第11章齒 輪 傳 動(dòng)

1、 齒輪的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則齒輪的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則11.1齒輪材料及熱處理齒輪材料及熱處理11.2齒輪傳動(dòng)的精度齒輪傳動(dòng)的精度11.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析及計(jì)算載荷直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析及計(jì)算載荷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)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)11.7直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則及主要設(shè)計(jì)參數(shù)的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則及主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇選擇11.6直齒錐齒輪傳動(dòng)直齒錐齒輪傳動(dòng)11.9斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 11.8圓弧齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介圓弧齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介11.11齒輪傳動(dòng)的維護(hù)與修復(fù)

2、齒輪傳動(dòng)的維護(hù)與修復(fù)11.12齒齒 輪輪 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)11.1011.1.1 齒輪的失效形式齒輪的失效形式 齒輪的失效主要是指輪齒的失效，常齒輪的失效主要是指輪齒的失效，常見(jiàn)的失效形式有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒見(jiàn)的失效形式有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合和輪齒塑性變形。面磨損、齒面膠合和輪齒塑性變形。1輪齒折斷輪齒折斷 輪齒折斷一般發(fā)生在齒根部分。輪齒折斷一般發(fā)生在齒根部分。 圖圖11-1 11-1 齒輪的失效形式齒輪的失效形式2齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕 齒面點(diǎn)蝕一般發(fā)生在軟齒面閉式齒輪齒面點(diǎn)蝕一般發(fā)生在軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)中。傳動(dòng)中。3齒面磨損齒面磨損4齒面膠合齒面膠合 5輪齒塑性變形輪齒塑性變形

3、圖圖11-2 11-2 輪齒的塑性變形輪齒的塑性變形圖圖11-3 11-3 輪齒失效實(shí)例輪齒失效實(shí)例 對(duì)一般齒輪傳動(dòng)，目前廣泛采用的接對(duì)一般齒輪傳動(dòng)，目前廣泛采用的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度兩種計(jì)算方法觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度兩種計(jì)算方法足以確定其承載能力。足以確定其承載能力。 11.1.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則 軟齒面（軟齒面（HBS350）閉式齒輪傳動(dòng)一）閉式齒輪傳動(dòng)一般以齒面點(diǎn)蝕而失效，故通常先按接觸疲般以齒面點(diǎn)蝕而失效，故通常先按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，然后用彎曲疲勞強(qiáng)勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，然后用彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算其承載能力；硬齒面（度驗(yàn)算其承載能力；硬齒面（HB

4、S350）閉式齒輪傳動(dòng)一般以齒根折斷而失效，故閉式齒輪傳動(dòng)一般以齒根折斷而失效，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，然后用齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算其承載能力。然后用齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算其承載能力。 對(duì)于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，一般以齒根折斷對(duì)于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，一般以齒根折斷和齒面磨損而失效，但目前尚無(wú)完善的磨和齒面磨損而失效，但目前尚無(wú)完善的磨損計(jì)算方法，故僅以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)損計(jì)算方法，故僅以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸或驗(yàn)算其承載能力，并在設(shè)計(jì)計(jì)幾何尺寸或驗(yàn)算其承載能力，并在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)用適當(dāng)將模數(shù)加大計(jì)算時(shí)用適當(dāng)將模數(shù)加大10%15%的辦的辦法來(lái)考慮磨損因素的影

5、響，不需要進(jìn)行接法來(lái)考慮磨損因素的影響，不需要進(jìn)行接觸強(qiáng)度驗(yàn)算。觸強(qiáng)度驗(yàn)算。11.2.1 齒輪材料齒輪材料 制造齒輪常用材料主要是鍛鋼和鑄鋼，制造齒輪常用材料主要是鍛鋼和鑄鋼，其次是鑄鐵，特殊情況下也可用有色金屬其次是鑄鐵，特殊情況下也可用有色金屬和非金屬材料。和非金屬材料。 從齒面硬度和制造工藝來(lái)分，可把鋼從齒面硬度和制造工藝來(lái)分，可把鋼制齒輪分為軟齒面（齒面硬度制齒輪分為軟齒面（齒面硬度HBS350）和硬齒面（齒面硬度和硬齒面（齒面硬度HBS350）兩類(lèi)。）兩類(lèi)。1鍛鋼鍛鋼 軟齒面輪齒是熱處理（調(diào)質(zhì)或正火）軟齒面輪齒是熱處理（調(diào)質(zhì)或正火）以后進(jìn)行精加工（切削加工）以后進(jìn)行精加工（切削加工）

6、 。 硬齒面輪齒是在精加工后進(jìn)行最終熱硬齒面輪齒是在精加工后進(jìn)行最終熱處理的，其熱處理方法常為滲碳淬火、表處理的，其熱處理方法常為滲碳淬火、表面淬火等。面淬火等。2鑄鋼鑄鋼3鑄鐵鑄鐵4非金屬材料非金屬材料1表面淬火表面淬火2滲碳淬火滲碳淬火3氮化氮化4調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)5正火正火11.2.2 齒輪的熱處理齒輪的熱處理11.3.1 選擇齒輪精度的基本要求選擇齒輪精度的基本要求1傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性要求傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性要求2工作平穩(wěn)性要求工作平穩(wěn)性要求3載荷分布均勻性要求載荷分布均勻性要求4齒側(cè)間隙要求齒側(cè)間隙要求 我國(guó)頒布的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度國(guó)家我國(guó)頒布的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)齒輪和齒輪傳動(dòng)規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)

7、齒輪和齒輪傳動(dòng)規(guī)定了12個(gè)精度個(gè)精度等級(jí)。精度由高到低的順序依次用數(shù)字等級(jí)。精度由高到低的順序依次用數(shù)字1、2、3、12表示。表示。 11.3.2 漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度國(guó)標(biāo)漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響分別為：對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響分別為：傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性；傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性；傳動(dòng)的平穩(wěn)傳動(dòng)的平穩(wěn)性；性；載荷分布的均勻性。載荷分布的均勻性。 常用的精度等級(jí)是常用的精度等級(jí)是5、6、7、8級(jí)。這級(jí)。這幾級(jí)精度齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用范圍見(jiàn)表幾級(jí)精度齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用范圍見(jiàn)表11-3。精精 度度 等等 級(jí)級(jí)圓周速度圓周速度m/sm/s應(yīng)應(yīng) 用用 范范 圍圍效效 率率直直 齒齒斜斜 齒齒5 5級(jí)級(jí)

8、15153030精密的分度機(jī)構(gòu)用齒輪；用于高速、并對(duì)精密的分度機(jī)構(gòu)用齒輪；用于高速、并對(duì)傳動(dòng)平穩(wěn)性和噪聲有較高要求的齒輪；高傳動(dòng)平穩(wěn)性和噪聲有較高要求的齒輪；高速汽輪機(jī)用齒輪；級(jí)或級(jí)精度齒輪的速汽輪機(jī)用齒輪；級(jí)或級(jí)精度齒輪的標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪99%99%以以上上6 6級(jí)級(jí)15153030用于在高速下平穩(wěn)地回轉(zhuǎn)、并要求有最高用于在高速下平穩(wěn)地回轉(zhuǎn)、并要求有最高的效率和低噪聲的齒輪；分度機(jī)構(gòu)用齒輪；的效率和低噪聲的齒輪；分度機(jī)構(gòu)用齒輪；特別重要的飛機(jī)齒輪特別重要的飛機(jī)齒輪99%99%以以上上7 7級(jí)級(jí)10102020用于在高速、載荷小或反轉(zhuǎn)的齒輪；機(jī)床用于在高速、載荷小或反轉(zhuǎn)的齒輪；機(jī)床的進(jìn)給齒輪；

9、中速減速齒輪；飛機(jī)用齒輪的進(jìn)給齒輪；中速減速齒輪；飛機(jī)用齒輪99%99%以以上上8 8級(jí)級(jí)6 61212對(duì)精度沒(méi)有特別要求的一般機(jī)械用齒輪；對(duì)精度沒(méi)有特別要求的一般機(jī)械用齒輪；機(jī)床齒輪（分度機(jī)構(gòu)除外）；普通減速箱機(jī)床齒輪（分度機(jī)構(gòu)除外）；普通減速箱齒輪；特別不重要的飛機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)齒輪；特別不重要的飛機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)用齒輪用齒輪99%99%以以上上表表11-311-3 常用圓柱齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)及其應(yīng)用范圍常用圓柱齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)及其應(yīng)用范圍11.4.1 受力分析受力分析1t1rttn2000tancosTFdFFFF切向力徑向力法向力119550PTn圖圖11-4 11-4 直齒圓柱齒輪

10、傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)11.4.2 計(jì)算載荷計(jì)算載荷tctAvFKFKK K K K 使用系數(shù)使用系數(shù)KA 工工 作作 機(jī)機(jī)原原 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī)均勻平穩(wěn)均勻平穩(wěn)（如電動(dòng)機(jī)、汽（如電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)）輪機(jī)）輕微振動(dòng)輕微振動(dòng)（如多缸內(nèi)（如多缸內(nèi)燃機(jī)）燃機(jī)）中等振動(dòng)中等振動(dòng)（如單缸內(nèi)（如單缸內(nèi)燃機(jī)）燃機(jī)）均均 勻勻 平平 穩(wěn)穩(wěn)（如發(fā)電機(jī)、帶式傳動(dòng)機(jī)、板式傳動(dòng)機(jī)、螺旋輸送（如發(fā)電機(jī)、帶式傳動(dòng)機(jī)、板式傳動(dòng)機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕型升降機(jī)、電葫蘆、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)、通風(fēng)機(jī)機(jī)、輕型升降機(jī)、電葫蘆、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)、通風(fēng)機(jī)、透平鼓風(fēng)機(jī)、透平壓縮機(jī)、均勻密度材料攪拌機(jī)、透平鼓風(fēng)機(jī)、透平壓縮機(jī)、均勻密度材料攪拌機(jī)）1.001.001.2

11、51.251.501.50中中 等等 振振 動(dòng)動(dòng)（如機(jī)床主傳動(dòng)、重型升降機(jī)、起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、（如機(jī)床主傳動(dòng)、重型升降機(jī)、起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、礦山通風(fēng)機(jī)、非均勻密度材料攪拌機(jī)、多缸柱塞泵礦山通風(fēng)機(jī)、非均勻密度材料攪拌機(jī)、多缸柱塞泵、進(jìn)料泵）、進(jìn)料泵）1.251.251.501.501.751.75嚴(yán)嚴(yán) 重重 沖沖 擊擊（如沖床、剪床、橡膠壓軋機(jī)、軋機(jī)、挖掘機(jī)、重（如沖床、剪床、橡膠壓軋機(jī)、軋機(jī)、挖掘機(jī)、重型離心機(jī)、重型進(jìn)料泵、旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)、壓坯機(jī)、挖泥型離心機(jī)、重型進(jìn)料泵、旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)、壓坯機(jī)、挖泥機(jī)）機(jī)）1.751.752.002.002.252.25表表11-411-4使用系數(shù)使用系數(shù)K KA 動(dòng)載系數(shù)

12、動(dòng)載系數(shù)Kv 齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)K 齒向載荷分布系齒向載荷分布系K 圖圖11-5 11-5 動(dòng)載系數(shù)動(dòng)載系數(shù)K Kv v圖圖11-6 11-6 齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)K Ka a圖圖11-7 11-7 齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)K K 1HEHH2121KTuZ Z Zubd32EH11dH21 Z Z ZKTudu小齒輪材料小齒輪材料大齒輪材料大齒輪材料鋼鋼鑄鑄 鋼鋼球球 墨墨 鑄鑄 鐵鐵灰灰 鑄鑄 鐵鐵鋼鋼鑄鐵鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵189.8189.8188.9188.9188.0188.0181.4181.4180.5180.5173.9173.9

13、162.0162.0161.4161.4156.6156.6143.7143.7表表11-511-5 材料彈性系數(shù)材料彈性系數(shù)Z ZE EMPa圖圖11-8 11-8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z ZH(H( =20=20) ) 通常假設(shè)全部載荷作用在只有一對(duì)輪通常假設(shè)全部載荷作用在只有一對(duì)輪齒嚙合時(shí)的齒頂，并把輪齒看作是懸臂梁，齒嚙合時(shí)的齒頂，并把輪齒看作是懸臂梁，則輪齒根部為危險(xiǎn)截面，應(yīng)用材料力學(xué)方則輪齒根部為危險(xiǎn)截面，應(yīng)用材料力學(xué)方法，可得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式法，可得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式11.5.2 輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算1FSF12FKTY Ybd m 將將 ，

14、d1=mz1代入上式，得彎代入上式，得彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式d1bd31FS2d 1F2KTmY Yz圖圖11-9 11-9 外齒輪復(fù)合齒形系數(shù)外齒輪復(fù)合齒形系數(shù)Y YFSFS 重合度系數(shù)，考慮重合度對(duì)彎曲重合度系數(shù)，考慮重合度對(duì)彎曲應(yīng)力的影響而引入的系數(shù)。其值可按下式應(yīng)力的影響而引入的系數(shù)。其值可按下式計(jì)算計(jì)算Y0.750.25Y1許用接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力 11.5.3 許用應(yīng)力許用應(yīng)力HHlimHHS圖圖11-10 11-10 齒輪的接觸疲勞極限齒輪的接觸疲勞極限 HlimHlim失失 效效 概概 率率（按使用要求提出）（按使用要求提出）S SH H、S SF F1/100

15、001/10000（高可靠性）（高可靠性）1/10001/1000（較高可靠性）（較高可靠性）1/1001/100（一般可靠性）（一般可靠性）1/101/10（低可靠性）（低可靠性）國(guó)國(guó)1.51.5國(guó)國(guó)國(guó)國(guó)1.251.25國(guó)國(guó)國(guó)國(guó)1 1國(guó)國(guó)國(guó)國(guó)0.850.85國(guó)國(guó)表表11-611-6最小安全系數(shù)最小安全系數(shù)S SH H、S SF F2許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力FFlimFFxYS圖圖11-11 11-11 齒輪的彎曲疲勞極限齒輪的彎曲疲勞極限 FlimFlim11.6.1 設(shè)計(jì)計(jì)算順序設(shè)計(jì)計(jì)算順序1閉式傳動(dòng)閉式傳動(dòng) 對(duì)軟齒面（配對(duì)齒輪或其中一個(gè)齒輪對(duì)軟齒面（配對(duì)齒輪或其中一個(gè)齒輪的齒面硬度為的齒

16、面硬度為HBS350）的閉式齒輪傳動(dòng)，）的閉式齒輪傳動(dòng)，通常主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，其次通常主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，其次是輪齒折斷。因而先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度是輪齒折斷。因而先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，求出齒輪直徑和齒寬后，條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，求出齒輪直徑和齒寬后，確定齒數(shù)與模數(shù)，然后校核齒根彎曲疲勞確定齒數(shù)與模數(shù)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。強(qiáng)度。 對(duì)硬齒面（配對(duì)齒輪的齒面硬度均為對(duì)硬齒面（配對(duì)齒輪的齒面硬度均為HBS350）的閉式齒輪傳動(dòng)，通常主要失）的閉式齒輪傳動(dòng)，通常主要失效形式是輪齒折斷，其次是齒面疲勞點(diǎn)蝕。效形式是輪齒折斷，其次是齒面疲勞點(diǎn)蝕。因而先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)

17、計(jì)，因而先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，求出模數(shù)后，確定齒輪直徑與中心距。求出模數(shù)后，確定齒輪直徑與中心距。 對(duì)開(kāi)式傳動(dòng)齒輪來(lái)說(shuō)，主要失效形式對(duì)開(kāi)式傳動(dòng)齒輪來(lái)說(shuō)，主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷，目前尚無(wú)可靠和是齒面磨損和輪齒折斷，目前尚無(wú)可靠和通用的計(jì)算方法。一般仍按齒根彎曲疲勞通用的計(jì)算方法。一般仍按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，求出模數(shù)，并考慮磨強(qiáng)度條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，求出模數(shù)，并考慮磨損影響，把求得的模數(shù)加大損影響，把求得的模數(shù)加大10%15%。2開(kāi)式傳動(dòng)開(kāi)式傳動(dòng)1精度等級(jí)精度等級(jí)2齒數(shù)齒數(shù)z1和模數(shù)和模數(shù)m11.6.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 軟齒面閉式傳動(dòng)的承載能力主要取

18、決軟齒面閉式傳動(dòng)的承載能力主要取決于齒面接觸疲勞強(qiáng)度，故齒數(shù)宜選多些，于齒面接觸疲勞強(qiáng)度，故齒數(shù)宜選多些，模數(shù)宜選小些，從而提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性并模數(shù)宜選小些，從而提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性并減少輪齒的加工量。推薦取減少輪齒的加工量。推薦取z1=2440。 硬齒面閉式傳動(dòng)及開(kāi)式傳動(dòng)的承載能硬齒面閉式傳動(dòng)及開(kāi)式傳動(dòng)的承載能力主要取決于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，故模數(shù)力主要取決于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，故模數(shù)宜選大些，齒數(shù)宜選少些，從而控制齒輪宜選大些，齒數(shù)宜選少些，從而控制齒輪傳動(dòng)尺寸不必要的增加。推薦取傳動(dòng)尺寸不必要的增加。推薦取z1=1724。 傳遞動(dòng)力的齒輪，模數(shù)不應(yīng)小于傳遞動(dòng)力的齒輪，模數(shù)不應(yīng)小于2mm。 輪齒越寬

19、，承載能力越高，故輪齒不輪齒越寬，承載能力越高，故輪齒不宜過(guò)窄，齒寬系數(shù)應(yīng)取得適當(dāng)。宜過(guò)窄，齒寬系數(shù)應(yīng)取得適當(dāng)。3齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) d和齒寬和齒寬b齒輪相對(duì)于軸齒輪相對(duì)于軸承位置承位置對(duì)稱(chēng)布置對(duì)稱(chēng)布置非對(duì)稱(chēng)布置非對(duì)稱(chēng)布置懸臂布置懸臂布置 d d0.90.91.41.40.70.71.151.150.40.40.60.6表表11-711-7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)圓柱齒輪的齒寬系數(shù) d d 為防止兩齒輪因裝配引起的軸向錯(cuò)位為防止兩齒輪因裝配引起的軸向錯(cuò)位而導(dǎo)致嚙合齒寬減小，常取而導(dǎo)致嚙合齒寬減小，常取b2= dd1，而，而b1=b2+(510)mm。 一般對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，一般對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)

20、，u5；斜；斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，齒圓柱齒輪傳動(dòng)，u可取可取67。 對(duì)于開(kāi)式傳動(dòng)或手動(dòng)傳動(dòng)，必要時(shí)單對(duì)于開(kāi)式傳動(dòng)或手動(dòng)傳動(dòng)，必要時(shí)單級(jí)傳動(dòng)的級(jí)傳動(dòng)的u可取可取812。4齒數(shù)比齒數(shù)比u11.7.1 齒廓曲面的形成和嚙合特齒廓曲面的形成和嚙合特點(diǎn)點(diǎn) 當(dāng)與基圓柱相切的發(fā)生面沿基圓柱作當(dāng)與基圓柱相切的發(fā)生面沿基圓柱作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生面上與齒輪軸線(xiàn)相平行的純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生面上與齒輪軸線(xiàn)相平行的直線(xiàn)直線(xiàn)KK所展成的漸開(kāi)線(xiàn)曲面，形成了直齒所展成的漸開(kāi)線(xiàn)曲面，形成了直齒輪的齒廓曲面。輪的齒廓曲面。 斜齒輪的齒廓曲面形成與直齒輪的齒斜齒輪的齒廓曲面形成與直齒輪的齒廓曲面形成相似，只是直線(xiàn)廓曲面形成相似，只是直線(xiàn)KK不再

21、與齒輪不再與齒輪的軸線(xiàn)平行，而與它成一交角的軸線(xiàn)平行，而與它成一交角 b 。 除了嚙合開(kāi)始和終止瞬時(shí)外，其余每除了嚙合開(kāi)始和終止瞬時(shí)外，其余每一瞬時(shí)接觸線(xiàn)也是直線(xiàn)，但均不與軸線(xiàn)平一瞬時(shí)接觸線(xiàn)也是直線(xiàn)，但均不與軸線(xiàn)平行，且接觸線(xiàn)長(zhǎng)度有變化，由零逐漸增加行，且接觸線(xiàn)長(zhǎng)度有變化，由零逐漸增加到最大值，然后又由最大值逐漸減小到零，到最大值，然后又由最大值逐漸減小到零，所以斜齒輪所受力不具有突加性。所以斜齒輪所受力不具有突加性。圖圖11-16 11-16 圓柱齒輪齒面接觸線(xiàn)圓柱齒輪齒面接觸線(xiàn) 斜齒輪傳動(dòng)的一對(duì)輪齒嚙合過(guò)程長(zhǎng)、斜齒輪傳動(dòng)的一對(duì)輪齒嚙合過(guò)程長(zhǎng)、重合度大，且受力不具有突加性，故斜齒重合度大，且

22、受力不具有突加性，故斜齒輪傳動(dòng)較直齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高。輪傳動(dòng)較直齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高。1螺旋角螺旋角 一般機(jī)械推薦一般機(jī)械推薦 =825，而對(duì)于，而對(duì)于噪聲有特殊要求的齒輪，噪聲有特殊要求的齒輪， 還要大一些。如還要大一些。如小轎車(chē)齒輪，可取小轎車(chē)齒輪，可取 =3537。11.7.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)、正斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)、正確嚙合條件和幾何尺寸計(jì)算確嚙合條件和幾何尺寸計(jì)算（1）齒距與模數(shù)）齒距與模數(shù)2端面參數(shù)和法面參數(shù)的關(guān)系端面參數(shù)和法面參數(shù)的關(guān)系ntntcoscosppmm圖圖11-17 11-17 斜齒圓柱齒輪的展開(kāi)圖斜齒圓柱齒輪的展開(kāi)圖（2）壓力角）壓力角nttan

23、tancosaa3外嚙合斜齒輪的正確嚙合條件外嚙合斜齒輪的正確嚙合條件n1n2nn1n2n12mmm 圖圖11-18 11-18 斜齒輪法面和端面壓力角的關(guān)系斜齒輪法面和端面壓力角的關(guān)系 圖圖11-19 11-19 左、右旋斜齒輪嚙合左、右旋斜齒輪嚙合 4幾何尺寸計(jì)算幾何尺寸計(jì)算ncosmntancosn 1cosm zn2co smzn121212()()222 c o stmddmzzazzm mt t t t=arctan=arctand d1 1= = m mt t z z1 1= =，d d2 2= =m mt tz z2 2= =名名 稱(chēng)稱(chēng)代代 號(hào)號(hào)計(jì)計(jì) 算算 公公 式式備備 注注

24、端面模數(shù)端面模數(shù)m mt t （mt 為法面模數(shù)）為法面模數(shù)）m mn n由強(qiáng)度計(jì)算決定，并為標(biāo)由強(qiáng)度計(jì)算決定，并為標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)值端面壓力角端面壓力角 t t n n為標(biāo)準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn)值螺旋角螺旋角 一般取一般取 =8=82525分度圓直徑分度圓直徑d d1 1，d d2 2齒頂高齒頂高h(yuǎn) ha ah ha a= =h ha a* *m mn n= =m mn nh ha a* *為標(biāo)準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn)值齒根高齒根高h(yuǎn) hf fh hf f=(=(h ha a* *+ +c cn n* *) )m mn n=1.25=1.25m mn nc cn n* *為標(biāo)準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn)值齒全高齒全高h(yuǎn) hh h= =h ha

25、 a+ +h hf f=2.25=2.25m mn n頂隙頂隙c cc c= =h hf f h ha a=0.25=0.25m mn n齒頂圓直徑齒頂圓直徑d da1a1，d da2a2d da1a1= =d d1 1+2+2m mn nd da2a2= =d d2 2+2+2m mn n齒根圓直徑齒根圓直徑d df1f1，d df2f2d df1f1= =d d1 12.52.5m mn nd df2f2= =d d2 22.52.5m mn n中心距中心距a a表表11-811-8 外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸11.7.3 斜齒輪傳動(dòng)的重合度斜齒輪傳動(dòng)

26、的重合度ttFHFGGHpp嚙合弧端面齒距ttanbpd 1tttantantanzbbpm11.7.4 斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)222cosadbtv223nnn2coscoscosm zdzzmmm3minvmincoszz圖圖11-21 11-21 斜齒輪的當(dāng)量齒輪斜齒輪的當(dāng)量齒輪11.8.1 受力分析受力分析1t1atnrt2000tantancosTFdFFFF切向力軸向力徑向力tncoscosFF圖圖11-22 11-22 斜齒輪受力分析斜齒輪受力分析圖圖11-23 11-23 主動(dòng)輪左右手法則主動(dòng)輪左右手法則1齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算11.8.2 強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算

27、1HEHH2121KTuZ Z Z Zubd32EH11dH21Z Z Z ZKTudu413ZcosZ2齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算1FFSF1n2KTY Y Ybd m321nFS2d 1F2cosKTmY Y Yz1120Y 圖圖11-24 11-24 圓錐齒輪傳動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng)12222111sinsinzrizr12212211cottanzrizr 錐齒輪按其輪齒齒長(zhǎng)形狀可分為直齒、錐齒輪按其輪齒齒長(zhǎng)形狀可分為直齒、斜齒、圓弧齒等幾種。斜齒、圓弧齒等幾種。 標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪不產(chǎn)生切齒干涉的最少齒標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪不產(chǎn)生切齒干涉的最少齒數(shù)應(yīng)為數(shù)應(yīng)為11.9.1 直齒錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)直齒錐齒輪的當(dāng)

28、量齒數(shù)zvvcoszzminvmincoszz圖圖11-25 11-25 當(dāng)量圓柱齒輪當(dāng)量圓柱齒輪 一對(duì)軸交角一對(duì)軸交角=90的標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)，如圖傳動(dòng)，如圖11-26所示，直齒錐齒輪的幾何所示，直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算都以大端為基準(zhǔn)，故大端模數(shù)為尺寸計(jì)算都以大端為基準(zhǔn)，故大端模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。頂錐角標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。頂錐角 a= + a。11.9.2 直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算算 圖圖11-26 11-26 直齒圓錐齒輪的幾何尺寸直齒圓錐齒輪的幾何尺寸 圖圖11-27 11-27 等頂隙收縮齒等頂隙收縮齒11.9.3 受力分析受力分析31tm1r22t2a22t

29、22 10costancossintansinTFdFFFFFF切向力徑向力軸向力 圖圖11-28 11-28 直齒圓錐齒輪受力分析直齒圓錐齒輪受力分析 圖圖11-29 11-29 主、從動(dòng)輪受力分析主、從動(dòng)輪受力分析1接觸強(qiáng)度計(jì)算接觸強(qiáng)度計(jì)算驗(yàn)算公式驗(yàn)算公式11.9.4 直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算算1HEHH23RR14(10.5)KTZ Zd u設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式321EH12HRR4(10.5)KTZ Zdu22RR1Rdmmlm1R1R112(10.5)2Rduubddd驗(yàn)算公式驗(yàn)算公式2彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎曲強(qiáng)度計(jì)算1FFSF2232RR14(10.5)1KTYz mu設(shè)

30、計(jì)公式設(shè)計(jì)公式31222RR1F4(10.5)1KTmzu 齒輪的結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要由毛坯材料、幾齒輪的結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要由毛坯材料、幾何尺寸、加工工藝、生產(chǎn)批量、經(jīng)濟(jì)等因何尺寸、加工工藝、生產(chǎn)批量、經(jīng)濟(jì)等因素確定。素確定。 按照毛坯制造方法的不同，齒輪結(jié)構(gòu)按照毛坯制造方法的不同，齒輪結(jié)構(gòu)可以分為鍛造齒輪、鑄造齒輪、裝配式齒可以分為鍛造齒輪、鑄造齒輪、裝配式齒輪和焊接齒輪等。輪和焊接齒輪等。1鍛造齒輪鍛造齒輪 圖圖11-30 11-30 齒輪軸齒輪軸 圖圖11-31 11-31 實(shí)體式齒輪實(shí)體式齒輪圖圖11-32 11-32 鍛造齒輪結(jié)構(gòu)鍛造齒輪結(jié)構(gòu)腹板式腹板式2鑄造齒輪鑄造齒輪圖圖11-33 11-33

31、 鑄造齒輪結(jié)構(gòu)鑄造齒輪結(jié)構(gòu)輪輻式輪輻式 圖圖11-34 11-34 鑄造錐齒輪結(jié)構(gòu)鑄造錐齒輪結(jié)構(gòu)腹板式腹板式 為適應(yīng)齒輪傳動(dòng)向高速、重載、結(jié)構(gòu)為適應(yīng)齒輪傳動(dòng)向高速、重載、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展的要求，近年來(lái)，在冶金、緊湊方向發(fā)展的要求，近年來(lái)，在冶金、礦山和重型運(yùn)輸機(jī)械中廣泛采用圓弧齒輪礦山和重型運(yùn)輸機(jī)械中廣泛采用圓弧齒輪傳動(dòng)（見(jiàn)圖傳動(dòng)（見(jiàn)圖11-35）。）。 圖圖11-35 11-35 圓弧齒輪傳動(dòng)圓弧齒輪傳動(dòng) 雙圓弧齒輪傳動(dòng)要比單圓弧齒輪傳動(dòng)雙圓弧齒輪傳動(dòng)要比單圓弧齒輪傳動(dòng)的重合度大且承載能力也更高，故雙圓弧的重合度大且承載能力也更高，故雙圓弧齒輪比單圓弧齒輪更有發(fā)展前途，目前我齒輪比單圓弧齒輪更有發(fā)展前途，目前我國(guó)正在積極研究開(kāi)發(fā)這種新型齒輪。國(guó)正在積極研究開(kāi)發(fā)這種新型齒輪。圖圖11-38 11-38 雙圓弧齒輪傳動(dòng)的嚙合示意圖雙圓弧齒輪傳動(dòng)的嚙合示意圖 11.12.1 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 齒輪