第6章圓柱齒輪傳動(dòng)

1、第第6章章齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)學(xué)習(xí)內(nèi)容 1.齒輪傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用；2.齒廓傳動(dòng)嚙合基本定律；3.漸開線齒輪傳動(dòng)的特性；4.漸開線齒輪的幾何尺寸計(jì)算；5.漸開線齒輪傳動(dòng)的嚙合原理、切齒原理及根切現(xiàn)象；7.斜齒輪、圓錐齒輪的特點(diǎn)與應(yīng)用； 1. 1.漸開線齒輪嚙合原理；漸開線齒輪嚙合原理； 2. 2.漸開線圓柱齒輪的基本參數(shù)及其幾漸開線圓柱齒輪的基本參數(shù)及其幾何尺寸計(jì)算；何尺寸計(jì)算；學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn) 知識(shí)點(diǎn)講授：（一）齒輪傳動(dòng)展示：外齒輪外齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)齒輪齒條齒輪齒條傳動(dòng)傳動(dòng)蝸蝸輪輪蝸蝸桿桿傳傳動(dòng)動(dòng)直齒外齒輪傳動(dòng)直齒外齒輪傳動(dòng)直齒內(nèi)齒輪傳動(dòng)直齒內(nèi)齒輪傳動(dòng)齒輪

2、齒條傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)斜齒輪傳動(dòng)斜齒輪傳動(dòng)人字形齒輪傳動(dòng)人字形齒輪傳動(dòng)直齒錐齒輪傳動(dòng)直齒錐齒輪傳動(dòng) 輪齒分布輪齒分布形式有：形式有：a a）直齒）直齒b b）斜齒）斜齒c c）曲齒）曲齒交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)蝸桿蝸輪傳動(dòng)蝸桿蝸輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)依靠主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)齒輪傳動(dòng)依靠主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，和動(dòng)力，與其他傳動(dòng)相比，齒輪傳動(dòng)有下列優(yōu)點(diǎn)與其他傳動(dòng)相比，齒輪傳動(dòng)有下列優(yōu)點(diǎn): : (1) (1) 兩輪瞬時(shí)傳動(dòng)比兩輪瞬時(shí)傳動(dòng)比( (角速度之比角速度之比) )恒定。恒定。 (2) (2) 適用的圓周速度和傳動(dòng)功率范圍較大。適用的圓周速度和傳動(dòng)功率范圍較大。 (3)

3、 (3) 傳動(dòng)效率較高、壽命較長。傳動(dòng)效率較高、壽命較長。 (4) (4) 能實(shí)現(xiàn)平行、相交、交錯(cuò)軸間傳動(dòng)。能實(shí)現(xiàn)平行、相交、交錯(cuò)軸間傳動(dòng)。 與其他傳動(dòng)相比，有下列缺點(diǎn)：與其他傳動(dòng)相比，有下列缺點(diǎn)： (1) (1) 制造和安裝精度要求較高，成本也高。制造和安裝精度要求較高，成本也高。 (2) (2) 不適用于距離較遠(yuǎn)的傳動(dòng)。不適用于距離較遠(yuǎn)的傳動(dòng)。r rb b一、漸開線的形成和特性一、漸開線的形成和特性條直線在圓上作純滾動(dòng)時(shí)，直線上條直線在圓上作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)的軌跡漸開線任一點(diǎn)的軌跡漸開線 漸開線的特性漸開線的特性漸開線上任意點(diǎn)的法線切于基圓漸開線上任意點(diǎn)的法線切于基圓NKNK發(fā)生線，

4、發(fā)生線， AN = NK;AN = NK;t tt t發(fā)生線發(fā)生線N Nk k基圓基圓O OA Ar rk kk基圓基圓r rb bk kAKAK段的展角段的展角漸開線漸開線基圓內(nèi)無漸開線?；鶊A內(nèi)無漸開線。A1B1o1kKB3o3kA2B2o2漸開線形狀漸開線形狀取決于基圓取決于基圓當(dāng)當(dāng)r rb b，變成直線。齒條上的，變成直線。齒條上的直齒可看作基圓直齒可看作基圓r rb b的齒輪。的齒輪。直線是漸開線的一個(gè)特例直線是漸開線的一個(gè)特例。r rk kk kr rb bk kk kv vk k定義：嚙合時(shí)定義：嚙合時(shí)K K點(diǎn)正壓力方向與速度方向所點(diǎn)正壓力方向與速度方向所夾銳角為漸開線上該點(diǎn)之壓力

5、角夾銳角為漸開線上該點(diǎn)之壓力角k k。O OA AN Nk k壓力角壓力角漸開線上各點(diǎn)壓力角不同，離基圓漸開線上各點(diǎn)壓力角不同，離基圓 越遠(yuǎn)，壓力角越大。越遠(yuǎn)，壓力角越大。 kkbKbkrrrrOKONcoscos 圖圖6-7 6-7 所示為一對(duì)漸開線齒輪所示為一對(duì)漸開線齒輪嚙合。設(shè)兩漸開線齒輪基圓半徑分別嚙合。設(shè)兩漸開線齒輪基圓半徑分別為為r rb1b1 和和 r rb2b2 ，兩齒廓在，兩齒廓在 K K 點(diǎn)接觸，點(diǎn)接觸，由于兩輪基圓的大小和安裝位置均固由于兩輪基圓的大小和安裝位置均固定不變，同一方向上的內(nèi)公切線只有定不變，同一方向上的內(nèi)公切線只有一條，所以它與兩輪連心線一條，所以它與兩輪連

6、心線 O O1 10 02 2的交的交點(diǎn)點(diǎn)P P必為定點(diǎn)，傳動(dòng)比為必為定點(diǎn)，傳動(dòng)比為圖圖 6-7 6-7 漸開線齒廓滿足傳動(dòng)比恒定漸開線齒廓滿足傳動(dòng)比恒定b21122b1rir常數(shù)常數(shù) 1.漸開線齒廓傳動(dòng)比恒定不變漸開線齒廓傳動(dòng)比恒定不變 齒輪已經(jīng)加工完畢，基圓大小就確定了。實(shí)齒輪已經(jīng)加工完畢，基圓大小就確定了。實(shí)際安裝時(shí)若中心距略有變化也不影響際安裝時(shí)若中心距略有變化也不影響i i1212，這一，這一特性稱為中心距可分性。該特性使?jié)u開線齒輪對(duì)特性稱為中心距可分性。該特性使?jié)u開線齒輪對(duì)加工和裝配的誤差不敏感，這一點(diǎn)對(duì)齒輪傳動(dòng)十加工和裝配的誤差不敏感，這一點(diǎn)對(duì)齒輪傳動(dòng)十分重要。分重要。2.中心距

7、具有可分性中心距具有可分性12O2rb1rb2N N2 2N N1 1K KC C2 2C C1 1P PK K3.嚙合時(shí)傳遞壓力的方向不變嚙合時(shí)傳遞壓力的方向不變N1N2是嚙合點(diǎn)的軌跡，稱為是嚙合點(diǎn)的軌跡，稱為嚙合線嚙合線該線又是接觸點(diǎn)的法線，正壓力總是沿該線又是接觸點(diǎn)的法線，正壓力總是沿法線方向，故正壓力方向不變。法線方向，故正壓力方向不變。該特性對(duì)傳動(dòng)的平穩(wěn)性有利。該特性對(duì)傳動(dòng)的平穩(wěn)性有利。漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)一、外齒輪一、外齒輪1.名稱與符號(hào)名稱與符號(hào)pnr齒頂圓齒頂圓 da、ra齒根圓齒根圓 df、rf齒厚齒厚 sk 任意圓上的弧長齒槽寬齒槽寬 e

8、k 弧長齒距齒距 （周節(jié)）（周節(jié)） pk= sk +ek 同側(cè)齒廓弧長齒頂高齒頂高h(yuǎn)a齒根高齒根高 hf齒全高齒全高 h= ha+hf齒寬齒寬 BhahfhrbOBprapb分度圓分度圓人為規(guī)定的計(jì)算基準(zhǔn)圓，人為規(guī)定的計(jì)算基準(zhǔn)圓，具有標(biāo)準(zhǔn)具有標(biāo)準(zhǔn)的齒輪參數(shù)。的齒輪參數(shù)。表示符號(hào)：表示符號(hào)： d、r、s、e，p= s+e法向齒距法向齒距 （周節(jié)）（周節(jié)） pnseskek= pbrfpk2.基本參數(shù)基本參數(shù)模數(shù)模數(shù)m m齒數(shù)齒數(shù)z z分度圓分度圓周長：周長：d=zp, , d=zp/, ,稱為模數(shù)稱為模數(shù)m m 。模數(shù)的單位：模數(shù)的單位：mm，它是決定齒輪尺它是決定齒輪尺寸的一個(gè)基本參寸的一個(gè)基

9、本參數(shù)。齒數(shù)相同的數(shù)。齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)大，齒輪，模數(shù)大，尺寸也大。尺寸也大。于是有：于是有： d=mz人為人為規(guī)定：規(guī)定： m=p/m=p/只能取某些簡單值，只能取某些簡單值，m=4 z=16m=2 z=16m=1 z=16 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第二系列第二系列 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45表表1 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB135787） 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8第一系列第一系列 1 1.

10、25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50為了便于制造為了便于制造、檢驗(yàn)和互換使用，檢驗(yàn)和互換使用，國標(biāo)國標(biāo)GB1357-87規(guī)定了規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列。壓力角壓力角 我國規(guī)定：分度圓處的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)壓力角，標(biāo)我國規(guī)定：分度圓處的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)壓力角，標(biāo)準(zhǔn)值為準(zhǔn)值為=20=20。內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪二、內(nèi)齒輪二、內(nèi)齒輪表表6-4 6-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算 例例6-1 國產(chǎn)某機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)，需換一個(gè)損壞的齒輪。測(cè)國產(chǎn)某機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)，需換一個(gè)損壞的齒輪。測(cè)得其齒數(shù)得其齒數(shù)z=24，齒頂圓直徑，齒頂圓直徑7

11、7.95mm，已知為正常齒制，試，已知為正常齒制，試求齒輪的模數(shù)和主要尺寸。求齒輪的模數(shù)和主要尺寸。 解解 國產(chǎn)機(jī)床，齒輪壓力角為國產(chǎn)機(jī)床，齒輪壓力角為20，正常齒制，正常齒制， 求齒輪的模數(shù)求齒輪的模數(shù)由表由表6-4 查表查表6-3并圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列值并圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列值 計(jì)算主要尺寸計(jì)算主要尺寸 m1=m2=m1=2=20兩齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角必須分別兩齒輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等，并等于標(biāo)準(zhǔn)值相等，并等于標(biāo)準(zhǔn)值。分度分度切削切削進(jìn)給進(jìn)給盤形銑刀加工齒輪盤形銑刀加工齒輪 成形法就是在成形法就是在普通銑床上，用與普通銑床上，用與齒廓形狀相同的齒廓形

12、狀相同的成成形銑刀形銑刀進(jìn)行銑削加進(jìn)行銑削加工。圖工。圖 為用盤狀為用盤狀銑刀加工齒輪。銑刀加工齒輪。1.仿形法仿形法指狀銑刀加工齒輪指狀銑刀加工齒輪 圖為用圖為用指狀銑指狀銑刀刀加工齒輪。成形加工齒輪。成形法常用于齒輪修配法常用于齒輪修配和大模數(shù)齒輪的單和大模數(shù)齒輪的單件生產(chǎn)中。件生產(chǎn)中。各號(hào)銑刀加工的齒數(shù)范圍各號(hào)銑刀加工的齒數(shù)范圍進(jìn)給進(jìn)給分度分度切削切削圖圖 用齒輪插刀加工齒輪用齒輪插刀加工齒輪 （ l）插齒）插齒 圖為用齒輪插刀加工齒圖為用齒輪插刀加工齒輪的情形。插齒時(shí)，插刀與輪的情形。插齒時(shí)，插刀與輪坯嚴(yán)格按一對(duì)齒輪嚙合關(guān)輪坯嚴(yán)格按一對(duì)齒輪嚙合關(guān)系作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（系作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn)動(dòng)展成

13、運(yùn)動(dòng)），同時(shí)插刀沿輪坯的軸線作，同時(shí)插刀沿輪坯的軸線作上下的切削運(yùn)動(dòng)。退刀時(shí)，上下的切削運(yùn)動(dòng)。退刀時(shí)，輪坯還需作小距離的輪坯還需作小距離的讓刀運(yùn)讓刀運(yùn)動(dòng)動(dòng)。為了切出輪齒的整個(gè)高。為了切出輪齒的整個(gè)高度，插刀還需要向輪坯中心度，插刀還需要向輪坯中心移動(dòng)，作徑向移動(dòng)，作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2.展成法展成法圖圖6-206-20用齒條插刀加工齒輪用齒條插刀加工齒輪 當(dāng)齒輪插刀的齒當(dāng)齒輪插刀的齒數(shù)增加到無窮多時(shí)，數(shù)增加到無窮多時(shí)，其基圓半徑變?yōu)闊o窮其基圓半徑變?yōu)闊o窮大，則齒輪插刀演變大，則齒輪插刀演變成齒條插刀，如圖成齒條插刀，如圖6-6-2020所示。切制齒廓時(shí)，所示。切制齒廓時(shí)，刀具與輪坯的展成運(yùn)

14、刀具與輪坯的展成運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于齒條與齒輪動(dòng)相當(dāng)于齒條與齒輪嚙合傳動(dòng)，其切齒原嚙合傳動(dòng)，其切齒原理與用齒輪插刀加工理與用齒輪插刀加工齒輪的原理相同。齒輪的原理相同。 點(diǎn)擊播放點(diǎn)擊播放圖圖6-216-21用齒輪滾刀加工齒輪用齒輪滾刀加工齒輪點(diǎn)擊播放動(dòng)畫點(diǎn)擊播放動(dòng)畫 ( 2 ( 2）滾齒）滾齒 用齒條刀具加工齒輪用齒條刀具加工齒輪為斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率較為斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率較低。滾齒是利用滾刀在滾低。滾齒是利用滾刀在滾齒機(jī)上加工齒輪的（圖齒機(jī)上加工齒輪的（圖6-6-2121）。在垂直于輪坯軸線）。在垂直于輪坯軸線并通過滾刀軸線的主剖面并通過滾刀軸線的主剖面內(nèi)，刀具與齒坯相當(dāng)于齒內(nèi)，刀具與齒坯相當(dāng)于齒條（刀

15、具刃形）與齒輪的條（刀具刃形）與齒輪的嚙合。滾齒加工過程接近嚙合。滾齒加工過程接近于連續(xù)過程，故生產(chǎn)效率于連續(xù)過程，故生產(chǎn)效率較高。較高。點(diǎn)擊播放視頻點(diǎn)擊播放視頻根切現(xiàn)象根切現(xiàn)象 切齒干涉的參數(shù)關(guān)系切齒干涉的參數(shù)關(guān)系 用齒條插刀或齒輪滾刀加工齒用齒條插刀或齒輪滾刀加工齒輪時(shí)，當(dāng)輪時(shí)，當(dāng)= 20、h* 1 時(shí)，由時(shí)，由圖圖6-22可推得不產(chǎn)生根切的最少齒可推得不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)為數(shù)為 zmin=2sin2ah 為避免根切，通常選擇齒數(shù)為避免根切，通常選擇齒數(shù)不小于不小于17。17 （6-11） 當(dāng)用展成法加工齒輪時(shí)，如果當(dāng)用展成法加工齒輪時(shí)，如果齒數(shù)太少，則刀具的齒頂會(huì)將輪坯齒數(shù)太少，則刀具的

16、齒頂會(huì)將輪坯的根部過多地切去，如圖所示，這的根部過多地切去，如圖所示，這種現(xiàn)象稱為根切現(xiàn)象。種現(xiàn)象稱為根切現(xiàn)象。1.輪齒折斷輪齒折斷 齒根疲勞斷裂齒根疲勞斷裂齒輪軸輪齒折斷齒輪軸輪齒折斷 齒輪工作時(shí)，輪齒根部將產(chǎn)生相齒輪工作時(shí)，輪齒根部將產(chǎn)生相當(dāng)大的交變彎曲應(yīng)力，在載荷多次作用當(dāng)大的交變彎曲應(yīng)力，在載荷多次作用下，當(dāng)應(yīng)力值超過彎曲疲勞極限時(shí)，將下，當(dāng)應(yīng)力值超過彎曲疲勞極限時(shí)，將產(chǎn)生產(chǎn)生疲勞裂紋疲勞裂紋，如右圖所示。，如右圖所示。 隨著裂紋的不斷擴(kuò)展，最終將引起隨著裂紋的不斷擴(kuò)展，最終將引起輪齒折斷，這種折斷稱為彎曲輪齒折斷，這種折斷稱為彎曲疲勞折斷疲勞折斷。圖為齒輪軸實(shí)物輪齒折斷的失效情況。圖

17、為齒輪軸實(shí)物輪齒折斷的失效情況。 為提高齒輪抗折斷的能力，可采用為提高齒輪抗折斷的能力，可采用提高材料的疲勞強(qiáng)度和輪齒心部的韌性、提高材料的疲勞強(qiáng)度和輪齒心部的韌性、加大齒根圓角半徑、提高齒面制造精度、加大齒根圓角半徑、提高齒面制造精度、增大模數(shù)以加大齒根厚度、進(jìn)行齒面噴增大模數(shù)以加大齒根厚度、進(jìn)行齒面噴丸處理等方法來實(shí)現(xiàn)。丸處理等方法來實(shí)現(xiàn)。斜齒輪的點(diǎn)蝕斜齒輪的點(diǎn)蝕 齒面在接觸應(yīng)力齒面在接觸應(yīng)力長時(shí)間地反復(fù)作用下，長時(shí)間地反復(fù)作用下，表層出現(xiàn)裂紋，裂紋表層出現(xiàn)裂紋，裂紋的擴(kuò)展，導(dǎo)致齒面金的擴(kuò)展，導(dǎo)致齒面金屬以甲殼狀的小微粒屬以甲殼狀的小微粒剝落，形成麻點(diǎn)，這剝落，形成麻點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象

18、稱為齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕。閉式齒輪傳動(dòng)的主要閉式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕。失效形式是齒面點(diǎn)蝕。2.齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕 為防止過早出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，可采用增大齒輪直徑、提為防止過早出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，可采用增大齒輪直徑、提高齒面硬度、降低齒面的表面粗糙度值和增加潤滑油的粘高齒面硬度、降低齒面的表面粗糙度值和增加潤滑油的粘度等方法。度等方法。齒輪的膠合齒輪的膠合 由于齒面間壓力很由于齒面間壓力很大，相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的摩擦大，相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的摩擦使齒面工作區(qū)的局部瞬使齒面工作區(qū)的局部瞬時(shí)溫度很高，造成齒面時(shí)溫度很高，造成齒面金屬直接接觸并相互粘金屬直接接觸并相互粘連。當(dāng)兩齒面相對(duì)滑動(dòng)連。當(dāng)兩齒面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，較軟齒面的

19、金屬沿時(shí)，較軟齒面的金屬沿滑動(dòng)方向被撕下而形成滑動(dòng)方向被撕下而形成溝紋狀，這種現(xiàn)象稱為溝紋狀，這種現(xiàn)象稱為膠合膠合。3.3.齒面膠合齒面膠合 為防止膠合的產(chǎn)生，可采用良好的潤滑方式、限制為防止膠合的產(chǎn)生，可采用良好的潤滑方式、限制油溫和采用抗膠合添加劑的合成潤滑油等方法；也可采油溫和采用抗膠合添加劑的合成潤滑油等方法；也可采用不同材料制造配對(duì)齒輪，或一對(duì)齒輪采用同種材料不用不同材料制造配對(duì)齒輪，或一對(duì)齒輪采用同種材料不同硬度的方法。同硬度的方法。圖圖6-286-28輪齒磨損輪齒磨損 由于嚙合齒面間由于嚙合齒面間的相對(duì)滑動(dòng)，引起齒的相對(duì)滑動(dòng)，引起齒面的摩擦磨損。開式面的摩擦磨損。開式齒輪傳動(dòng)的主

20、要失效齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是磨損，圖形式是磨損，圖6-286-28所示為輪齒所示為輪齒磨損磨損的實(shí)的實(shí)際失效情況際失效情況4.齒面磨損齒面磨損 為防止過快磨損，可采用保證工作環(huán)境清潔、定期為防止過快磨損，可采用保證工作環(huán)境清潔、定期更換潤滑油、提高齒面硬度、加大模數(shù)以增大齒厚等方更換潤滑油、提高齒面硬度、加大模數(shù)以增大齒厚等方法。法。 在過大的應(yīng)力作用下，在過大的應(yīng)力作用下，輪齒材料因屈服而產(chǎn)生塑輪齒材料因屈服而產(chǎn)生塑性變形，致使嚙合不平穩(wěn)，性變形，致使嚙合不平穩(wěn)，因此噪聲和振動(dòng)增大，破因此噪聲和振動(dòng)增大，破壞了齒輪的正常嚙合傳動(dòng)。壞了齒輪的正常嚙合傳動(dòng)。這種失效常發(fā)生在有大的這種失效常發(fā)生

21、在有大的過載、頻繁起動(dòng)和齒面硬過載、頻繁起動(dòng)和齒面硬度較低的齒輪上。度較低的齒輪上。5.齒面塑性變形齒面塑性變形齒面下凹塑性變形齒面下凹塑性變形 齒面凸起塑性變形齒面凸起塑性變形 為防止齒面塑性變形，為防止齒面塑性變形，可通過提高齒面硬度或采可通過提高齒面硬度或采用較高粘度的潤滑油等方用較高粘度的潤滑油等方法來解決。法來解決。 輪齒的失效形式很多，但對(duì)某些具體情況而言，輪齒的失效形式很多，但對(duì)某些具體情況而言，它們并不可能同時(shí)發(fā)生，所以必須進(jìn)行具體分析，針?biāo)鼈儾⒉豢赡芡瑫r(shí)發(fā)生，所以必須進(jìn)行具體分析，針對(duì)其主要失效形式確立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。對(duì)其主要失效形式確立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng)：對(duì)

22、對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng)：對(duì)軟齒面（硬度小于軟齒面（硬度小于350HBW）的齒輪，其主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，的齒輪，其主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，故通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再按彎故通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核；曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核； 對(duì)對(duì)硬齒面（硬度大于硬齒面（硬度大于350HBW）的齒輪，其主的齒輪，其主要失效形式是輪齒折斷，此時(shí)可按齒根彎曲疲勞強(qiáng)要失效形式是輪齒折斷，此時(shí)可按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是齒面磨損。對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是齒

23、面磨損。由于目前對(duì)齒面磨損尚無行之有效的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)由于目前對(duì)齒面磨損尚無行之有效的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，故通常只按輪齒折斷進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)數(shù)據(jù)，故通常只按輪齒折斷進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，考慮磨損因素，適當(dāng)增大模數(shù)計(jì)，考慮磨損因素，適當(dāng)增大模數(shù)10%20%。 常用的齒輪材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，其次是鑄鋼常用的齒輪材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，其次是鑄鋼和鑄鐵。除尺寸較小普通用途的齒輪采用圓軋鋼外，大多數(shù)和鑄鐵。除尺寸較小普通用途的齒輪采用圓軋鋼外，大多數(shù)齒輪都采用鍛鋼制造；對(duì)形狀復(fù)雜、直徑較大（齒輪都采用鍛鋼制造；對(duì)形狀復(fù)雜、直徑較大（ d 500 mm) 和不易鍛造的齒輪，可采

24、用鑄鋼；傳遞功率不大、低速、無和不易鍛造的齒輪，可采用鑄鋼；傳遞功率不大、低速、無沖擊及開式齒輪傳動(dòng)中的齒輪，可選用灰鑄鐵。沖擊及開式齒輪傳動(dòng)中的齒輪，可選用灰鑄鐵。 非鐵金屬僅用于制造有特殊要求（如抗腐蝕、防磁性等）非鐵金屬僅用于制造有特殊要求（如抗腐蝕、防磁性等）的齒輪。的齒輪。 對(duì)高速、輕載及精度要求不高的齒輪，為減小噪聲，也對(duì)高速、輕載及精度要求不高的齒輪，為減小噪聲，也可采用非金屬材料（如塑料、尼龍、夾布膠木等）做成小齒可采用非金屬材料（如塑料、尼龍、夾布膠木等）做成小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。 對(duì)于對(duì)于軟齒面（硬度小于軟齒面（硬度小于 350HBW

25、）齒輪）齒輪，可以在熱處理，可以在熱處理后切齒，其制造容易、成本較低，常用于對(duì)傳動(dòng)尺寸無嚴(yán)格后切齒，其制造容易、成本較低，常用于對(duì)傳動(dòng)尺寸無嚴(yán)格限制的一般傳動(dòng)。限制的一般傳動(dòng)。常用的齒輪材料有常用的齒輪材料有 35、45、 35SiMn、40Cr 等等，其熱處理方法為調(diào)質(zhì)或正火處理，切齒后的精度一，其熱處理方法為調(diào)質(zhì)或正火處理，切齒后的精度一般為般為 8 級(jí)，精切時(shí)可達(dá)級(jí)，精切時(shí)可達(dá) 7 級(jí)。為了便于切齒和防止刀具切削級(jí)。為了便于切齒和防止刀具切削刃不致迅速磨損變鈍，調(diào)質(zhì)處理后的硬度一般不超過刃不致迅速磨損變鈍，調(diào)質(zhì)處理后的硬度一般不超過 280300HBW。 由于小齒輪齒根強(qiáng)度較弱，轉(zhuǎn)速較高

26、，其齒面接觸承載次由于小齒輪齒根強(qiáng)度較弱，轉(zhuǎn)速較高，其齒面接觸承載次數(shù)較多，故當(dāng)兩齒輪材料及熱處理相同時(shí)，小齒輪的損壞概數(shù)較多，故當(dāng)兩齒輪材料及熱處理相同時(shí)，小齒輪的損壞概率高于大齒輪。在傳動(dòng)中，為使大、小齒輪的壽命接近，常率高于大齒輪。在傳動(dòng)中，為使大、小齒輪的壽命接近，常使使小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度值高出小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度值高出 3050HBW ，傳，傳動(dòng)比大時(shí)，其硬度差還可更大些。動(dòng)比大時(shí)，其硬度差還可更大些。 硬齒面（硬度大于硬齒面（硬度大于 350HBW ）齒輪）齒輪通常是在調(diào)質(zhì)后切通常是在調(diào)質(zhì)后切齒，然后進(jìn)行表面硬化處理。有的齒輪在硬化處理后還要進(jìn)齒，然后進(jìn)行表面

27、硬化處理。有的齒輪在硬化處理后還要進(jìn)行精加工（如磨齒、珩齒等），故調(diào)質(zhì)后的切齒應(yīng)留有適當(dāng)行精加工（如磨齒、珩齒等），故調(diào)質(zhì)后的切齒應(yīng)留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。硬齒面主要用于高速、重載或要求尺寸緊湊等的加工余量。硬齒面主要用于高速、重載或要求尺寸緊湊等重要傳動(dòng)中。表面硬化處理常采用表面淬火（一般用于中碳重要傳動(dòng)中。表面硬化處理常采用表面淬火（一般用于中碳鋼或中碳合金鋼）、滲碳淬火（常用于低碳合金鋼）、滲氮鋼或中碳合金鋼）、滲碳淬火（常用于低碳合金鋼）、滲氮處理（用于含鉻、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼）等。處理（用于含鉻、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼）等。 根據(jù)輪齒在圓柱體上的排列方向是否與根據(jù)輪齒在圓柱體上的

28、排列方向是否與軸線有傾斜角度，圓柱齒輪可分為軸線有傾斜角度，圓柱齒輪可分為直齒圓柱直齒圓柱齒輪齒輪和和斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪兩種類型。兩種類型。直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪斜齒輪分度圓柱面展開圖斜齒輪分度圓柱面展開圖左旋左旋 右旋右旋齒線與軸線的夾角稱為分度齒線與軸線的夾角稱為分度圓圓螺旋角螺旋角。斜齒輪旋向的判別方法斜齒輪旋向的判別方法是：是：面對(duì)軸線，若齒輪面對(duì)軸線，若齒輪螺旋線右高左低為右旋；螺旋線右高左低為右旋；反之則為左旋。反之則為左旋。斜齒輪正確嚙合條件斜齒輪正確嚙合條件 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，相當(dāng)于其端面上一對(duì)直齒圓斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，相當(dāng)于其端面上一對(duì)直齒圓柱齒

29、輪傳動(dòng)。因此，一對(duì)外嚙合斜齒圓柱齒輪的正確柱齒輪傳動(dòng)。因此，一對(duì)外嚙合斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的端面模數(shù)和端面壓力角分別相嚙合條件是：兩齒輪的端面模數(shù)和端面壓力角分別相等，且兩齒輪的螺旋角大小相等，旋向相反。因端面等，且兩齒輪的螺旋角大小相等，旋向相反。因端面參數(shù)不是標(biāo)準(zhǔn)值，故正確嚙合的常用條件為參數(shù)不是標(biāo)準(zhǔn)值，故正確嚙合的常用條件為 （6-28）式中，式中，“”表示旋向相反。表示旋向相反。1.齒輪軸齒輪軸 對(duì)于齒頂圓直徑不對(duì)于齒頂圓直徑不大或直徑與相配軸直徑大或直徑與相配軸直徑相差很?。X輪直徑相差很?。X輪直徑da2軸徑軸徑d）的鋼制齒輪，）的鋼制齒輪，可將齒輪與軸制成一體可將

30、齒輪與軸制成一體。一般情況下，對(duì)于圓。一般情況下，對(duì)于圓柱齒輪柱齒輪當(dāng)齒根圓與鍵槽當(dāng)齒根圓與鍵槽頂部的距離頂部的距離2.5m,可將可將齒輪與軸制成一體，稱齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸為齒輪軸，如圖，如圖6-45所示所示。圖圖6-45 6-45 齒輪軸齒輪軸圖圖6-466-46實(shí)心式圓柱齒輪實(shí)心式圓柱齒輪（d da a200mm200mm） 對(duì)于齒頂圓直徑對(duì)于齒頂圓直徑 d da a200 mm200 mm的中、小的中、小尺寸的鋼制齒輪，一尺寸的鋼制齒輪，一般常采用鍛造毛坯的般常采用鍛造毛坯的實(shí)心式結(jié)構(gòu)，實(shí)心式實(shí)心式結(jié)構(gòu)，實(shí)心式圓柱齒輪如圖圓柱齒輪如圖6-466-46所所示。示。2.2.實(shí)心式齒輪實(shí)心式齒輪圖圖6-47 6-47 輻板式圓柱齒輪輻板式圓柱齒輪 （d da a 500 mm500 mm） 對(duì)于齒頂圓直徑對(duì)于齒頂圓直徑 da 5 00 mm的較大的較大尺寸的齒輪，為減輕尺寸的齒輪，為減輕質(zhì)量和節(jié)約材料，常質(zhì)量和節(jié)約材料，常制成輻板式結(jié)構(gòu)。輻制成輻板式結(jié)構(gòu)。輻板式齒輪一般采用鍛板式齒輪一般采用鍛造毛坯，輻板式圓柱造毛坯，輻板式圓柱齒輪結(jié)構(gòu)如圖齒輪結(jié)構(gòu)如圖6-47所所示。示。 3 .輻板式齒輪輻板式齒輪腹板式圓柱齒輪結(jié)構(gòu)尺寸圖腹板式圓柱齒輪結(jié)構(gòu)尺寸圖圖圖6-486-4