： 徑向力：徑向力： 軸向力：軸向力：（左右手定則（左右手定則）（主反從同）（主反從同）（指向輪心）（指向輪心） 軸向力軸向力Fa的方向確定方法：的方向確定方法：（左右手定則）（左右手定則） （1）只適用于）只適用于主動主動齒輪；齒輪；從動從動輪上的軸向力與輪上的軸向力與主主動動齒輪上的相反；齒輪上的相反； （2）按主動齒輪的旋向，左旋用左手，右旋用右）按主動齒輪的旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指順齒輪轉(zhuǎn)動方向，此時大拇指所指方向手，四指順齒輪轉(zhuǎn)動方向，此時大拇指所指方向就是主動輪上軸向力

16、的方向。就是主動輪上軸向力的方向。 直齒圓錐齒輪輪齒上的作用力：直齒圓錐齒輪輪齒上的作用力： sincos tgaFtFtgaFtFdT2Far1m1t軸向力軸向力徑向力徑向力圓周力圓周力（主反從同）（主反從同）（垂直指向齒輪軸線）（垂直指向齒輪軸線）（指向大端）（指向大端） 小齒輪上的徑向力和軸向力在數(shù)值上分別等于小齒輪上的徑向力和軸向力在數(shù)值上分別等于大齒輪上的軸向力和徑向力，但其方向相反。大齒輪上的軸向力和徑向力，但其方向相反。 Fr1 = -Fa2 ， Fa1 = -Fr2 有一齒輪減速器，高速級為標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪：有一齒輪減速器，高速級為標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪：Z1=23， Z2=69，mn=4, cos=0.92，n=20；低速級為軸交角是；低速級為軸交角是90的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪：的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪：Z3=30,Z4=54, m=5, dm3=150mm, =20, sin30.58549；已知已知T=200Nm，n=1500rpm，齒輪與軸承效率近似取，齒輪與軸承效率近似取1，試求：試求