齒輪傳動(dòng)-課件

1、第二篇第五第五章章齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1第一節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)。一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1 1）傳動(dòng)效率傳動(dòng)效率高高 2 2）傳動(dòng)比恒傳動(dòng)比恒定定 3 3）結(jié)構(gòu)緊結(jié)構(gòu)緊湊湊 4 4）工作可工作可 靠、壽命長(zhǎng)靠、壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1 1）制造、安裝精度要求較制造、安裝精度要求較高高 2 2）不適于中心距較大兩軸）不適于中心距較大兩軸 間傳間傳動(dòng)動(dòng) 3 3）使用維護(hù)費(fèi)用較）使用維護(hù)費(fèi)用較高高 4 4）精度低時(shí)、噪音、振動(dòng)較大）精度低時(shí)、噪音、振動(dòng)較大二、齒輪傳動(dòng)的主要類型

2、二、齒輪傳動(dòng)的主要類型1、按傳動(dòng)軸相對(duì)位置、按傳動(dòng)軸相對(duì)位置平行軸齒輪傳平行軸齒輪傳動(dòng)動(dòng)相交軸齒輪傳相交軸齒輪傳動(dòng)動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)2、按工作條件、按工作條件開(kāi)開(kāi)式式齒輪完全外露，易落入灰砂和雜物，不能齒輪完全外露，易落入灰砂和雜物，不能保保證證良良好好 的潤(rùn)滑，輪齒易磨損，多用于低速、不重要的場(chǎng)合的潤(rùn)滑，輪齒易磨損，多用于低速、不重要的場(chǎng)合半開(kāi)半開(kāi)式式裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，有時(shí)還把大齒輪部裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，有時(shí)還把大齒輪部分分浸浸入入油油池池中中，比比開(kāi)開(kāi)式式傳傳動(dòng)動(dòng)潤(rùn)潤(rùn)滑滑好好些些，但但仍仍不不能能?chē)?yán)嚴(yán)密防止灰砂及雜物的密防止灰砂及雜物的 浸入，多用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械及簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)

3、備浸入，多用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械及簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備閉式閉式齒輪和軸承完全封閉在箱體內(nèi)，能保證良好的潤(rùn)滑齒輪和軸承完全封閉在箱體內(nèi)，能保證良好的潤(rùn)滑和較好的嚙合精度，應(yīng)用廣泛。多用于汽車(chē)、機(jī)床及航空發(fā)動(dòng)和較好的嚙合精度，應(yīng)用廣泛。多用于汽車(chē)、機(jī)床及航空發(fā)動(dòng) 機(jī)等的齒輪傳動(dòng)中機(jī)等的齒輪傳動(dòng)中三、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)要求三、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)要求功率傳功率傳動(dòng)動(dòng)主要用來(lái)傳遞功率。強(qiáng)度要求主要用來(lái)傳遞功率。強(qiáng)度要求示數(shù)傳示數(shù)傳動(dòng)動(dòng)主要用來(lái)傳遞準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。強(qiáng)度要主要用來(lái)傳遞準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。強(qiáng)度要求求 精度要求精度要求四、齒輪傳動(dòng)的基本要求四、齒輪傳動(dòng)的基本要求齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求: :

4、1)1)傳動(dòng)平穩(wěn)傳動(dòng)平穩(wěn)2)2)承載能力高承載能力高在齒輪設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和科研中，有關(guān)齒廓曲線、齒輪強(qiáng)在齒輪設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和科研中，有關(guān)齒廓曲線、齒輪強(qiáng) 度、度、制造精度、加工方法以及熱處理工藝等，基本上都是圍制造精度、加工方法以及熱處理工藝等，基本上都是圍 繞這兩繞這兩個(gè)基本要求進(jìn)行的個(gè)基本要求進(jìn)行的面硬度應(yīng)比大輪高面硬度應(yīng)比大輪高30305050HBS軟齒面軟齒面 硬齒面硬齒面HBSHBS350 350 HBSHBS350350原因：原因：1 1）小齒輪齒根強(qiáng)度較弱）小齒輪齒根強(qiáng)度較弱2 2）小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較多）小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較多3)3) 當(dāng)大小齒輪有較大硬度差時(shí)，較硬的小齒輪會(huì)對(duì)較軟

5、當(dāng)大小齒輪有較大硬度差時(shí)，較硬的小齒輪會(huì)對(duì)較軟 的大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的作用，可提高大齒輪的的大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的作用，可提高大齒輪的 接觸疲勞強(qiáng)度接觸疲勞強(qiáng)度一、對(duì)齒輪材料的基本要求一、對(duì)齒輪材料的基本要求1.1.齒面要硬齒面要硬, , 齒芯要韌齒芯要韌2.2.易于加工及熱處理易于加工及熱處理3.3.為了保證大、小齒輪有相同的使用壽命，小輪齒為了保證大、小齒輪有相同的使用壽命，小輪齒第二節(jié)常用材料和熱處理第二節(jié)常用材料和熱處理二、常用的齒輪材料二、常用的齒輪材料1.鋼鋼含碳量含碳量為為0.10.6常用常用性能最性能最好好(可通過(guò)熱處理提高機(jī)械性可通過(guò)熱處理提高機(jī)械性能能) 鍛鋼鍛鋼鋼材

6、經(jīng)鍛鋼材經(jīng)鍛造造, 性能提高性能提高最常用最常用45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo(2)鑄鑄鋼鋼耐磨性和強(qiáng)度均較好，承載能力稍低于鍛耐磨性和強(qiáng)度均較好，承載能力稍低于鍛 鋼，常用于尺寸較鋼，常用于尺寸較大大(d400600mm)且不宜鍛造的場(chǎng)且不宜鍛造的場(chǎng) 合合。 ZG310-570、ZG340-640 成本高成本高2. 鑄鐵鑄鐵用于開(kāi)式、低速齒輪，強(qiáng)度差，易成型用于開(kāi)式、低速齒輪，強(qiáng)度差，易成型灰口鑄鐵灰口鑄鐵 HT200、HT300球墨鑄鐵球墨鑄鐵 QT500-73.非金屬材料非金屬材料用于小功率、速度高、低噪音用于小功率、速度高、低噪音三、常用熱處理三、常用熱處理A

7、、正火正火-批量小、單件生產(chǎn)、對(duì)傳動(dòng)尺寸沒(méi)有嚴(yán)格限批量小、單件生產(chǎn)、對(duì)傳動(dòng)尺寸沒(méi)有嚴(yán)格限 制時(shí)，常采用正火處理。制時(shí)，常采用正火處理。B、調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)-得到的均是軟齒得到的均是軟齒面面(硬度硬度350HBS)，常用于，常用于 對(duì)尺寸和精度要求不高的傳動(dòng)。對(duì)尺寸和精度要求不高的傳動(dòng)。C、整體（表面）淬火整體（表面）淬火-整體（表面）淬火后再低溫回整體（表面）淬火后再低溫回 火。常用材料為中碳鋼或中碳合金鋼?；?。常用材料為中碳鋼或中碳合金鋼。D、滲碳淬火滲碳淬火-沖擊載荷較大的齒輪，宜采用滲碳淬沖擊載荷較大的齒輪，宜采用滲碳淬 火。常用材料有：低碳鋼或低碳合金鋼?；?。常用材料有：低碳鋼或低碳合金鋼。E

8、、表面氮化表面氮化-得到的均是硬齒得到的均是硬齒面面(硬度硬度350HBS)，常用，常用 于高速、重載、精密傳動(dòng)于高速、重載、精密傳動(dòng)滲氮齒輪硬度高、變形小，適用于內(nèi)齒輪和難于磨削的滲氮齒輪硬度高、變形小，適用于內(nèi)齒輪和難于磨削的 齒輪。齒輪。碳氮共滲：碳氮共滲工藝時(shí)間短，且有滲氮的優(yōu)點(diǎn)，可碳氮共滲：碳氮共滲工藝時(shí)間短，且有滲氮的優(yōu)點(diǎn)，可 以代替滲碳淬火，其材料和滲碳淬火的相同。以代替滲碳淬火，其材料和滲碳淬火的相同。當(dāng)兩齒輪材料相同時(shí)，采用不同的熱處理當(dāng)兩齒輪材料相同時(shí)，采用不同的熱處理表 2. 5 一1小 模 數(shù) 齒 輪 常用材料和熱處理材料名稱優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼合金鋼不銹鋼硬

9、鋁超硬鋁 錫青銅鑄鐵青銅 黃銅夾布膠木卡普隆 高分子增強(qiáng)尼龍6 聚碳酸酷材料牌號(hào)1520404550T8ATl OA 15Cr20Cr40Cr38CrMoAlA2Cr13Ni2ZCuSnl OP bl ZCuA19Mn2 H62熱處理滲碳猝火回火正火或調(diào)質(zhì) 猝火調(diào)質(zhì)滲碳（氮）猝火、回火 調(diào)質(zhì)滲氮調(diào)質(zhì)滲氮猝火調(diào)質(zhì)應(yīng)用范圍常用于圓周速度 3 mi s 以下的齒輪常用于圓周速度較高和強(qiáng)度較高的齒輪和蝸 杅常用于制造小齒輪和蝸桿用于制造承受沖擊和交變載荷的齒輪和蝸桿 用于制造速度較高的耐磨齒輪用于制造需氮化的齒輪 ， 熱 處 理后不必磨齒 用于 要求防 銹、防 腐 的 齒 輪，猝火 后 變形 極 小，

10、齒面光澤用于制造要求重魚(yú)輕、受 力較小的齒輪用于制造高抗磨或防磁的重要齒輪及蝸輪 用于制造抗磨、 防腐的次要齒輪及蝸輪用于制造抗磨、抗腐性要求 一般的齒輪及蝸輪用于制造不要求抗磨性 ， 要 求 抗 沖擊、振 動(dòng)和 噪聲小的齒輪選擇齒輪材料主要考慮傳動(dòng)特點(diǎn)和工作條件：選擇齒輪材料主要考慮傳動(dòng)特點(diǎn)和工作條件：（小模數(shù)齒輪，應(yīng)用范圍（小模數(shù)齒輪，應(yīng)用范圍決定決定材料）材料）為保持精度持久為保持精度持久要求重量輕要求重量輕減小噪聲或防腐蝕減小噪聲或防腐蝕傳動(dòng)大功率傳動(dòng)大功率抗腐蝕和高耐磨抗腐蝕和高耐磨耐磨材料耐磨材料鋁合金或非金屬材料鋁合金或非金屬材料 非金屬材料非金屬材料硬度和強(qiáng)度較高的材料硬度和強(qiáng)

11、度較高的材料 合金鋼合金鋼抗腐蝕性、防磁性和機(jī)械性能都好抗腐蝕性、防磁性和機(jī)械性能都好青銅或黃銅青銅或黃銅四、齒輪材料的選擇原則四、齒輪材料的選擇原則齒輪的受力分析是設(shè)計(jì)齒輪的基礎(chǔ)，同時(shí)，也可為齒輪的受力分析是設(shè)計(jì)齒輪的基礎(chǔ)，同時(shí)，也可為 設(shè)計(jì)軸及軸承提供初始條件。設(shè)計(jì)軸及軸承提供初始條件。齒輪嚙合時(shí)，可看作是兩圓柱體的接觸，其半徑等齒輪嚙合時(shí)，可看作是兩圓柱體的接觸，其半徑等 于兩齒廓在嚙合點(diǎn)的曲率半徑，嚙合點(diǎn)由齒根向齒頂移于兩齒廓在嚙合點(diǎn)的曲率半徑，嚙合點(diǎn)由齒根向齒頂移 動(dòng)（主動(dòng)輪），疲勞損壞多發(fā)生在節(jié)點(diǎn)附近，且節(jié)點(diǎn)附動(dòng)（主動(dòng)輪），疲勞損壞多發(fā)生在節(jié)點(diǎn)附近，且節(jié)點(diǎn)附 近處一般只有一對(duì)輪齒受

12、載，故受力分析在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí)近處一般只有一對(duì)輪齒受載，故受力分析在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí) 計(jì)算。計(jì)算。第三節(jié) 齒輪傳動(dòng)受力分析第三節(jié) 齒輪傳動(dòng)受力分析一、直齒圓柱齒輪受力分析一、直齒圓柱齒輪受力分析受力分析步驟：受力分析步驟：力的作用點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)；力的作用點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)；輪齒間相互作用的法向力輪齒間相互作用的法向力（總作用力）（總作用力）Fn沿嚙合線沿嚙合線指向工作齒面；指向工作齒面；Fn分解為圓周力（切向分解為圓周力（切向 力）力）Ft、徑向、徑向力力Fr、軸向、軸向力力Fa 。一對(duì)直齒圓柱齒輪，若略去齒面間的摩擦力，輪齒節(jié)點(diǎn)處一對(duì)直齒圓柱齒輪，若略去齒面間的摩擦力，輪齒節(jié)點(diǎn)處 的法向力的法向力Fn可分解為兩對(duì)互相

13、垂直的分力：切于分度圓上可分解為兩對(duì)互相垂直的分力：切于分度圓上的圓周力的圓周力Ft1、Ft2 和沿半徑方向的徑向和沿半徑方向的徑向力力Fr1、Fr2 。1 1、各力的大小、各力的大小161111nP1d2TT 9.55 10 F F Ft2T1cos d cos nF F tan rtt式中：式中：T1主動(dòng)齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩矩(N.mm)；d1主動(dòng)齒輪分度圓直主動(dòng)齒輪分度圓直徑徑(mm)； 分度圓壓力角分度圓壓力角()；P1主動(dòng)齒輪傳遞的功主動(dòng)齒輪傳遞的功率率(kW)；n1主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速速(r/min)。圓周圓周力力Ft的大小可直接由齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩確定，因此

14、在進(jìn)行齒的大小可直接由齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩確定，因此在進(jìn)行齒 輪受力分析時(shí)，總是將其它各力表示輪受力分析時(shí)，總是將其它各力表示為為Ft的函數(shù)。的函數(shù)。2 2、各力的方向、各力的方向圓周力圓周力Ft ：主動(dòng)輪圓周力的方向與回轉(zhuǎn)方向相：主動(dòng)輪圓周力的方向與回轉(zhuǎn)方向相反；從動(dòng)輪圓周力的方向與回轉(zhuǎn)方向相同。反；從動(dòng)輪圓周力的方向與回轉(zhuǎn)方向相同。徑向力徑向力Fr ：分別指向各自輪心。：分別指向各自輪心。3 3、各力對(duì)應(yīng)關(guān)系、各力對(duì)應(yīng)關(guān)系作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的各作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的各 對(duì)應(yīng)力大小相等，方向相反。對(duì)應(yīng)力大小相等，方向相反。即：即：Fn1= -Fn2Ft1= -Ft2 Fr1= -Fr2圓周

15、力圓周力軸向力軸向力徑向力徑向力式中式中： n 法面分度圓壓力角法面分度圓壓力角 t 端面分度圓壓力角端面分度圓壓力角 分度圓螺旋角分度圓螺旋角 b 基圓螺旋角基圓螺旋角1161nPd1T 9.55 10F F 2T1Fcos cos cos F F tan F F tan n nt tn nt ta an nt tr rt t法向力法向力二、斜齒圓柱齒輪受力分析二、斜齒圓柱齒輪受力分析 1 1、各力的大小、各力的大小2 2、各力的方向、各力的方向圓周圓周力力 Ft t：主動(dòng)輪上的與轉(zhuǎn)向相反，從動(dòng)輪上的與轉(zhuǎn)向相同；主動(dòng)輪上的與轉(zhuǎn)向相反，從動(dòng)輪上的與轉(zhuǎn)向相同； 徑向徑向力力Fr r：分別指向各自

16、輪心；分別指向各自輪心；軸向軸向力力Fa a：主動(dòng)輪主動(dòng)輪的軸向力的軸向力用用“左右手法左右手法則則”來(lái)判斷：當(dāng)主動(dòng)輪來(lái)判斷：當(dāng)主動(dòng)輪右旋時(shí)，用右手四指的彎曲方向表示主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，大拇右旋時(shí)，用右手四指的彎曲方向表示主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，大拇 指所指的方向即為軸向力的方向；主動(dòng)輪左旋時(shí)，用左手來(lái)判指所指的方向即為軸向力的方向；主動(dòng)輪左旋時(shí)，用左手來(lái)判 斷，方法同上。斷，方法同上。3 3、各力對(duì)應(yīng)關(guān)系、各力對(duì)應(yīng)關(guān)系作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的 各對(duì)應(yīng)力大小相等，方向相各對(duì)應(yīng)力大小相等，方向相 反。反。即：即：Fn1= -Fn2Ft1= -Ft2 Fr1= -Fr2 Fa1=

17、-Fa2一對(duì)齒輪剛接觸時(shí)的受力狀態(tài)，是強(qiáng)度計(jì)算一對(duì)齒輪剛接觸時(shí)的受力狀態(tài)，是強(qiáng)度計(jì)算 的重要基礎(chǔ)。齒根的應(yīng)力集中是產(chǎn)生疲勞裂紋的的重要基礎(chǔ)。齒根的應(yīng)力集中是產(chǎn)生疲勞裂紋的 根源，所以齒根圓角不宜過(guò)小；齒根受拉應(yīng)力的根源，所以齒根圓角不宜過(guò)??；齒根受拉應(yīng)力的 一邊更宜折斷。一邊更宜折斷。齒根危險(xiǎn)截面的位置用齒根危險(xiǎn)截面的位置用3030切線法確定。作與輪齒對(duì)切線法確定。作與輪齒對(duì) 稱中心線稱中心線成成3030角的兩直線與齒根圓角過(guò)渡曲線相角的兩直線與齒根圓角過(guò)渡曲線相切，連接兩切點(diǎn)的齒厚即為齒根危險(xiǎn)截面的齒厚。切，連接兩切點(diǎn)的齒厚即為齒根危險(xiǎn)截面的齒厚。30161111nP12T1d2TT 9.5

18、5 10 F F m1Ftcos dcos nF F tan sin a1t1F F tan cos r1t1m1t1式中式中： dm1 主動(dòng)主動(dòng)輪輪1齒寬中點(diǎn)處的分度圓直齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑徑 ； 分度圓壓力角；分度圓壓力角；1主動(dòng)輪的分錐角；主動(dòng)輪的分錐角；2 從動(dòng)輪的分錐角；從動(dòng)輪的分錐角；三、圓錐齒輪受力分析三、圓錐齒輪受力分析 1 1、各力的大小、各力的大小2 2、各力的方向、各力的方向圓周圓周力力 Ft t：主動(dòng)輪上的與轉(zhuǎn)向相反，從動(dòng)輪上的主動(dòng)輪上的與轉(zhuǎn)向相反，從動(dòng)輪上的 與轉(zhuǎn)向相同；與轉(zhuǎn)向相同；徑向徑向力力Fr r：分別指向各自輪心；分別指向各自輪心； 軸向軸向力力Fa a：分

19、分別指向各自大端。別指向各自大端。3 3、各力對(duì)應(yīng)關(guān)系、各力對(duì)應(yīng)關(guān)系Fa1是輪是輪1的軸向力，也是的軸向力，也是輪輪2的徑向力的徑向力Fr2 即即：Fn1= -Fn2Ft1= -Ft2Fa1= -Fr2 Fr1= -Fa2四、蝸桿、蝸輪受力分析四、蝸桿、蝸輪受力分析作用于蝸輪上的轉(zhuǎn)作用于蝸輪上的轉(zhuǎn)矩矩T2（Nm）使其勻使其勻 速轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng), 蝸輪分度圓直徑蝸輪分度圓直徑為為d2，則作用于其分度圓上節(jié)點(diǎn)處的則作用于其分度圓上節(jié)點(diǎn)處的圓周力圓周力：Ft T2 / d2在端面內(nèi)輪齒的在端面內(nèi)輪齒的正壓力正壓力：Ftn Ft / cos 法面內(nèi)齒輪法面內(nèi)齒輪的的正壓正壓力力：Fn Ft / （cos

20、ncos） 作用于蝸輪上的作用于蝸輪上的軸向力軸向力：Fx Fttan 作用于蝸輪、蝸桿上的作用于蝸輪、蝸桿上的徑向力徑向力：Fr Fttan 蝸桿上的軸向力與蝸輪上的圓周力相等，蝸桿上的軸向力與蝸輪上的圓周力相等， 蝸桿上的圓周力與蝸輪上的軸向力相等。蝸桿上的圓周力與蝸輪上的軸向力相等。五五、 齒輪傳動(dòng)的受力分析小結(jié)齒輪傳動(dòng)的受力分析小結(jié)在作齒輪傳動(dòng)的受力分析時(shí)，必須要分清在作齒輪傳動(dòng)的受力分析時(shí)，必須要分清主動(dòng)輪主動(dòng)輪和和從動(dòng)從動(dòng) 輪輪。關(guān)于各力的大小已經(jīng)給出計(jì)算公式，下面將著重就如何正關(guān)于各力的大小已經(jīng)給出計(jì)算公式，下面將著重就如何正 確地確地判斷各力的方向和做到在圖中正確地標(biāo)注進(jìn)行討論

21、判斷各力的方向和做到在圖中正確地標(biāo)注進(jìn)行討論:1）圓周）圓周力力Ft ：主反從同主反從同，即主動(dòng)輪的圓周力為阻力，與回，即主動(dòng)輪的圓周力為阻力，與回 轉(zhuǎn)方向相反；從動(dòng)輪的圓周力為驅(qū)動(dòng)力，與回轉(zhuǎn)方向相同。轉(zhuǎn)方向相反；從動(dòng)輪的圓周力為驅(qū)動(dòng)力，與回轉(zhuǎn)方向相同。2）徑向）徑向力力Fr：分別指向各自輪心分別指向各自輪心。注意注意：這一結(jié)論在大多：這一結(jié)論在大多 數(shù)情況下是正確的，唯一例外的是對(duì)于圓柱內(nèi)齒輪其徑向力數(shù)情況下是正確的，唯一例外的是對(duì)于圓柱內(nèi)齒輪其徑向力Fr 應(yīng)為背離其輪心。應(yīng)為背離其輪心。3）軸向）軸向力力Fa ：直齒圓柱齒輪沒(méi)有軸向力直齒圓柱齒輪沒(méi)有軸向力，即，即Fa = 0 ，它可視，它

22、可視 為斜齒圓柱齒輪的特例。為斜齒圓柱齒輪的特例。斜齒圓柱齒輪軸向力斜齒圓柱齒輪軸向力Fa 的方向取決于齒輪的回的方向取決于齒輪的回 轉(zhuǎn)方向和輪齒螺旋線方向。轉(zhuǎn)方向和輪齒螺旋線方向。主動(dòng)輪軸向力主動(dòng)輪軸向力Fa可用可用左、右手定則左、右手定則來(lái)判斷：當(dāng)主動(dòng)來(lái)判斷：當(dāng)主動(dòng) 輪為右旋時(shí)，用右手，主動(dòng)輪為左旋時(shí)，用左輪為右旋時(shí)，用右手，主動(dòng)輪為左旋時(shí)，用左手，以四指的彎曲方向表示主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，則拇手，以四指的彎曲方向表示主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，則拇 指指向即為它所受軸向力的方向。指指向即為它所受軸向力的方向。從動(dòng)輪軸向力從動(dòng)輪軸向力方向：與主動(dòng)輪的軸向力方向相反。方向：與主動(dòng)輪的軸向力方向相反。 需要強(qiáng)調(diào)需要

23、強(qiáng)調(diào)：上述左右手定則僅適用于：上述左右手定則僅適用于主動(dòng)輪主動(dòng)輪。直齒錐齒輪軸向直齒錐齒輪軸向力力Fa 的方向：由的方向：由小端小端指向指向大端大端。圓柱齒輪和直齒錐齒輪傳動(dòng)各分力方向的判斷方法可綜合如下表：圓柱齒輪和直齒錐齒輪傳動(dòng)各分力方向的判斷方法可綜合如下表：斜齒圓柱齒輪和直齒錐齒輪傳動(dòng)各分力方向的標(biāo)示斜齒圓柱齒輪和直齒錐齒輪傳動(dòng)各分力方向的標(biāo)示 方法如下圖所示：方法如下圖所示：六、典型例題分析六、典型例題分析齒輪傳動(dòng)受力分析這類題目，一般給定齒輪傳動(dòng)受力分析這類題目，一般給定 傳動(dòng)方案、輸入或輸出齒輪軸轉(zhuǎn)向以及某個(gè)傳動(dòng)方案、輸入或輸出齒輪軸轉(zhuǎn)向以及某個(gè) 斜齒輪的輪齒旋向，另可附加一些其

24、他條斜齒輪的輪齒旋向，另可附加一些其他條 件。要求確定輸出或輸入齒輪軸轉(zhuǎn)向，其余件。要求確定輸出或輸入齒輪軸轉(zhuǎn)向，其余 待定齒輪輪齒旋向，標(biāo)出齒輪所受各分力的待定齒輪輪齒旋向，標(biāo)出齒輪所受各分力的 方向以及畫(huà)出某齒輪軸的空間受力簡(jiǎn)圖等。方向以及畫(huà)出某齒輪軸的空間受力簡(jiǎn)圖等。例例1 兩級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)如圖所示兩級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)如圖所示。 已知?jiǎng)恿斎胍阎獎(jiǎng)恿斎?軸軸的轉(zhuǎn)向。試求：的轉(zhuǎn)向。試求：(1)(1) 標(biāo)出輸出軸標(biāo)出輸出軸的轉(zhuǎn)向；的轉(zhuǎn)向；(2)(2) 確定齒輪確定齒輪2 、3、 4 的輪齒旋向，為減小輪齒偏載，的輪齒旋向，為減小輪齒偏載， 要求軸要求軸上兩斜齒輪軸向力可相互抵消部分；上

25、兩斜齒輪軸向力可相互抵消部分；(3)(3)標(biāo)出齒輪標(biāo)出齒輪2 、3 所受各分力的方向。所受各分力的方向。解解：輸出軸的轉(zhuǎn)向、齒輪：輸出軸的轉(zhuǎn)向、齒輪2、 3、 4 輪齒的旋向以及齒輪輪齒的旋向以及齒輪2 、3 所受各分力的方向見(jiàn)下圖。所受各分力的方向見(jiàn)下圖。解題思路：解題思路：(1)(1) 中間軸上兩輪輪齒旋向相同中間軸上兩輪輪齒旋向相同 要想使軸要想使軸上兩斜齒輪上兩斜齒輪所受軸向所受軸向 力相互抵消一部分，以減小中間力相互抵消一部分，以減小中間 軸上軸承的軸上軸承的軸向載荷，必須使該軸向載荷，必須使該 軸上兩斜齒輪所受軸向力方向相軸上兩斜齒輪所受軸向力方向相 反。由于兩齒輪轉(zhuǎn)向相同，螺旋反

26、。由于兩齒輪轉(zhuǎn)向相同，螺旋 線方向相同，但一為從線方向相同，但一為從動(dòng)動(dòng)( (齒輪齒輪2)2)， 一為主動(dòng)一為主動(dòng)( (齒輪齒輪3)3) ，其軸向，其軸向 力才會(huì)反向。力才會(huì)反向。(2)(2) 認(rèn)清主動(dòng)輪及其旋向認(rèn)清主動(dòng)輪及其旋向在判斷齒輪在判斷齒輪2、 3 軸向軸向分力方向時(shí)，要用分力方向時(shí)，要用“左、右手定左、右手定則則”。由。由于于“左、右手左、右手 定則定則”僅適用于僅適用于一對(duì)嚙合齒輪中的主動(dòng)輪一對(duì)嚙合齒輪中的主動(dòng)輪。因此，首。因此，首 先要分清齒輪先要分清齒輪主動(dòng)主動(dòng)還是還是從動(dòng)從動(dòng)。(3)(3) 把各分力畫(huà)在嚙合點(diǎn)上把各分力畫(huà)在嚙合點(diǎn)上在標(biāo)出齒在標(biāo)出齒輪輪2、 3 所所受各分力的

27、方向時(shí)，要將各力畫(huà)在嚙合點(diǎn)上。受各分力的方向時(shí)，要將各力畫(huà)在嚙合點(diǎn)上。注意：注意：不要把軸向力直接畫(huà)在軸線或表示輪齒旋向不要把軸向力直接畫(huà)在軸線或表示輪齒旋向 的斜線上的斜線上。齒輪的失效，通常都集中在輪齒部分。輪齒的齒輪的失效，通常都集中在輪齒部分。輪齒的 主要失效形式有：主要失效形式有：輪齒折斷、齒面磨損、齒面輪齒折斷、齒面磨損、齒面點(diǎn)點(diǎn) 蝕、齒面膠合、齒面塑性變形蝕、齒面膠合、齒面塑性變形等五種。為保證等五種。為保證 齒輪傳動(dòng)所需工作壽命，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算與強(qiáng)齒輪傳動(dòng)所需工作壽命，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算與強(qiáng) 度校核。一般只進(jìn)行兩類強(qiáng)度計(jì)算度校核。一般只進(jìn)行兩類強(qiáng)度計(jì)算: :齒面接觸齒面接觸 疲勞強(qiáng)

28、度計(jì)算，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。疲勞強(qiáng)度計(jì)算，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。第四節(jié)齒輪強(qiáng)度校核第四節(jié)齒輪強(qiáng)度校核一、齒輪傳動(dòng)的失效形式一、齒輪傳動(dòng)的失效形式疲勞裂紋疲勞裂紋1.1. 輪齒折斷輪齒折斷現(xiàn)象：齒根處產(chǎn)生裂紋現(xiàn)象：齒根處產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展擴(kuò)展斷齒斷齒 原因原因： 1.根部應(yīng)力集中根部應(yīng)力集中2. .根部受交變彎曲應(yīng)力作用根部受交變彎曲應(yīng)力作用3. .材料較脆材料較脆4.突然過(guò)載或沖擊突然過(guò)載或沖擊提高輪齒抗彎強(qiáng)度的措施：提高輪齒抗彎強(qiáng)度的措施：增大齒輪模數(shù)增大齒輪模數(shù)增大齒根圓角半徑增大齒根圓角半徑 采用正變位采用正變位2 2、齒面磨損、齒面磨損現(xiàn)象：油不凈現(xiàn)象：油不凈磨料磨損磨料磨損齒形破壞齒形破

29、壞齒根減?。ǜ繃?yán)重）齒根減薄（根部嚴(yán)重）斷齒斷齒原因原因： 當(dāng)齒面間落入砂粒、鐵屑、非金屬物等磨料當(dāng)齒面間落入砂粒、鐵屑、非金屬物等磨料 性物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生磨料磨損。齒面磨損后，性物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生磨料磨損。齒面磨損后， 齒廓形狀破壞，引起沖擊、振動(dòng)和噪聲，且齒廓形狀破壞，引起沖擊、振動(dòng)和噪聲，且 由于齒厚減薄而可能發(fā)生輪齒折斷。由于齒厚減薄而可能發(fā)生輪齒折斷。減緩磨損措施：減緩磨損措施：采用閉式齒輪傳動(dòng)采用閉式齒輪傳動(dòng)提高齒面硬度和光潔度提高齒面硬度和光潔度 保持潤(rùn)保持潤(rùn)滑油清潔滑油清潔3 3、齒面點(diǎn)蝕、齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象：齒面產(chǎn)生裂紋現(xiàn)象：齒面產(chǎn)生裂紋油的擠壓油的擠壓金屬金屬 剝落剝落靠近節(jié)線的齒面

30、出現(xiàn)麻點(diǎn)狀凹坑靠近節(jié)線的齒面出現(xiàn)麻點(diǎn)狀凹坑原因原因：1.齒面受交變接觸應(yīng)力作用齒面受交變接觸應(yīng)力作用2.有潤(rùn)滑油存在的閉式傳動(dòng)齒面有潤(rùn)滑油存在的閉式傳動(dòng)齒面3.較軟、硬較軟、硬度度 350HBS接觸疲勞極限接觸疲勞極限減緩或防止措施：減緩或防止措施： 增大齒輪直增大齒輪直徑或中心距徑或中心距 提高齒面硬度提高齒面硬度采用合適的潤(rùn)滑油等采用合適的潤(rùn)滑油等4 4、齒面膠合、齒面膠合現(xiàn)象：齒面上沿相對(duì)滑動(dòng)方向形成傷痕現(xiàn)象：齒面上沿相對(duì)滑動(dòng)方向形成傷痕 原因原因：1.兩齒面金屬直接接觸并粘接兩齒面金屬直接接觸并粘接2.齒面間相對(duì)滑動(dòng)齒面間相對(duì)滑動(dòng)3.較軟齒面沿滑動(dòng)方向被撕下一較軟齒面沿滑動(dòng)方向被撕下一

31、 條條傷痕條條傷痕減緩或防止措施：減緩或防止措施：減小模數(shù)、降低齒高、減小滑減小模數(shù)、降低齒高、減小滑 動(dòng)系數(shù)、提高齒面硬度、采用動(dòng)系數(shù)、提高齒面硬度、采用 抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油?？鼓z合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油。5 5、齒面塑性變形、齒面塑性變形現(xiàn)象：齒面失去正常齒形現(xiàn)象：齒面失去正常齒形原因：齒面較軟、重載，齒面形成凹溝、原因：齒面較軟、重載，齒面形成凹溝、 凸棱；主動(dòng)輪上摩擦力分別朝向齒頂和齒凸棱；主動(dòng)輪上摩擦力分別朝向齒頂和齒 根根 形成凹溝；從動(dòng)輪上摩擦力由齒形成凹溝；從動(dòng)輪上摩擦力由齒 頂和齒根朝向中頂和齒根朝向中間間 形成凸棱形成凸棱塑性變形是由于在過(guò)大的應(yīng)力作用下，輪齒材料塑性變形是由于在

32、過(guò)大的應(yīng)力作用下，輪齒材料 處于屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的齒面的永久變形。處于屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的齒面的永久變形。減緩或防止措施：減緩或防止措施：提高齒面硬度，采用粘度高的潤(rùn)滑油。提高齒面硬度，采用粘度高的潤(rùn)滑油。工作情況工作情況破壞形式破壞形式計(jì)計(jì)算依據(jù)算依據(jù)短時(shí)過(guò)載，沖擊負(fù)荷或交變負(fù)荷短時(shí)過(guò)載，沖擊負(fù)荷或交變負(fù)荷輪齒折斷輪齒折斷彎彎曲強(qiáng)度曲強(qiáng)度軟齒面，潤(rùn)滑不良，開(kāi)式傳動(dòng)軟齒面，潤(rùn)滑不良，開(kāi)式傳動(dòng)齒面磨損齒面磨損接接觸強(qiáng)度觸強(qiáng)度閉式傳動(dòng)，有過(guò)高的齒面壓力閉式傳動(dòng)，有過(guò)高的齒面壓力過(guò)高的脈動(dòng)負(fù)荷過(guò)高的脈動(dòng)負(fù)荷齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕接接觸強(qiáng)度觸強(qiáng)度大功率，軟齒面，高速轉(zhuǎn)動(dòng)，潤(rùn)滑較差大功率，軟齒面，高速轉(zhuǎn)動(dòng)，潤(rùn)滑較差

33、一對(duì)齒輪材料相同，齒面滑移速度過(guò)高一對(duì)齒輪材料相同，齒面滑移速度過(guò)高齒面膠合齒面膠合接接觸強(qiáng)度觸強(qiáng)度軟齒面，大負(fù)荷軟齒面，大負(fù)荷齒面塑性變形齒面塑性變形接觸強(qiáng)度接觸強(qiáng)度二、齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則二、齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則輪齒的主要破壞形式和強(qiáng)度計(jì)算依據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)中、低速齒輪傳動(dòng)：對(duì)中、低速齒輪傳動(dòng)： 閉式軟齒面齒輪閉式軟齒面齒輪: 按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì) ,驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度。驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度。 閉式硬齒面齒輪閉式硬齒面齒輪: 按彎曲強(qiáng)度設(shè)按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì) ,驗(yàn)驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。算接觸強(qiáng)度。 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)開(kāi)式齒輪傳動(dòng): 按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用增按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用增 大模數(shù)考慮磨損的影響。大模數(shù)

34、考慮磨損的影響。三、圓柱齒輪強(qiáng)度校核三、圓柱齒輪強(qiáng)度校核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)算齒輪傳動(dòng)在節(jié)點(diǎn)處多為一對(duì)輪齒嚙合，接觸應(yīng)力齒輪傳動(dòng)在節(jié)點(diǎn)處多為一對(duì)輪齒嚙合，接觸應(yīng)力 較大，因此，選擇齒輪傳動(dòng)的節(jié)點(diǎn)作為接觸應(yīng)力較大，因此，選擇齒輪傳動(dòng)的節(jié)點(diǎn)作為接觸應(yīng)力 的計(jì)算點(diǎn)。的計(jì)算點(diǎn)。齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算是將輪齒節(jié)線接觸視為的計(jì)算是將輪齒節(jié)線接觸視為 兩圓柱體接觸，以彈性力學(xué)赫茲公式為基礎(chǔ)導(dǎo)出兩圓柱體接觸，以彈性力學(xué)赫茲公式為基礎(chǔ)導(dǎo)出 齒面接觸應(yīng)力基本值齒面接觸應(yīng)力基本值H0 ，乘上與負(fù)荷有關(guān)的修，乘上與負(fù)荷有關(guān)的修 正系數(shù)得到正系數(shù)得到H ，使其不超過(guò)許用接觸應(yīng)

35、力，使其不超過(guò)許用接觸應(yīng)力 H H0的計(jì)算依的計(jì)算依據(jù)據(jù)赫茲公式赫茲公式-兩圓柱體接觸應(yīng)力基本值兩圓柱體接觸應(yīng)力基本值: 兩圓柱體接觸的當(dāng)量曲率半徑兩圓柱體接觸的當(dāng)量曲率半徑b 齒寬齒寬bP ZP齒面壓力齒面壓力EH0122 )1 )E1E2E ( (1 21 Z 34 Z 實(shí)際嚙合時(shí)，并不總是單齒對(duì)嚙合實(shí)際嚙合時(shí)，并不總是單齒對(duì)嚙合sin cos 2HHHH0 bP ZE Z Z節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)重合度系重合度系數(shù)數(shù)Z 彈性影響系數(shù)彈性影響系數(shù)嚙合點(diǎn)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)齒廓綜合曲率半徑sin211dsin222d1(2 / 1)2 / 1 1111 2 11212ZddZ u122112齒數(shù)比齒數(shù)

36、比11 u 1 2 u 1ud1 sin u1載荷綜合系載荷綜合系數(shù)數(shù) K= = KAKVKHKH ( (用用4 4個(gè)系數(shù)考慮四個(gè)方面的影響因素）個(gè)系數(shù)考慮四個(gè)方面的影響因素）KA 使用系數(shù)。范使用系數(shù)。范圍圍11.25考慮齒輪嚙合時(shí)，外部因素引起考慮齒輪嚙合時(shí)，外部因素引起的附加動(dòng)載荷對(duì)傳動(dòng)的影響。它與原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的類型與特性，聯(lián)的附加動(dòng)載荷對(duì)傳動(dòng)的影響。它與原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的類型與特性，聯(lián) 軸器類型等有關(guān)。軸器類型等有關(guān)。KV 動(dòng)載系數(shù)。范動(dòng)載系數(shù)。范圍圍1.11.5考慮齒輪制造誤差及彈性變形引考慮齒輪制造誤差及彈性變形引起的附加動(dòng)載荷?；?jié)誤差、齒形誤差、輪齒變形：齒廓公法線位置起的附加

37、動(dòng)載荷?；?jié)誤差、齒形誤差、輪齒變形：齒廓公法線位置 波動(dòng)波動(dòng)節(jié)點(diǎn)波動(dòng)節(jié)點(diǎn)波動(dòng)附加載荷附加載荷KH接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向負(fù)荷分布系數(shù)。范接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向負(fù)荷分布系數(shù)。范圍圍1.11.25齒面上的動(dòng)載荷沿接觸線分布不均勻。安裝、制造誤差：軸（彎、扭齒面上的動(dòng)載荷沿接觸線分布不均勻。安裝、制造誤差：軸（彎、扭）支承系統(tǒng)變形）支承系統(tǒng)變形載荷沿齒寬分布不均載荷沿齒寬分布不均KH接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間負(fù)荷分布系數(shù)。范接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間負(fù)荷分布系數(shù)。范圍圍11.35考考 慮同時(shí)有多對(duì)齒嚙合時(shí)各對(duì)輪齒間載荷分配的不均勻。制造誤差：輪慮同時(shí)有多對(duì)齒嚙合時(shí)各對(duì)輪齒間載荷分配的不均勻。制造誤差：輪 齒變形齒變形多齒對(duì)

38、嚙合時(shí)載荷分配不均多齒對(duì)嚙合時(shí)載荷分配不均KAKVKHKH接觸應(yīng)力計(jì)算值接觸應(yīng)力計(jì)算值： H H0式中：式中：T1 主動(dòng)齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩矩(N.mm）b 工作齒寬工作齒寬（mm）d1 1小齒輪分度圓直徑小齒輪分度圓直徑（mm）u齒數(shù)比齒數(shù)比， uZ2/ /Z1Z1、Z2為小、大齒輪齒數(shù)為小、大齒輪齒數(shù) d d 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)， d d = =b/ /d1 13121 1 (mm)(N/mm )dHHubd 2 u H 671 u 1 KT2d KT1 u 1 671校核公式校核公式設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式一對(duì)鋼制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒面接觸疲勞強(qiáng)度“”分別區(qū)分外嚙合（）、內(nèi)嚙合

39、（）分別區(qū)分外嚙合（）、內(nèi)嚙合（）兩齒輪的接觸應(yīng)力總是兩齒輪的接觸應(yīng)力總是H1H2 ，但，但 H 1 H 22.2.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度度是將輪齒視為一懸臂梁，當(dāng)是將輪齒視為一懸臂梁，當(dāng) 齒頂嚙合受力時(shí)，齒根部危險(xiǎn)截面處（齒頂嚙合受力時(shí)，齒根部危險(xiǎn)截面處（3030切切 線法）產(chǎn)生最大彎曲應(yīng)力線法）產(chǎn)生最大彎曲應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)：受拉側(cè)計(jì)算點(diǎn)：受拉側(cè)導(dǎo)出危險(xiǎn)截面上最大彎曲應(yīng)力導(dǎo)出危險(xiǎn)截面上最大彎曲應(yīng)力F ，使其不超，使其不超 過(guò)許用彎曲應(yīng)力過(guò)許用彎曲應(yīng)力 F ，齒齒根根 應(yīng)應(yīng) 力力 分分 析析齒齒根根 應(yīng)應(yīng) 力力 變變 化化FF321d校核公式校核公式：

40、 1Fasa m Z2 KT Y Y Y2Fd1 YFaYsaY Z2KT1 設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式：m 3YFa齒形系數(shù)齒形系數(shù)SaY應(yīng)力修正系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)Y 重合度系數(shù)重合度系數(shù) b/d 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)d1一對(duì)鋼制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算得得d1t1t( (mt t) )按按d1t1t計(jì)算值計(jì)算值查查 KV 、K 、K 計(jì)算計(jì)算 若若K與與Kt t相差較大，則應(yīng)相差較大，則應(yīng)對(duì)對(duì)d1t1t( (mt t) )進(jìn)行修正。進(jìn)行修正。3 3、軟齒面按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度、軟齒面按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 硬齒面按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，

41、再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度硬齒面按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度4 4、在用設(shè)計(jì)公式、在用設(shè)計(jì)公式定定d1 1或或m時(shí)時(shí)， KV 、K 、K 預(yù)先未知預(yù)先未知試取試取Kt t代代KK K AKV K K5 5、在其它參數(shù)相同的條件下，彎曲疲勞強(qiáng)度、在其它參數(shù)相同的條件下，彎曲疲勞強(qiáng)度與與m成正比，接觸疲勞強(qiáng)度成正比，接觸疲勞強(qiáng)度與與d1 1或中心或中心距距a成正比，即成正比，即與與mz乘積成正比，而乘積成正比，而與與m無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。（ m取標(biāo)準(zhǔn)，取標(biāo)準(zhǔn)，Z1圓整）。圓整）。齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算說(shuō)明按照彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)大小齒輪其它參數(shù)均相同只有按照彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)大小齒輪其它參數(shù)均相同只有不同，應(yīng)不

42、同，應(yīng)將將和和中較大者代入計(jì)算。中較大者代入計(jì)算。1 1、彎曲強(qiáng)度校核，要、彎曲強(qiáng)度校核，要求求 F1 F1 F 2 F 2Y Y FaSa FYFa1YSa1 F1YFa 2YSa 2 F 22 2、接觸強(qiáng)度計(jì)算公式中、接觸強(qiáng)度計(jì)算公式中， H 1 H 2 H min H 1, H 2 傳動(dòng)比傳動(dòng)比主動(dòng)輪角速度與從動(dòng)輪角速度之比。主動(dòng)輪角速度與從動(dòng)輪角速度之比。從動(dòng)輪齒數(shù)與主動(dòng)輪齒數(shù)之反比。從動(dòng)輪齒數(shù)與主動(dòng)輪齒數(shù)之反比。從動(dòng)輪分度圓直徑與主動(dòng)輪分度圓直徑之反比。從動(dòng)輪分度圓直徑與主動(dòng)輪分度圓直徑之反比。傳動(dòng)比的數(shù)值反映了主從動(dòng)輪之間的速度增減關(guān)系。傳動(dòng)比的數(shù)值反映了主從動(dòng)輪之間的速度增減關(guān)系

43、。 對(duì)于減速運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比大于對(duì)于減速運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比大于1 1。對(duì)于增速轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)比小于對(duì)于增速轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)比小于1 1。第五節(jié)傳動(dòng)比的選擇和分配第五節(jié)傳動(dòng)比的選擇和分配一、單極齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比單極齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比，與傳動(dòng)形式、傳動(dòng)單極齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比，與傳動(dòng)形式、傳動(dòng) 力矩有關(guān)。應(yīng)根據(jù)不同需要選擇傳動(dòng)比：力矩有關(guān)。應(yīng)根據(jù)不同需要選擇傳動(dòng)比：斜圓（直齒）圓柱齒輪斜圓（直齒）圓柱齒輪1/101/1010101/151/1515151/7.51/7.57.57.51/101/101010一般傳動(dòng)一般傳動(dòng)力矩很小的傳動(dòng)力矩很小的傳動(dòng) 圓錐齒輪圓錐齒輪一般傳動(dòng)一般傳動(dòng)力矩很小的傳動(dòng)力矩很小的傳動(dòng) 蝸桿、蝸輪

44、傳動(dòng)蝸桿、蝸輪傳動(dòng)3 3500500，多用多用1010100100。二、傳動(dòng)比的選擇、排列和分配1.1. 選擇：選擇：根據(jù)傳動(dòng)鏈的具體情況而定。減速傳動(dòng)中，盡量采用根據(jù)傳動(dòng)鏈的具體情況而定。減速傳動(dòng)中，盡量采用 較大的單極傳動(dòng)比，提高齒輪傳動(dòng)精度（目的：減少齒輪較大的單極傳動(dòng)比，提高齒輪傳動(dòng)精度（目的：減少齒輪 級(jí)數(shù)和零件數(shù)）。但減速比過(guò)大，會(huì)使傳動(dòng)鏈的輪廓尺寸級(jí)數(shù)和零件數(shù)）。但減速比過(guò)大，會(huì)使傳動(dòng)鏈的輪廓尺寸 增大。因此，應(yīng)適當(dāng)選擇傳動(dòng)類型，分配傳動(dòng)比。增大。因此，應(yīng)適當(dāng)選擇傳動(dòng)類型，分配傳動(dòng)比。若負(fù)荷比較均勻，為使齒輪能很好磨配和分析周期誤差，若負(fù)荷比較均勻，為使齒輪能很好磨配和分析周期誤

45、差， 建議傳動(dòng)比為整數(shù)（整數(shù)比）。建議傳動(dòng)比為整數(shù)（整數(shù)比）。對(duì)于變化明顯的負(fù)荷，為了減少某些輪齒的集中磨損，應(yīng)對(duì)于變化明顯的負(fù)荷，為了減少某些輪齒的集中磨損，應(yīng) 采用質(zhì)數(shù)比的傳動(dòng)比，采用質(zhì)數(shù)比的傳動(dòng)比，如如i37/13,101/1737/13,101/172.2. 排列：排列：從提高傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度和減小空回出發(fā)，可根據(jù)從提高傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度和減小空回出發(fā)，可根據(jù) 傳動(dòng)鏈的增減速情況排列傳動(dòng)比。傳動(dòng)鏈的增減速情況排列傳動(dòng)比。在在i1 1的情況，最后一級(jí)的減速比應(yīng)最大（的情況，最后一級(jí)的減速比應(yīng)最大（前小后大前小后大）。）。 這可使前幾級(jí)的傳動(dòng)誤差，經(jīng)過(guò)最后一級(jí)較大減速后，這可使前幾級(jí)的傳動(dòng)誤

46、差，經(jīng)過(guò)最后一級(jí)較大減速后， 而減小很多；使傳動(dòng)鏈的總精度較高。也就是說(shuō)，可令而減小很多；使傳動(dòng)鏈的總精度較高。也就是說(shuō)，可令 前幾級(jí)傳動(dòng)（靠近輸入端）的齒輪精度低些，而最后一前幾級(jí)傳動(dòng)（靠近輸入端）的齒輪精度低些，而最后一 級(jí)（接輸出軸）精度高些。級(jí)（接輸出軸）精度高些。在在i Mf f, ,齒輪在軸上打滑，起安全作用齒輪在軸上打滑，起安全作用結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜便于消除或減小齒輪偏心影響便于消除或減小齒輪偏心影響（4 4）壓入摩擦聯(lián)接）壓入摩擦聯(lián)接特點(diǎn)：特點(diǎn)：軸和齒輪孔過(guò)盈配合，軸和齒輪孔過(guò)盈配合， 可保證同軸度可保證同軸度適于傳遞中等大小力矩適于傳遞中等大小力矩工作可靠，但不能任意工作可靠，

47、但不能任意 拆卸拆卸（5 5）錐圓環(huán)摩擦聯(lián)接）錐圓環(huán)摩擦聯(lián)接特點(diǎn)：特點(diǎn)：能保證齒輪與軸的同軸能保證齒輪與軸的同軸便于調(diào)整便于調(diào)整僅適用于在軸端處聯(lián)接僅適用于在軸端處聯(lián)接4. 鍵聯(lián)接常用平鍵及半圓鍵。常用平鍵及半圓鍵。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 齒輪與軸的同軸度不能保證齒輪與軸的同軸度不能保證 齒輪在圓周方向不能調(diào)整，齒輪在圓周方向不能調(diào)整， 在軸向可以調(diào)整在軸向可以調(diào)整用途：多用于傳遞力矩較大的用途：多用于傳遞力矩較大的 齒輪齒輪5. 沖鉚聯(lián)接利用金屬的塑性變形，把利用金屬的塑性變形，把 零件鉚接在一起。零件鉚接在一起。特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單傳遞力矩不大傳遞力矩不大齒輪與軸的同軸度

48、較差齒輪與軸的同軸度較差不能調(diào)整和任意拆卸不能調(diào)整和任意拆卸 用途：不精密的小型齒輪用途：不精密的小型齒輪第八節(jié)齒輪誤差分析一 、齒輪誤差基本知識(shí)精度：精度：按按GBGB規(guī)定，圓柱齒輪及其傳動(dòng)規(guī)定有規(guī)定，圓柱齒輪及其傳動(dòng)規(guī)定有1212個(gè)精度等級(jí)，個(gè)精度等級(jí)， 從從高高到低為到低為1 1、2 21212。側(cè)隙：側(cè)隙：指指1 1對(duì)齒輪嚙合時(shí)對(duì)齒輪嚙合時(shí), ,非工作齒面間的間隙。側(cè)隙受一對(duì)非工作齒面間的間隙。側(cè)隙受一對(duì) 齒輪的中心距以及每個(gè)齒輪的實(shí)際齒厚所控制。齒輪的中心距以及每個(gè)齒輪的實(shí)際齒厚所控制。適當(dāng)?shù)膫?cè)隙是齒輪副工作的必要條件適當(dāng)?shù)膫?cè)隙是齒輪副工作的必要條件: :補(bǔ)償輪齒因受力變形和摩擦發(fā)熱

49、而膨脹所引起的擠壓補(bǔ)償輪齒因受力變形和摩擦發(fā)熱而膨脹所引起的擠壓 補(bǔ)補(bǔ)償制造和裝配的誤差償制造和裝配的誤差便于齒廓潤(rùn)滑便于齒廓潤(rùn)滑1）側(cè)隙的組成）側(cè)隙的組成側(cè)隙由最小側(cè)隙和側(cè)隙公差決定。側(cè)隙由最小側(cè)隙和側(cè)隙公差決定。小模數(shù)漸開(kāi)線圓柱齒輪的最小側(cè)隙和側(cè)隙公差有小模數(shù)漸開(kāi)線圓柱齒輪的最小側(cè)隙和側(cè)隙公差有7 7 種側(cè)隙類型，按從小到大分別用種側(cè)隙類型，按從小到大分別用a，b，c，d，e，f，g表示。表示。2）側(cè)隙對(duì)齒輪精度的影響）側(cè)隙對(duì)齒輪精度的影響一對(duì)嚙合齒輪理論上可以是無(wú)側(cè)隙的。但實(shí)際上側(cè)隙對(duì)一對(duì)嚙合齒輪理論上可以是無(wú)側(cè)隙的。但實(shí)際上側(cè)隙對(duì) 傳動(dòng)的正常工作是必要的。傳動(dòng)的正常工作是必要的。側(cè)隙作

50、用：避免由于零件的加工誤差而使輪齒卡住側(cè)隙作用：避免由于零件的加工誤差而使輪齒卡住 提提供儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的空間供儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的空間考慮由于溫度變化而引起零件尺寸的變化考慮由于溫度變化而引起零件尺寸的變化 齒輪副的側(cè)隙是保證齒輪傳動(dòng)正常工作的重要條件。齒輪副的側(cè)隙是保證齒輪傳動(dòng)正常工作的重要條件。對(duì)對(duì)于分度或示數(shù)機(jī)構(gòu)中的齒輪傳動(dòng)，要求有較小的側(cè)隙，于分度或示數(shù)機(jī)構(gòu)中的齒輪傳動(dòng)，要求有較小的側(cè)隙， 尤其是正、反轉(zhuǎn)齒輪傳動(dòng)，對(duì)側(cè)隙應(yīng)有嚴(yán)格要求。尤其是正、反轉(zhuǎn)齒輪傳動(dòng)，對(duì)側(cè)隙應(yīng)有嚴(yán)格要求。二、空回誤差空空回回當(dāng)主動(dòng)輪改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)從動(dòng)輪滯后當(dāng)主動(dòng)輪改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)從動(dòng)輪滯后 的一種現(xiàn)象的一種現(xiàn)象空回誤空回誤差

51、差滯后的角度量滯后的角度量產(chǎn)生空回的主要原因是一對(duì)嚙合齒輪之間有側(cè)產(chǎn)生空回的主要原因是一對(duì)嚙合齒輪之間有側(cè) 隙，隙，凡引起側(cè)隙的因素都是造成空回誤差的根凡引起側(cè)隙的因素都是造成空回誤差的根 源。源。造成空回誤差的主要因素包括：造成空回誤差的主要因素包括： 固有誤固有誤差差裝配誤差裝配誤差1. 固有誤差齒輪的加工誤差包括：齒厚變薄、基圓偏心、齒形誤差、齒向誤差、包括：齒厚變薄、基圓偏心、齒形誤差、齒向誤差、 中心距增大中心距增大。 中心距增大中心距增大徑向偏擺相當(dāng)于偏心量的兩倍徑向偏擺相當(dāng)于偏心量的兩倍 切向側(cè)隙增大量為切向側(cè)隙增大量為 jt1t1=2atan 原始齒廓位移（齒厚變?。┰箭X廓位

52、移（齒厚變?。┣邢騻?cè)隙的最大值為切向側(cè)隙的最大值為jt2t2=2Esisitan Esisi齒厚極限偏差的下偏差齒厚極限偏差的下偏差 基圓偏心、齒形誤差、齒向誤差基圓偏心、齒形誤差、齒向誤差切向側(cè)隙為切向側(cè)隙為jt3t3=2Fi i tan Fi i 徑向綜合誤差公差徑向綜合誤差公差2. 裝配誤差裝配后由相關(guān)零件誤差引起的 側(cè)隙增大包括：包括：軸承游隙和徑向偏擺；軸承游隙和徑向偏擺；齒輪孔與軸的配合間隙；齒輪孔與軸的配合間隙；齒輪軸中心相對(duì)于軸頸中心的偏心；齒輪軸中心相對(duì)于軸頸中心的偏心；軸承與殼體孔之間的配合間隙；軸承與殼體孔之間的配合間隙；軸的剛度不足；軸的剛度不足；環(huán)境溫度的影響。環(huán)境溫

53、度的影響。軸承游隙和徑向偏擺軸承游隙和徑向偏擺jt4t4= tanjt5t5= EDtan（滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承）jt5t5= (ED +ED ) ) tan（滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承）齒輪孔與軸的配合間隙齒輪孔與軸的配合間隙jt6t6= tan齒輪軸中心相對(duì)于軸頸中心的偏心齒輪軸中心相對(duì)于軸頸中心的偏心jt7t7= 2e7 7tan軸承與殼體孔之間的配合間隙軸承與殼體孔之間的配合間隙jt8t8= 0 0tan軸的剛度不足軸的剛度不足jt9t9= F0 0 環(huán)境溫度的影響環(huán)境溫度的影響jt10= = 2a( ( 2 - - 1)()(t - - t0 0) )tan 式中：式中：a原始中心距原始中心距 2 2箱體材料的線膨脹系數(shù)（箱體材料的線膨脹系數(shù)（K K-1-1) ) 1 1齒輪材料的線膨脹系數(shù)（齒輪材料的線膨脹系數(shù)（K K-1-1) )t 工作溫度工作溫度t0 0 裝配時(shí)溫度裝配時(shí)溫度 壓力角壓力角 對(duì)于一對(duì)嚙合齒輪，最大側(cè)隙值為對(duì)于一對(duì)嚙合齒輪，最大側(cè)隙值為jmax 2a tan (jt2 jt3 jt10)Z1+(jt2 jt3 jt10)Z2 最大可能值最大可能值為為nmaxj (2a tan )2 (jt2t32 j2 jt10Z1t22) +(j2 jt32 jt10