第11章+齒輪傳動(dòng)HD2ppt課件

1、桑塔納轎車的主傳動(dòng)系統(tǒng)桑塔納轎車的主傳動(dòng)系統(tǒng)第第1111章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)第第1111章章 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)11.1 齒輪傳動(dòng)的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則11.2 齒輪材料及精度選擇齒輪材料及精度選擇11.3 齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算11.4 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11.5 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11.6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算11.7 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11.8 齒輪的潤滑齒輪的潤滑重點(diǎn)：重點(diǎn)： 1.1.齒輪的失效形式、計(jì)算準(zhǔn)則齒輪的失效形式、計(jì)算準(zhǔn)則2.2

2、.齒輪傳動(dòng)受力分析齒輪傳動(dòng)受力分析( (直齒、斜齒、錐齒直齒、斜齒、錐齒) )3.3.齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算作業(yè)：（作業(yè)：（11.1511.15）、）、11.711.7、11.911.9斜齒輪）斜齒輪） 齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)特點(diǎn) 傳遞功率范圍廣、轉(zhuǎn)速范圍大傳遞功率范圍廣、轉(zhuǎn)速范圍大 理論上瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定理論上瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定 嚙合效率高嚙合效率高 工作可靠工作可靠 壽命長壽命長 結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊 礦山、水泥、軋鋼等 我國首條出口海外阿拉伯聯(lián)合酋長國聯(lián)合水泥公司UCC）的日產(chǎn)萬噸新型干法水泥熟料生產(chǎn)線的主要設(shè)備-回轉(zhuǎn)窯、原料立磨等 2019年6月26日成功下線，該齒圈直徑9.936米，2

3、74個(gè)齒，凈重近80噸。50名中信洛陽重機(jī)員工站在大齒圈內(nèi) 2019年8月7日，由中信重工自主設(shè)計(jì)、制造的目前國內(nèi)直徑最大的齒圈，正在進(jìn)行精加工，即將下線。 為中國黃金集團(tuán)公司制造的齒圈直徑11米、重70余噸，精度等級達(dá)到7級。 瑞士制造女表 表盤直徑只有10mm 比女士的小手指還小 堪稱世界上最小機(jī)械表 日本研制出世界最小有齒輪馬達(dá) 發(fā)布時(shí)間：2019.12.29 15:58 來源：中國新聞網(wǎng) 日本共同社報(bào)道，日本一個(gè)研究小組27日宣布，已經(jīng)成功研制出一種直徑僅1.5毫米，長9.4毫米用金屬玻璃制成的帶有減速器的微型馬達(dá)。 刷新了由瑞士制造商開發(fā)的塑料馬達(dá)所創(chuàng)造的最小直徑記錄(1.9毫米)。

4、 該馬達(dá)可望在醫(yī)療器材的小型化等方面發(fā)揮作用。由于其超小型機(jī)身上還配有齒輪，因而還能用于小型照相機(jī)的變焦機(jī)能。 介紹直齒圓柱、斜齒圓柱、直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。 按工作 條件 分 類按載荷 情況分 類 閉式傳動(dòng)硬齒面 HBS350開式傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)的分類齒輪傳動(dòng)的分類:低速輕載: V13m/S ; Fn510kN中速中載: 3m/SV10m/S ;10kNFn50kN高速重載: V10m/S ; Fn50kN軟齒面 HBS350前 言11.1 輪齒的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則輪齒的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則(一一)輪齒的失效形式輪齒的失效形式疲勞折斷過載折斷全齒折斷(齒根)(直齒)局部折斷(斜齒受載不均)1.輪

5、齒折斷輪齒折斷3.各種場合的主要失效形式各種場合的主要失效形式2.齒面失效齒面點(diǎn)蝕齒面膠合齒面磨損齒面塑性變形(二二) 齒輪傳動(dòng)常用計(jì)算準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)常用計(jì)算準(zhǔn)則疲勞折斷：輪齒受的彎曲應(yīng)疲勞折斷：輪齒受的彎曲應(yīng)力是循環(huán)變化的，在齒根的力是循環(huán)變化的，在齒根的過渡圓角處具有較大的應(yīng)力過渡圓角處具有較大的應(yīng)力集中。易發(fā)生輪齒疲勞折斷。集中。易發(fā)生輪齒疲勞折斷。過載折斷：齒輪受到過載或過載折斷：齒輪受到過載或沖擊時(shí)沖擊時(shí), ,引起輪齒的突然折斷。引起輪齒的突然折斷。閉式硬齒面、脆性材料閉式硬齒面、脆性材料齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式輪齒折斷機(jī)理輪齒折斷機(jī)理發(fā)生部位：一般出現(xiàn)在節(jié)發(fā)生部位

6、：一般出現(xiàn)在節(jié)線附近靠近齒根表面處。線附近靠近齒根表面處。（載荷大；速度低難形成（載荷大；速度低難形成油膜油膜) )H反復(fù)裂紋擴(kuò)展麻點(diǎn)狀脫落2.齒面失效齒面失效閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式。的主要破壞形式。1) 1) 齒面疲勞點(diǎn)蝕齒面疲勞點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕機(jī)理齒面點(diǎn)蝕機(jī)理齒形破壞、輪齒變薄1磨粒磨損：由于金屬微粒，灰石砂粒進(jìn)入齒輪引起的磨損。2跑合磨損：一般指新機(jī)器。開式齒輪傳動(dòng)易發(fā)開式齒輪傳動(dòng)易發(fā)生磨粒磨損。生磨粒磨損。2)2)齒面磨粒磨損齒面磨粒磨損當(dāng)齒面所受的壓力很大且潤滑效果差，或壓力很大而速度很高時(shí)，由于發(fā)熱大，瞬時(shí)溫度高，相嚙合的齒面發(fā)生粘聯(lián)現(xiàn)象，此時(shí)兩齒面有相對滑

7、動(dòng)，粘接的地方被撕裂。 熱膠合。潤滑失效潤滑失效表面粘連表面粘連沿運(yùn)動(dòng)方向撕裂沿運(yùn)動(dòng)方向撕裂 低速重載的齒輪，油膜遭破壞也發(fā)生膠合現(xiàn)象。齒面溫度無明顯增高，冷膠合。高速重載、低速重載閉式高速重載、低速重載閉式傳動(dòng)的主要破壞形式。傳動(dòng)的主要破壞形式。3) 3) 齒面膠合齒面膠合齒面沿摩擦力方向塑性變形主凹、從凸21低速重載軟齒面閉式傳動(dòng)低速重載軟齒面閉式傳動(dòng)的主要破壞形式。的主要破壞形式。4)4)齒面塑性變形齒面塑性變形從動(dòng)齒從動(dòng)齒節(jié)線起脊節(jié)線起脊主動(dòng)齒主動(dòng)齒節(jié)線出溝節(jié)線出溝斷齒斷齒:疲勞折斷過載折斷全齒折斷(齒根)(直齒)局部折斷(斜齒受載不均)H反復(fù)裂紋擴(kuò)展麻點(diǎn)狀脫落靠近節(jié)線的齒根表面 齒面

8、膠合齒面膠合:齒面磨粒磨損齒面磨粒磨損:潤滑失效表面粘連沿運(yùn)動(dòng)方向撕裂磨粒磨損齒形破壞齒面塑性變形齒面塑性變形: 齒面沿摩擦力方向塑性變形 主凹、從凸齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕:.齒面失效: *閉式傳動(dòng) *開式傳動(dòng) *閉式高速重載傳動(dòng)軟齒面硬齒面齒面點(diǎn)蝕輪齒折斷齒面磨粒磨損齒面膠合*低速重載軟齒面齒面塑性變形3.各種場合的主要失效形式各種場合的主要失效形式(二二) 齒輪傳動(dòng)常用計(jì)算準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)常用計(jì)算準(zhǔn)則: 防齒面點(diǎn)蝕防輪齒折斷防輪齒折斷齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算求中心距a齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算求模數(shù)常用的計(jì)算方法: 硬齒面: (斷齒)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(先求a) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)

9、計(jì)(先求m )按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(求m ) 考慮磨損將F (0.70.8) (許用彎曲應(yīng)力)軟齒面軟齒面: (點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕) 開式傳動(dòng): (磨損)閉式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定主要按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定主要尺寸，再對其他失效形式進(jìn)行必要校核。尺寸，再對其他失效形式進(jìn)行必要校核。 1.齒面要硬齒面要硬, 齒芯要韌齒芯要韌 2.易于加工及熱處理易于加工及熱處理對齒輪材料的基本要求：對齒輪材料的基本要求：一一. 常用的齒輪材料常用的齒輪材料二二. 齒輪材料的選擇齒輪材料的選擇11.2 齒輪材料及精度選擇齒輪材料及精度選擇 三三. 齒輪精度齒輪精度一一

10、. 常用的齒輪材料常用的齒輪材料 鋼鋼 用于開式、低速傳動(dòng)的齒輪強(qiáng)度差,易成型 1. 灰口鑄鐵 HT200、HT300 2. 球墨鑄鐵 QT500-7 用于小功率、速度高低噪音含碳量為0.10.6常用 性能最好(可通過熱處理提高機(jī)械性能)1.鍛鋼鋼材經(jīng)鍛造, 性能提高最常用 45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo 2.鑄鋼齒輪較大(d400600mm)時(shí)采用 ZG310-570、ZG340-640 鑄鐵鑄鐵非金屬材料非金屬材料常用齒輪材料及其機(jī)械性能：表11-1 1.齒輪材料必須滿足工作條件的要求齒輪材料必須滿足工作條件的要求 用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量小、傳遞功率大和用

11、于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量小、傳遞功率大和可靠性高的要求，必須選擇機(jī)械性能高的合金鋼；可靠性高的要求，必須選擇機(jī)械性能高的合金鋼； 礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中粉塵含量極高，往往選擇鑄鋼或鑄鐵低、周圍環(huán)境中粉塵含量極高，往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；等材料； 家用及辦公用機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低家用及辦公用機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲、以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作，常噪聲、以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作，常選用工程塑料作為齒輪材料。選用工程塑料作為齒輪材料。 2.應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、

12、毛坯成型方法應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法 大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸、要求較高的齒作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸、要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。二二. 齒輪材料的選擇齒輪材料的選擇 3.應(yīng)考慮熱處理方法及工藝應(yīng)考慮熱處理方法及工藝 齒輪常用的熱處理方法有：齒輪常用的熱處理方法有： 整體淬火整體淬火 ：常用材料為中碳鋼或中碳合金鋼。這種熱處：常用材料為中碳鋼或

13、中碳合金鋼。這種熱處理工藝較簡單，但輪齒變形較大，心部韌度較低，質(zhì)量理工藝較簡單，但輪齒變形較大，心部韌度較低，質(zhì)量不易保證，不適于承受沖擊載荷。熱處理后必須進(jìn)行磨不易保證，不適于承受沖擊載荷。熱處理后必須進(jìn)行磨齒、研齒等精加工。齒、研齒等精加工。 表面淬火表面淬火 ：常用材料為中碳鋼或中碳合金鋼。由于芯部：常用材料為中碳鋼或中碳合金鋼。由于芯部韌度高，能用于承受中等沖擊載荷。因只在薄層表面加韌度高，能用于承受中等沖擊載荷。因只在薄層表面加熱，輪齒變形不大，可不最后磨齒，但若硬化層較深，熱，輪齒變形不大，可不最后磨齒，但若硬化層較深，則變形較大，應(yīng)進(jìn)行最后精加工。則變形較大，應(yīng)進(jìn)行最后精加工。

14、 滲碳淬火滲碳淬火 ：常用材料為低碳鋼或低碳合金鋼。低碳鋼滲：常用材料為低碳鋼或低碳合金鋼。低碳鋼滲碳淬火后，因其芯部強(qiáng)度較低，且與滲碳層不易很好結(jié)碳淬火后，因其芯部強(qiáng)度較低，且與滲碳層不易很好結(jié)合，載荷較大時(shí)有剝離的可能，輪齒的彎曲強(qiáng)度也較低，合，載荷較大時(shí)有剝離的可能，輪齒的彎曲強(qiáng)度也較低，重要場合宜采用低碳合金鋼。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒重要場合宜采用低碳合金鋼。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應(yīng)進(jìn)行磨齒。變形較大，應(yīng)進(jìn)行磨齒。 滲氮滲氮 ：常用滲氮鋼為：常用滲氮鋼為38CrMoA1A等。滲氮齒輪硬度高、等。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。由于硬化層變形小，適用于內(nèi)齒

15、輪和難于磨削的齒輪。由于硬化層很薄，在沖擊載荷下易破碎，磨損較嚴(yán)重時(shí)也會因硬化很薄，在沖擊載荷下易破碎，磨損較嚴(yán)重時(shí)也會因硬化層被磨掉而報(bào)廢，宜用于載荷平穩(wěn)、潤滑良好的傳動(dòng)。層被磨掉而報(bào)廢，宜用于載荷平穩(wěn)、潤滑良好的傳動(dòng)。 碳氮共滲碳氮共滲 ：碳氮共滲工藝時(shí)間短，且有滲氮的優(yōu)點(diǎn)，：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。可以代替滲碳淬火，其材料和滲碳淬火的相同。 正火和調(diào)質(zhì)：材料為中碳鋼或中碳合金鋼。正火和調(diào)質(zhì)：材料為中碳鋼或中碳合金鋼。 4.金屬制的軟齒面齒輪，配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保金屬制的軟齒面齒輪，配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為持為3050HBS或更

16、多或更多 當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差，且速度當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差，且速度又較高時(shí)，較硬的小齒輪齒面對較軟的大齒輪齒面會又較高時(shí)，較硬的小齒輪齒面對較軟的大齒輪齒面會起較顯著的冷作硬化效應(yīng)，從而提高了大齒輪齒面的起較顯著的冷作硬化效應(yīng)，從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。因而，當(dāng)配對的兩齒輪齒面具有較大的硬疲勞極限。因而，當(dāng)配對的兩齒輪齒面具有較大的硬度差時(shí)，大齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力可提高約度差時(shí)，大齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力可提高約20，但應(yīng)注意硬度高的齒面，粗糙度值也要相應(yīng)地減小。但應(yīng)注意硬度高的齒面，粗糙度值也要相應(yīng)地減小。相對運(yùn)動(dòng) 儲存潤滑劑 組: 傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性

17、組: 傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性組: 載荷分布的均勻性GB12級, 常用69級齒輪精度等級齒輪精度等級標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪:理論上理論上 (分度圓分度圓)齒厚齒厚=齒槽齒槽 實(shí)際上實(shí)際上齒厚齒厚齒槽齒槽齒輪副側(cè)隙齒厚減薄選擇選擇:表表11-2 齒輪傳動(dòng)的質(zhì)量和承載能力齒輪傳動(dòng)的質(zhì)量和承載能力 1-2級是待發(fā)展的精度等級，35級為高精度等級，68級為中等精度等級，912級為低精度等級。 三三. 齒輪精度齒輪精度制造時(shí) 齒形誤差 齒距誤差 齒向誤差 安裝時(shí)(兩軸線不平行)齒輪副側(cè)隙齒輪副側(cè)隙(二二)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力分析斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力分析(三三)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)作用力分析直齒圓錐齒輪傳動(dòng)作用力分析

18、(四四)計(jì)算載荷計(jì)算載荷11.3 齒輪傳動(dòng)載荷計(jì)算齒輪傳動(dòng)載荷計(jì)算 設(shè)一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝，齒廓在C點(diǎn)接觸，略去f不計(jì)輪齒間的總壓力為n , 沿嚙合線指向齒面(一一)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力分析直齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力分析2121rrttFFFF圓周力圓周力t ：徑向力徑向力r ：Fn Ft2T1/1 FrFt tan Fn Ft / cosFrFnFtmmNnPT61055. 9P功率功率kW，n轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速r/min2. 作用力的大小：作用力的大?。?:小齒輪轉(zhuǎn)矩小齒輪轉(zhuǎn)矩mm,1:小齒輪分度圓直徑小齒輪分度圓直徑mm, :壓力壓力角角1. n 的分解：的分解：圓周力圓周力t ：徑向力徑向力r ：

19、Fn沿分度圓切線方向指向齒面沿半徑方向指向齒面3. 作用力的方向及判斷作用力的方向及判斷與1 反向 與2 同向t2 (從):由嚙合點(diǎn)指向輪心 (外)Ft2Fr2Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2示意圖示意圖Ft12121rrttFFFFC12Ft2Ft1Fr2Fr1Vt1 (主):tr cos2cos21111dTFFtgFFdTFtntrt圓周力徑向力法向力大小大小同同向向與與反反向向，與與節(jié)節(jié)從從從從節(jié)節(jié)主主主主vFvFtt圓周力:徑向力:法向力:方向方向指指向向本本輪輪輪輪心心指指向向本本輪輪齒齒面面212121 nnrrttFFFFFF 關(guān)系關(guān)系(一一)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力分析直齒圓柱齒

20、輪傳動(dòng)作用力分析*(二二)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力分析斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力分析右右 左 左1. n 的分解：的分解：其輪齒沿螺旋線方向均勻地分布在圓柱體左、右旋端面軸面Fn法面1XYZ過C建立OXYZ坐標(biāo)切面FrXYZFtFan 圓周力t ：沿分度圓 切線方向指向齒面 軸向力a ：與軸線 平行并指向齒面徑向力r ：沿半徑方 向指向齒面FnrFtFrFan1F切面：F = Ft/cos Fa= Ft tan法面：Fr= F tan n 圓周力: t21d1徑向力: rt tan ncos 軸向力: at tan(11-2) 2. 作用力的大小：作用力的大?。?. 作用力的方向及判斷：作用力的方向

21、及判斷：Ft1Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2Fr2左左右右Fa1Fa1Fa2Fa2Ft2 主動(dòng)輪用左右手定則主動(dòng)輪用左右手定則 (左旋左手、右旋右手、左旋左手、右旋右手、 四指轉(zhuǎn)向、拇指軸向四指轉(zhuǎn)向、拇指軸向) 示意圖示意圖主主從從軸向力軸向力a ：與軸線平行并指向齒面：與軸線平行并指向齒面212121aarrttFFFFFFtt1主）主）: 與與1 反向反向 t2從）：與從）：與2 同向同向 r 由嚙合點(diǎn)指向輪心由嚙合點(diǎn)指向輪心 a 212121aarrttFFFFFF圓周力徑向力軸向力法向力大大小小圓周力:徑向力:軸向力:方方向向11t2dTF costan2costan1n1nrdTFF

22、t11tatan2tandTFF coscos2coscosn11ntndTFF同同向向與與反反向向，與與節(jié)節(jié)從從從從節(jié)節(jié)主主主主vFvFtt指指向向本本輪輪輪輪心心主主動(dòng)動(dòng)輪輪左左右右手手定定則則判判定定(二二)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力分析斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力分析212121aarrttFFFFFF配對外嚙合齒輪旋向相反 Ft1Ft2Fr1Fr2Fa1Fa2Ft3Fr3Fa3Ft4Fr4Fa4同軸非同級齒輪 旋向相同例題：例題：(三三)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)作用力分析直齒圓錐齒輪傳動(dòng)作用力分析1.n 的分解：的分解：與斜齒輪類似與斜齒輪類似*(三三)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)作用力分析直齒圓錐齒輪傳動(dòng)作用力

23、分析2. 作用力的大小作用力的大小 :分度圓錐角分度圓錐角當(dāng)1+ 2=90sin 1= cos2sin2 = cos 1法面：法面：F=Ft tan軸面：軸面：Fr=F cos Fa=F sinFt21m1rttan cosattan sinFnFtFaFr1.n 的分解：的分解：(11-3)Fr2Z1Z2a 由小端指向大端由小端指向大端Ft1Ft2Fa1Fa2Fr1示意圖示意圖21ttFF21raFF21arFFt t1主）主）:與與1 反向反向 t2從）從）:與與2 同向同向r 由嚙合點(diǎn)指向輪心由嚙合點(diǎn)指向輪心作用力的方向及判斷：作用力的方向及判斷：圓周力:徑向力:軸向力：方方向向同同向向

24、與與反反向向，與與節(jié)節(jié)從從從從節(jié)節(jié)主主主主vFvFtt指指向向本本輪輪輪輪心心指指向向大大端端圓周力徑向力軸向力法向力大大小小11t2mdTF costanrtFF ntncos FFsintanatFF 關(guān)系關(guān)系212121 raarttFFFFFF (三三)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)作用力分析直齒圓錐齒輪傳動(dòng)作用力分析計(jì)算載荷: Fc = KFn (實(shí)際載荷不均勻,附加動(dòng)載荷) Fn名義載荷，K載荷系數(shù)查表11-3 p.190(四四)計(jì)算載荷計(jì)算載荷載荷狀態(tài)工作機(jī)舉例原動(dòng)機(jī)的工作特性及其示例均勻平穩(wěn)輕微沖擊中等沖擊嚴(yán)重沖擊電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、液壓馬達(dá)多缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)平穩(wěn)輕微沖擊均勻加料的運(yùn)輸機(jī)和喂料

25、機(jī)、發(fā)電機(jī)、透平鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)、機(jī)床輔助傳動(dòng)等11.21.21.61.61.8中等沖擊不均勻加料的運(yùn)輸機(jī)和喂料機(jī)、重型卷揚(yáng)機(jī)、球磨機(jī)、多缸往復(fù)式壓縮機(jī)等1.21.61.61.81.82.0較大沖擊沖床、剪床、鉆機(jī)、軋機(jī)、挖掘機(jī)、重型給水泵、破碎機(jī)、單缸往復(fù)式壓縮機(jī)1.61.81.92.12.22.4注：1、斜齒、圓周速度低、精度高、齒寬系數(shù)小時(shí)取小值；直齒、圓周速度高、精度低、齒寬系數(shù)大時(shí)取大值；齒輪在兩軸承間對稱布置取小值，非對稱布置或懸臂布置時(shí)取大值 2、對于增速傳動(dòng)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建議取表中值的1.1倍。按主要失效形式?jīng)Q定按主要失效形式?jīng)Q定按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核按齒根彎曲

26、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)考慮磨損將 F (0.70.8)齒輪強(qiáng)度計(jì)算齒輪強(qiáng)度計(jì)算:開式傳動(dòng): (磨損):式 硬齒面(折斷): 軟齒面(點(diǎn)蝕):閉11.5 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 接觸強(qiáng)度(H)表面強(qiáng)度(p, p, H)點(diǎn)、線接觸，接觸。特點(diǎn)： F12 bF1,1,與 成正比接觸小,且分布不均中心1.5接觸面小，大在反復(fù)作用下 疲勞裂紋擴(kuò)展點(diǎn)蝕振動(dòng)、噪音。(受載彈性變形)小矩形、小橢圓。(一)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 -綜合曲率半徑綜合曲率半徑 泊松比E1,E2 彈性系數(shù)計(jì)算式(赫茲公式)一對圓柱體222121211111EEbFnHF

27、n-輪齒上的法向力 b-齒寬21111-外接觸；一外接觸；一-內(nèi)接觸內(nèi)接觸-綜合曲率半徑綜合曲率半徑1. 強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件 1.以赫茲公式為基礎(chǔ)一對圓柱 體(線接觸)接觸面上的接觸應(yīng) 力HH 2.以節(jié)點(diǎn)作為計(jì)算點(diǎn)以節(jié)點(diǎn)作為計(jì)算點(diǎn) 以齒以齒 廓節(jié)點(diǎn)處的廓節(jié)點(diǎn)處的作為圓柱體作為圓柱體 的半徑的半徑1212121sin2111zzdduduu12212/sin112111udddadPN2. 齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式: 1.校核公式校核公式 (尺寸參數(shù)已知尺寸參數(shù)已知校核齒面強(qiáng)度校核齒面強(qiáng)度)HHbuauKT231) 1(335當(dāng)配對齒輪非鋼制當(dāng)配對齒輪非鋼制.192 倒倒5式中式中

28、: H輪齒齒面接觸應(yīng)力輪齒齒面接觸應(yīng)力 MPa; 泊松比泊松比E1,E2 彈性系數(shù)彈性系數(shù) ; T1小輪傳遞的轉(zhuǎn)矩小輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 Nmm ; 中心距中心距 mm ; K載荷系數(shù)載荷系數(shù)(表表11-3) ; u齒數(shù)比齒數(shù)比(uz大大z小小) ; i=z從從/z主主 ; b(大大)齒輪的寬度齒輪的寬度mm , b=b2 , b1= b2+(510) 。a當(dāng) 一對鋼制齒輪E1= E2=2.06 105 MPa 1 20.3 , 202.設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式312335) 1(uKTuaaH H輪齒的許用接觸應(yīng)力輪齒的許用接觸應(yīng)力MPa 當(dāng)配對齒輪非鋼制.192 倒5HHHSlim Hlim查圖11-11

29、 p.193SH查表(11-4) p.192mm 當(dāng) 20,一對鋼制齒輪E=2.06105MPaHlim(MPa)圖11-11(b)a(按齒面強(qiáng)度確定主參數(shù)中心距 )aba-齒寬系數(shù), p192: 4.(3)a中心距中心距 (d1)成對計(jì)算取較小H代入計(jì)算當(dāng)一對齒輪的材料、傳動(dòng)比、齒寬系數(shù)一時(shí)，輪齒的表面接觸強(qiáng)度僅取決于 H1 H2 ; H1 H2F312335) 1(uKTuaaHHHbuauKT231) 1(335接觸強(qiáng)度分析接觸強(qiáng)度分析:舍去（二）（二） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 強(qiáng)度公式建立的依據(jù)強(qiáng)度公式建立的依據(jù): 1. 載荷作用在齒頂, 僅由一對輪齒承擔(dān)(79級)2

30、. 30切線法確定危險(xiǎn)截面WMF/一一.公式的建立：公式的建立：2.求求W:F2FnF1FnFnFFFFsincos21F(彎曲)(壓)FnlKFMcos s62bsW 1.求求M: l302cos6bslKFFnFcos/tnFF coscos6coscos622msmlbmKFslbKFFtFtFncoscos62msmlbmKFFtFcoscos62msmlFYF:齒形系數(shù)齒形系數(shù)與齒形與齒形(尺尺寸比例寸比例)、齒數(shù)有關(guān)、齒數(shù)有關(guān), 與與m無關(guān)無關(guān) (l和和s均與模數(shù)成正比均與模數(shù)成正比 ) zYF F 令：令：圖圖11-13 YFz(zV)斜:zV=z/cos3錐:zV=z/cos=

31、 YFYF齒形系數(shù)齒形系數(shù)FFFFtFmbzYKTmbdYKTYbmKF21111223211) 1(4FaFzuYKTm YF一齒形系數(shù) 查圖11-13 ; z1一小輪齒數(shù) F一許用彎曲應(yīng)力MPa MPamm1.校核公式校核公式:2.設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式:FFFS/lima齒寬系數(shù)； u齒數(shù)比二二. 強(qiáng)度計(jì)算公式強(qiáng)度計(jì)算公式:Flim彎曲疲勞極限彎曲疲勞極限 ( =0) (圖圖11-14 p.195) 當(dāng)當(dāng) = -1 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)0.7 p.194倒倒7 SF安全系數(shù)安全系數(shù) 表表11-4, p.1922) 1(1umzabaa三三.彎曲強(qiáng)度計(jì)算說明彎曲強(qiáng)度計(jì)算說明:當(dāng)輪齒單側(cè)工作當(dāng)輪齒單側(cè)工作,

32、F 當(dāng)輪齒雙側(cè)工作當(dāng)輪齒雙側(cè)工作, F F1 F2 ; F1 F2 輪齒的彎曲強(qiáng)度主要取決于，必取標(biāo)準(zhǔn)值輪齒的彎曲強(qiáng)度主要取決于，必取標(biāo)準(zhǔn)值 查表查表(5-1 ) p.72。 傳遞動(dòng)力齒輪模數(shù)傳遞動(dòng)力齒輪模數(shù)m1.5mm分別計(jì)算 ;11FF22FF分別校核0 (脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力)1(對稱循環(huán)應(yīng)力)FFFmbdYKT1123211) 1(4FaFuzYKTm校核時(shí):設(shè)計(jì)時(shí):11FFY取 與 中較大者計(jì)算22FFYz1宜取多宜取多 (2040) 保證平穩(wěn)保證平穩(wěn)z1不宜過多不宜過多(1720)平穩(wěn)平穩(wěn),彎曲強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度z1宜取少宜取少 保證輪齒彎曲強(qiáng)度保證輪齒彎曲強(qiáng)度 z1 17(1720)(標(biāo)準(zhǔn)齒輪

33、標(biāo)準(zhǔn)齒輪)重合度大，平穩(wěn)性好m小，輪齒彎曲強(qiáng)度差z1多 小輪齒數(shù)z1:閉式軟齒面閉式軟齒面閉式硬齒面閉式硬齒面開式開式 例例11-1：設(shè)計(jì)起重機(jī)用傳動(dòng)裝置中的高速級標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱：設(shè)計(jì)起重機(jī)用傳動(dòng)裝置中的高速級標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。知：原動(dòng)機(jī)為電機(jī)，傳遞功率齒輪傳動(dòng)。知：原動(dòng)機(jī)為電機(jī)，傳遞功率P=7 kW，小齒，小齒輪轉(zhuǎn)速輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，傳動(dòng)比，傳動(dòng)比i=3，單向傳動(dòng)，載荷有中等，單向傳動(dòng)，載荷有中等沖擊。沖擊。 解：解： (1)設(shè)采用設(shè)采用8級精度軟齒面閉式傳動(dòng)級精度軟齒面閉式傳動(dòng)(表表11-2, p.186)。 根據(jù)計(jì)算準(zhǔn)則，按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按彎曲根據(jù)計(jì)算準(zhǔn)則，按接

34、觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算。疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算。 選材料選材料, 定定 H , F 小齒輪用小齒輪用40Cr調(diào)制，齒面硬度調(diào)制，齒面硬度270HB表表11-1,p.185）；）； 大齒輪用大齒輪用45鋼調(diào)制，齒面硬度鋼調(diào)制，齒面硬度240HB表表11-1）；）； 查圖查圖11-11(c),p.193，Hlim1=710MPa，Hlim2=570MPa 查表查表11-4,p.192，SH=1.1， SF=1.3MPaSHHH6451 . 17101lim1MPaSHHH5181 . 15702lim2 查圖11-14,p.195，F(xiàn)lim1=245MPa，F(xiàn)lim2=195MP

35、a(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)MPaSFFF1883 . 12451lim1MPaSFFF1503 . 11952lim2312335)1(uKTuaaHH = H2 =518MPa, 齒寬系數(shù)a= 0.3, p.192, u=i=3,mmNnPT6963596071055. 91055. 96161初求中心距初求中心距 a=149.1mm 。 取齒數(shù)z1=30, z2=iz1=90。P.195求模數(shù)mmzzam49. 290301 .1492221取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5mm確定實(shí)際中心距：確定實(shí)際中心距： mmzzma150)9030(25 . 2)(221齒寬

36、：b=a=0.3a=45mm = b2 , b1=b2+5=50mm取載荷系數(shù)K=1.6(表11-3)p.190(3) 驗(yàn)算輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度查齒形系數(shù)查齒形系數(shù)(圖圖11-13,p.194)得：得：YF1=2.60，YF2=2.22。驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度平安MPaMPazbmYKTFFF1887 .682112111MPaMPaYYFFFFF1506 .5821212(4) 齒輪的圓周速度齒輪的圓周速度smndv/77. 310006011對照表11-2，p.187選用8級精度是合適的。（按（按b=b2=45mm計(jì)算）計(jì)算）斜齒輪強(qiáng)度:斜齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn):1.重合

37、度大重合度大承載力大承載力大斜齒輪 左旋螺旋角 參 輪齒 右旋 (分度圓柱) 數(shù)端面t, t法面n, n規(guī)范3.當(dāng)量齒輪當(dāng)量齒輪 分度圓直徑大分度圓直徑大 zv較多較多斜齒輪 接觸強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度直齒輪直齒輪與法面當(dāng)量直齒圓柱齒輪的相當(dāng) 11.5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2.輪齒接觸線傾斜輪齒接觸線傾斜逐漸進(jìn)入及退出嚙合逐漸進(jìn)入及退出嚙合平穩(wěn)平穩(wěn)zv=z/cos3231) 1(305buauKTH312305) 1(uKTuaaH注意注意:MPa mm cos2)(21zzman校核校核設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)231) 1(335buauKTH312335) 1(uKTuaaH一對鋼制標(biāo)準(zhǔn)齒輪1.當(dāng)配對

38、齒輪非鋼制p.197第14(一)齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式2.求 選z、=820 求mn , 取標(biāo)準(zhǔn)重算 , 取整修正 (精確到小數(shù)后34位) (d、da、df)aaaFFFFmbzYKTmbdYKT2111122FnFnFFmbzYKTmbdYKT21111cos6 . 16 . 132121) 1(cos2 . 3FaFnuzYKTmMPa mm 注意注意: 1.YF用用zV查查例11-2 p.197 自學(xué)校核：校核：設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)3211) 1(4FaFuzYKTm（二） 彎曲強(qiáng)度公式2.設(shè)計(jì)先選z1、=820求mn , 取標(biāo)準(zhǔn)求 取整修正 (精確到小數(shù)后34位) (d、da、df)aa11.6 直

39、齒圓錐齒輪傳動(dòng)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)只介紹=90直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 其輪齒在分度圓錐上與軸線相交(分度圓錐角)沿齒寬d,m,齒廓大小均不同大端齒廓大承載力大,小端反之載荷沿齒寬分布不均假設(shè)Fn集中作用于齒寬中點(diǎn)處,即dm處。(m , d 大端)以齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量直齒圓柱齒輪作為強(qiáng)度計(jì)算依據(jù)zV=z/cos(一)齒面接觸強(qiáng)度公式 (=90,鋼)校核公式:設(shè)計(jì)公式: mmHHubKTubR132) 1(5 . 0335齒寬系數(shù) R = b/R3122)5 . 01 (3351uKTuRRHR122212221uzmzzmRR外錐距mm;b齒寛mmu齒數(shù)比求求R 選齒數(shù)選齒數(shù)z1、z2求求mmm平

40、均模數(shù)mmYF齒形系數(shù) (按zV查 圖11-13 p.194)m1小齒輪齒寛中點(diǎn)的分度圓直徑mm(二)齒根彎曲強(qiáng)度公式:校核公式:(11-20)設(shè)計(jì)公式:(11-21)MPazbmYKTmbdYKTFmFmmFF1211122mmzuYKTmFRRFm321211)5 . 01 (4Rmmm5 . 01 ; m大端模數(shù)mm(三)錐齒輪接觸強(qiáng)度分析:1.zVmin=17 , zmin=zVmincos=17cos17, 取Z=1630 ;R=0.250.32.錐齒輪接觸強(qiáng)度,彎曲強(qiáng)度直齒輪3.錐齒輪加工困難,(尤其是m較大)改變軸的方向才采用盡量置于高速軸,使m。4.錐齒輪精度低,振動(dòng)噪音大用于

41、V較低處1、通過強(qiáng)度計(jì)算確定出了齒輪的齒數(shù)z、模數(shù)m、齒寬b、螺旋角b、分度圓直徑d 等主要尺寸。3 3、在綜合考慮齒輪幾何尺寸，毛坯，資料，加工方法，使用要求及經(jīng)濟(jì)性、在綜合考慮齒輪幾何尺寸，毛坯，資料，加工方法，使用要求及經(jīng)濟(jì)性等各方面因素的基礎(chǔ)上，按齒輪的直徑大小，選定合適的結(jié)構(gòu)形式，再根據(jù)等各方面因素的基礎(chǔ)上，按齒輪的直徑大小，選定合適的結(jié)構(gòu)形式，再根據(jù)推薦的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算。推薦的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算。 4 4、常見的齒輪結(jié)構(gòu)形式、常見的齒輪結(jié)構(gòu)形式2 2、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定輪緣，輪輻，輪轂等結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小。、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定輪緣，輪輻，輪轂等結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小。 實(shí)心式齒輪齒輪軸小尺寸齒輪小尺寸齒輪腹板式結(jié)構(gòu)中型尺寸齒輪中型尺寸齒輪輪輻式結(jié)構(gòu)大尺寸齒輪大尺寸齒輪11.7 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由直徑確定齒輪軸 (22.5)mn或da2D1d 很小 d500mm d40