機(jī)械設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)重點(diǎn)知識(shí)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)重點(diǎn)知識(shí)自鎖條件：自鎖 當(dāng)時(shí) 時(shí)，F(xiàn)0 ，這表明要使滑塊下滑，必須改變F力的方向，即F力也為驅(qū)動(dòng)力才行，否則單憑軸向力Fa的作用，無(wú)論其多大，滑塊都不會(huì)自動(dòng)下滑。這種現(xiàn)象稱為螺旋副的自鎖。 非矩形螺紋的自鎖條件： 為了防止螺紋在軸向力的作用下自動(dòng)松開(kāi)，用于聯(lián)接的螺紋必須滿足自鎖條件。 2.3 機(jī)械制造常用螺紋 三角螺紋 其牙形為等腰三角形，主要有普通螺紋和管螺紋，其當(dāng)量摩擦角大，自鎖性好，且強(qiáng)度高，主要用于聯(lián)接。普通螺紋多用于緊固聯(lián)接，管螺紋則用于緊密聯(lián)接。 普通螺紋=60的三角形米制螺紋稱為普通螺紋。 粗牙螺紋同一公稱直徑的普通螺紋中螺距最大的稱為粗牙螺紋。 細(xì)牙螺紋其余螺距

2、的其他螺紋均稱為細(xì)牙螺紋。它的升角小、小徑大，自鎖性能好、強(qiáng)度高，但不耐磨、易滑扣，適用于薄壁零件、受動(dòng)載荷的零件和微調(diào)機(jī)構(gòu)。 管聯(lián)接螺紋分類：普通細(xì)牙螺紋、非螺紋密封的管螺紋、用螺紋密封的管螺紋和米制錐管螺紋。管螺紋公稱直徑是管子的公稱通徑。 梯形螺紋和鋸齒形螺紋：其牙側(cè)角都比三角螺紋的小的多，而且有較大的間隙便于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，從而可減少摩擦和提高效率，常用于傳動(dòng)。 普通螺栓聯(lián)接螺栓與孔之間有間隙。這種聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是加工簡(jiǎn)便，成本低，使用時(shí)不受被聯(lián)接件材料的限制，故應(yīng)用極廣。 鉸制孔用螺栓聯(lián)接其螺桿外徑與螺栓孔的內(nèi)徑具有同一基本尺寸，常采用基孔制過(guò)渡配合( H7/m6 ； H7/n6）。它能精確

3、固定被聯(lián)接件的相對(duì)位置，但孔的加工精度要求較高，適用于承受垂直于螺栓軸線的橫向載荷。2.4 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件 1螺紋聯(lián)接的基本類型 1）螺栓聯(lián)接 2）螺釘聯(lián)接 螺釘直接旋入被聯(lián)接件的螺紋孔中，省去了螺母，因此結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單。但這種聯(lián)接不宜經(jīng)常裝拆，以免被聯(lián)接件的螺紋孔磨損而修復(fù)困難。3）雙頭螺柱聯(lián)接 雙頭螺柱多用于較厚的被聯(lián)接件或?yàn)榱私Y(jié)構(gòu)緊湊而采用盲孔的聯(lián)接。雙頭螺柱聯(lián)接允許多次裝拆而不損壞被聯(lián)接零件。 4）緊定螺釘聯(lián)接 緊定螺釘聯(lián)接是擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一個(gè)零件的表面或頂入相應(yīng)的凹坑中，以固定兩零件的相對(duì)位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。 2.5 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松

4、預(yù)緊力聯(lián)接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用。這個(gè)預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力 (用F表示）。預(yù)緊力的目的增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和密封性，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移。對(duì)于重要的螺紋聯(lián)接，為了保證螺紋聯(lián)接的可靠性、強(qiáng)度和密封性，在裝配時(shí)應(yīng)控制其預(yù)緊力。 1擰緊力矩 螺紋聯(lián)接的擰緊力矩T等于克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩 T2之和式中：Fa軸向力，對(duì)于不承受軸向工作載荷的螺紋，F(xiàn)a = F ；對(duì)于M10M68粗牙普通螺紋的鋼制螺栓，可簡(jiǎn)化為 2螺紋聯(lián)接的防松 螺紋聯(lián)接防松的根本問(wèn)題在于防止螺旋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 1）利用附加摩擦力防松 摩擦防松 彈簧墊片防松對(duì)頂螺母防松

5、尼龍圈鎖緊螺母防松2）采用專門防松元件防松機(jī)械防松 槽型螺母和開(kāi)口銷防松圓螺母和帶翅墊片防松六角螺母和止動(dòng)墊片防松串聯(lián)鋼絲防松3）其他方法防松永久防松 沖點(diǎn)法防松粘合法防松焊接法防松1松螺栓聯(lián)接 強(qiáng)度條件：式中：d1螺紋小徑，mm； 許用拉應(yīng)力，MPa。驗(yàn)算公式：設(shè)計(jì)公式：1) 僅承受預(yù)緊力的普通螺栓聯(lián)接 強(qiáng)度驗(yàn)算公式 強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式 2緊螺栓聯(lián)接 螺栓組聯(lián)接：z個(gè)螺栓組成的螺栓組聯(lián)接，并且橫向載荷的作用線通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心 2) 承受工作剪力的鉸制孔用螺栓聯(lián)接 擠壓強(qiáng)度條件 或剪切強(qiáng)度條件 式中：F為螺栓所受的工作剪力,N；d0為螺栓剪切面的直徑，mm；1，2分別為螺栓桿與孔壁擠壓面的高度，

6、mm,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使1.25d0；P為螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力, Mpa，計(jì)算時(shí)取兩者較小值； 為螺栓材料的許用切應(yīng)力，MPa。 3) 同時(shí)承受預(yù)緊力和軸向工作拉力的普通螺栓聯(lián)接 在圖示的壓力容器中，設(shè)內(nèi)部壓強(qiáng)為P，螺栓數(shù)為z ，則容器周圍每個(gè)螺栓平均承受的軸向工作載荷為F，并且與螺栓軸線重合。這種受力形式通常采用普通螺栓聯(lián)接。 強(qiáng)度驗(yàn)算公式： 強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 1. 受轉(zhuǎn)矩作用的螺栓組連接 1) 普通螺栓連接 轉(zhuǎn)矩作用在連接的接合面內(nèi)，各螺栓到接合面幾何中心的距離不等。 假設(shè)條件：1）各螺栓的預(yù)緊力相同，由此產(chǎn)生的摩擦力相等，并集中作用在螺栓中心處。2）各螺栓的中心到螺栓組對(duì)稱中心O連線為力臂

7、，記為ri，與相應(yīng)的摩擦力。垂直。力平衡條件：對(duì)于 2) 鉸制孔用螺栓連接 假設(shè)條件：1）被連接件為剛體，受載后接合面保持平面；2）各螺栓的剪切剛度相同。 變形協(xié)調(diào)條件：各螺栓的工作剪力與剪切變形量成正比，也與螺栓軸線到螺栓組的對(duì)稱中心成正比。即或 力平衡條件：或聯(lián)解對(duì)于 2. 受翻轉(zhuǎn)力矩作用的螺栓組連接翻轉(zhuǎn)力矩M作用在通過(guò)x-x軸并垂直連接接合面的對(duì)稱平面內(nèi)。 假設(shè)條件：1）底板為剛體，受載后保持平面；2）地基與螺栓為彈性體；3）底板在M作用下繞o-o軸傾轉(zhuǎn)；4）各螺栓預(yù)緊力相等力平衡條件：聯(lián)解受力最大的螺栓的總的拉力為滑動(dòng)螺旋的失效形式和材料螺旋受力：滑動(dòng)螺旋工作時(shí)，螺桿承受軸向載荷和轉(zhuǎn)矩

8、；螺桿和螺母的螺紋牙承受擠壓、彎曲和剪切?；瑒?dòng)螺旋的失效形式有：螺紋磨損，螺桿斷裂，螺紋牙根剪斷和彎斷，受壓螺桿很長(zhǎng)時(shí)還可能失穩(wěn)。重點(diǎn)、難點(diǎn)：1）掌握鍵聯(lián)接的類型及應(yīng)用。 2）掌握平鍵鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。3）掌握花鍵聯(lián)接類型及應(yīng)用。4）掌握銷聯(lián)接類型、特點(diǎn)、應(yīng)用?；疽?1）掌握鍵聯(lián)接的類型及應(yīng)用。 2）掌握平鍵鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。 3）了解花鍵聯(lián)接類型及應(yīng)用。 4）了解花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。 5）掌握銷聯(lián)接類型、特點(diǎn)、應(yīng)用。 6）了解過(guò)盈聯(lián)接及型面聯(lián)接。 第2章軸 轂 連 接 鍵連接的類型 鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵等。 1平鍵連接 平鍵：普通平鍵和導(dǎo)向平鍵。定心性較好、裝拆方便

9、。 導(dǎo)向平鍵 導(dǎo)向平鍵連接能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)連接?；瑒?dòng)平鍵 滑動(dòng)平鍵連接能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)連接。 2半圓鍵連接 半圓鍵連接具有良好的定心性能。半圓鍵能在軸槽中擺動(dòng)以適應(yīng)轂槽底面，裝配方便。但鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，適用于輕載連接。 錐形軸端采用半圓鍵連接在工藝上較為方便。 3楔鍵連接 楔鍵的上下面是工作面，產(chǎn)生很大的預(yù)緊力Fn。工作時(shí)主要靠接觸面上的摩擦力fFn傳遞轉(zhuǎn)矩T,并能承受單方向的軸向力。楔鍵僅適用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的連接。 4切向鍵連接 在重型機(jī)械中常采用切向鍵連接。鍵的工作面為窄面，其上的工作壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)雙

10、向傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，可用兩對(duì)切向鍵并分布成120130。 鍵連接的設(shè)計(jì)過(guò)程2.1.3 花鍵連接 花鍵連接軸和輪轂孔周向均布的多個(gè)鍵齒構(gòu)成的連接。 組成：外花鍵，內(nèi)花鍵。 特點(diǎn)：花鍵連接比平鍵連接的承載能力高，對(duì)軸的削弱程度?。X淺、應(yīng)力集中?。?，定心好和導(dǎo)向性能好。它適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)?；频倪B接。 2.2 銷連接 銷的主要用途：固定零件之間的相對(duì)位置，并可傳遞不大的載荷。 常用材料：35，45鋼。 分類及特點(diǎn)：1.按銷的用途分1）定位銷固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置，起定位作用，是組合加工和裝配時(shí)必不可少的；2）連接銷可用于傳遞不大的載荷，主要用于軸轂連接；3）安全銷作安全裝置中的過(guò)載剪斷元

11、件，保護(hù)機(jī)器中的重要零件?；疽?1）了解帶的類型及應(yīng)用。 2）掌握V帶傳動(dòng)的特點(diǎn)。3）掌握彈性滑動(dòng)和打滑的概念及區(qū)別。4）掌握V帶傳動(dòng)的傳力特性、失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及設(shè)計(jì)方法。5）了解帶傳動(dòng)的張緊方法。重點(diǎn)：1）彈性滑動(dòng)和打滑的概念及區(qū)別。 2）帶傳動(dòng)的傳力特性、應(yīng)力分析、失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 難點(diǎn)：1）帶傳動(dòng)的工作情況分析。 2）V帶傳動(dòng)的選擇計(jì)算及帶輪結(jié)構(gòu)。 第3章帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)的工作原理：帶輪機(jī)構(gòu)主要由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的傳動(dòng)帶組成，當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪時(shí)，借助帶輪和帶間的摩擦或嚙合，傳遞兩軸(或多軸)間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 特點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉、不需潤(rùn)滑、可以緩沖。

12、3.1.2 帶傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 因帶是彈性體，能緩和載荷沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)噪聲； 過(guò)載時(shí)將引起帶在帶輪上打滑，可防止其他零件損壞； 制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)那樣嚴(yán)格； 可增加帶長(zhǎng)以適應(yīng)中心距較大的工作條件(可達(dá)15 m) 。 缺點(diǎn)： 帶與帶輪的彈性滑動(dòng)使傳動(dòng)比不準(zhǔn)確，效率較低，壽命較短； 傳遞同樣大的圓周力時(shí)，外廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動(dòng)大； 不宜用于高溫、易燃等場(chǎng)合。 平帶與V帶傳動(dòng)力的比較 平帶傳動(dòng)帶與輪緣表面間的極限摩力 V帶傳動(dòng)帶與輪緣表面間的極限摩力令則 結(jié)論：V帶傳遞功率的能力比平帶傳動(dòng)大得多。在傳遞相同的功率時(shí)，若采用V帶傳動(dòng)將得到比較緊湊的結(jié)構(gòu)。 普通V帶型號(hào)：有Y，Z

13、，A，B，C，D，E七種型號(hào)。 V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，各型號(hào)的截面尺寸見(jiàn)下表。 窄V帶型號(hào)：有SPZ，SPA，SPB，SPC四種型號(hào)。 注意：YE，截面尺寸增大，承載能力增加。 3.3 帶傳動(dòng)的工作情況分析 3.3.1 帶傳動(dòng)的受力分析 1帶傳動(dòng)的有效拉力 張緊力靜止時(shí)，帶在帶輪兩邊的拉力均為初拉力F0。 緊邊工作時(shí)進(jìn)入主動(dòng)輪一邊的帶被進(jìn)一步拉緊，稱為緊邊，拉力由F0 增大到F1 并稱為緊邊拉力。 松邊進(jìn)入從動(dòng)輪一邊的帶相應(yīng)被放松，稱為松邊，拉力由F0 減小到F2 并稱為松邊拉力。 有效拉力緊邊拉力F1 和松邊拉力F2 之差稱為有效拉力F，此力也等于帶和帶輪整個(gè)接觸面上的摩擦力的總和。 若帶的總長(zhǎng)不變

14、，緊邊拉力的增量應(yīng)等于松邊拉力的減量，即 帶傳動(dòng)傳遞的功率（kW）表示為式中：F為有效拉力(N)，為帶速(m/s)。 分析：當(dāng)傳遞的功率增大時(shí)，有效拉力F也相應(yīng)增大，即要求帶和帶輪接觸面上有更大的摩擦力來(lái)維持傳動(dòng)。但是，當(dāng)其他條件不變且張緊力F0一定時(shí)，帶傳動(dòng)的摩擦力存在一極限值，就是帶所能傳遞的最大有效拉力Fmax。當(dāng)帶傳動(dòng)的有效拉力超過(guò)這個(gè)極限值時(shí)，帶就在帶輪上打滑。即將打滑時(shí)F1和F2有下列關(guān)系撓性體摩擦的歐拉公式。 該公式為忽略了離心力等條件下?lián)闲泽w摩擦的歐拉公式，式中包角，rad；e為自然對(duì)數(shù)的底，e=2.718。 從前面公式可得出帶所能傳遞的最大有效拉力Fmax為 結(jié)論：帶傳動(dòng)的最

15、大有效拉力與初拉力、包角以及摩擦系數(shù)有關(guān)，增大包角、摩擦系數(shù)和初拉力F0，最大有效拉力Fmax將增大，且與F0 成正比。但若F0 過(guò)大，將使帶的工作壽命縮短。 分析： 包角越大傳動(dòng)的最大有效拉力Fmax越大：1）計(jì)算時(shí)要用小輪上包角1；2）理論上應(yīng)松邊在上；3）打滑一定發(fā)生在小輪上；4）通常1120，最小為90；5）包角不能過(guò)小限制了帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比。 摩擦系數(shù)越大傳動(dòng)的最大有效拉力Fmax越大：1）對(duì)于V帶計(jì)算時(shí)要用當(dāng)量摩擦系數(shù) v；2) V帶的傳動(dòng)能力大于平帶。初拉力F0越大傳動(dòng)的最大有效拉力Fmax越大：1）F0過(guò)大將使磨損加劇，加速帶的松弛，使帶的工作壽命降低；2）F0過(guò)小則不能充分發(fā)揮

16、帶的傳動(dòng)能力；3）F0為一定值，限制了帶的傳動(dòng)能力；4）F0按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦方法確定。3.3.2 帶的彈性滑動(dòng)、打滑和傳動(dòng)比 1彈性滑動(dòng)和打滑 彈性滑動(dòng)由于帶是彈性體，受力不同時(shí)，帶的變形量也不相同，這種由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪之間的相對(duì)滑動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)。 降低了傳動(dòng)效率； 引起帶的磨損； 使帶的溫度升高。 結(jié)論：彈性滑動(dòng)將引起下列后果： 丟轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪的圓周速度； 打滑當(dāng)傳遞的有效拉力大于極限摩擦力時(shí)，帶與帶輪間將發(fā)生全面滑動(dòng)，這種滑動(dòng)稱為打滑。 結(jié)論：打滑將造成帶的嚴(yán)重磨損并使從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇降低，致使傳動(dòng)失效。帶在大輪上的包角一般大于在小輪上的，所以打滑總是先在小

17、輪上開(kāi)始。 2傳動(dòng)比 彈性滑動(dòng)與打滑的區(qū)別：帶的彈性滑動(dòng)和打滑是兩個(gè)完全不同的概念，打滑是因?yàn)檫^(guò)載引起的一種失效形式，因此打滑可以避免。而彈性滑動(dòng)是由于帶的彈性和拉力差引起的，是帶傳動(dòng)正常工作中固有的特性，是不可避免的現(xiàn)象。 滑動(dòng)率由彈性滑動(dòng)引起從動(dòng)輪圓周速度的相對(duì)降低率，用表示。 傳動(dòng)比帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率 通常為0.01 0.02，在一般計(jì)算中可忽略不計(jì)。從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 3.3.2 帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析 1由緊邊和松邊的拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力 緊邊拉應(yīng)力： 松邊拉應(yīng)力：式中：A為帶的橫截面積(mm2)。 2由離心拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力 3彎曲應(yīng)力 帶繞過(guò)帶輪時(shí)將產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，彎曲應(yīng)力只產(chǎn)生在帶繞過(guò)帶輪的部分，假設(shè)帶

18、是彈性體，則 式中：E為帶材料的彈性模量(MPa)；y為帶的最外層到節(jié)面的距離(mm)，一般用h/2近似代替y；dd為帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)。 帶的最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊開(kāi)始繞進(jìn)小輪處的橫截面上. 結(jié)論：由于交變應(yīng)力的作用，將引起帶的疲勞破壞。 3.3.4 帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 主要失效形式：打滑和帶的疲勞破壞(脫層、撕裂、拉斷)。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命，即滿足以下強(qiáng)度條件：或 單根帶既不打滑且具有足夠疲勞強(qiáng)度時(shí)所能傳遞的功率P 基本要求:1)掌握鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用。 2)了解傳動(dòng)鏈和鏈輪。3)掌握鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)特性并了解其參數(shù)。4)了解鏈傳動(dòng)的主要失效形

19、式及選擇計(jì)算。重點(diǎn)：1)鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用。2)鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)特性。難點(diǎn)：1)鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)特性。第4章鏈傳動(dòng)4.1 概述 4.1.1 鏈傳動(dòng)的組成 主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和鏈條。鏈條作為中間撓性件，通過(guò)鏈節(jié)與鏈輪輪齒的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 4.1.2 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性多邊形效應(yīng)：在鏈傳動(dòng)中，鏈呈多邊形運(yùn)動(dòng)，鏈條速度和瞬時(shí)傳動(dòng)比發(fā)生周期性波動(dòng)，鏈條忽快忽慢忽上忽下，所造成的運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)現(xiàn)象。這種鏈傳動(dòng)所固有的特性稱為鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)。 基本要求:1）掌握齒輪傳動(dòng)的分類及應(yīng)用。 2）掌握齒輪的失效形式。3）了解齒輪的材料及傳動(dòng)精度。4）掌握齒輪的受力分析。5）掌握齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度問(wèn)題。6

20、）了解齒輪結(jié)構(gòu)及其傳動(dòng)的潤(rùn)滑。重點(diǎn)：1）齒輪的失效形式。2）齒輪的受力分析。3）齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算。難點(diǎn)：1）齒輪的受力分析。 2）齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算。第5章齒輪傳動(dòng)5.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)的類型 5.2 齒輪傳動(dòng)的分類及傳動(dòng)對(duì)齒輪的基本要求 1按工作條件分 閉式傳動(dòng) 齒輪密封在剛性的箱體內(nèi)。它潤(rùn)滑條件最好，多用于重要場(chǎng)合的傳動(dòng)。 開(kāi)式傳動(dòng) 傳動(dòng)沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外。這種傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，工作條件不好，齒輪易磨損。只宜用于低速傳動(dòng)。 半開(kāi)式傳動(dòng) 介于前兩者之間，大多是齒輪侵入油池，上面裝護(hù)罩。 5.2.1 齒輪傳動(dòng)的分類 5.3 齒輪的失效形式 齒輪傳動(dòng)的失效主

21、要是輪齒的失效。 5.3.1 輪齒折斷 1過(guò)載折斷 輪齒因短時(shí)意外的嚴(yán)重過(guò)載而引起的突然折斷。這主要發(fā)生于脆性材料（如淬火鋼或鑄鐵）。 2疲勞折斷 輪齒像一個(gè)懸臂梁，在載荷的多次重復(fù)作用下，彎曲應(yīng)力超過(guò)彎曲疲勞極限時(shí)，齒根部分將產(chǎn)生疲勞裂紋，然后逐漸擴(kuò)展，最終將引起輪齒折斷。若輪齒單側(cè)工作，其應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化。若輪齒雙側(cè)工作時(shí)，則彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化。 5.3.2 輪面失效 1齒面磨損 當(dāng)嚙合齒面間落入磨料性物質(zhì)（如砂粒、鐵屑等）時(shí)，輪齒工作表面被逐漸磨損，使齒輪失去原有的漸開(kāi)線曲面形狀，同時(shí)輪齒變薄而導(dǎo)致傳動(dòng)失效。 齒面磨損是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式之一。 改用閉式傳動(dòng)是避免齒面磨損最

22、有效的辦法。 2齒面點(diǎn)蝕 齒面材料在變接觸應(yīng)力（脈動(dòng)循環(huán)）作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的剝蝕損傷現(xiàn)象稱為齒面點(diǎn)蝕，又稱疲勞磨損。 齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，后逐漸擴(kuò)散，甚至數(shù)點(diǎn)聯(lián)成一片，最后形成了明顯的齒面損傷。 當(dāng)齒輪在靠近節(jié)線處嚙合時(shí)，由于相對(duì)滑動(dòng)速度低，形成油膜條件差，摩擦力較大，特別是直齒輪傳動(dòng)，通常這時(shí)只有一對(duì)齒嚙合，輪齒受力也最大，因此，點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上。 齒面抗點(diǎn)蝕能力主要與齒面硬度有關(guān)，齒面硬度越高，抗點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。 齒面點(diǎn)蝕是閉式軟齒傳動(dòng)的主要失效形式，在開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中，由于齒面磨損較快，點(diǎn)蝕還來(lái)不及出現(xiàn)或擴(kuò)展即被磨掉，所以看不到點(diǎn)蝕出現(xiàn)。 潤(rùn)滑油對(duì)點(diǎn)

23、蝕的影響：良好的潤(rùn)滑可延緩點(diǎn)蝕的發(fā)生，但當(dāng)點(diǎn)蝕發(fā)生后，潤(rùn)滑油會(huì)加速點(diǎn)蝕的發(fā)展。粘度俞小，發(fā)展速度俞快。 3齒面膠合 在高速重載傳動(dòng)中，常因嚙合區(qū)溫度升高而引起潤(rùn)滑失效，致使兩齒面金屬直接接觸并發(fā)生粘著，當(dāng)兩齒面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，較軟的齒面沿滑動(dòng)方向被撕下而形成溝紋。在低速重載傳動(dòng)中，由于齒面間的潤(rùn)滑油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(qiáng)抗膠合能力。對(duì)于低速傳動(dòng)采用粘度較大的潤(rùn)滑油；對(duì)于高速傳動(dòng)采用含抗膠合添加劑的潤(rùn)滑油也很有效。 4齒面塑性變形 在重載下，較軟的齒面上可能沿摩擦力方向產(chǎn)生局部的塑性變形，使齒輪失去正確的齒廓。這種損壞常出現(xiàn)在過(guò)載嚴(yán)重和啟動(dòng)頻繁的傳動(dòng)中。 提

24、高齒面硬度、采用粘度較高的潤(rùn)滑油是減小齒面塑性變形的有效方法。 主動(dòng)輪上的塑性變形 從動(dòng)輪上的塑性變形 11.2 齒輪的失效形式 閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)常用的材料有35，45，40Gr和35SiMn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，可使其齒面硬度比大齒輪的高出2550 HBS。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上。11.2.3 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1、軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)：常因齒面點(diǎn)蝕而失效，故通常先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。2、硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)：其齒面接觸承載能力較高，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。3、高速重載齒輪傳動(dòng)：除出現(xiàn)點(diǎn)蝕或彎斷外，

25、還可能出現(xiàn)齒面膠合，故還需校核齒面膠合強(qiáng)度4、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)：主要失效形式是齒面磨損，而且在輪齒磨薄后往往會(huì)發(fā)生輪齒折斷。故目前多是按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮磨損的影響將模數(shù)適當(dāng)增大輪齒彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算公式 影響參數(shù)： 模數(shù) m 分度圓直徑：d m增加，應(yīng)力減小，強(qiáng)度增高 d增加，應(yīng)力降低，強(qiáng)度增高 齒面接觸強(qiáng)度齒形系數(shù) YFa：齒數(shù)增加 YFa降低 與變位系數(shù)有關(guān)系數(shù)： 應(yīng)力修正系數(shù) YSa：齒數(shù)增加 YSa增加寬度b：寬度增加 應(yīng)力降低嚙合齒輪，在接觸線處接觸應(yīng)力相等彈性系數(shù)ZE：與材料有關(guān)區(qū)域系數(shù)ZH：標(biāo)準(zhǔn)齒輪 標(biāo)準(zhǔn)值寬度b：寬度增加 應(yīng)力降低當(dāng)一對(duì)齒輪的材料、傳動(dòng)比及齒寬系數(shù)一定時(shí)

26、，由齒面接觸強(qiáng)度決定的承載能力僅與齒輪分度圓直徑有關(guān)，而與模數(shù)沒(méi)有直接關(guān)系。 模數(shù)是決定彎曲強(qiáng)度的主要因素5.5 齒輪傳動(dòng)的精度及其選擇 在齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)（GB/T100095.122001和GB/Z18620.142002）中，規(guī)定了13個(gè)精度等級(jí)，按精度高低依次為0、112級(jí)，常用的是69級(jí)。根據(jù)齒輪傳動(dòng)用途不同，對(duì)齒輪要求側(cè)重點(diǎn)也不同，通常有四個(gè)方面的要求。5.5.1 傳動(dòng)精度 精度等級(jí)圓周速度 / (m/s)應(yīng) 用直齒輪斜齒輪錐齒輪6 級(jí)15259 高速重載的齒輪傳動(dòng)，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7 級(jí)10176 高速中載或中速重載的齒輪傳動(dòng)，如標(biāo)準(zhǔn)系列減速器、汽車和機(jī)

27、床中的齒輪8 級(jí)5103 機(jī)械制造中對(duì)精度無(wú)特殊要求的齒輪9 級(jí)3 3.5 2.5 低速及對(duì)精度要求低的傳動(dòng)5.6 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的作用力及計(jì)算載荷 1輪齒上的作用力 為計(jì)算齒輪的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)軸和軸承，必須對(duì)輪齒上的作用力進(jìn)行分析。 一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，其齒廓在節(jié)點(diǎn)C接觸，當(dāng)忽略嚙合面間的摩擦力時(shí)，可將沿嚙合線作用在齒面上的法向力Fn分解為兩個(gè)相互垂直的分力：圓周力Ft與徑向力Fr。 1）力的大小 2）力的方向 圓周力Ft的方向在主動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相反，在從動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相同；徑向力Fr的方向分別指向各自的輪心。 5.7 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 齒輪強(qiáng)度計(jì)算是根據(jù)齒

28、輪可能出現(xiàn)的失效形式進(jìn)行的。在一般齒輪傳動(dòng)中，其主要失效形式是齒面接觸疲勞點(diǎn)蝕和輪齒彎曲疲勞折斷。本章只介紹這兩種強(qiáng)度計(jì)算。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 1）中、輕載荷閉式軟齒面齒輪：按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核。 2）閉式硬齒面齒輪：按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核。 3）開(kāi)式齒輪：按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，不需進(jìn)行接觸強(qiáng)度校核。為提高齒輪傳動(dòng)壽命，可將許用彎曲應(yīng)力乘；或設(shè)計(jì)出的模數(shù)增大10%-15%。以考慮磨損對(duì)齒厚的影響輪齒彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算公式 齒寬系數(shù) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 所設(shè)計(jì)出的模數(shù)應(yīng)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于傳遞動(dòng)力的齒輪，其模數(shù)不宜小于1.5 mm。 6）小齒輪的彎曲應(yīng)力高于大齒輪的彎曲應(yīng)力 故，小齒

29、輪的彎曲應(yīng)力高于大齒輪的彎曲應(yīng)力。 7）應(yīng)按 和 中較大者進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 由于齒數(shù)的增加會(huì)使重合度增加，使傳動(dòng)更平穩(wěn)，因此在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下，可適當(dāng)?shù)倪x取較多的齒數(shù)。 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒面疲勞點(diǎn)蝕與齒面接觸應(yīng)力的大小有關(guān)，而齒面最大接觸應(yīng)力可按兩接觸圓柱體近似的用彈性力學(xué)的赫茲公式。 式中正號(hào)用于外嚙合,負(fù)號(hào)用于內(nèi)嚙合；Fn為接觸面上的法向壓力；b為初始接觸線長(zhǎng)度；1和2分別為兩個(gè)零件初始接觸線處的曲率半徑；1和2分別為兩零件材料的泊松比；E1和E2分別為兩零件材料的彈性模量。 由于重合度總是大于1，引入重合度系數(shù)Z,并引入載荷系數(shù)K，整理 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的齒面

30、接觸強(qiáng)度的驗(yàn)算公式 齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式 由于斜齒輪存在著螺旋角 ：使其嚙合特點(diǎn)與直齒輪不盡相同 傳動(dòng)更平穩(wěn)，承載能力更高 由于存在使輪齒逐漸進(jìn)入接觸，并逐漸脫離嚙合,傳動(dòng)更平穩(wěn)；重合度大，承載能力更高； 5.8 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 由于加工齒輪時(shí)，刀具的進(jìn)刀方向垂直法面，因此，規(guī)定法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，且對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪 斜齒輪的當(dāng)量齒輪為直齒圓柱齒輪 因此，可以用當(dāng)量齒輪套用直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，只不過(guò)考慮重合度的增加及螺旋角的因素的影響，對(duì)它進(jìn)行修正而已。 在忽略摩擦力時(shí)法向力可分解為圓周力、徑向力和軸向力。 5.8.1 輪齒上的作用力 1力的大小 2力的方向 1）圓周力的方向在主動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相反，在從動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相同； 2）徑向力的方向?qū)奢喍际侵赶蚋髯缘妮喰模?3）軸向力的方向需根據(jù)螺旋線方向和輪齒工作面而定。當(dāng)主動(dòng)輪的螺旋線方向?yàn)橛?左)旋時(shí)也可用右(左)手螺旋定則判斷，即伸出右(