《機(jī)械設(shè)計(jì)》課件：3齒輪

1、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：傳遞功率和轉(zhuǎn)速適用范圍廣；優(yōu)點(diǎn)：傳遞功率和轉(zhuǎn)速適用范圍廣； 具有穩(wěn)定的傳動(dòng)比；具有穩(wěn)定的傳動(dòng)比； 效率高、結(jié)構(gòu)緊湊。效率高、結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：制造成本較高；缺點(diǎn)：制造成本較高； 精度低時(shí)，噪聲和振動(dòng)較大；精度低時(shí)，噪聲和振動(dòng)較大； 不宜用于軸間距離較大的傳動(dòng)。不宜用于軸間距離較大的傳動(dòng)。重點(diǎn)重點(diǎn)失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則受力分析（直齒、斜齒圓柱齒輪，錐齒輪）受力分析（直齒、斜齒圓柱齒輪，錐齒輪）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度與齒面接觸疲勞強(qiáng)度的影響參數(shù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度與齒面接觸疲勞強(qiáng)度的影響參數(shù)齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角對(duì)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度和平齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角對(duì)齒

2、輪傳動(dòng)的強(qiáng)度和平穩(wěn)性有什么影響？穩(wěn)性有什么影響？閉式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)開式傳動(dòng)開式傳動(dòng)半開式傳動(dòng)半開式傳動(dòng)封閉在箱體內(nèi)，潤(rùn)滑條件好封閉在箱體內(nèi)，潤(rùn)滑條件好外露，潤(rùn)滑較差，易磨損外露，潤(rùn)滑較差，易磨損介于上兩者之間，有防護(hù)罩介于上兩者之間，有防護(hù)罩n1Fn1變載荷變載荷力的作用點(diǎn)力的作用點(diǎn)變化變化變彎矩變彎矩變應(yīng)力變應(yīng)力3-1 齒輪傳動(dòng)失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、失效形式一、失效形式1、輪齒折斷、輪齒折斷疲勞折斷疲勞折斷過載折斷過載折斷全齒折斷全齒折斷常發(fā)生于齒寬較小的直齒輪常發(fā)生于齒寬較小的直齒輪局部折斷局部折斷常發(fā)生于齒寬較大的直齒輪，和斜齒輪常發(fā)生于齒寬較大的直齒輪，和斜齒輪

3、措施：增大齒根圓角半徑、措施：增大齒根圓角半徑、 提高齒面精度、正變位、增大提高齒面精度、正變位、增大模數(shù)等模數(shù)等2、齒面疲勞點(diǎn)蝕、齒面疲勞點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕常發(fā)生于閉式軟齒面（點(diǎn)蝕常發(fā)生于閉式軟齒面（HBS350）傳動(dòng)中）傳動(dòng)中點(diǎn)蝕的形成與潤(rùn)滑油的存在密切相關(guān)點(diǎn)蝕的形成與潤(rùn)滑油的存在密切相關(guān)點(diǎn)蝕常發(fā)生于偏向齒根的節(jié)線附近點(diǎn)蝕常發(fā)生于偏向齒根的節(jié)線附近開式傳動(dòng)中一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象開式傳動(dòng)中一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象措施：提高齒面硬度和齒面質(zhì)量、增大直徑措施：提高齒面硬度和齒面質(zhì)量、增大直徑3、齒面膠合、齒面膠合配對(duì)齒輪采用異種金屬時(shí)，其抗膠合能力比同種金屬強(qiáng)配對(duì)齒輪采用異種金屬時(shí)，其抗膠合能力比同種金屬強(qiáng)4

4、、齒面磨損、齒面磨損是開式傳動(dòng)的主要失效形式是開式傳動(dòng)的主要失效形式5、齒面塑性變形、齒面塑性變形措施：提高齒面硬度，采用油性好的潤(rùn)滑油措施：提高齒面硬度，采用油性好的潤(rùn)滑油措施：采用異種金屬、降低齒高、提高齒面硬度等措施：采用異種金屬、降低齒高、提高齒面硬度等措施：改善潤(rùn)滑和密封條件措施：改善潤(rùn)滑和密封條件二、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要針對(duì)疲勞折斷和齒面點(diǎn)蝕這兩種失效形式主要針對(duì)疲勞折斷和齒面點(diǎn)蝕這兩種失效形式齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒輪抵抗輪齒疲勞折斷的能力齒輪抵抗輪齒疲勞折斷的能力齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒輪抵抗齒面疲勞點(diǎn)蝕的能力齒輪抵抗齒面疲勞點(diǎn)蝕的能

5、力開式齒輪傳動(dòng)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)開式齒輪傳動(dòng)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)m，再將，再將m增大增大1015%，不校核齒面接觸強(qiáng)度，不校核齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一：閉式軟齒面（閉式軟齒面（ HBS350）傳動(dòng)）傳動(dòng)齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核齒根彎按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。曲疲勞強(qiáng)度。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二：閉式硬齒面（閉式硬齒面（ HBS350）傳動(dòng)）傳動(dòng)齒根彎曲疲勞折斷齒根彎曲疲勞折斷按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。齒面接觸疲勞強(qiáng)度。3-2 齒輪材料及其熱處理齒輪材料及其熱處理一、齒輪材料一、齒輪材料金屬材料

6、金屬材料45號(hào)鋼號(hào)鋼中碳合金鋼中碳合金鋼鑄鋼鑄鋼低碳合金鋼低碳合金鋼最常用，經(jīng)濟(jì)、貨源充足最常用，經(jīng)濟(jì)、貨源充足鑄鐵鑄鐵35SiMn、40MnB、40Cr等等20Cr、20CrMnTi等等ZG310-570、ZG340-640等等HT350、QT600-3等等非金屬材料非金屬材料尼龍、夾木膠布等尼龍、夾木膠布等選材時(shí)考慮：選材時(shí)考慮：工作條件、載荷性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性、制造方法等工作條件、載荷性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性、制造方法等齒輪毛坯鍛造齒輪毛坯鍛造選可鍛材料；鑄造選可鍛材料；鑄造選可鑄材料選可鑄材料二、熱處理二、熱處理調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì)正正 火火表面淬火表面淬火滲碳淬火滲碳淬火表面氮化表面氮化軟齒面。軟齒面。改善機(jī)械

7、性能，增大強(qiáng)度和韌性改善機(jī)械性能，增大強(qiáng)度和韌性硬齒面。硬齒面。接觸強(qiáng)度高、耐磨性好、可抗沖擊接觸強(qiáng)度高、耐磨性好、可抗沖擊配對(duì)齒輪均采用軟齒面時(shí)：配對(duì)齒輪均采用軟齒面時(shí)：小齒輪受載次數(shù)多，故材料應(yīng)選好些，熱處理硬度小齒輪受載次數(shù)多，故材料應(yīng)選好些，熱處理硬度稍高于大齒輪（約稍高于大齒輪（約2050HBS）法向力：法向力：圓周力圓周力3-3 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析及計(jì)算載直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析及計(jì)算載荷荷一、輪齒受力分析一、輪齒受力分析條件：標(biāo)準(zhǔn)齒輪并忽略齒面間的摩擦力條件：標(biāo)準(zhǔn)齒輪并忽略齒面間的摩擦力受力圖受力圖112bndTF小齒輪基圓小齒輪基圓直徑直徑 mm小齒輪轉(zhuǎn)矩小齒輪轉(zhuǎn)矩N

8、.mNdTFt11/2徑向力徑向力NtgFFtr法向力法向力NFFtncos/小齒輪分小齒輪分度圓直徑度圓直徑分度圓分度圓壓力角壓力角注意：下標(biāo)注意：下標(biāo)“1”表示主動(dòng)輪表示主動(dòng)輪 下標(biāo)下標(biāo)“2”表示從動(dòng)輪表示從動(dòng)輪 21各力關(guān)系：各力關(guān)系：21ttFF21rrFF各力方向：各力方向： Ft1與主動(dòng)輪回轉(zhuǎn)方向相反與主動(dòng)輪回轉(zhuǎn)方向相反Ft2與從動(dòng)輪回轉(zhuǎn)方向相同與從動(dòng)輪回轉(zhuǎn)方向相同F(xiàn)r1 、Fr2分別指向各自齒輪的輪心分別指向各自齒輪的輪心n2n1Fr2Fr1Ft1Ft2n1n2二、計(jì)算載荷二、計(jì)算載荷FncFnc= K Fn= K Ft /cos 載荷系數(shù)載荷系數(shù)K = KA Kv KKKv K

9、K影響因素：影響因素：近似取：近似?。篕 = 1.31.7原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)齒輪對(duì)稱布置齒輪對(duì)稱布置 齒輪制造精度高齒輪制造精度高 斜齒輪傳動(dòng)斜齒輪傳動(dòng) K取小值取小值原動(dòng)機(jī)為單缸內(nèi)燃機(jī)原動(dòng)機(jī)為單缸內(nèi)燃機(jī) 開式齒輪傳動(dòng)開式齒輪傳動(dòng) 齒輪速度高齒輪速度高 K取大值取大值3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算齒輪承載能力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)：齒輪承載能力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)：基本理論：基本理論：一、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算一、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算輪齒受載后，相當(dāng)于懸臂梁輪齒受載后，相當(dāng)于懸臂梁故齒根部分彎曲應(yīng)力最大，是危險(xiǎn)截面故齒根部分彎曲應(yīng)力最大，是危險(xiǎn)截面Fn為防止輪齒折斷

10、，必須保證：為防止輪齒折斷，必須保證：FFP危險(xiǎn)截面危險(xiǎn)截面彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力許用彎曲許用彎曲應(yīng)力應(yīng)力假設(shè)：全部載荷由一對(duì)輪齒承擔(dān)，并忽略摩擦力假設(shè)：全部載荷由一對(duì)輪齒承擔(dān)，并忽略摩擦力載荷作用于齒頂時(shí)的受力分析：載荷作用于齒頂時(shí)的受力分析：水平分力水平分力 F1 = FncosF垂直分力垂直分力 F2 = FnsinF齒頂載荷齒頂載荷作用角作用角引起彎曲應(yīng)力引起彎曲應(yīng)力引起壓應(yīng)力（忽略不計(jì)）引起壓應(yīng)力（忽略不計(jì)）危險(xiǎn)截面的具體位置在哪？危險(xiǎn)截面的具體位置在哪？cos)(cos)(62msmhbmKFFFFt常用常用30切線法確定危險(xiǎn)截面位置切線法確定危險(xiǎn)截面位置齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算以受拉邊為計(jì)

11、算依據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算以受拉邊為計(jì)算依據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件：FPFWM力臂為力臂為 hF，齒根厚為，齒根厚為 sF彎矩：彎矩：M = F1 hF= FncosF hFK抗彎截面系數(shù)：抗彎截面系數(shù)：W = b sF2/6（矩形截面）（矩形截面）齒寬齒寬2cos6FFFnbshKFFn=Ft/cos分子、分母分子、分母同除以同除以m2 令其為齒形令其為齒形系數(shù)系數(shù) YFa彎曲應(yīng)力：彎曲應(yīng)力：FatFYbmKFcos)(cos)(62msmhYFFFFa齒形系數(shù)齒形系數(shù)msmhFF 、 與齒形有關(guān)的比例系數(shù)與齒形有關(guān)的比例系數(shù)YFa與模數(shù)的大小無關(guān)，只取決于輪齒的形狀與模

12、數(shù)的大小無關(guān)，只取決于輪齒的形狀當(dāng)齒廓的基本參數(shù)已定時(shí)，當(dāng)齒廓的基本參數(shù)已定時(shí)，YFa取決于齒數(shù)取決于齒數(shù) Z 和變位系數(shù)和變位系數(shù)考慮齒根應(yīng)力集中，引入應(yīng)力修正系數(shù)考慮齒根應(yīng)力集中，引入應(yīng)力修正系數(shù) Ysa，則，則SaFatFYYbmKFSaFaYYbmdKT112Ft =2T1/d1標(biāo)準(zhǔn)齒輪：標(biāo)準(zhǔn)齒輪： z 越多，越多，YFaYSa越小越小彎曲強(qiáng)度條件：彎曲強(qiáng)度條件：引入齒寬系數(shù)引入齒寬系數(shù) d = b/d1，并代入，并代入 d1 = mz1，則：，則：FPSaFadFYYzmKT21312設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)式：mmYYzKTmFPSaFad32112討論：討論：m彎曲強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度齒厚齒厚 s截

13、面積截面積 F標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪 YFa1YSa1YFa2YSa2故故F1 F2FPSaFaFYYbmdKT112中心距中心距 a、傳動(dòng)比、傳動(dòng)比 i 一定時(shí)一定時(shí)(d不變）不變）：YFaYSa m FF m 平穩(wěn)平穩(wěn) h 切削量少切削量少原則：在保證齒根彎原則：在保證齒根彎曲強(qiáng)度的前提下，選曲強(qiáng)度的前提下，選取盡可能多的齒數(shù)。取盡可能多的齒數(shù)。閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)：閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)：z1 =2040閉式硬齒面和開式傳閉式硬齒面和開式傳動(dòng)：動(dòng)：z1 =1720F許用應(yīng)力與材料、齒面硬度、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等因素有關(guān)許用應(yīng)力與材料、齒面硬度、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等因素有關(guān)許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力FPMPaYSYNFST

14、FFPminlimHBSFlimMEMQML 三種硬度單位之比較：三種硬度單位之比較：HV(維氏維氏) HBS(布氏布氏)；HRC(洛氏洛氏)10 HBS 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60na t每轉(zhuǎn)一圈同側(cè)每轉(zhuǎn)一圈同側(cè)齒面嚙合次數(shù)齒面嚙合次數(shù)： 雙側(cè)受載時(shí)雙側(cè)受載時(shí),F為對(duì)稱循環(huán)為對(duì)稱循環(huán),應(yīng)將應(yīng)將減小減小30% 開式齒輪傳動(dòng)，考慮磨損，應(yīng)將開式齒輪傳動(dòng)，考慮磨損，應(yīng)將減小減小20%單側(cè)受載，單側(cè)受載，F(xiàn) 為脈動(dòng)循環(huán)為脈動(dòng)循環(huán)雙側(cè)受載，雙側(cè)受載，F(xiàn) 為對(duì)稱循環(huán)為對(duì)稱循環(huán)主動(dòng)主動(dòng)主動(dòng)主動(dòng)二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是

15、失效形式是強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件：工作時(shí)的工作時(shí)的接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力許用接觸許用接觸應(yīng)力應(yīng)力根據(jù)根據(jù)Hertz公式求出公式求出aLFnH24222121211111EELFn負(fù)號(hào)用于負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸內(nèi)接觸令：令：21111 綜合曲率半徑綜合曲率半徑可將可將Hertz公式推廣到其它曲面接觸公式推廣到其它曲面接觸則則1 、 2表示接觸處的曲率半徑表示接觸處的曲率半徑節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑：節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑：sin2111dCNsin2222dCN又：又：u = z2 / z1 = d2 / d1、L = b 、Fn = Ft / cos ,并引入并引入KubduKTEEH211222121)1(2cossin2

16、111節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力：節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力： 材料彈性系數(shù)材料彈性系數(shù)ZE 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH ubduKTZZHE211)1(2齒面接觸強(qiáng)度條件：齒面接觸強(qiáng)度條件：MPaubduKTZZHPHEH211)1(討論：討論：d 越大，越大，接觸強(qiáng)度接觸強(qiáng)度 越大越大越小越小,令：令：d = b / d1 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) 軟齒面、對(duì)稱布置：軟齒面、對(duì)稱布置：d = 0.81.4 非對(duì)稱布置：非對(duì)稱布置：d = 0.61.2懸臂布置、開式傳動(dòng)：懸臂布置、開式傳動(dòng)：d = 0.30.4直齒輪取小直齒輪取小斜齒輪取大斜齒輪取大硬齒面降低硬齒面降低50%HPdHEHuduKTZZ311)1(m

17、muuKTZZddHPHE31211設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)式：b2 = d d1b1=b2b1b2許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力HPMPaZSNHHHPminlim斜齒輪的特點(diǎn)斜齒輪的特點(diǎn) 輪齒呈螺旋形；嚙合時(shí)接觸線傾斜輪齒呈螺旋形；嚙合時(shí)接觸線傾斜3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析條件：標(biāo)準(zhǔn)齒輪并忽略摩擦力條件：標(biāo)準(zhǔn)齒輪并忽略摩擦力圓周力圓周力11/2dTFt徑向力徑向力cos/ntrtgFF軸向力軸向力tgFFta法向力法向力coscos/ntnFFn法面壓力角法面壓力角t端面壓力角端面壓力角螺旋角螺旋角21各力關(guān)系：各

18、力關(guān)系：21ttFF21rrFF各力方向：各力方向： Ft、Fr與直齒輪相同與直齒輪相同F(xiàn)a 決定于齒輪的轉(zhuǎn)向和輪齒的旋向決定于齒輪的轉(zhuǎn)向和輪齒的旋向 21aaFFn2n1Fr2Fr1Ft1Ft2n1n2Fa2Fa1用用“主動(dòng)輪左、右手定則主動(dòng)輪左、右手定則”判斷判斷二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算斜齒輪的強(qiáng)度斜齒輪的強(qiáng)度當(dāng)量直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度當(dāng)量直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度相當(dāng)于相當(dāng)于當(dāng)量直齒圓柱齒輪當(dāng)量直齒圓柱齒輪模數(shù)模數(shù) = 斜齒輪法面模數(shù)斜齒輪法面模數(shù) mn 壓力角壓力角 = 斜齒輪法面壓力角斜齒輪法面壓力角n齒數(shù)齒數(shù) = 當(dāng)量齒數(shù)當(dāng)量齒數(shù) zv = z/cos3分度圓直徑分度圓

19、直徑 dv = d/cos2法向力法向力 = 斜齒輪的法向力斜齒輪的法向力 Fn原因：原因：將當(dāng)量直齒輪的參數(shù)代入直齒輪強(qiáng)度公式，將當(dāng)量直齒輪的參數(shù)代入直齒輪強(qiáng)度公式，得斜齒輪接觸強(qiáng)度條件：得斜齒輪接觸強(qiáng)度條件：ZH 斜齒輪的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)斜齒輪的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)HPHEHuubdKTZZZZ12211Z 重合度系數(shù)重合度系數(shù) Z 螺旋角系數(shù)螺旋角系數(shù) 相同條件下，斜齒輪接觸應(yīng)力比直齒輪小相同條件下，斜齒輪接觸應(yīng)力比直齒輪小故：故：斜齒輪接觸強(qiáng)度比直齒輪大斜齒輪接觸強(qiáng)度比直齒輪大 重合度大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)多重合度大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)多 接觸線是傾斜的接觸線是傾斜的 當(dāng)量齒輪直徑大，齒廓平直當(dāng)量齒輪直徑

20、大，齒廓平直引入齒寬系數(shù)引入齒寬系數(shù) d = b/d1，得設(shè)計(jì)式：，得設(shè)計(jì)式：mmuuKTZZZZddHPHE312112其他幾何參數(shù)計(jì)算：其他幾何參數(shù)計(jì)算：三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 接觸線傾斜接觸線傾斜特點(diǎn)特點(diǎn)： 輪齒局部折斷輪齒局部折斷斜齒輪的彎曲強(qiáng)度也按斜齒輪的彎曲強(qiáng)度也按進(jìn)行進(jìn)行斜齒輪的彎曲強(qiáng)度條件斜齒輪的彎曲強(qiáng)度條件 FPSaFanFYYYYmbdKT112由于由于的影響，斜齒輪彎曲應(yīng)力比直齒輪小的影響，斜齒輪彎曲應(yīng)力比直齒輪小故：故：斜齒輪彎曲強(qiáng)度比直齒輪大斜齒輪彎曲強(qiáng)度比直齒輪大引入齒寬系數(shù)引入齒寬系數(shù) d = b/d1，則，則 b = d1 d 代入強(qiáng)度

21、條件得設(shè)計(jì)式：代入強(qiáng)度條件得設(shè)計(jì)式：mmYYYYzKTmFPSaFadn32211cos2： YFa、YSa 應(yīng)按應(yīng)按 當(dāng)量齒數(shù)當(dāng)量齒數(shù)ZV = Z / cos3 查取查取 設(shè)計(jì)時(shí)代入設(shè)計(jì)時(shí)代入： 斜齒輪的強(qiáng)度等同于其當(dāng)量直齒輪的強(qiáng)度斜齒輪的強(qiáng)度等同于其當(dāng)量直齒輪的強(qiáng)度 條件相同時(shí)條件相同時(shí),斜齒輪的強(qiáng)度大于直齒輪斜齒輪的強(qiáng)度大于直齒輪特點(diǎn)特點(diǎn)：3-6 直齒錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)直齒錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)振動(dòng)和噪聲較大，常用于線速度振動(dòng)和噪聲較大，常用于線速度V5 m/s的場(chǎng)合的場(chǎng)合 輪齒分布在錐面上，逐漸收縮輪齒分布在錐面上，逐漸收縮 載荷沿齒寬分布不均載荷沿齒寬分布不均 Fnb0.4b為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定：為

22、簡(jiǎn)化計(jì)算，假定： 法向力法向力Fn作用于齒寬中點(diǎn)作用于齒寬中點(diǎn) 錐齒輪的強(qiáng)度等同于錐齒輪的強(qiáng)度等同于b/2dv/2dv半徑半徑=錐齒輪齒寬中點(diǎn)背錐母線長(zhǎng)度錐齒輪齒寬中點(diǎn)背錐母線長(zhǎng)度 齒寬齒寬 = 錐齒輪齒寬錐齒輪齒寬 b 模數(shù)模數(shù) = 錐齒輪齒寬中點(diǎn)平均模數(shù)錐齒輪齒寬中點(diǎn)平均模數(shù)mm作用于齒寬中點(diǎn)的法向力分解成三個(gè)分力：作用于齒寬中點(diǎn)的法向力分解成三個(gè)分力：dm1 = d1 (1-0.5 b/R) = d1 (1-0.5R) d1 小錐齒輪大端分度圓直徑小錐齒輪大端分度圓直徑一、受力分析一、受力分析圓周力圓周力111/2mtdTF徑向力徑向力111costgFFtr軸向力軸向力111sintg

23、FFtadm1 小錐齒輪齒寬中點(diǎn)分度圓直小錐齒輪齒寬中點(diǎn)分度圓直徑徑R 錐頂距錐頂距b 齒寬齒寬R = b/R 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)1 小齒輪分度圓錐角小齒輪分度圓錐角dm1d1RO1 利用當(dāng)量直齒圓柱齒輪進(jìn)行分析計(jì)算利用當(dāng)量直齒圓柱齒輪進(jìn)行分析計(jì)算各力關(guān)系：各力關(guān)系：21ttFF21arFF各力方向：各力方向： Ft、Fr與圓柱齒輪相同與圓柱齒輪相同F(xiàn)a1 、 Fa2 分別指向各自齒輪的大端分別指向各自齒輪的大端 21raFF二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算123140.85(10.5)HEHHPRRKTZZdu213140.85(10.5)EHRRHPKTZ Zdmmu錐齒輪接

24、觸錐齒輪接觸強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： 接觸強(qiáng)度接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)式： 討論：討論：初選初選 z1計(jì)算計(jì)算 m=d1/z1，并向上取標(biāo)準(zhǔn)值，并向上取標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算計(jì)算 d1=mz1、z2、d2、u 等等不能圓整！不能圓整！錐齒輪彎曲強(qiáng)度條件：錐齒輪彎曲強(qiáng)度條件： 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)式：彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)式： FPSaFaRRFYYuzmKT2213211)5 .01 (4mmYYuzKTmFPSaFaRR3221211)5.01(4大端模數(shù)，計(jì)大端模數(shù)，計(jì)算后向上圓整算后向上圓整成標(biāo)準(zhǔn)值成標(biāo)準(zhǔn)值按當(dāng)量齒數(shù)按當(dāng)量齒數(shù)zv = z/cos查查取取YFaYSa/FP = maxYFa1YSa1/ FP1 ， YFa2Y

25、Sa2/ FP2三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)當(dāng)量齒輪推出錐齒輪的彎曲強(qiáng)度條件根據(jù)當(dāng)量齒輪推出錐齒輪的彎曲強(qiáng)度條件3- -7 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇一、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟一、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟1、根據(jù)工作條件、載荷性質(zhì)、使用要求，、根據(jù)工作條件、載荷性質(zhì)、使用要求，合理選擇材料、齒面硬度、熱處理方法及精度等級(jí)；合理選擇材料、齒面硬度、熱處理方法及精度等級(jí)；2、根據(jù)主要失效形式，確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；、根據(jù)主要失效形式，確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；3、合理選擇有關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算、合理選擇有關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算 d1 或或 m ；4、考慮其他可能產(chǎn)生的失效

26、形式，進(jìn)行強(qiáng)度校核；、考慮其他可能產(chǎn)生的失效形式，進(jìn)行強(qiáng)度校核；5、幾何尺寸計(jì)算及齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。、幾何尺寸計(jì)算及齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軟齒面硬度軟齒面硬度350HBS，硬齒面，硬齒面硬度硬度350HBS 或或40HRC載荷大小：重載、輕載載荷大?。褐剌d、輕載工作環(huán)境：閉式、開式工作環(huán)境：閉式、開式二、材料、精度及主要參數(shù)的選擇原則二、材料、精度及主要參數(shù)的選擇原則1、材料及熱處理方法、材料及熱處理方法要求輪齒具有足夠的強(qiáng)度和韌性要求輪齒具有足夠的強(qiáng)度和韌性重載、要求結(jié)構(gòu)緊湊：材料選好些、硬度選高些重載、要求結(jié)構(gòu)緊湊：材料選好些、硬度選高些2、精度等級(jí)、精度等級(jí)抵抗輪齒折斷抵抗輪齒折斷齒面應(yīng)具有較高

27、的硬度和耐磨性齒面應(yīng)具有較高的硬度和耐磨性防止點(diǎn)蝕、膠合、防止點(diǎn)蝕、膠合、磨損磨損根據(jù)圓周速度根據(jù)圓周速度 v 選擇第選擇第公差組精度公差組精度3、齒數(shù)、齒數(shù) z 的選擇的選擇對(duì)于閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)對(duì)于閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)：對(duì)于閉式硬齒面或開式齒輪傳動(dòng)對(duì)于閉式硬齒面或開式齒輪傳動(dòng)：一般取一般取 z1=2540以便增大模數(shù)提高彎曲強(qiáng)度以便增大模數(shù)提高彎曲強(qiáng)度大、小齒輪的齒數(shù)最好互質(zhì)，使磨損均勻大、小齒輪的齒數(shù)最好互質(zhì)，使磨損均勻一般取一般取 z1=1725齒數(shù)多，則重合度大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，噪聲小。齒數(shù)多，則重合度大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，噪聲小。4、模數(shù)、模數(shù) m（mn）的選擇）的選擇強(qiáng)度計(jì)算后得到，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，優(yōu)先選用第一系列強(qiáng)度計(jì)算后得到，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，優(yōu)先選用第一系列傳遞動(dòng)力時(shí)，圓柱齒輪傳遞動(dòng)力時(shí)，圓柱齒輪 m1.5，錐齒輪，錐齒輪 m25、螺旋角、螺旋角 的選擇的選擇一般取一般取 =1025平穩(wěn)性平穩(wěn)性承載能力承載能力軸向力軸向力軸承受力軸承受力6、齒寬系數(shù)、齒寬系數(shù)d、R 的選擇的選擇支承剛度大、斜齒輪傳動(dòng)，支承剛度大、斜齒輪傳動(dòng)，d 取偏大值；取偏大值；硬齒面