03第3章齒輪傳動

1、第3章 齒輪傳動具體內(nèi)容 齒輪傳動特點和分類及設(shè)計內(nèi)容；齒輪各部分名稱和幾何尺寸計算；齒輪傳動的受力分析和計算載荷；齒輪傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則；齒輪材料和熱處理；齒輪的強度計算；齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計和其他設(shè)計保證。重點 幾何尺寸計算；齒輪傳動的失效形式和設(shè)計計算準(zhǔn)則；齒輪傳動的受力分析和計算載荷；齒輪的強度計算。難點 齒輪傳動的受力分析和計算載荷。3.1 齒輪傳動的特點和分類及設(shè)計內(nèi)容一、齒輪傳動的主要特點齒輪傳動，是通過兩齒輪嚙合來傳遞兩軸間的運動或動力，它是機械傳動中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動。其主要優(yōu)點是：（1）工作可靠，壽命長，壽命可達(dá)一二十年或更長；（2）傳功效率高，可達(dá)99，是機械傳

2、動中最高的；（3）傳動比準(zhǔn)確穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊；（4）直徑、功率、速度適用范圍廣，直徑能做到10m以上、功率可達(dá)數(shù)萬千瓦、圓周速度可達(dá)300m/s；（5）可實行平行軸、任意角相交軸及交錯軸之間的傳動其主要缺點是：（1）制造精度要求高，制造費用大；（2）精度低或在高速運行下時振動和噪聲大；（3）不宜用于軸間距離較大的傳動；（4）齒輪大的設(shè)備笨重。常見齒輪傳動形式如58頁圖31所示。二、齒輪傳動的分類齒輪傳動的分類有以下幾種形式：（1）按齒廓曲線（齒輪橫截面截得齒的輪廓線）分類 漸開線齒廓、擺線齒廓和圓弧齒廓。（2）按輪齒相對母線方向分類 直齒齒輪傳動（教材58頁圖31中a、b、c）、斜齒齒輪傳動（教

3、材58頁圖31中d、g）、圓錐齒輪傳動（教材58頁圖31中f）、人字齒輪傳動（教材58頁圖31中e）。（3）按兩齒輪軸線相對位置分類平行軸間傳動（教材58頁圖31中a、b、c、d、e）、平面相交軸間傳動（教材58頁圖31中f）及空間交錯軸間傳動（教材58頁圖31中g(shù)）。（4）按工作條件分類開式和閉式齒輪傳動。用箱體包裹的為閉式。（5）按齒面硬度分類軟齒面和硬齒面齒輪。三、齒輪的精度國標(biāo)規(guī)定了齒輪傳動的精度標(biāo)準(zhǔn)。齒輪精度分為12級。1，2級為有待發(fā)展的精密等級；35級為高精度等級；68級為中等精度等級；912為低精度等級。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)傳動用途、工作條件、傳遞功率以及圓周速度，確定合理的精度等級

4、。如教材59頁表31所列。四、齒輪傳動設(shè)計的主要內(nèi)容齒輪傳動設(shè)計的主要內(nèi)容包括：（1）按運動要求確定傳動比和精度等級。（2）按強度及制造加工要求確定材料、幾何尺寸和公差。（3）按基本尺寸和制造要求確定齒輪結(jié)構(gòu)。（4）與相關(guān)零件（軸、軸承、箱體）的配合和匹配。3.2 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱和幾何尺寸計算一、直齒圓柱齒輪各部分的名稱圖3.1（a）（教材60頁圖34）所示為一直齒圓柱齒輪的部分，各部分的名稱如下：（1）齒頂圓 過齒輪各輪齒頂端的圓稱為齒頂圓，其直徑用表示。（2）齒根圓 過齒輪各齒槽底部的圓稱為齒根圓，其直徑用表示。（3）基 圓 形成漸開線齒廓的圓，其直徑用表示。 圖3.1

5、齒輪各部分的名稱（4）分度圓 對標(biāo)準(zhǔn)齒輪來說齒厚與齒槽寬相等的圓稱為分度圓，其直徑用表示。分度圓上的齒厚和齒槽寬分別用和表示，。分度圓是設(shè)計和制造齒輪的基準(zhǔn)圓。（5）齒 寬 沿齒輪軸線量得輪齒的寬度稱為齒寬，用表示。（6）齒 厚 在任意圓周上輪齒兩側(cè)間的弧長稱為齒厚，用表示。（7）齒槽寬 在任意圓周上相鄰兩齒空間部分的弧長稱為齒槽寬，用表示。（8）齒 距 相鄰兩齒在分度圓上對應(yīng)點間的弧長稱為齒距，用表示。， 而 3.1（9）齒頂高 分度圓與齒頂圓的徑向距離稱為齒頂高，用表示。（10）齒根高 分度圓與齒根圓的徑向距離稱為齒根高用表示。（11）全齒高 齒頂圓與齒根圓的徑向距離稱為全齒高，用表示，且

6、。（12）齒頂間隙 當(dāng)齒輪嚙合時（圖3.2（b）或教材62頁圖35），一個齒輪的齒頂圓與配對齒輪的齒根圓之間的徑向距離稱為齒頂間隙，用表示，（）。 它可避免一個齒輪的齒頂與另一齒輪的齒底相碰并能儲存潤滑油，有利于齒輪機構(gòu)的裝配和潤滑。二、直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)決定直齒圓柱齒輪尺寸和齒形的基本參數(shù)有五個：齒輪的模數(shù)，壓力角，齒數(shù)，齒頂高系數(shù)，徑向間隙系數(shù)。這五個個參數(shù)，除齒數(shù)外均己標(biāo)準(zhǔn)化，為設(shè)計、制造及互換使用提供便利。（1）模數(shù)分度圓直徑與齒數(shù)及齒距存在如下關(guān)系 或 3.2工程上把取成有理數(shù)（使數(shù)值為的倍數(shù)），比值就叫做模數(shù)，用表示，即mm 3.3這樣，分度圓的直徑 3.4分度圓齒距 3.5從

7、可看出：模數(shù)代表了輪齒的大小（即反應(yīng)了輪齒齒距或齒厚的大?。?，模數(shù)大，輪齒就大；模數(shù)小，輪齒就小。從可以看出，當(dāng)齒數(shù)一定，模數(shù)大時，齒輪的尺寸成比例地增大。模數(shù)的數(shù)值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，其部分標(biāo)準(zhǔn)值見教材61頁表32。（2）壓力角圖3.2中過分度圓與漸開線的交點作基圓切線得切點。線與線之間的夾角就叫壓力角，用表示。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓力角20。少數(shù)國家采用14.5，15，22.5，25作為標(biāo)準(zhǔn)壓力角的數(shù)值。通常所說的壓力角都是指20。圖3.2 壓力角（3）齒頂高系數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)齒輪中，齒頂高取模數(shù)的倍數(shù)，計算式為。稱為齒頂高系數(shù)，我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒，1；短齒，0.8。（4）徑向間隙系數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)齒輪中，齒根高。稱為

8、徑向間隙系數(shù)，又叫頂隙系數(shù)，我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒，0.25；短齒，0.3。三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式設(shè)計時，確定了齒輪的基本參數(shù)數(shù)值后，就可以計算齒輪的各部分尺寸了，具體計算公式見教材62頁表33。3.3 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和基本尺寸（76頁）一、圓柱齒輪齒面形成原理1.直齒圓柱齒輪齒面形成原理如圖3.3a（教材77頁圖317）所示，當(dāng)平面S在基圓柱上作純滾動，其上任一平行于軸線的直線KK將展成一漸開面。當(dāng)一對直齒圓柱齒輪嚙合時，齒輪的接觸線為平行于軸線的直線如圖3.3b所示。 圖3.3 直齒輪的齒面形成及接觸線 圖3.4 斜齒輪的齒面形成及接觸線2.斜齒圓柱齒輪齒面形成原理斜

9、齒輪齒面的形成過程與直齒輪相似，所不同的是形成漸開線齒面的直線KK不再與軸線平行，而是與軸線成一個角度，稱為基圓柱上的螺旋角。整個直線KK的軌跡為一螺旋漸開面，即為斜齒輪的齒側(cè)面，如圖3.4a（教材77頁圖318）所示。當(dāng)一對斜齒圓柱齒輪嚙合時，齒輪的接觸線都是與軸線不平行的直線。如圖3.4b所示。二、基本參數(shù)齒輪端面：垂直齒輪軸線的平面。齒輪法向面：垂直齒輪齒線的平面。直齒圓柱齒輪的齒線與軸線平行，故直齒圓柱齒輪的齒輪端面和齒輪法向面是重合的。而斜齒圓柱齒輪的齒線為螺旋線，故斜齒圓柱齒輪的齒輪端面和齒輪法向面卻不重合。所以，斜齒圓柱齒輪的參數(shù)就有端面參數(shù)（用下腳標(biāo)表示）和法面參數(shù)（用下腳標(biāo)表

10、示），兩者間存在一定的計算關(guān)系。1、螺旋角圖3.5 斜齒圓柱齒輪端面與法面的關(guān)系圖a)斜齒圓柱齒輪分度圓柱展開圖 b)斜齒條將分度圓柱面展開成平面后，分度圓柱面與輪齒齒面相貫所得的螺旋線變成為一條斜直線（如圖5.7a所示或教材77頁圖319），這條斜直線與軸線的夾角就稱為斜齒輪分度圓柱面上的螺旋角，簡稱斜齒輪螺旋角，用表示。一般取。2、齒距和模數(shù)由圖3.5a可得到法面齒距和端面齒距間的關(guān)系為 3.6又因為，故法面模數(shù)和端面模數(shù)間的關(guān)系為 3.6法面模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，見直齒系列。端面模數(shù)不是標(biāo)準(zhǔn)值。3、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)端面和法面內(nèi)度量的齒頂高相等，齒根高也相等，即 3.7 3.8聯(lián)合式3.7和3

11、.8可得齒頂間隙為 3.9法面上系數(shù)和為標(biāo)準(zhǔn)值，與直齒規(guī)定相同。聯(lián)合式3.6和3.7及3.9可得 3.104、壓力角 3.11我國規(guī)定：為標(biāo)準(zhǔn)值，205、齒數(shù)和當(dāng)量齒數(shù)三、漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪基本尺寸計算漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪基本尺寸計算公式見教材78頁表33。3.4 直齒圓錐齒輪的幾何尺寸 （83頁）一、直齒圓錐齒輪的齒廓形成直齒錐齒輪的齒廓形成如圖3.6所示，為一扇形平面沿基圓錐作純滾動時，其上一半徑OK的軌跡形成一個漸開面，顯然，此漸開面為球面漸開面。圖3.6直齒錐齒輪的齒廓形成二、基本參數(shù)1、軸角 一對圓錐齒輪兩軸線間的夾角，稱為軸角，用表示。在一般機械中，多取。2、分度圓錐角 錐齒

12、輪基圓錐過軸線的截面為等腰三角形，該三角形的頂角的二分之一就為分度圓錐角。3、錐距 分度圓錐的母線長度，稱為錐距，用表示。3、模數(shù) 直齒圓錐齒輪大端模數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化，其標(biāo)準(zhǔn)系列見教材84頁表3104、齒頂高系數(shù) 。5、頂隙系數(shù) 6、齒數(shù) 二、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪幾何尺寸計算直齒圓錐齒輪的幾何尺寸以大端為標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪的幾何尺寸計算公式見教材84頁表311。3.5 齒輪傳動的載荷一、齒輪傳動的受力分析1、直齒圓柱齒輪傳動的受力分析教材71頁圖314所示為一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動。由于兩齒面為漸開面，故接觸為線接觸，且接觸線與齒輪軸線平行。在理想情況下，作用于輪齒上的力是沿接觸線均勻分布的，可以用

13、集中力代替。因齒面間摩擦力較小，可忽略不計，故齒輪嚙合時輪齒上的作用力就是正壓力，其方向與嚙合點的法向方向一致，即沿嚙合線的方向垂直于齒面，記為法向力。在分度圓上，法向力可分解為兩個互相垂直的分力：與分度圓相切的圓周力和沿半徑方向的徑向力。 3.12式中，為小齒輪（主動輪）傳遞的名義轉(zhuǎn)矩（小齒輪所在的軸的輸入轉(zhuǎn)矩），Nmm；為小齒輪（主動輪）傳遞的功率（小齒輪所在的軸的輸入功率），kW；為小齒輪（主動輪）的分度圓直徑，mm；為小齒輪（主動輪）的轉(zhuǎn)速，r/min；為壓力角。與是一對作用力與反作用力，方向與其轉(zhuǎn)動方向相反，方向與其轉(zhuǎn)動方向相同；與是一對作用力與反作用力，二者分別指向各自的輪心。2、

14、斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析一對標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪在標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝條件下的受力情況如教材80頁圖321所示。齒面為螺旋漸開面，接觸為線接觸，接觸線與軸線成一角度螺旋線。若忽略摩擦力，齒面間的作用力為正壓力，也是法向力。在分度圓上，法向力可分解為互相垂直的三個分力：與分度圓相切的圓周力、沿半徑方向的徑向力、沿軸方向的軸向力。 3.13與是一對作用力與反作用力，方向與其轉(zhuǎn)動方向相反，方向與其轉(zhuǎn)動方向相同；與是一對作用力與反作用力，二者分別指向各自的輪心。主動輪軸向力的方向可用左右手法則來判定，即齒輪是左旋時用左手，右旋時用右手。四指指向齒輪的轉(zhuǎn)動方向，則拇指指向即為軸向力方向。判斷斜齒輪齒線走向的方法

15、：從軸向看，以近處為起點、以遠(yuǎn)處為終點，齒線從左向右為右旋；齒線從右向左為左旋。3、直齒圓錐齒輪傳動的受力分析教材85頁圖326為一對正交（軸交角為90）的標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪的受力情況。忽略齒面間摩擦力，假設(shè)法向力集中作用在齒寬中點。法向力可分解為互相垂直的三個分力：與分度圓相切的圓周力、沿半徑方向的徑向力、沿軸方向的軸向力。 3.14式中，為小齒輪齒寬中點分度圓直徑，mm；為小錐齒輪分度圓錐角。與是一對作用力與反作用力，方向與其轉(zhuǎn)動方向相反，方向與其轉(zhuǎn)動方向相同；與是一對作用力與反作用力，與是一對作用力與反作用力。與分別指向各自的輪心，與分別指向各自的大端。二、齒輪傳動的計算載荷由上面齒輪受力分

16、析得出的法向力為齒輪傳動的名義法向力。在實際工作中，由于各種因素的影響，齒輪實際承受的法向力要大于名義法向力?？紤]各種因素的影響及安全，齒輪的設(shè)計應(yīng)按實際法向力進(jìn)行。實際法向力與名義法向力關(guān)系為 3.15又稱為計算載荷。式中，為載荷系數(shù)，一般取。當(dāng)載荷平穩(wěn)、齒寬系數(shù)較小、齒輪相對軸承對稱布置、軸的剛性較大、齒輪精度較高以及采用軟齒面時，取較小值；反之，取較大值。3.6 齒輪傳動的失效形式和計算準(zhǔn)則一、齒輪傳動失效形式和抗失效措施（教材69頁）齒輪傳動的失效一般都發(fā)生在輪齒部分。兩齒輪嚙合時，齒面接觸點附近及輪齒根部均受到變應(yīng)力作用，使齒輪產(chǎn)生失效。齒輪傳動常見的失效形式有：輪齒折斷、齒面點蝕、

17、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形。1、輪齒折斷 輪齒受力后，其根部受脈動循環(huán)彎曲應(yīng)力作用，在齒根過渡圓角處，應(yīng)力大且有較大的應(yīng)力集中，易產(chǎn)生彎曲疲勞折斷。當(dāng)齒輪受到較大短期過載或沖擊載荷時，對鑄鐵或淬火齒輪，可能引起輪齒過載折斷。增大齒根過渡圓角半徑，減小齒面粗糙度，對齒根進(jìn)行強化處理，消除該處的加工刀痕，選用韌性好的材料，均有助于提高輪齒的抗折斷能力。 輪齒折斷 齒面點蝕 齒面膠合 齒面磨損 齒面塑性變形圖3.7 輪齒的失效形式2、齒面點蝕輪齒受力后，齒面接觸處將產(chǎn)生脈動循環(huán)變化的接觸應(yīng)力。輪齒在接觸應(yīng)力反復(fù)作用下，表面或次表層出現(xiàn)疲勞裂紋。疲勞裂紋不斷擴展，齒面因金屬碎片脫落而形成麻點狀凹

18、坑。提高齒面硬度，降低表面粗糙度，采用高粘度潤滑油，可提高齒面抗點蝕的能力。3、齒面膠合在高速轉(zhuǎn)動或重載齒輪傳動中，齒面間壓力大，接觸點附近溫度高，油膜破裂，兩金屬表面直接接觸，產(chǎn)生粘附，隨著齒面的相對運動，使金屬從齒面上撕落而引起嚴(yán)重的粘著磨損。提高齒面硬度，降低表面粗糙度，采用有抗膠合添加劑的潤滑油，采取有效冷卻，可減緩和防止齒面膠合。4、齒面磨損在齒輪傳動中，齒面有相對滑動，由此產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致齒面產(chǎn)生磨損。齒面磨損后，齒廓形狀被破壞，引起沖擊、振動和噪聲，且由于齒厚減薄而可能發(fā)生輪齒折斷。磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。采用閉式傳動或加防護(hù)罩，適時更換潤滑油，選用粘度高的潤滑油，可有效減

19、輕齒面磨損。5、齒面塑性變形當(dāng)齒面應(yīng)力較大時，齒面表層的材料就會沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性流動，從而導(dǎo)致齒面形狀損壞。適當(dāng)提高齒輪硬度及潤滑油的粘度，可有助于減小和防止齒面塑性變形。二、齒輪傳動的設(shè)計計算準(zhǔn)則（教材75頁）齒輪傳動中，在不同的載荷和工作條件下，齒輪可能出現(xiàn)不同的失效形式。按理說，對于不同的失效形式，應(yīng)根據(jù)其失效機理，分別確立相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。但是，對于齒面磨損、齒面塑性變形的設(shè)計計算，目前尚未建立實用的、行之有效的計算方法和設(shè)計數(shù)據(jù)。所以，對于一般使用條件下的齒輪傳動，通常按齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度兩項準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計計算。對于高速大功率的齒輪傳動，須進(jìn)行膠合能力計算。工程實

20、踐中，一般推薦采用以下的設(shè)計計算準(zhǔn)則：1、閉式齒輪傳動閉式齒輪傳動的設(shè)計計算準(zhǔn)則見下表：閉式齒輪傳動設(shè)計計算準(zhǔn)則傳動形式主要失效形式設(shè)計計算準(zhǔn)則中、小功率軟齒面齒面點蝕齒根疲勞折斷接觸疲勞強度設(shè)計計算彎曲疲勞強度校核計算硬齒面齒面點蝕齒根疲勞折斷接觸疲勞強度設(shè)計計算彎曲疲勞強度校核計算大功率、重載高速齒面點蝕齒根疲勞折斷齒面熱膠合接觸疲勞強度設(shè)計計算彎曲疲勞強度校核計算熱膠合強度計算低速齒面點蝕齒根疲勞折斷齒面冷膠合齒面塑性變形接觸疲勞強度設(shè)計計算彎曲疲勞強度校核計算冷膠合強度計算輪齒靜強度計算注：（1），小功率；，中等功率；，大功率 （2）r/min，低速；r/min，中速；r/min，高速

21、；2、開式齒輪傳動開式齒輪傳動的主要失效形式為磨粒磨損和輪齒折斷。只按彎曲疲勞強度進(jìn)行計算，并將得到的模數(shù)增大1015來考慮磨損影響。齒輪傳動中有短時過載時，均須進(jìn)行靜強度計算。3.7 齒輪常用材料和熱處理一、齒輪材料制造齒輪的材料主要是鋼，其次是鑄鐵，在特殊情況下采用有色金屬、粉末冶金及某些非金屬材料等。1、鋼鋼材的韌性好，耐沖擊，還可以通過熱處理或化學(xué)處理改善材料的機械性能，提高齒面的硬度。常用的鋼材有鍛鋼和鑄鋼。除尺寸過大或形狀復(fù)雜只宜鑄造外，一般都用鍛鋼制造齒輪，常用的鍛鋼有：35、45、40Cr、35SiMn、20Cr、20CrMnTi。尺寸較大（400mm以上）的齒輪多采用鑄鋼，常

22、用鑄鋼有：ZG275500、ZG310570、ZG340640。鑄鋼的耐磨性及強度較好，但應(yīng)經(jīng)退火及時效處理，必要時可進(jìn)行調(diào)質(zhì)。2、鑄鐵灰鑄鐵價廉、易切削，但耐沖擊和抗彎曲性能差，主要用于制造低速和不重要的開式齒輪傳動及功率不大的齒輪傳動。常用灰鑄鐵有：HT200、HT300。球墨鑄鐵的機械性能較高，有時可代替鑄鋼制大齒輪。3、非金屬材料對于高速、輕載、精度不高的齒輪傳動，有時采用非金屬材料制作的齒輪。一對齒輪中，小齒輪轉(zhuǎn)速高于大齒輪轉(zhuǎn)速，小齒輪嚙合次數(shù)高于大齒輪的，并且小齒輪齒根厚度較小。所以，小齒輪材料的機械強度要不低于大齒輪的。故一對齒輪的材料可以不同。二、齒輪熱處理鋼制齒輪可以通過不同

23、的熱處理方法獲得不同的表面硬度。工業(yè)上350HB為界將齒面硬度分為軟齒面（布氏硬度HB350）和硬齒面（布氏硬度HB350）1、軟齒面軟齒面齒輪常用的熱處理方法為調(diào)質(zhì)和正火。調(diào)質(zhì)齒輪的強度、韌性和齒面硬度均高于正火齒輪。對于不宜調(diào)質(zhì)、尺寸較大或不太重要的齒輪一般采用正火。2、硬齒面硬齒面齒輪采用表面硬化處理方法。常用方法如下。（1）表面淬火 處理后，表面硬度可達(dá)HRC4854。（2）滲碳淬火 處理后，表面硬度可達(dá)HRC5863。（3）氮化 處理后，齒輪硬度高，耐磨性好，變形小。（4）碳氮共滲 處理后，表面硬度可達(dá)HRC6267。（5）表面激光硬化 處理后，表面硬度可達(dá)HV950以上。一對齒輪中

24、，小齒輪嚙合次數(shù)高于大齒輪的，故小齒輪易出現(xiàn)齒面點蝕。所以，小齒輪的齒面硬度一定要高于大齒輪的。幾種常用齒輪材料的熱處理方法及處理后硬度見教材70頁表34。3.8 齒輪傳動的強度計算齒輪傳動工作中，相嚙合的輪齒在法向力的作用，主要產(chǎn)生兩種應(yīng)力：齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力。設(shè)計時，限制這兩種應(yīng)力在材料的許用范圍內(nèi)，即 和 為材料許用接觸應(yīng)力，。是試驗齒輪的接觸疲勞極限，按教材70頁表34計算。是接觸強度最小安全系數(shù)，簡化計算時可取。為材料許用齒根應(yīng)力，。是試驗齒輪的彎曲疲勞極限，單向運轉(zhuǎn)時按教材70頁表34計算，雙向運轉(zhuǎn)時應(yīng)將按表34計算的值乘以0.7。是彎曲強度最小安全系數(shù)，簡化計算時可取。一

25、、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算1、齒面接觸疲勞強度計算根據(jù)齒面接觸疲勞強度條件：得出的齒面接觸疲勞強度計算公式如下：（1）齒面接觸疲勞強度的校核公式 MPa（2）齒面接觸疲勞強度的設(shè)計公式 mm式中 節(jié)點區(qū)域系數(shù)。用于考慮節(jié)點處齒廓曲率對接觸應(yīng)力的影響，。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，。 彈性系數(shù)。用于修正材料的彈性模量和泊松比對接觸應(yīng)力的影響，單位為(MPa)0.5，與；兩齒輪材料匹配有關(guān)，其值按教材73頁表35查取。 傳動比，。一般單級減速傳動，合理范圍為35。 齒輪的有效接觸寬度，又稱工作寬度。通常， mm。 “”用于外嚙合，“”用于內(nèi)嚙合。齒寬系數(shù)，2、齒根彎曲疲勞強度計算根據(jù)齒根彎曲疲勞強度條

26、件：得出的齒根彎曲疲勞強度計算公式如下：（1）彎曲疲勞強度的校核公式 MPa（2）彎曲疲勞強度的設(shè)計公式 mm 或 mm式中，復(fù)合齒形系數(shù)，其值與齒數(shù)有關(guān)，按教材74頁表36查取。齒寬系數(shù)，。兩齒輪的中心距。3、參數(shù)的選擇（1）齒數(shù)和模數(shù)m在分度圓直徑一定情況下，由可知，齒數(shù)與模數(shù)m成反比。齒數(shù)多、模數(shù)m小時，齒厚薄，輪齒抗彎曲疲勞強度小。但模數(shù)的減少，可減少毛坯的金屬切削量，降低加工成本。對于閉式軟齒面齒輪傳動，傳動尺寸主要取決于齒面接觸疲勞強度。因此，在保持分度圓直徑不變并滿足彎曲疲勞強度條件下，可選用較多的齒數(shù)。通常取。在模數(shù)一定情況下，由可知，齒數(shù)與分度圓直徑成正比。齒數(shù)少、分度圓直徑

27、小時，齒面嚙合次數(shù)增多，齒面抗接觸疲勞強度小。但分度圓直徑的減少，可減少裝置的尺寸和重量。對于閉式硬齒面齒輪傳動和開式齒輪傳動，傳動尺寸主要取決于輪齒的彎曲疲勞強度。因此，在滿足接觸疲勞強度條件下，可選用較少的齒數(shù)。通常取。根據(jù)經(jīng)驗，一對齒輪的總齒數(shù)為100200較好。一般傳動中模數(shù)不應(yīng)小于1.52mm，以保證輪齒有抗過載折斷的能力。載荷平穩(wěn)，中心距較大，軟齒面，取小值；沖擊載荷，過載較大，中心距較小，硬齒面，取大值。（2）齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)越大，載荷沿齒面分布越不均勻。一般取齒寬系數(shù)，。閉式傳動取，常取0.4或0.35；開式齒輪傳動取，常取0.3。也可按教材75頁表37確定。（3）傳動比傳動比

28、不宜過大，否則結(jié)構(gòu)尺寸大。一般單級減速傳動，。合理范圍為35。（4）和選取設(shè)計時，取兩齒輪中較小的值。應(yīng)取和中較大值。二、標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算1、齒面接觸疲勞強度計算（1）齒面接觸疲勞強度校核公式 MPa（2）齒面接觸疲勞強度的設(shè)計公式 mm 或 mm式中，節(jié)點區(qū)域系數(shù)，與螺旋角有關(guān)。按教材80頁表39選取。其他有關(guān)符合的意義、單位同直齒圓柱齒輪。2、齒根彎曲疲勞強度計算（1）彎曲疲勞強度的校核公式 MPa（2）彎曲疲勞強度的設(shè)計公式 mm mm式中，復(fù)合齒形系數(shù)，其值按從教材74頁表36查取。注意：進(jìn)行初步設(shè)計時，參數(shù)確定同直齒圓柱齒輪。三、直齒圓錐齒輪傳動的強度計算1、齒面接觸疲

29、勞強度計算對于軸交角為90的直齒圓錐齒輪傳動，齒面接觸疲勞強度校核公式和齒面接觸疲勞強度的設(shè)計公式為（1）齒面接觸疲勞強度校核公式 MPa（2）齒面接觸疲勞強度的設(shè)計公式 mm式中， 齒寬系數(shù)，一般，常用。2、齒根彎曲疲勞強度的計算（1）彎曲疲勞強度的校核公式 MPa （2）彎曲疲勞強度的設(shè)計公式 mm式中，齒形系數(shù)按當(dāng)量齒數(shù)由教材74頁表36查取。注意：進(jìn)行初步設(shè)計時，參數(shù)確定同直齒圓柱齒輪。3.9 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計和潤滑一、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪的毛坯制造有鍛造、鑄造、焊接等工藝方法。齒輪的結(jié)構(gòu)形式有齒輪軸式、實心式、腹板式和輪輻式等，設(shè)計時根據(jù)尺寸大小來確定工藝方法和結(jié)構(gòu)形式。1、頂圓直徑mm

30、的圓柱齒輪和頂圓直徑mm的圓錐齒輪，一般用鍛造。（1）當(dāng)mm，齒輪的直徑與軸的直徑相近，或齒根與鍵槽的距離m（m為模數(shù)）時，齒輪與軸加工成一體，成齒輪軸（教材87頁圖329所示）；一般當(dāng)mm，常制成齒輪軸。（2）當(dāng)mm，且齒根與鍵槽的距離m（m為模數(shù)）時，可將齒輪和軸分開制造，并采用實心式結(jié)構(gòu)（教材87頁圖328所示）。（3）mm時，應(yīng)將齒輪和軸分開制造，并采用腹板式結(jié)構(gòu)（教材88頁圖330所示）。2、頂圓直徑mm的圓柱齒輪和頂圓直徑mm的圓錐齒輪，一般用鑄鋼和鑄鐵制造。（1）齒寬較?。ㄈ鏼m）的鑄造齒輪宜采用腹板式結(jié)構(gòu)（教材88頁圖331b所示）；（2）齒輪寬度和直徑較大時，宜采用輪輻式結(jié)構(gòu)（教材88頁圖331a所示）。腹板式齒輪和鍛造齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算公式見教材88頁。設(shè)計齒輪結(jié)構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計計算所確定的基本尺寸值，先確定制造工藝、結(jié)構(gòu)形式，最后按結(jié)構(gòu)尺寸計算公式計算出結(jié)構(gòu)尺寸值。二、潤滑齒輪嚙合過程中，相嚙合的齒面間有相對滑動，產(chǎn)生摩擦和磨損。因此，為保證齒輪傳動可靠和高效地工作，需要考慮齒輪的潤滑。齒輪嚙合面間加注潤滑油，不僅可以避免金屬直接接觸，減少摩擦和磨損，而且還可以散熱冷卻、防銹，吸收振動和緩和沖擊，以及降低噪聲等，從而改善輪齒的工作狀況，確保正常的運轉(zhuǎn)和一定的壽命。為保證齒輪具有良好的潤滑條件，必須選擇合適的潤滑方式和潤滑劑。1、齒輪傳