第六章 齒輪傳動

1、概概 論論 6.1漸開線及漸開線齒廓漸開線及漸開線齒廓6.2漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 6.3 漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介 6.4齒輪傳動的失效形式和材料選擇齒輪傳動的失效形式和材料選擇6.5漸開線直齒圓柱齒輪傳動的工作能力分析漸開線直齒圓柱齒輪傳動的工作能力分析 6.6標準斜齒圓柱齒輪傳動標準斜齒圓柱齒輪傳動 6.7標準直齒圓錐齒輪傳動6.8蝸桿傳動蝸桿傳動 6.96.1 概述6.1.1 齒輪傳動的特點和應(yīng)用6.1.2 齒廓嚙合基本定律 齒輪傳動是機械傳動中應(yīng)用最為廣泛的齒輪傳動是機械傳動中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動

2、形式，一種傳動形式， 它主要用來傳遞任意兩根它主要用來傳遞任意兩根軸之間的運動和動力。軸之間的運動和動力。 一般利用一對齒輪一般利用一對齒輪將一根軸的轉(zhuǎn)動傳遞給另一根軸，將一根軸的轉(zhuǎn)動傳遞給另一根軸， 并可改并可改變轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動方向。變轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動方向。 6.1 概概 述述6.1.1 齒輪傳動的特點和應(yīng)用1 1齒輪傳動的主要特點齒輪傳動的主要特點（1 1）優(yōu)點）優(yōu)點：傳遞功率大、效率高（：傳遞功率大、效率高（98%98%99%99%）；壽）；壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高；能保證恒定的傳動比，命長，工作平穩(wěn)，可靠性高；能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運動。能傳遞任意夾角兩軸間的運動。

3、（2 2）缺點）缺點：制造和安裝精度較高，成本也較高；不：制造和安裝精度較高，成本也較高；不宜用于傳動距離過大的場合。宜用于傳動距離過大的場合。2 2齒輪傳動的類型齒輪傳動的類型齒輪傳動的類型有很多，通?？砂待X輪軸線的齒輪傳動的類型有很多，通?？砂待X輪軸線的相對位置、齒輪嚙合的情況、齒廓曲線的形狀、齒相對位置、齒輪嚙合的情況、齒廓曲線的形狀、齒輪傳動的工作條件及齒面的硬度等進行分類。輪傳動的工作條件及齒面的硬度等進行分類。（1 1）按照齒輪軸線的相對位置分類）按照齒輪軸線的相對位置分類根據(jù)傳動過程中兩個齒輪軸線的相對根據(jù)傳動過程中兩個齒輪軸線的相對位置，齒輪傳動可分為圓柱齒輪傳動、圓位置，齒輪

4、傳動可分為圓柱齒輪傳動、圓錐齒輪傳動和蝸桿蝸輪傳動。圓柱齒輪傳錐齒輪傳動和蝸桿蝸輪傳動。圓柱齒輪傳動用于兩軸線平行時的傳動，圓柱齒輪的動用于兩軸線平行時的傳動，圓柱齒輪的輪齒有直齒、斜齒和人字齒三種。圓錐齒輪齒有直齒、斜齒和人字齒三種。圓錐齒輪傳動用于兩軸線相交時的傳動。蝸桿蝸輪傳動用于兩軸線相交時的傳動。蝸桿蝸輪傳動用于兩軸線交錯時的傳動。輪傳動用于兩軸線交錯時的傳動。 （a）外嚙合直齒輪傳動）外嚙合直齒輪傳動 （b）內(nèi)嚙合直齒輪傳動）內(nèi)嚙合直齒輪傳動 （c）齒條與齒輪嚙合傳動）齒條與齒輪嚙合傳動 （d）斜齒外嚙合傳動）斜齒外嚙合傳動 （e）人字齒嚙合傳動）人字齒嚙合傳動 （f）直齒圓錐齒輪

5、傳動）直齒圓錐齒輪傳動 （g g）斜齒圓錐齒輪傳動）斜齒圓錐齒輪傳動 （h h）交錯軸斜齒輪傳）交錯軸斜齒輪傳 （i i）蝸桿蝸輪傳動）蝸桿蝸輪傳動 圖圖6-1 6-1 齒輪傳動主要類型齒輪傳動主要類型 （2 2）按照齒輪嚙合的情況分類）按照齒輪嚙合的情況分類 根據(jù)齒輪傳動時兩個齒輪嚙合的情況，根據(jù)齒輪傳動時兩個齒輪嚙合的情況，圓柱齒輪可分為外嚙合、內(nèi)嚙合以及齒輪齒圓柱齒輪可分為外嚙合、內(nèi)嚙合以及齒輪齒條嚙合。一對外嚙合的齒輪，它們的轉(zhuǎn)動方條嚙合。一對外嚙合的齒輪，它們的轉(zhuǎn)動方向相反；一對內(nèi)嚙合的齒輪，它們的轉(zhuǎn)動方向相反；一對內(nèi)嚙合的齒輪，它們的轉(zhuǎn)動方向相同。當齒輪和齒條嚙合傳動時，齒條作向相

6、同。當齒輪和齒條嚙合傳動時，齒條作直線運動。直線運動。（3 3）按照齒廓曲線的形狀分類）按照齒廓曲線的形狀分類 按照齒輪輪齒的齒廓曲線的形狀，可分按照齒輪輪齒的齒廓曲線的形狀，可分為漸開線齒輪傳動、圓弧齒輪傳動和擺線齒為漸開線齒輪傳動、圓弧齒輪傳動和擺線齒輪傳動等輪傳動等。（4 4）根據(jù)齒輪傳動的工作條件）根據(jù)齒輪傳動的工作條件根據(jù)齒輪傳動的工作條件不同，齒輪傳動根據(jù)齒輪傳動的工作條件不同，齒輪傳動又可分為開式傳動、半開式傳動和閉式傳動三又可分為開式傳動、半開式傳動和閉式傳動三種。開式傳動多用于低速或低精度的場合，閉種。開式傳動多用于低速或低精度的場合，閉式傳動多用于較重要的傳動。式傳動多用于

7、較重要的傳動。（5 5）按照齒面的硬度分類）按照齒面的硬度分類按照齒面的硬度，齒輪傳動可分為硬齒傳按照齒面的硬度，齒輪傳動可分為硬齒傳動和軟齒傳動兩種。當兩個齒輪的齒面硬度小動和軟齒傳動兩種。當兩個齒輪的齒面硬度小于或等于于或等于350HBS350HBS時，稱為軟齒面?zhèn)鲃?；當兩個時，稱為軟齒面?zhèn)鲃?；當兩個齒輪的齒面硬度大于齒輪的齒面硬度大于350HBS350HBS時，稱為硬齒面?zhèn)鲿r，稱為硬齒面?zhèn)鲃?。動? 3齒輪傳動的應(yīng)用齒輪傳動的應(yīng)用齒輪傳動廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。如機齒輪傳動廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。如機械、礦山、冶金、汽車、建筑、化工、起械、礦山、冶金、汽車、建筑、化工、起重運輸、甚至是兒童玩具。

8、目前，齒輪傳重運輸、甚至是兒童玩具。目前，齒輪傳動裝置正逐步向小型、高速化、低噪音、動裝置正逐步向小型、高速化、低噪音、高可靠性和硬齒面技術(shù)的方向發(fā)展。高可靠性和硬齒面技術(shù)的方向發(fā)展。6.1.2 齒廓嚙合基本定律 齒輪傳動要求傳動平穩(wěn)，即在傳動齒輪傳動要求傳動平穩(wěn)，即在傳動過程中，保持瞬時傳動比恒定，以免產(chǎn)過程中，保持瞬時傳動比恒定，以免產(chǎn)生沖擊、振動和噪音。而齒廓形狀影響生沖擊、振動和噪音。而齒廓形狀影響齒輪傳動的傳動比。那么，齒廓形狀應(yīng)齒輪傳動的傳動比。那么，齒廓形狀應(yīng)滿足什么要求才能保證瞬時傳動比恒定滿足什么要求才能保證瞬時傳動比恒定呢？呢？ 圖圖6-2 6-2 漸開線的瞬時傳動比恒定漸

9、開線的瞬時傳動比恒定上式表明，兩輪的瞬時傳動比等于齒上式表明，兩輪的瞬時傳動比等于齒廓接觸點處公法線分連心線成為兩段長度廓接觸點處公法線分連心線成為兩段長度的反比。的反比。齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律：欲使兩齒輪的瞬時傳：欲使兩齒輪的瞬時傳動比為一常數(shù)，則其齒廓曲線必須符合下列條動比為一常數(shù)，則其齒廓曲線必須符合下列條件，即：不論兩齒廓在任何位置接觸，過接觸件，即：不論兩齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的兩齒輪公法線都必須與兩輪連心線交點所作的兩齒輪公法線都必須與兩輪連心線交于一定點（節(jié)點）于一定點（節(jié)點）P P。過節(jié)點。過節(jié)點P P所作的兩個相切所作的兩個相切的圓稱為節(jié)圓。由于節(jié)點的相對

10、速度等于零，的圓稱為節(jié)圓。由于節(jié)點的相對速度等于零，所以一對齒輪傳動時，相當于一對節(jié)圓在作純所以一對齒輪傳動時，相當于一對節(jié)圓在作純滾動。由此可知，兩齒輪中心距為兩節(jié)圓半徑滾動。由此可知，兩齒輪中心距為兩節(jié)圓半徑之和。之和。 把實現(xiàn)定傳動比的一對齒廓稱為共軛把實現(xiàn)定傳動比的一對齒廓稱為共軛齒廓。一般來講，任意給定一條齒廓曲線，齒廓。一般來講，任意給定一條齒廓曲線，就可以根據(jù)齒廓嚙合基本定律作出與其共軛就可以根據(jù)齒廓嚙合基本定律作出與其共軛的另一條齒廓曲線。的另一條齒廓曲線。目前常用的齒廓曲線有漸開線、擺線目前常用的齒廓曲線有漸開線、擺線和圓弧線等，其中漸開線齒廓曲線應(yīng)用最為和圓弧線等，其中漸開

11、線齒廓曲線應(yīng)用最為廣泛。廣泛。6.2 漸開線標準直齒圓柱齒輪漸開線標準直齒圓柱齒輪6.2.1 漸開線的形成及基本性質(zhì)漸開線的形成及基本性質(zhì)6.2.1 漸開線的形成及基本性質(zhì)漸開線的形成及基本性質(zhì)6.2.3 幾何尺寸計算幾何尺寸計算 6.2.4 內(nèi)齒輪和齒條內(nèi)齒輪和齒條 6.2.5 公法線長度公法線長度6.2.1 漸開線的形成及基本性質(zhì)漸開線的形成及基本性質(zhì)圖圖6-3 漸開線的形成與齒輪漸開線齒廓漸開線的形成與齒輪漸開線齒廓 圖圖6-4 6-4 不同基圓所得到的漸開線不同基圓所得到的漸開線1. 漸開線的形成漸開線的形成2. 漸開線的基本性質(zhì)漸開線的基本性質(zhì) 當直線沿一固定圓作純滾動時，直線上任當

12、直線沿一固定圓作純滾動時，直線上任一點一點K的軌跡稱為該圓的漸開線，這個固定圓的軌跡稱為該圓的漸開線，這個固定圓是漸開線的基圓，其半徑用是漸開線的基圓，其半徑用rb表示，直線稱為表示，直線稱為發(fā)生線。如果發(fā)生線沿相反方向在基圓上滾發(fā)生線。如果發(fā)生線沿相反方向在基圓上滾動，可得到反方向的漸開線。動，可得到反方向的漸開線。由漸開線形成過程可知，漸開線具有下由漸開線形成過程可知，漸開線具有下列特性：列特性： （1）發(fā)生線沿基圓滾過的直線長度，等于基）發(fā)生線沿基圓滾過的直線長度，等于基圓上被滾過的一段弧長，即圓上被滾過的一段弧長，即 。 NAKN （2）當發(fā)生線沿基圓作純滾動時，發(fā)生線當發(fā)生線沿基圓作

13、純滾動時，發(fā)生線就是漸開線在點的法線。就是漸開線在點的法線。因發(fā)生線總是與基因發(fā)生線總是與基圓相切，故可得結(jié)論：漸開線上任一點的法圓相切，故可得結(jié)論：漸開線上任一點的法線必與其基圓相切。線必與其基圓相切。 （3）切點是漸開線在點的曲率中心，而線）切點是漸開線在點的曲率中心，而線段段NK是相應(yīng)的曲率半徑。是相應(yīng)的曲率半徑。由圖由圖6-3可知，漸可知，漸開線離基圓愈遠，其曲率半徑愈大，即漸開開線離基圓愈遠，其曲率半徑愈大，即漸開線愈平直。漸開線在基圓上起始點處的曲率線愈平直。漸開線在基圓上起始點處的曲率半徑為零。半徑為零。（4）漸開線的形狀取決于基圓大?。u開線的形狀取決于基圓大小。如圖。如圖6-

14、4所示，基圓半徑愈小，漸開線愈彎曲，所示，基圓半徑愈小，漸開線愈彎曲，基圓半徑愈大，漸開線愈平直，當基圓半徑基圓半徑愈大，漸開線愈平直，當基圓半徑為無窮大時，漸開線將成為直線。為無窮大時，漸開線將成為直線。（5）基圓內(nèi)無漸開線。）基圓內(nèi)無漸開線。3. 漸開線齒廓的壓力角漸開線齒廓的壓力角式（式（6.26.2）表明：漸開線上各點的壓力角）表明：漸開線上各點的壓力角是不同的，漸開線起點處的壓力角為零；漸開線是不同的，漸開線起點處的壓力角為零；漸開線上的點離基圓越遠，其壓力角越大。上的點離基圓越遠，其壓力角越大。壓力角的大小將直接影響一對齒輪的傳力壓力角的大小將直接影響一對齒輪的傳力性能，所以壓力角

15、是齒輪傳動中的一個重要參數(shù)。性能，所以壓力角是齒輪傳動中的一個重要參數(shù)。6.2.2 漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸參數(shù)和幾何尺寸圖圖6-5 6-5 齒輪各部分名稱及符號齒輪各部分名稱及符號4. 模數(shù)模數(shù)3. 齒槽寬齒槽寬2. 齒頂圓齒頂圓1. 齒數(shù)齒數(shù)圖圖6-6 6-6 不同模數(shù)齒輪的比較不同模數(shù)齒輪的比較7 .齒距齒距6. 齒根圓齒根圓5. 齒厚齒厚8. 壓力角壓力角9. 齒頂高、齒根高和全齒高齒頂高、齒根高和全齒高6.2.3 幾何尺寸計算幾何尺寸計算圖圖6-7 內(nèi)齒輪各部分的尺寸內(nèi)齒輪各部分的尺寸6.2.4 內(nèi)齒輪和齒條內(nèi)齒輪和齒條圖圖6-8 齒條的

16、名稱和符號齒條的名稱和符號1. 內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪2. 齒條齒條6.2.5 公法線長度公法線長度wk圖圖6-9 公法線長度公法線長度6.3 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動傳動6.3.2 標準齒輪的標準安裝標準齒輪的標準安裝6.3.1 正確嚙合條件正確嚙合條件6.3.3 連續(xù)傳動條件連續(xù)傳動條件6.3.1 正確嚙合條件正確嚙合條件齒輪傳動是靠多對輪齒依次嚙合實現(xiàn)的，齒輪傳動是靠多對輪齒依次嚙合實現(xiàn)的，但并非任意兩個漸開線齒輪都能搭配起來正但并非任意兩個漸開線齒輪都能搭配起來正確嚙合傳動。為此，必須要研究一對漸開線確嚙合傳動。為此，必須要研究一對漸開線齒輪正確嚙合的條件。齒

17、輪正確嚙合的條件。兩齒輪在嚙合過程中，每對齒輪僅嚙合兩齒輪在嚙合過程中，每對齒輪僅嚙合一段時間便要分離，而由后一對輪齒接替。一段時間便要分離，而由后一對輪齒接替。接替時在嚙合線上至少同時有兩對齒廓嚙合。接替時在嚙合線上至少同時有兩對齒廓嚙合。圖圖6-10 6-10 漸開線齒輪正確嚙合條件漸開線齒輪正確嚙合條件6.3.2 標準齒輪的標準安裝標準齒輪的標準安裝6.3.3 連續(xù)傳動條件連續(xù)傳動條件 一對齒廓嚙合傳動是主動輪的齒根推動從一對齒廓嚙合傳動是主動輪的齒根推動從動輪的齒頂開始的，所以開始嚙合點是從動輪的動輪的齒頂開始的，所以開始嚙合點是從動輪的齒頂圓與嚙合線齒頂圓與嚙合線N N1 1N N2

18、 2的交點的交點B B2 2。隨著主動輪。隨著主動輪1 1的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動并推動從動輪動并推動從動輪2 2轉(zhuǎn)動，兩齒廓的接觸點自轉(zhuǎn)動，兩齒廓的接觸點自B B2 2沿沿嚙合線移動，輪嚙合線移動，輪1 1齒廓上的接觸點自齒根向齒頂齒廓上的接觸點自齒根向齒頂移動，輪移動，輪2 2齒廓上的接觸點自齒頂向齒根移動。齒廓上的接觸點自齒頂向齒根移動。終止嚙合點是從動輪的齒頂圓與嚙合線終止嚙合點是從動輪的齒頂圓與嚙合線N N1 1N N2 2的交的交點點B B1 1。線段。線段B B1 1B B2 2是嚙合點的實際軌跡，稱為實際是嚙合點的實際軌跡，稱為實際嚙合線段。嚙合線段。N1、N2稱為嚙合極限點。稱為嚙合極限點

19、。圖圖6-11 齒齒要使齒輪連續(xù)傳動，必須保證在前一對要使齒輪連續(xù)傳動，必須保證在前一對輪齒嚙合點尚未移到輪齒嚙合點尚未移到B B1 1點脫離嚙合前，第二點脫離嚙合前，第二對輪齒能及時到達對輪齒能及時到達B B2 2點進入嚙合。顯然兩輪點進入嚙合。顯然兩輪連續(xù)傳動的條件為：連續(xù)傳動的條件為： 12bB BP 通常把實際嚙合線長度與基圓齒距的比稱通常把實際嚙合線長度與基圓齒距的比稱為重合度，以為重合度，以表示，即表示，即12bB BP 理論上，理論上，=1=1就能保證連續(xù)傳動，但由于齒輪就能保證連續(xù)傳動，但由于齒輪的制造和安裝無誤以及傳動中輪齒的變形等因素，的制造和安裝無誤以及傳動中輪齒的變形等

20、因素，必須使必須使11。重合度的大小，表明同時參與嚙合。重合度的大小，表明同時參與嚙合的齒對數(shù)的多少，其值大則傳動平穩(wěn)，每對輪齒的齒對數(shù)的多少，其值大則傳動平穩(wěn)，每對輪齒承受的載荷也小，相對地提高了齒輪的承載能力。承受的載荷也小，相對地提高了齒輪的承載能力。6.4 漸開線齒輪的切齒原理及變位齒漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介輪簡介6.4.1 漸開線齒輪的切齒原理漸開線齒輪的切齒原理6.4.2 根切現(xiàn)象與最小齒數(shù)根切現(xiàn)象與最小齒數(shù)6.4.3 變位齒輪的概念變位齒輪的概念6.4.1 漸開線齒輪的切齒原理漸開線齒輪的切齒原理齒廓加工方法很多，最常用的是切制法。按其齒廓加工方法很多，最常用的是切制法

21、。按其原理可分成仿形法和范成法兩種。原理可分成仿形法和范成法兩種。1仿形法仿形法仿形法的特點：所采用成形刀具切削刃的形狀，仿形法的特點：所采用成形刀具切削刃的形狀，在其軸向剖面內(nèi)與被切齒輪齒槽的形狀相同。常用在其軸向剖面內(nèi)與被切齒輪齒槽的形狀相同。常用的有盤狀銑刀和指狀銑刀。通常情況下，盤狀銑刀的有盤狀銑刀和指狀銑刀。通常情況下，盤狀銑刀用于加工模數(shù)用于加工模數(shù)m10mm的齒輪；指狀銑刀用于加工的齒輪；指狀銑刀用于加工模數(shù)模數(shù)m =10mm100mm的齒輪，并可用于切制人字的齒輪，并可用于切制人字齒輪。齒輪。圖圖6-12 仿形法切齒仿形法切齒加工時銑刀繞本身軸線轉(zhuǎn)動，同時輪加工時銑刀繞本身軸線

22、轉(zhuǎn)動，同時輪坯沿齒輪軸線方向移動，直到銑出一個齒坯沿齒輪軸線方向移動，直到銑出一個齒槽以后，再將輪坯退回原處，然后轉(zhuǎn)過槽以后，再將輪坯退回原處，然后轉(zhuǎn)過360/z再銑第二個齒槽。依此類推，便可再銑第二個齒槽。依此類推，便可切制出一個齒輪。切制出一個齒輪。仿形法的優(yōu)點是加工方法簡單，不需仿形法的優(yōu)點是加工方法簡單，不需要專門的齒輪加工設(shè)備。缺點是由于銑制要專門的齒輪加工設(shè)備。缺點是由于銑制相同模數(shù)不同齒數(shù)的齒輪是用一組有限數(shù)相同模數(shù)不同齒數(shù)的齒輪是用一組有限數(shù)目的齒輪銑刀來完成的，所選銑刀不可能目的齒輪銑刀來完成的，所選銑刀不可能與要求齒形準確吻合，加工出的齒形不夠與要求齒形準確吻合，加工出的齒

23、形不夠準確，輪齒的分度有誤差，制造精度較低；準確，輪齒的分度有誤差，制造精度較低；由于切削是斷續(xù)的，生產(chǎn)效率低。由于切削是斷續(xù)的，生產(chǎn)效率低。因此，仿形法常用于單件、修配或少因此，仿形法常用于單件、修配或少量生產(chǎn)及齒輪精度要求不高的齒輪加工。量生產(chǎn)及齒輪精度要求不高的齒輪加工。2范成法范成法（a）齒輪插刀加工齒輪）齒輪插刀加工齒輪 （b）范成運動軌跡）范成運動軌跡 圖圖6-13 齒輪插刀齒輪插刀范成法是目前齒輪加工中最常用的一種方范成法是目前齒輪加工中最常用的一種方法。它是運用一對相互嚙合齒輪的共軛齒廓互法。它是運用一對相互嚙合齒輪的共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工齒廓的。范成法加工齒為包絡(luò)線的

24、原理來加工齒廓的。范成法加工齒輪常用的刀具有齒輪插刀、齒條插刀和齒輪滾輪常用的刀具有齒輪插刀、齒條插刀和齒輪滾刀。刀。（1）齒輪插刀）齒輪插刀齒輪插刀是一個具有切削刃的漸開線外齒齒輪插刀是一個具有切削刃的漸開線外齒輪，刀具頂部比正常齒高出，以便切出頂隙部輪，刀具頂部比正常齒高出，以便切出頂隙部分。分。 插齒時，插刀與輪坯嚴格地按定比傳動插齒時，插刀與輪坯嚴格地按定比傳動作范成運動（即嚙合傳動），如圖作范成運動（即嚙合傳動），如圖6-13（b）所示，同時插刀沿輪坯軸線方向作上下往復(fù)所示，同時插刀沿輪坯軸線方向作上下往復(fù)的切削運動，直至全部齒槽切制完畢。為了的切削運動，直至全部齒槽切制完畢。為了防

25、止插刀退刀時擦傷已加工的齒廓表面，在防止插刀退刀時擦傷已加工的齒廓表面，在退刀時，輪坯還須作小距離的讓刀運動。另退刀時，輪坯還須作小距離的讓刀運動。另外，為了切出輪齒的整個高度，插刀還需要外，為了切出輪齒的整個高度，插刀還需要向輪坯中心作徑向進給運動。向輪坯中心作徑向進給運動。圖圖6-14 6-14 齒條插刀加工齒輪齒條插刀加工齒輪 圖圖6-15 6-15 齒輪滾刀加工齒輪齒輪滾刀加工齒輪（2）齒條插刀）齒條插刀如圖如圖6-14所示，齒條插刀又叫梳齒刀。所示，齒條插刀又叫梳齒刀。用齒條插刀切齒是模仿齒輪與齒條的嚙合過程，用齒條插刀切齒是模仿齒輪與齒條的嚙合過程，刀具為齒條狀。齒條插刀的頂部比傳

26、動用的齒刀具為齒條狀。齒條插刀的頂部比傳動用的齒條高出（圓角部分），以便切出傳動時的頂隙條高出（圓角部分），以便切出傳動時的頂隙部分。因齒條的齒廓為一直線，故不論在中線部分。因齒條的齒廓為一直線，故不論在中線（齒厚與齒槽寬相等的直線）上，還是在與中（齒厚與齒槽寬相等的直線）上，還是在與中線平行的其他任一直線上，它們都具有相同的線平行的其他任一直線上，它們都具有相同的齒距齒距p、模數(shù)和壓力角、模數(shù)和壓力角(20)。（3）齒輪滾刀）齒輪滾刀以上兩種刀具都只能間斷地切削，生產(chǎn)以上兩種刀具都只能間斷地切削，生產(chǎn)效率低。目前廣泛采用的齒輪滾刀，能連續(xù)效率低。目前廣泛采用的齒輪滾刀，能連續(xù)切削，生產(chǎn)效率較

27、高。切削，生產(chǎn)效率較高。滾刀轉(zhuǎn)動時相當于齒條移動，這樣便可滾刀轉(zhuǎn)動時相當于齒條移動，這樣便可由范成原理切出漸開線齒廓。滾刀除旋轉(zhuǎn)外，由范成原理切出漸開線齒廓。滾刀除旋轉(zhuǎn)外，還沿輪坯軸線移動，以便切出整個齒寬。滾還沿輪坯軸線移動，以便切出整個齒寬。滾切直齒輪時，為使刀齒螺旋線方向與被切輪切直齒輪時，為使刀齒螺旋線方向與被切輪齒方向一致，在安裝滾刀時需使其軸線與輪齒方向一致，在安裝滾刀時需使其軸線與輪坯端面成一滾刀升角。坯端面成一滾刀升角。用范成法加工齒輪時，只要刀具和被用范成法加工齒輪時，只要刀具和被加工齒輪的模數(shù)加工齒輪的模數(shù)m、壓力角相同，不管加、壓力角相同，不管加工齒輪的齒數(shù)是多少，都可以

28、用同一把滾工齒輪的齒數(shù)是多少，都可以用同一把滾刀來加工。而且加工效率高。刀來加工。而且加工效率高。6.4.2 根切現(xiàn)象與最小齒數(shù)根切現(xiàn)象與最小齒數(shù)用展成法加工齒輪時，有時會出現(xiàn)刀具的頂用展成法加工齒輪時，有時會出現(xiàn)刀具的頂部切入齒根，將齒根部分漸開線齒廓切去的現(xiàn)象稱部切入齒根，將齒根部分漸開線齒廓切去的現(xiàn)象稱之為根切，如圖之為根切，如圖6-16所示。嚴重根切的齒輪削弱了所示。嚴重根切的齒輪削弱了輪齒的抗彎強度，導(dǎo)致傳動的不平穩(wěn)，對傳動十分輪齒的抗彎強度，導(dǎo)致傳動的不平穩(wěn)，對傳動十分不利，因此，應(yīng)盡力避免根切現(xiàn)象的產(chǎn)生。不利，因此，應(yīng)盡力避免根切現(xiàn)象的產(chǎn)生。經(jīng)過分析證明，用范成法切削齒輪時，若刀

29、經(jīng)過分析證明，用范成法切削齒輪時，若刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的交點超過被加工齒具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的交點超過被加工齒輪的嚙合極限點輪的嚙合極限點N1時就會產(chǎn)生根切，如圖時就會產(chǎn)生根切，如圖6-17所示。所示。1不發(fā)生根切的最少齒數(shù)不發(fā)生根切的最少齒數(shù)用齒條型刀具切削齒輪，要不產(chǎn)生根切，必用齒條型刀具切削齒輪，要不產(chǎn)生根切，必須使刀具齒頂線與嚙合線的交點須使刀具齒頂線與嚙合線的交點B不超過嚙合極不超過嚙合極限點限點N1，如圖，如圖6-17所示。即應(yīng)使所示。即應(yīng)使N1ABB1。 2211sin21sinsinmzrPNAN（6.17） 1aBBh m（6.18） 21sin2mzah m

30、 （6.19） 則不根切的最少齒數(shù)：則不根切的最少齒數(shù)： *amin22sinhz （6.20）當當 時，而時，而 時，時， 。*a201h，17minz*a0.8h14minz圖圖6-16 齒輪根切現(xiàn)象齒輪根切現(xiàn)象 圖圖6-17 避免根切的條件避免根切的條件6.4.3 變位齒輪的概念變位齒輪的概念1標準齒輪應(yīng)用的局限性和變位齒輪的概念標準齒輪應(yīng)用的局限性和變位齒輪的概念 （1）采用范成法切制的標準齒輪，齒輪齒）采用范成法切制的標準齒輪，齒輪齒數(shù)不能小于最少齒數(shù)，否則會發(fā)生根切。數(shù)不能小于最少齒數(shù)，否則會發(fā)生根切。 （2）標準齒輪的中心距）標準齒輪的中心距a不能按照實際中心不能按照實際中心距距

31、a的要求進行調(diào)整。的要求進行調(diào)整。 （3）一對標準齒輪副中的小齒輪齒根相對）一對標準齒輪副中的小齒輪齒根相對較弱，齒根抗彎強度差，不能對兩輪的強度較弱，齒根抗彎強度差，不能對兩輪的強度和嚙合性能進行均衡和調(diào)整。和嚙合性能進行均衡和調(diào)整。 在不改變被切齒輪齒數(shù)的情況下，只要在不改變被切齒輪齒數(shù)的情況下，只要改變刀具與輪坯的相對位置就可以避免根切。改變刀具與輪坯的相對位置就可以避免根切。如圖如圖6-18所示，將刀具移出一段距離至實線所示，將刀具移出一段距離至實線位置時，刀具的頂線將不超過位置時，刀具的頂線將不超過N1點，顯然這點，顯然這就不會發(fā)生根切了。這種改變刀具與輪坯相就不會發(fā)生根切了。這種改

32、變刀具與輪坯相對位置而達到不發(fā)生根切的方法稱為變位法，對位置而達到不發(fā)生根切的方法稱為變位法，采用這種方法切制的齒輪稱為變位齒輪。采用這種方法切制的齒輪稱為變位齒輪。 以切制標準齒輪的位置為基準，刀具以切制標準齒輪的位置為基準，刀具由基準位置沿徑向移開的距離用由基準位置沿徑向移開的距離用xm表示，表示，其中其中m為模數(shù)，為模數(shù)，x稱為變位系數(shù)，并規(guī)定刀稱為變位系數(shù)，并規(guī)定刀具離開輪坯中心的變位系數(shù)為正，反之為具離開輪坯中心的變位系數(shù)為正，反之為負。對應(yīng)于負。對應(yīng)于x0、x=0及及x0的變位分別稱的變位分別稱為正變位、零變位及負變位。為正變位、零變位及負變位。2變位齒輪的切制變位齒輪的切制如圖如

33、圖6-19所示，采用齒條型刀具加工所示，采用齒條型刀具加工齒輪時，刀具節(jié)線與輪坯分度圓相切并作純齒輪時，刀具節(jié)線與輪坯分度圓相切并作純滾動，根據(jù)刀具的安裝位置不同，分為加工滾動，根據(jù)刀具的安裝位置不同，分為加工零變位齒輪、正變位齒輪及負變位齒輪三種。零變位齒輪、正變位齒輪及負變位齒輪三種。（1）齒條刀具中線與輪坯分度圓相切：由）齒條刀具中線與輪坯分度圓相切：由于刀具中線上的齒厚等于齒槽寬，因此加工于刀具中線上的齒厚等于齒槽寬，因此加工出來的齒輪在分度圓上的齒槽寬等于齒厚，出來的齒輪在分度圓上的齒槽寬等于齒厚，是標準齒輪。是標準齒輪。（2）齒條刀具中線與輪坯分度圓分離：由）齒條刀具中線與輪坯分度

34、圓分離：由于與刀具中線上的齒頂部分節(jié)線上齒厚小于與刀具中線上的齒頂部分節(jié)線上齒厚小于齒槽寬，因此加工出來的齒輪在分度圓于齒槽寬，因此加工出來的齒輪在分度圓上的齒槽寬小于齒厚，是正變位齒輪。上的齒槽寬小于齒厚，是正變位齒輪。（3）齒條刀具中線與輪坯分度圓相交：由）齒條刀具中線與輪坯分度圓相交：由于與刀具中線平行的刀根部分節(jié)線上齒厚于與刀具中線平行的刀根部分節(jié)線上齒厚大于齒槽寬，因此加工出來的齒輪在分度大于齒槽寬，因此加工出來的齒輪在分度圓上的齒槽寬大于齒厚，是負變位齒輪。圓上的齒槽寬大于齒厚，是負變位齒輪。圖圖6-18 變位齒輪幾何尺寸的變化變位齒輪幾何尺寸的變化圖圖6-19 變位齒輪概念變位齒

35、輪概念6.5 齒輪傳動的失效形式和材料選擇齒輪傳動的失效形式和材料選擇6.5.1 齒輪傳動的失效形式齒輪傳動的失效形式6.5.2 齒輪傳動的材料選擇齒輪傳動的材料選擇6.5.1 齒輪傳動的失效形式齒輪傳動的失效形式齒輪傳動就其裝置而言，有開式、半開齒輪傳動就其裝置而言，有開式、半開式及閉式；就其使用情況來說，有低速、高式及閉式；就其使用情況來說，有低速、高速及輕載、重載；就齒輪材料及熱處理工藝速及輕載、重載；就齒輪材料及熱處理工藝的不同，有較脆或較韌，齒面有較硬或較軟的不同，有較脆或較韌，齒面有較硬或較軟等。因此，齒輪的失效形式也不同。一般來等。因此，齒輪的失效形式也不同。一般來說，齒輪傳動的

36、失效主要是輪齒的失效。其說，齒輪傳動的失效主要是輪齒的失效。其主要失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面主要失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損及齒面塑性變形等。膠合、齒面磨損及齒面塑性變形等。1輪齒折斷輪齒折斷因為輪齒受力時齒根彎曲應(yīng)力最大，因為輪齒受力時齒根彎曲應(yīng)力最大，而且有應(yīng)力集中，因此，輪齒折斷一般發(fā)生而且有應(yīng)力集中，因此，輪齒折斷一般發(fā)生在齒根部分。在齒根部分。輪齒因短時意外的嚴重過載而引起的突輪齒因短時意外的嚴重過載而引起的突然折斷，稱為過載折斷。這主要發(fā)生在脆性然折斷，稱為過載折斷。這主要發(fā)生在脆性材料上（如淬火鋼或鑄鐵）。若輪齒單側(cè)工材料上（如淬火鋼或鑄鐵）。若輪齒單

37、側(cè)工作，其應(yīng)力按脈動循環(huán)變化。若輪齒雙側(cè)工作，其應(yīng)力按脈動循環(huán)變化。若輪齒雙側(cè)工作時，則彎曲應(yīng)力按對稱循環(huán)變化。作時，則彎曲應(yīng)力按對稱循環(huán)變化。為了提高齒輪的抗折斷能力，可采用下為了提高齒輪的抗折斷能力，可采用下列措施：（列措施：（1）用增大齒根過度圓角半徑及）用增大齒根過度圓角半徑及消除加工刀痕的方法來減小齒根應(yīng)力集中；消除加工刀痕的方法來減小齒根應(yīng)力集中；（2）增大軸及支承的剛性，使輪齒接觸線）增大軸及支承的剛性，使輪齒接觸線上受載較為均勻；（上受載較為均勻；（3）采用合理的熱處理）采用合理的熱處理方法使齒芯材料具有足夠的韌性；（方法使齒芯材料具有足夠的韌性；（4）采）采用噴丸、滾壓等工藝

38、措施對齒根表層進行強用噴丸、滾壓等工藝措施對齒根表層進行強化處理。化處理。（a）全齒折斷）全齒折斷 （b）局部齒折斷）局部齒折斷 圖圖6-21 輪齒折斷輪齒折斷圖圖6-21（c） 齒面疲勞點蝕齒面疲勞點蝕2. 齒面疲勞點蝕齒面疲勞點蝕齒輪傳動工作時，齒面間的接觸相當于齒輪傳動工作時，齒面間的接觸相當于軸線平行的兩圓柱滾子間的接觸，在接觸處軸線平行的兩圓柱滾子間的接觸，在接觸處將產(chǎn)生變化的接觸應(yīng)力，在反復(fù)作用下，輪將產(chǎn)生變化的接觸應(yīng)力，在反復(fù)作用下，輪齒表面出現(xiàn)疲勞裂紋，疲勞裂紋擴展的結(jié)果，齒表面出現(xiàn)疲勞裂紋，疲勞裂紋擴展的結(jié)果，使齒面金屬脫落而形成麻點狀凹坑，這種現(xiàn)使齒面金屬脫落而形成麻點狀凹

39、坑，這種現(xiàn)象稱為齒面疲勞點蝕。實踐表明，疲勞點蝕象稱為齒面疲勞點蝕。實踐表明，疲勞點蝕首先出現(xiàn)在齒面節(jié)線附近的齒根部分。發(fā)生首先出現(xiàn)在齒面節(jié)線附近的齒根部分。發(fā)生點蝕后，齒廓形狀遭破壞，齒輪在嚙合過程點蝕后，齒廓形狀遭破壞，齒輪在嚙合過程中會產(chǎn)生劇裂的振動，噪音增大，以至于齒中會產(chǎn)生劇裂的振動，噪音增大，以至于齒輪不能正常工作而使傳動失效輪不能正常工作而使傳動失效。 提高齒面硬度、降低齒面粗糙度、合提高齒面硬度、降低齒面粗糙度、合理選用潤滑油粘度等，都能提高齒面的抗理選用潤滑油粘度等，都能提高齒面的抗點蝕能力。點蝕能力。 3齒面磨損齒面磨損當嚙合齒面間落入磨料性物質(zhì)（如砂當嚙合齒面間落入磨料性

40、物質(zhì)（如砂粒、鐵屑等）時，輪齒工作表面被逐漸磨損，粒、鐵屑等）時，輪齒工作表面被逐漸磨損，使齒輪失去原有的曲面形狀，同時輪齒變薄使齒輪失去原有的曲面形狀，同時輪齒變薄而導(dǎo)致傳動失效，這種磨損稱磨粒磨損。它而導(dǎo)致傳動失效，這種磨損稱磨粒磨損。它是開式傳動的主要失效形式之一。改用閉式是開式傳動的主要失效形式之一。改用閉式傳動是避免齒面磨損最有效的辦法。傳動是避免齒面磨損最有效的辦法。4齒面膠合齒面膠合在高速重載傳動中，常因嚙合區(qū)溫度在高速重載傳動中，常因嚙合區(qū)溫度升高而引起潤滑失效，致使兩齒面金屬直升高而引起潤滑失效，致使兩齒面金屬直接接觸并發(fā)生粘著，當兩齒面相對運動時，接接觸并發(fā)生粘著，當兩齒面

41、相對運動時，較軟的齒面沿滑動方向被撕下而形成溝紋，較軟的齒面沿滑動方向被撕下而形成溝紋，這種現(xiàn)象稱為齒面膠合，如圖這種現(xiàn)象稱為齒面膠合，如圖6-23所示。所示。在低速重載傳動中，由于齒面間的潤滑油在低速重載傳動中，由于齒面間的潤滑油膜不易形成也可能產(chǎn)生膠合破壞。膜不易形成也可能產(chǎn)生膠合破壞。提高齒面硬度和減小粗糙度值能增強提高齒面硬度和減小粗糙度值能增強抗膠合能力。對于低速傳動采用粘度較大抗膠合能力。對于低速傳動采用粘度較大的潤滑油；對于高速傳動采用含抗膠合添的潤滑油；對于高速傳動采用含抗膠合添加劑的潤滑油也很有效。加劑的潤滑油也很有效。 圖圖6-22 齒面磨損齒面磨損 圖圖6-23 齒面膠合

42、齒面膠合5齒面塑性變形齒面塑性變形齒面塑性變形常發(fā)生的齒面材料較軟、低速齒面塑性變形常發(fā)生的齒面材料較軟、低速重載的傳動中。是因過載使齒面油膜破壞，摩擦重載的傳動中。是因過載使齒面油膜破壞，摩擦力劇增，使齒面表層的材料沿摩擦力方向流動，力劇增，使齒面表層的材料沿摩擦力方向流動，在從動輪的齒面節(jié)線處產(chǎn)生凸起，而在主動輪的在從動輪的齒面節(jié)線處產(chǎn)生凸起，而在主動輪的齒面節(jié)線處產(chǎn)生凹溝，這種現(xiàn)象稱為齒面塑性變齒面節(jié)線處產(chǎn)生凹溝，這種現(xiàn)象稱為齒面塑性變形。形。如圖如圖6-24所示，齒面塑性變形破壞了齒廓形所示，齒面塑性變形破壞了齒廓形狀，影響了齒輪的正確嚙合。適當提高齒面硬度狀，影響了齒輪的正確嚙合。適

43、當提高齒面硬度和潤滑油粘度可以防止或減輕齒面的塑性變形。和潤滑油粘度可以防止或減輕齒面的塑性變形。圖圖6-24 齒面塑性變形齒面塑性變形6.5.2 齒輪傳動的材料選擇齒輪傳動的材料選擇由齒輪的失效形式可知，為了使齒輪能夠由齒輪的失效形式可知，為了使齒輪能夠正常地工作，輪齒表面應(yīng)該有較高的硬度，以正常地工作，輪齒表面應(yīng)該有較高的硬度，以增強它的抗點蝕、抗磨損、抗膠合和抗塑性變增強它的抗點蝕、抗磨損、抗膠合和抗塑性變形的能力；輪齒芯部應(yīng)該有較好的韌性，以增形的能力；輪齒芯部應(yīng)該有較好的韌性，以增強它承受沖擊載荷的能力。齒輪的常用材料是強它承受沖擊載荷的能力。齒輪的常用材料是鍛鋼，如各種碳素結(jié)構(gòu)鋼和

44、合金結(jié)構(gòu)鋼。只有鍛鋼，如各種碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。只有當齒輪的尺寸較大當齒輪的尺寸較大(400mm600mm)或結(jié)或結(jié)構(gòu)復(fù)雜不容易鍛造時，才采用鑄鋼。在一些低構(gòu)復(fù)雜不容易鍛造時，才采用鑄鋼。在一些低速輕載的開式速輕載的開式齒輪傳動中，也常采用鑄鐵齒輪。在高速、齒輪傳動中，也常采用鑄鐵齒輪。在高速、小功率、精度要求不高或需要低噪音的特殊小功率、精度要求不高或需要低噪音的特殊齒輪傳動中，可以采用非金屬材料齒輪。齒輪傳動中，可以采用非金屬材料齒輪。對齒輪材料性能的基本要求為：齒面要對齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌，良好的加工工藝性能及熱處硬，齒芯要韌，良好的加工工藝性能及熱處理性能。

45、理性能。按照齒輪熱處理后齒面硬度的高低，分按照齒輪熱處理后齒面硬度的高低，分為軟齒面齒輪傳動為軟齒面齒輪傳動(齒面硬度齒面硬度350HBS)和硬和硬齒面齒輪傳動齒面齒輪傳動(齒面硬度齒面硬度350HBS)兩類。兩類。 1常用的齒輪材料常用的齒輪材料常用的齒輪材料是各種牌號的優(yōu)質(zhì)碳素常用的齒輪材料是各種牌號的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵和鑄鋼等。表鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵和鑄鋼等。表6-4列出列出了常用的齒輪材料及其熱處理后的硬度。了常用的齒輪材料及其熱處理后的硬度。2齒輪材料的選擇原則齒輪材料的選擇原則（1）閉式軟齒面齒輪傳動常用的材料有）閉式軟齒面齒輪傳動常用的材料有35，45，40Gr和和35

46、SiMn，經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火處理。，經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火處理。由于小齒輪輪齒工作次數(shù)較多，可使其齒面由于小齒輪輪齒工作次數(shù)較多，可使其齒面硬度比大齒輪的高出硬度比大齒輪的高出2550 HBS。此類材料。此類材料的特點是制造方便，多用于對強度、速度和的特點是制造方便，多用于對強度、速度和精度要求不高的一般機械傳動中。精度要求不高的一般機械傳動中。（2）閉式硬齒面齒輪傳動常用的材料有）閉式硬齒面齒輪傳動常用的材料有20，20Gr，20GrMnTi表面滲碳淬火和表面滲碳淬火和45，40Gr表面表面淬火或整體淬火，一般齒面硬度為淬火或整體淬火，一般齒面硬度為4565HRC。此類材料的特點是制造較復(fù)雜，精度要求高，多

47、此類材料的特點是制造較復(fù)雜，精度要求高，多用于高速、重載及精密機械中。用于高速、重載及精密機械中。（3）當齒輪尺寸較大（如直徑大于）當齒輪尺寸較大（如直徑大于400600mm）而輪坯不易鍛造時，可采用鑄鋼；開式低速傳動而輪坯不易鍛造時，可采用鑄鋼；開式低速傳動可采用灰口鑄鐵；球墨鑄鐵有時可代替鑄鋼?？刹捎没铱阼T鐵；球墨鑄鐵有時可代替鑄鋼。常用的齒輪材料見課本常用的齒輪材料見課本87頁頁6.6 漸開線直齒圓柱齒輪傳動的工漸開線直齒圓柱齒輪傳動的工作能力分析作能力分析6.6.1 齒輪受力分析齒輪受力分析6.6.2 齒輪傳動的精度及其選擇齒輪傳動的精度及其選擇6.6.3 輪齒彎曲強度分析輪齒彎曲強度

48、分析6.6.4 齒輪傳動設(shè)計步驟和參數(shù)選擇齒輪傳動設(shè)計步驟和參數(shù)選擇6.6.5 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計6.6.6 齒輪傳動的潤滑和維護齒輪傳動的潤滑和維護6.6.7 齒輪傳動設(shè)計應(yīng)用實例齒輪傳動設(shè)計應(yīng)用實例6.6.1 齒輪受力分析齒輪受力分析一對標準直齒圓柱齒輪按標準中心距安一對標準直齒圓柱齒輪按標準中心距安裝，其齒廓在節(jié)點裝，其齒廓在節(jié)點P接觸，當忽略嚙合面間的接觸，當忽略嚙合面間的摩擦力時，可將沿嚙合線作用在齒面上的法摩擦力時，可將沿嚙合線作用在齒面上的法向力分解為圓周力與徑向力，由此得到向力分解為圓周力與徑向力，由此得到costg2tntr11tFFFFdTF（6.21） 式中，式中，

49、 為小齒輪上的轉(zhuǎn)矩（為小齒輪上的轉(zhuǎn)矩（Nmm）；）；1161055. 9nPTP為傳遞的功率（為傳遞的功率（kW）；）；n1為小齒輪的轉(zhuǎn)速（為小齒輪的轉(zhuǎn)速（ ）；）；d1為小齒輪的分度直（為小齒輪的分度直（mm）；）； a為嚙合角，對標準齒輪為嚙合角，對標準齒輪a=20o。minr圓周力的方向在主動輪上與運動方向圓周力的方向在主動輪上與運動方向相反，在從動輪上與運動方向相同。徑向力相反，在從動輪上與運動方向相同。徑向力 Fr的方向分別指向各自的輪心。的方向分別指向各自的輪心。理論理論Fn上應(yīng)沿齒寬均勻分布，但由于軸上應(yīng)沿齒寬均勻分布，但由于軸和軸承的變形、傳動裝置的制造和安裝誤差和軸承的變形、

50、傳動裝置的制造和安裝誤差等原因，載荷分布并不均勻，而出現(xiàn)載荷集等原因，載荷分布并不均勻，而出現(xiàn)載荷集中現(xiàn)象。軸和軸承的剛度越小、齒寬越寬，中現(xiàn)象。軸和軸承的剛度越小、齒寬越寬，載荷集中越嚴重。齒輪制造誤差及輪齒變形載荷集中越嚴重。齒輪制造誤差及輪齒變形等原因，還會引起附加動載荷。因此，計算等原因，還會引起附加動載荷。因此，計算齒輪強度時，通常用計算載荷齒輪強度時，通常用計算載荷KFn代替名義代替名義載荷載荷Fn。K即為載荷系數(shù)。即為載荷系數(shù)。 圖圖6-25 受力分析受力分析6.6.2 齒輪傳動的精度及其選擇齒輪傳動的精度及其選擇在漸開線圓柱齒輪和圓錐齒輪精度標準在漸開線圓柱齒輪和圓錐齒輪精度標

51、準（GB10009588和和GB1136589）中，規(guī)定了）中，規(guī)定了12個精度等級，按精度高低依次為個精度等級，按精度高低依次為112級，常用的是級，常用的是69級。根據(jù)對運動準確性、傳動平穩(wěn)性和載荷分級。根據(jù)對運動準確性、傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求不同，將齒輪的各項公差分為布均勻性的要求不同，將齒輪的各項公差分為3個個組：第組：第、第、第和第和第公差組。設(shè)計時可參考表公差組。設(shè)計時可參考表6-6選取精度等級。選取精度等級。1齒面接觸疲勞強度計算齒面接觸疲勞強度計算齒面點蝕是因為接觸應(yīng)力過大而引起的。齒面點蝕是因為接觸應(yīng)力過大而引起的。因此，為防止齒面過早產(chǎn)生疲勞點蝕，在強因此，為防止

52、齒面過早產(chǎn)生疲勞點蝕，在強度計算時，應(yīng)使齒面節(jié)線附近產(chǎn)生的最大接度計算時，應(yīng)使齒面節(jié)線附近產(chǎn)生的最大接觸應(yīng)力小于或等于齒輪材料的接觸疲勞許用觸應(yīng)力小于或等于齒輪材料的接觸疲勞許用應(yīng)力。即（有關(guān)公式見課本應(yīng)力。即（有關(guān)公式見課本89頁）頁）應(yīng)用上述公式時應(yīng)注意以下幾點：應(yīng)用上述公式時應(yīng)注意以下幾點：（1）兩齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等；）兩齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等；（2）若兩輪材料齒面硬度不同，則兩輪的）若兩輪材料齒面硬度不同，則兩輪的接觸疲勞許用應(yīng)力不同，進行強度計算時接觸疲勞許用應(yīng)力不同，進行強度計算時應(yīng)選用較小值；應(yīng)選用較小值；（3）齒輪傳動的接觸疲勞強度取決于齒輪）齒輪傳動的接觸疲勞強度取決于齒

53、輪直徑（齒輪的大?。┗蛑行木啵磁c的乘直徑（齒輪的大?。┗蛑行木啵磁c的乘積有關(guān)，而與模數(shù)的大小無關(guān)。積有關(guān)，而與模數(shù)的大小無關(guān)。輪齒齒根的彎曲疲勞強度計算是為了輪齒齒根的彎曲疲勞強度計算是為了防止輪齒根部的疲勞折斷。輪齒的疲勞折防止輪齒根部的疲勞折斷。輪齒的疲勞折斷主要與齒根彎曲應(yīng)力的大小有關(guān)。為簡斷主要與齒根彎曲應(yīng)力的大小有關(guān)。為簡化計算，假定全部載荷由一對輪齒承擔，化計算，假定全部載荷由一對輪齒承擔，且載荷作用于齒頂時齒根部分產(chǎn)生的彎曲且載荷作用于齒頂時齒根部分產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。應(yīng)力最大。 圖圖6-26 輪齒彎曲及危險截面輪齒彎曲及危險截面輪齒的折斷位置一般發(fā)生在齒根部的輪齒的折斷位置

54、一般發(fā)生在齒根部的危險截面處。危險截面可用危險截面處。危險截面可用30切線法來切線法來確定，即作與輪齒對稱中心線成確定，即作與輪齒對稱中心線成30角并角并與齒根過渡曲線相切的兩條直線，鏈接兩與齒根過渡曲線相切的兩條直線，鏈接兩個切點的截面即為齒根的危險截面，如圖個切點的截面即為齒根的危險截面，如圖6-26所示。所示。一般情況下，設(shè)計時已知：齒輪傳動一般情況下，設(shè)計時已知：齒輪傳動的功率、轉(zhuǎn)速、傳動比、工作機和原動機的功率、轉(zhuǎn)速、傳動比、工作機和原動機的特性；外形尺寸和中心距等特殊限制；的特性；外形尺寸和中心距等特殊限制；壽命、可靠性等。壽命、可靠性等。設(shè)計內(nèi)容：確定齒輪傳動的主要參數(shù)、設(shè)計內(nèi)容

55、：確定齒輪傳動的主要參數(shù)、幾何尺寸、結(jié)構(gòu)和精度等，并繪制齒輪工幾何尺寸、結(jié)構(gòu)和精度等，并繪制齒輪工作圖。作圖。齒輪傳動設(shè)計步驟如下：齒輪傳動設(shè)計步驟如下：1確定齒輪的材料和熱處理方法確定齒輪的材料和熱處理方法。確定出大。確定出大小齒輪的硬度值和許用應(yīng)力。小齒輪的硬度值和許用應(yīng)力。2按疲勞強度條件確定基本參數(shù)按疲勞強度條件確定基本參數(shù)。3確定齒數(shù)確定齒數(shù)。確定小齒輪齒數(shù)時，應(yīng)滿足。確定小齒輪齒數(shù)時，應(yīng)滿足 17,一般取一般取 =2040。4模數(shù)模數(shù)。在滿足彎曲強度的條件下取較小的。在滿足彎曲強度的條件下取較小的模數(shù)。模數(shù)。1z1z5齒寬系數(shù)。齒寬系數(shù)。齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) ，一般取，一般取 =0.2

56、0.4。6根據(jù)設(shè)計準則校核齒面接觸疲勞強度或齒根據(jù)設(shè)計準則校核齒面接觸疲勞強度或齒根彎曲疲勞強度。根彎曲疲勞強度。7計算齒輪的幾何尺寸。計算齒輪的幾何尺寸。8確定齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸。確定齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸。9確定齒輪精度并繪制齒輪工作圖。確定齒輪精度并繪制齒輪工作圖。1dbdd齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括合理選擇齒輪的齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括合理選擇齒輪的結(jié)構(gòu)型式，依據(jù)經(jīng)驗公式確定齒輪的輪轂、輪輻、結(jié)構(gòu)型式，依據(jù)經(jīng)驗公式確定齒輪的輪轂、輪輻、輪緣等各部分的尺寸及繪制齒輪的零件工作圖等。輪緣等各部分的尺寸及繪制齒輪的零件工作圖等。下面介紹常見的齒輪結(jié)構(gòu)型式。下面介紹常見的齒輪結(jié)構(gòu)型式。1齒輪軸齒輪軸當圓柱齒輪的

57、齒根圓至鍵槽底部的距當圓柱齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離離 ，或當圓錐齒輪小端的的，或當圓錐齒輪小端的的齒根圓至鍵槽底部的距離齒根圓至鍵槽底部的距離 時時,應(yīng)將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸。應(yīng)將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸。 x(2 2.5)m(2 2.5)mx圖圖6-27 齒輪軸齒輪軸2實體式齒輪實體式齒輪當齒輪的齒頂圓直徑當齒輪的齒頂圓直徑 200mm時，時，可采用實體式結(jié)構(gòu)（如圖可采用實體式結(jié)構(gòu)（如圖6-28所示）。這種所示）。這種結(jié)構(gòu)型式的齒輪常用鍛鋼制造。結(jié)構(gòu)型式的齒輪常用鍛鋼制造。3腹板式齒輪、實體式齒輪、腹板式齒輪腹板式齒輪、實體式齒輪、腹板式齒輪當齒輪的齒頂圓當齒輪的齒頂圓 =2

58、00500mm時，時，可采用腹板式結(jié)構(gòu)（如圖可采用腹板式結(jié)構(gòu)（如圖6-29所示）。這種所示）。這種結(jié)構(gòu)的齒輪一般多用鍛鋼制造。結(jié)構(gòu)的齒輪一般多用鍛鋼制造。adad圖圖6-28 實體式齒輪實體式齒輪圖圖6-29 腹板式腹板式 4輪輻式齒輪輪輻式齒輪當齒輪的齒頂直徑當齒輪的齒頂直徑 500mm時，可采時，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)（如圖用輪輻式結(jié)構(gòu)（如圖6-30所示）。這種結(jié)構(gòu)的所示）。這種結(jié)構(gòu)的齒輪常采用鑄鋼或鑄鐵制造。齒輪常采用鑄鋼或鑄鐵制造。ad 圖圖6-30 輪輻式齒輪輪輻式齒輪 6.6.6 齒輪傳動的潤滑和維護1潤滑潤滑齒輪傳動由于嚙合齒面間會發(fā)生摩擦和磨齒輪傳動由于嚙合齒面間會發(fā)生摩擦和磨損，因

59、而造成動力消耗、發(fā)熱、降低齒輪使用損，因而造成動力消耗、發(fā)熱、降低齒輪使用壽命。良好的潤滑不僅能提高傳動效率，減少壽命。良好的潤滑不僅能提高傳動效率，減少磨損，還能散熱、防銹、防蝕，從而改善工作磨損，還能散熱、防銹、防蝕，從而改善工作條件，利于保證傳動的預(yù)期工作壽命。條件，利于保證傳動的預(yù)期工作壽命。開式齒輪傳動通常采用人工定期潤滑，可開式齒輪傳動通常采用人工定期潤滑，可采用潤滑油或潤滑脂。閉式齒輪傳動的潤滑方采用潤滑油或潤滑脂。閉式齒輪傳動的潤滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度式根據(jù)齒輪的圓周速度v的大小分為浸油潤滑和的大小分為浸油潤滑和噴油潤滑兩種。噴油潤滑兩種。（1）浸油潤滑）浸油潤滑。如圖如圖6

60、-31（a）所示，當圓周）所示，當圓周速度速度12m/s時，由于圓周速度大，齒輪攪油劇時，由于圓周速度大，齒輪攪油劇烈，且粘附在齒廓面上的油易被甩掉，因此宜烈，且粘附在齒廓面上的油易被甩掉，因此宜采用噴油潤滑。采用噴油潤滑。1齒廓的形成齒廓的形成 如圖如圖6-32（a）所示，當發(fā)生面沿基圓柱）所示，當發(fā)生面沿基圓柱作純滾動時，發(fā)生面上與基圓柱母線作純滾動時，發(fā)生面上與基圓柱母線NN平行平行的任一直線的任一直線KK的軌跡，即為漸開線曲面。的軌跡，即為漸開線曲面。 齒廓曲面與齒輪端面的交線仍為漸開線。齒廓曲面與齒輪端面的交線仍為漸開線。 （a a）圓柱直齒輪漸開線曲面）圓柱直齒輪漸開線曲面 （b