機(jī)械設(shè)計(jì)齒輪設(shè)計(jì)

1、 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1 輪齒的失效形式輪齒的失效形式 2 齒輪材料及熱處理齒輪材料及熱處理3 齒輪傳動(dòng)的精度齒輪傳動(dòng)的精度4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的作用力及計(jì)算載荷直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的作用力及計(jì)算載荷5 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算6 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度計(jì)算7 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)8 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)9 齒輪的構(gòu)造齒輪的構(gòu)造10 齒輪傳動(dòng)的潤滑和效率齒輪傳動(dòng)的潤滑和效率設(shè)計(jì)：潘存云 一一.輪齒的失效形式輪齒的失效形式輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式設(shè)計(jì)：潘存云一般發(fā)生在齒根處，疲勞折斷、突

2、然過載突然斷裂、。潘存云教授研制 輪齒的失效形式輪齒的失效形式輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式齒面接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化當(dāng)超過疲勞極限時(shí)，表面產(chǎn)生微裂紋、高壓油擠壓使裂紋擴(kuò)展、微粒剝落。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越硬，抗點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)常因點(diǎn)蝕而失效。齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕 輪齒的失效形式輪齒的失效形式輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕齒面膠合齒面膠合高速重載傳動(dòng)中，常因嚙合區(qū)溫度升高而引起潤滑失效，致使齒面金屬直接接觸而相互粘連。當(dāng)齒面向?qū)瑒?dòng)時(shí)，較軟的齒面沿滑動(dòng)方向被撕下而形成溝紋。措施：措施： 1.提高齒面硬度提高齒面硬度2.減小齒面粗糙度減小齒面粗糙度3.增加潤

3、滑油粘度增加潤滑油粘度低速4.加抗膠合添加劑加抗膠合添加劑高速設(shè)計(jì)：潘存云 輪齒的失效形式輪齒的失效形式輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕齒面膠合齒面膠合齒面磨損齒面磨損措施：措施：1.減小齒面粗糙度減小齒面粗糙度2.改善潤滑條件改善潤滑條件磨粒磨損磨粒磨損跑合磨損跑合磨損跑合磨損、磨粒磨損。設(shè)計(jì)：潘存云 輪齒的失效形式輪齒的失效形式輪齒折斷輪齒折斷失效形式失效形式齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕齒面膠合齒面膠合齒面磨損齒面磨損從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒齒面塑性變形齒面塑性變形從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒主動(dòng)齒 二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則閉式齒輪傳動(dòng)：閉式齒輪傳

4、動(dòng)：1 1）軟齒面）軟齒面（350HBS350HBS）齒輪主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，）齒輪主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，故可按故可按齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒根進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒根彎曲彎曲疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度校核。校核。2 2）硬齒面）硬齒面（350HBS350HBS）或鑄鐵齒輪，由于抗點(diǎn)蝕能力）或鑄鐵齒輪，由于抗點(diǎn)蝕能力較高，輪齒折斷的可能性較大，故可按齒根較高，輪齒折斷的可能性較大，故可按齒根彎曲疲勞彎曲疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。校核。開式齒輪傳動(dòng)：開式齒輪傳動(dòng)：齒面磨損為其主要失效形式，故通常齒面磨損為其主要失效形式，故

5、通常按照按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的模進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的模數(shù)，考慮磨損因素，再將模數(shù)增大數(shù)，考慮磨損因素，再將模數(shù)增大10%20%10%20%，而無，而無需校核接觸強(qiáng)度。需校核接觸強(qiáng)度。 一、齒輪材料的基本要求一、齒輪材料的基本要求 齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗點(diǎn)齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：齒面硬、芯部韌、齒面硬、芯部韌、加工工藝性能及熱處理性能良好。加工工藝性能及熱處理性能良好。 鋼：鋼：許多鋼材經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砘虮砻嫣幚?，可以成為常用的齒

6、許多鋼材經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砘虮砻嫣幚?，可以成為常用的齒輪材料；輪材料； 7.8 齒輪的常用材料及許用應(yīng)力齒輪的常用材料及許用應(yīng)力二、二、 齒輪常用材料及其熱處理齒輪常用材料及其熱處理 4545：調(diào)質(zhì)或正火，軟齒面齒輪：調(diào)質(zhì)或正火，軟齒面齒輪 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)+ +表面淬火，硬齒面齒輪表面淬火，硬齒面齒輪40cr40cr： 調(diào)質(zhì)或表面淬火調(diào)質(zhì)或表面淬火20cr20cr： 滲碳淬火，里軟外硬滲碳淬火，里軟外硬, ,承受承受沖擊、振動(dòng)；沖擊、振動(dòng)；鑄鋼：鑄鋼：用于較大齒輪或結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易鍛造的齒輪毛坯；用于較大齒輪或結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易鍛造的齒輪毛坯；鑄鐵：鑄鐵：灰鑄鐵常作為低速、輕載、不太重要場合的齒輪材料；灰鑄鐵常作

7、為低速、輕載、不太重要場合的齒輪材料； 球磨鑄鐵用于大齒輪球磨鑄鐵用于大齒輪非金屬材料：非金屬材料：適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。 7.8 7.8 齒輪的常用材料及許用應(yīng)力齒輪的常用材料及許用應(yīng)力齒輪材料選用的基本原則齒輪材料選用的基本原則 齒輪材料必須滿足工作條件的要求飛行器：質(zhì)量小、傳遞功率大可靠性高，選則合金鋼如20Gr礦山機(jī)械：功率大，速度較低，粉塵含量高，用鑄鋼或鑄鐵家用及辦公：工程塑料 考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝大尺寸齒輪用鑄造毛坯，鑄鋼或鑄鐵中等級及小尺寸齒輪用鍛造毛坯，齒輪用鍛鋼 鋼制軟齒面齒輪，其配對兩輪

8、齒面的硬度差應(yīng)保持在3050HBS或更多。 7.8 齒輪的常用材料及許用應(yīng)力齒輪的常用材料及許用應(yīng)力7.8 齒輪的常用材料及許用應(yīng)力齒輪的常用材料及許用應(yīng)力三、三、 許用應(yīng)力許用應(yīng)力 7.8 齒輪的常用材料及許用應(yīng)力試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限s sHlim查表查表試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限s sFlim查表查表鑄鐵 正火結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼 調(diào)質(zhì)鋼和鑄鋼 滲碳淬火及表面淬火鋼 鑄鐵 正火結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼 調(diào)質(zhì)鋼和鑄鋼 滲碳淬火及表面淬火鋼 彎曲疲勞壽命系數(shù)彎曲疲勞壽命系數(shù)Y YN N接觸疲勞壽命系數(shù)接觸疲勞壽命系數(shù)Z ZN N設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云O2O1tt1（主動(dòng)

9、）（主動(dòng)）N1N2c d12 FnT17-9 7-9 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)算一、一、輪齒上的作用力輪齒上的作用力1112dTFtcos/tnFFtgFFtr1圓周力：圓周力：徑向力：徑向力：法向力：法向力：小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：mmNnPT1611055.9P-P-為傳遞的功率（為傳遞的功率（KWKW）n n1 1-小齒輪上的轉(zhuǎn)速小齒輪上的轉(zhuǎn)速各作用力的方向如圖各作用力的方向如圖O22（從動(dòng)）（從動(dòng)）O1N1N2tt1（主動(dòng)）（主動(dòng)）T1c d12d22 FtFrFnFn為了計(jì)算輪齒強(qiáng)度，設(shè)計(jì)軸和軸承，有必要分析輪齒上的作用力。力的方向力的方向設(shè)計(jì)：潘存

10、云二、二、計(jì)算載荷計(jì)算載荷上述法向力為名義載荷，理論上沿齒寬均勻分布，但由于軸和軸承的變形，傳動(dòng)裝置制造和安裝誤差等原因載荷并不是均勻分布，出現(xiàn)載荷集中的現(xiàn)象。圖示軸和軸承的剛度越小，齒寬b越寬，載荷集中越嚴(yán)重。F Fn n-名義載荷名義載荷受力變形受力變形制造誤差制造誤差安裝誤差安裝誤差附加動(dòng)載荷附加動(dòng)載荷此外輪齒變形和誤差還會(huì)引起附加動(dòng)載荷，且精度越低，圓周速度越高，動(dòng)載荷越大。載荷集中載荷集中計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)，采用用計(jì)算載荷用計(jì)算載荷F FC C= =KFKFn n代替名義載荷代替名義載荷F Fn n以考慮載荷集中和以考慮載荷集中和附加動(dòng)載荷的影響，附加動(dòng)載荷的影響，K-載荷系數(shù)載荷系數(shù)表

11、表7-6 載荷系數(shù)載荷系數(shù)K原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)多缸內(nèi)燃機(jī)多缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)均均 勻勻中等沖擊中等沖擊大的沖擊大的沖擊工作機(jī)械的載荷特性工作機(jī)械的載荷特性1.11.21.21.61.61.81.82.01.11.21.61.81.61.81.92.12.22.4 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)算直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算3齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核式齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核式： )1(5 . 3H211HssiibdKTzE齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式：iiKTZddHEs) 1()5 . 3(12317.9 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算漸開線

12、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算三、齒輪的強(qiáng)度計(jì)算三、齒輪的強(qiáng)度計(jì)算ZE:齒輪材料的彈性系數(shù)，反映了一對齒輪的材料對接觸應(yīng)力的影響。表齒輪材料的彈性系數(shù)，反映了一對齒輪的材料對接觸應(yīng)力的影響。表7-7K：載荷系數(shù)：載荷系數(shù) 表表7-6T1:作用在小齒輪上轉(zhuǎn)矩作用在小齒輪上轉(zhuǎn)矩 i:傳動(dòng)比傳動(dòng)比 b：齒寬：齒寬 d1:小齒輪分度圓直徑小齒輪分度圓直徑d:d:齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)=b/d1 表表7-8注意：注意：1.1.相互嚙合的一對齒輪其齒面接觸應(yīng)力是相同的。相互嚙合的一對齒輪其齒面接觸應(yīng)力是相同的。2.2.相互嚙合的一對齒輪其許用接觸應(yīng)力一般不同，若校核相互嚙合的一對齒輪其許用接觸應(yīng)力一般不同，若校

13、核接觸強(qiáng)度或按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)，應(yīng)選接觸強(qiáng)度或按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)，應(yīng)選 H1H1 與與 H2H2中的較小值代入計(jì)算公式。中的較小值代入計(jì)算公式。3.3.齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度取決于小齒輪直徑齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度取決于小齒輪直徑d d或中心距或中心距a a的大小，的大小，d d或或a a減小，減小， 增大增大齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核式： )1(5 . 3H211HssiibdKTzE7.9 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算Hs齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式：iiKTZddHEs) 1()5 . 3(12312. 2. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算

14、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算2F12sF1FssZbmYYKT引入齒寬系數(shù)后引入齒寬系數(shù)后 ，可得設(shè)計(jì)公式：可得設(shè)計(jì)公式： 1dbd32FsF21d1sYYZKTm7.9 7.9 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算齒面彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式：齒面彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式：K:K:載荷系數(shù)載荷系數(shù)T T1 1: :小齒輪的轉(zhuǎn)矩小齒輪的轉(zhuǎn)矩b:b:齒寬齒寬m:m:模數(shù)模數(shù)Z Z1 1: :小齒輪的齒數(shù)小齒輪的齒數(shù)Y YF F: :齒形系數(shù)齒形系數(shù), ,據(jù)齒數(shù)選擇據(jù)齒數(shù)選擇 表表7-97-9Y Ys s: :應(yīng)力修正系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù), ,據(jù)齒數(shù)選擇據(jù)齒數(shù)選擇 表表7-97-9

15、1.1.彎曲強(qiáng)度計(jì)算，要求彎曲強(qiáng)度計(jì)算，要求 兩齒輪都需校核，或只校核兩齒輪都需校核，或只校核 與與 較大者。較大者。2.2.求得的模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值。求得的模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值。2F12sF1FssZbmYYKT32FsF21d1sYYZKTm11FFss22FFss111FSaFaYYs222FSaFaYYs7.9 7.9 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算注意注意： 齒輪傳動(dòng)精度等級的選擇及其應(yīng)用齒輪傳動(dòng)精度等級的選擇及其應(yīng)用精度等級精度等級直齒圓直齒圓柱齒輪柱齒輪9級級斜齒圓斜齒圓柱齒輪柱齒輪直齒圓直齒圓錐齒輪錐齒輪圓周速度圓周速度 v(m/s)8級級7級級6級

16、級 15 10 5 3 25 17 10 3.5 9 6 3 2.5應(yīng)應(yīng) 用用高速重載齒輪傳動(dòng)，如飛機(jī)、高速重載齒輪傳動(dòng)，如飛機(jī)、汽車和機(jī)床中的重要齒輪；分汽車和機(jī)床中的重要齒輪；分度機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)。度機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)。高速中載或低速重載齒輪傳動(dòng)，高速中載或低速重載齒輪傳動(dòng)，如飛機(jī)、汽車和機(jī)床中的重要如飛機(jī)、汽車和機(jī)床中的重要齒輪；分度機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)。齒輪；分度機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)。機(jī)械制造中對精度無特殊要求的齒輪。機(jī)械制造中對精度無特殊要求的齒輪。低速及對精度要求低的齒輪低速及對精度要求低的齒輪設(shè)計(jì)：潘存云7-12 齒輪的構(gòu)造齒輪的構(gòu)造設(shè)計(jì)：潘存云 直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)

17、齒根圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪與直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪與軸做成一體，稱為軸做成一體，稱為齒輪軸齒輪軸。否則可。否則可能引起能引起輪緣斷裂。輪緣斷裂。1. 齒輪軸齒輪軸 e圓柱齒輪：圓柱齒輪：e 2-2.5 e圓錐齒輪：圓錐齒輪：e 12 m/s時(shí)，采用油泵噴油潤滑。時(shí)，采用油泵噴油潤滑。適用于多級齒輪，且大小不等的場合。理由：理由：1)v1)v過高，油被甩走，不能進(jìn)入嚙合區(qū)；過高，油被甩走，不能進(jìn)入嚙合區(qū)；2)2)攪油過于激烈，使油溫升高，降低潤滑性能；攪油過于激烈，使油溫升高，降低潤滑性能；3)3)攪起箱底沉淀的雜質(zhì)，加劇輪齒的磨損。攪起箱底沉淀的雜質(zhì)，加劇輪齒的磨損。齒輪傳動(dòng)的損

18、耗：齒輪傳動(dòng)的損耗：表表11-9 齒輪傳動(dòng)的平均效率齒輪傳動(dòng)的平均效率圓柱齒輪圓柱齒輪圓錐齒輪圓錐齒輪傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置6級或級或7級精度級精度的閉式傳動(dòng)的閉式傳動(dòng)8級精度的級精度的閉式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)開式傳動(dòng)開式傳動(dòng)0.980.970.970.960.930.95嚙合中的摩擦損耗；嚙合中的摩擦損耗；攪動(dòng)潤滑油的油阻損耗；攪動(dòng)潤滑油的油阻損耗；軸承中的摩擦損耗。軸承中的摩擦損耗。二二 齒輪傳動(dòng)效率齒輪傳動(dòng)效率一、基本參數(shù)的確定一、基本參數(shù)的確定1.齒數(shù)齒數(shù)Z 一般設(shè)計(jì)中取一般設(shè)計(jì)中取ZZZminZmin。一般情況下，閉式軟齒。一般情況下，閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)中面齒輪傳動(dòng)中Z1=24-40Z1=24-4

19、0，開式齒輪傳動(dòng)，開式齒輪傳動(dòng)Z1=17-20. Z1=17-20. 對于對于周期性變化的載荷，為避免最大載荷總作用在某一對或周期性變化的載荷，為避免最大載荷總作用在某一對或某幾對輪齒上而使磨損過于集中，某幾對輪齒上而使磨損過于集中，Z1,Z2Z1,Z2應(yīng)互為質(zhì)數(shù)。應(yīng)互為質(zhì)數(shù)。傳動(dòng)比誤差在傳動(dòng)比誤差在5%5%2.模數(shù)模數(shù)m 影響齒輪彎曲強(qiáng)度，設(shè)計(jì)時(shí)在保證彎曲強(qiáng)度條影響齒輪彎曲強(qiáng)度，設(shè)計(jì)時(shí)在保證彎曲強(qiáng)度條件下取較小模數(shù)其件下取較小模數(shù)其 選取標(biāo)準(zhǔn)值。選取標(biāo)準(zhǔn)值。3.3.中心距中心距a a 中心距取整值中心距取整值4.4.齒寬和齒寬系數(shù)齒寬和齒寬系數(shù) b= b= d dd1d1取整數(shù)。取整數(shù)。對于

20、圓柱齒輪傳動(dòng)，考慮安裝因素，通常使小齒輪齒對于圓柱齒輪傳動(dòng)，考慮安裝因素，通常使小齒輪齒寬比大齒輪寬寬比大齒輪寬5-10mm5-10mm。b b2 2=b b=b b1 1=b=b2 2+(5-10)+(5-10)7.15 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析5.5.傳動(dòng)比傳動(dòng)比 一對直齒圓柱齒輪一對直齒圓柱齒輪i3,i3,最大到最大到5.5.實(shí)例分析實(shí)例分析設(shè)計(jì)一對單級直齒圓柱齒輪減速器中的齒輪。已設(shè)計(jì)一對單級直齒圓柱齒輪減速器中的齒輪。已知傳動(dòng)功率知傳動(dòng)功率P=10KW，采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，小齒輪，采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，小齒輪的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速n1=955r/m

21、in。傳動(dòng)比。傳動(dòng)比i=u=4.2，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，使用壽命載荷平穩(wěn)，使用壽命10年，單班制工作。年，單班制工作。分析分析 由題意可知，根據(jù)減速器工作情況，設(shè)計(jì)由題意可知，根據(jù)減速器工作情況，設(shè)計(jì)出一對閉式齒輪傳動(dòng)。選定不同齒面硬度，輪齒出一對閉式齒輪傳動(dòng)。選定不同齒面硬度，輪齒失效形式不同，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則也不同。失效形式不同，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則也不同。1.選擇齒輪材料及精度等級選擇齒輪材料及精度等級按表按表7-4 選擇齒輪的材料為：小齒輪用選擇齒輪的材料為：小齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為鋼調(diào)質(zhì)，硬度為217-255HBS；大齒輪選；大齒輪選45鋼正火，硬度為鋼正火，硬度為169-217HBS.

22、因?yàn)槭瞧胀p速器，精度等級選因?yàn)槭瞧胀p速器，精度等級選8級。級。2.確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則由于減速器為閉式齒輪傳動(dòng)，且兩齒輪均為軟齒面齒輪，由于減速器為閉式齒輪傳動(dòng)，且兩齒輪均為軟齒面齒輪，失效形式主要是齒面點(diǎn)蝕。先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)失效形式主要是齒面點(diǎn)蝕。先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞計(jì)計(jì)算，確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根彎曲強(qiáng)度。強(qiáng)度校核齒根彎曲強(qiáng)度。3.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)應(yīng)用公式求出應(yīng)用公式求出d1值。值。（1）轉(zhuǎn)矩）轉(zhuǎn)矩T1 T1=9.55X106P/n1=105N.mm（2）載荷

23、系數(shù)）載荷系數(shù)K 查表查表7-6 k=1 二、直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的大致過程（軟齒面）二、直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的大致過程（軟齒面）1.1.選材及精度等級選材及精度等級 2.2.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)(1).確定齒數(shù)和齒寬系數(shù)并驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差(2).計(jì)算轉(zhuǎn)矩T(3).確定載荷系數(shù)(4).確定許用接觸應(yīng)力(5).計(jì)算，確定模數(shù)(圓整)3.3.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度(1).分度圓直徑(2).齒寬(3).齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)(4).許用彎曲應(yīng)力(5).校核計(jì)算4.4.計(jì)算齒輪圓周速度，驗(yàn)證精度選擇計(jì)算齒輪圓周速度，驗(yàn)證精度選擇5.5.計(jì)算齒輪的幾何尺寸計(jì)算齒輪的幾何尺

24、寸6.6.繪制齒輪零件工作圖繪制齒輪零件工作圖m/s32. 31000609606614. 310006011ndv7.12 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)10.11.1 齒廓曲面的形成及其嚙合特點(diǎn)直齒輪輪齒漸開線曲面的形成與斜齒輪輪齒漸開線曲面的形成 的比較直齒、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)輪齒接觸線的比較一對平行軸斜齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，斜齒輪的齒廓是逐漸進(jìn)入、脫離嚙合的，斜齒輪齒廓接觸線的長度由零逐漸增加，又逐漸縮短，直至脫離接觸，載荷不是寬突然加上及卸下，因此斜齒輪傳動(dòng)工作較平穩(wěn)。7.12 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)10.11.2 斜齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算1螺旋角)(tantanddbb1costan7.12 斜齒圓

25、柱齒輪傳動(dòng)7.12 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2模數(shù)pt為端面齒距，而pn為法面齒距，pn = ptcos因?yàn)閜=m, mnmtcos,故斜齒輪法面模數(shù)與端面模數(shù)的關(guān)系為: mnmtcos。3壓力角在直角ABD、ACE及ABC中，所以有：4.齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)：7.12 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)無論從法向或從端面來看，輪齒的齒頂高都是相同的，頂隙也是相同的。coscos*ntanatcchh5.斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算： 斜齒輪傳動(dòng)的中心距與螺旋角有關(guān)。當(dāng)一對斜齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、一定時(shí)，可以通過改變其螺旋角的大小來調(diào)整中心距。斜齒輪最少齒數(shù)Zmin為tantathhz2*2*minsincos2sin2 由于co

26、sn,所以斜齒輪的最少齒數(shù)比直齒輪要少，因而斜齒輪機(jī)構(gòu)更加緊湊。7.12 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)10.11.3 斜齒輪正確嚙合的條件和重合度1.正確嚙合條件2.斜齒輪傳動(dòng)的重合度直齒輪的重合度：齒輪傳動(dòng)的實(shí)際嚙合線長度為CD7.12 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒輪傳動(dòng)嚙合時(shí)，由從動(dòng)輪前端面齒頂與主動(dòng)輪前端面齒根接觸點(diǎn)D開始嚙合，至主動(dòng)輪后端面齒頂與從動(dòng)輪后端面齒根接觸點(diǎn)C退出嚙合，實(shí)際嚙合線長度為DC1，它比直齒輪的嚙合線增大了CC1。因此，斜齒輪傳動(dòng)的總重合度為tttpbpGHFGpFHtan110.11.4 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)7.12 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 用比較了解的直齒圓柱齒輪來代替斜齒輪。這個(gè)直

27、齒輪是一個(gè)虛擬的齒輪。這個(gè)虛擬的齒輪稱為該斜齒輪的當(dāng)量齒輪。計(jì)算式為2cos2nnvmdmz33coscoszmzmnn不發(fā)生根切的最小齒數(shù)3minmincosvzz3cos1711t12dTF costann1r1tFFtant1a1FF 由于Fatan，為了不使軸承承受的軸向力過大，螺旋角不宜選得過大，常在=820之間選擇。7.12 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)10.11.5 斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算1.受力分析111圓周力徑向力軸向力7.12 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2.斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算：（1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核公式) 1(17. 3211HEHubduKTZss321117. 3) 1(HE

28、dZuuKTds設(shè)計(jì)公式（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核公式設(shè)計(jì)公式32121cos17. 1FdSFnzYYKTmscos6 . 16 . 112111FSFnSFnFYYzbmKTYYdbmTss7.13 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)10.12.1 圓錐齒輪傳動(dòng)概述圓錐齒輪傳動(dòng)傳遞的是相交軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。7.13 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)10.12.2 圓錐齒輪的齒廓曲線、背錐和當(dāng)量系數(shù)1.圓錐齒輪的齒廓曲線7.13 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)2.背錐和當(dāng)量齒數(shù) 過點(diǎn)A作AO1垂直AO交雄齒輪的軸線于點(diǎn) O1，以 OO1為軸線，O1A為母線作圓錐O1AB。這個(gè)圓錐稱為背錐。背錐7.13 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)當(dāng)量齒數(shù)一對嚙合的

29、錐齒輪的沿軸向剖開，將兩背推展成平面后得到兩個(gè)扇形齒輪，該扇形齒輪的模數(shù)，壓力角、齒須高、齒根高及齒數(shù)。就是錐齒輪的相應(yīng)參數(shù)，而扇形齒輪的分區(qū)圓半徑rv1和rv2。就是背錐的錐矩?，F(xiàn)將兩扇形齒輪的輪齒補(bǔ)足，使其成為完整的圓柱齒輪，那么它們的齒數(shù)將增大為Zv1和Zv2。這兩個(gè)假想的直齒圓柱齒輪叫當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)為錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)。222111coscoszzzzvv22zzv22zzv由以上可知7.13 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)10.12.3 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算不等頂隙收縮的圓錐齒輪7.13 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)等頂隙收縮的圓錐齒輪7.13 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)圓錐齒輪主要尺寸計(jì)算公式7.13 直齒

30、圓錐齒輪傳動(dòng)10.12.4 直齒圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算直齒錐齒輪的輪齒受力分析模型如下圖，將總法向載荷集中作用于齒寬中點(diǎn)處的法面截面內(nèi)。Fn可分解為圓周力Ft1，徑向力Fr1和軸向力Fa1三個(gè)分力。 各分力計(jì)算公式： costancos111trFFF1111sintansintaFFF1m1t12dTF 軸向力Fa1的方向總是由錐齒輪的小端指向大端。1.受力分析7.13 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)2. 強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)兩軸夾角為90度時(shí)齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為5 . 0198. 4311HRREHudKTZss設(shè)計(jì)公式3211)5 . 01 (98. 4HRERZuKTds齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式為1)5

31、 . 01 (4232121FRRSFFumzYYKTss設(shè)計(jì)公式3221211)5 . 01 (4uzYYKTmFRRSFs7.14 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪傳動(dòng)的潤滑和效率10.13.1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：選擇合理適用的結(jié)構(gòu)型式依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定齒輪的輪轂、輪輻、輪緣等各部分的尺寸繪制齒輪的零件加工圖等7.12 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪傳動(dòng)的潤滑和效率一、常用的齒輪結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：齒輪傳動(dòng)的效率與潤滑 潤滑的目的：減小摩擦、減小磨損，還有散熱和防銹蝕作用。 二、齒輪傳動(dòng)的潤滑方式 開式及半開式齒輪傳動(dòng)：采用人工定期加油潤滑。詳細(xì)介紹閉式齒輪傳動(dòng)： 浸油潤滑：噴油潤滑：齒輪圓周

32、速度 12ms時(shí)12ms時(shí)7.12 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪傳動(dòng)的潤滑和效率7.12 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪傳動(dòng)的潤滑和效率潤滑劑的選擇 在選擇潤滑油時(shí)，先根據(jù)齒輪的工作條件以及圓周速度由下表查得運(yùn)動(dòng)粘度值，再根據(jù)選定的粘度值確定潤滑油的牌號。7.12 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪傳動(dòng)的潤滑和效率 齒輪傳動(dòng)的效率 齒輪傳動(dòng)中的損失，主要包括嚙合中的摩擦損失、軸承中的摩擦損失和攪動(dòng)潤滑油的功率損失。進(jìn)行計(jì)算時(shí)通常使用的是齒輪傳動(dòng)的平均效率。 當(dāng)齒輪軸上裝有滾動(dòng)軸承，并在滿載狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)的平均總效率見下表：7.15 標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算7.15 標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算7.15 標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算漸開

33、線生成動(dòng)畫公法線長度展成法原理插齒刀實(shí)體式圓柱齒輪實(shí)體式圓柱齒輪2.實(shí)體式齒輪 當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da200mm 時(shí)，可采用實(shí)體式結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)型式的齒輪常用鍛鋼制造。 實(shí)心式3.腹板式齒輪 當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da=200 500mm時(shí)，可采用腹板式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的齒輪多用鍛鋼制造。 腹板式結(jié)構(gòu)4.輪輻式齒輪： 當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da500mm時(shí)，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的齒輪常用鑄鋼或鑄鐵制造。 輪輻式結(jié)構(gòu)曲線齒準(zhǔn)雙曲面齒輪四線和一中心距可分性嚙合角不變插齒刀插齒刀滾 刀滿足齒廓嚙合基本定律CrrrrPOPOibb1212122112K2N1N1br1r2O1O122rC2br10.3.2

34、基本參數(shù)及幾何尺寸運(yùn)算25. 01cha，chmza、基本參數(shù)我國規(guī)定)(2invinvrrrssKKKK任意圓齒厚)(2invinvrrrssbbbb)2(coszinvm基圓齒厚公法線長度bbkspkW) 1(10.3 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算10.4 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)10.3 漸開線齒輪的無側(cè)隙嚙合(正 確安裝條件)標(biāo)準(zhǔn)中心距 2/ )(21211zzmrrrra徑向方向上留有間隙c mcmhmchcaa*)(非標(biāo)安裝時(shí)，中心距 2122111coscoscoscos)(coscosarrrrrrabb1.外嚙合傳動(dòng) 7.5 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng) 漸開線齒輪傳動(dòng)的重合度10.10.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算3基本公式赫茲應(yīng)力計(jì)算公式，即:LEEF)11()11(12212121caHs在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí)，接觸應(yīng)力較大，故以節(jié)點(diǎn)為接觸應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)。齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核式： 1HHE1tHssZZuubdKF齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式：23HEHd11)(12sZZuuKTd12sin1uud節(jié)點(diǎn)處的綜合曲率半徑為： 上述式中：u齒數(shù)比，u=z2/z1；ZE 彈性影響系數(shù)；ZH 區(qū)域系數(shù)；7.