【精品】機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案 第-9-次課教學(xué)文稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善?！揪贰繖C(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案 第_9_次課-機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案第_9_次課授課內(nèi)容齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、分類方法；齒廓實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比的條件目的要求了解齒輪傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)；掌握齒輪嚙合基本定律及關(guān)于齒輪的有關(guān)重要概念。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：齒輪嚙合基本定律。課型授課計(jì)劃學(xué)時(shí)2課前準(zhǔn)備1齒輪傳動(dòng)概述一、齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)(5)：二、齒輪傳動(dòng)的分類(6)三、對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)（傳動(dòng)）的要求：2齒廓實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比條件(18)齒廓嚙合基本定律一、齒輪傳動(dòng)比：1、定義2、齒廓嚙合基本定律：二、幾個(gè)專用名詞課堂小結(jié)總結(jié)本堂課內(nèi)容；強(qiáng)調(diào)齒廓實(shí)現(xiàn)定傳

2、動(dòng)比的條件(齒廓嚙合基本定律)作業(yè)、思考課后小結(jié)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案第_10、11_次課授課內(nèi)容漸開(kāi)線的特性及漸開(kāi)線齒廓嚙合特性；齒輪各參數(shù)的意義、確定方法；標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的尺寸計(jì)算。掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝條件、連續(xù)傳動(dòng)條件。目的要求掌握漸開(kāi)線的特性及漸開(kāi)線齒廓嚙合特性；掌握齒輪各參數(shù)的意義、確定方法。熟悉標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的尺寸計(jì)算。掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝條件、連續(xù)傳動(dòng)條件。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的尺寸計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝條件、連續(xù)傳動(dòng)條件的理解。課型授課計(jì)劃學(xué)時(shí)4課前準(zhǔn)備3漸開(kāi)線齒廓一、漸開(kāi)線的形成（21）：二、漸開(kāi)線極坐標(biāo)方程（22）三、漸開(kāi)線的特性（22）四、漸開(kāi)線齒廓滿足定傳動(dòng)比條件（齒廓嚙合

3、基本定律23）4齒輪各部分名稱及漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸一、齒輪個(gè)部分的名稱和符號(hào)二、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪尺寸計(jì)算（教材87頁(yè)）5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒園柱齒輪的嚙合一、嚙合過(guò)程二、正確嚙合條件（28）三、標(biāo)準(zhǔn)中心距（29）四、齒輪實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動(dòng)的條件（31）課堂小結(jié)總結(jié)本堂課內(nèi)容；強(qiáng)調(diào)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪尺寸計(jì)算及標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝條件、連續(xù)傳動(dòng)條件。作業(yè)、思考補(bǔ)充作業(yè)課后小結(jié)加強(qiáng)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪尺寸計(jì)算的理解以及標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝條件、連續(xù)傳動(dòng)條件的理解。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案第_12_次課授課內(nèi)容齒輪常用加工方法及特點(diǎn)，漸開(kāi)線齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)，變位齒輪的概念。布置齒輪范成實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊罅?/p>

4、解齒輪常用加工方法及特點(diǎn)，理解不根切的最少齒數(shù)，了解變?yōu)辇X輪的概念。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：齒輪常用加工方法及特點(diǎn)的理解；不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)的推導(dǎo)課型授課計(jì)劃學(xué)時(shí)2課前準(zhǔn)備6漸開(kāi)線齒輪的切齒原理、根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)及變位齒輪的概念一、齒輪加工的切齒原理（33）二、根切現(xiàn)象（45）三、不發(fā)生根切的最少齒數(shù)（46）四、變位齒輪（簡(jiǎn)介）（布置齒輪范成實(shí)驗(yàn)）課堂小結(jié)總結(jié)本堂課內(nèi)容；強(qiáng)調(diào)漸開(kāi)線齒輪常用加工方法及特點(diǎn)、變位齒輪的概念作業(yè)、思考課后小結(jié)根切現(xiàn)象對(duì)齒輪加工的影響。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案第_13_次課授課內(nèi)容齒輪范成實(shí)驗(yàn)與參術(shù)測(cè)量目的要求重點(diǎn)難點(diǎn)課型授課計(jì)劃學(xué)時(shí)2課前準(zhǔn)備（實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師布置）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案

5、第_14、15_次課授課內(nèi)容齒輪常見(jiàn)失效形式的分析、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及齒輪設(shè)計(jì)常用的材料；許用應(yīng)力的確定；簡(jiǎn)介齒輪傳動(dòng)精度，目的要求理解齒輪常見(jiàn)失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及齒輪常用材料；掌握許用應(yīng)力的確定重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：齒輪常見(jiàn)失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的理解；齒輪常用材料的選擇及許用應(yīng)力的確定難點(diǎn)：齒輪常見(jiàn)失效形式的分析課型授課計(jì)劃學(xué)時(shí)2課前準(zhǔn)備8齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（57）一、輪齒的工作情況分析（定性分析）二、輪齒的失效形式（5765）三、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（66）9.齒輪的材料及其選擇原則（67）一、齒輪的材料二、齒輪材料的選擇原則7齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)（68、69）一、齒輪傳動(dòng)的精度二、精度等級(jí)的內(nèi)容三、圖樣標(biāo)注四

6、、精度等級(jí)的選擇課堂小結(jié)總結(jié)本堂課內(nèi)容；強(qiáng)調(diào)漸開(kāi)線齒輪設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的重要性、材料選擇及熱處理方法和齒面硬度的關(guān)系作業(yè)、思考課后小結(jié)失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的關(guān)系。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案第_16、17_次課授課內(nèi)容齒輪受力分析方法；分析齒輪接觸強(qiáng)度、齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算方法；介紹齒輪設(shè)計(jì)中各參數(shù)的確定。目的要求了解齒輪傳動(dòng)精度，掌握齒輪受力分析方法；理解其接觸強(qiáng)度、齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算方法；掌握齒輪設(shè)計(jì)中各參數(shù)的確定。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：接觸強(qiáng)度、齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式的理解難點(diǎn)：齒輪設(shè)計(jì)中各參數(shù)的確定課型授課計(jì)劃學(xué)時(shí)4課前準(zhǔn)備10.直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算一、受力分析和計(jì)算載荷（7077）二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算（7577）三

7、、齒面接觸強(qiáng)度(8184)五、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算公式使用說(shuō)明（85）11.齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇（8691）一、參數(shù)選擇二、許用應(yīng)力（8691）三、精度選擇四、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟（92）12.斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)一、齒面形成及傳動(dòng)特點(diǎn)二、基本參數(shù)及幾何尺寸三、斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件四、重合度（99）五、當(dāng)量齒數(shù)（100）六、輪齒的受力分析七、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算(102)八、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算（103）13.圓錐齒輪機(jī)構(gòu)一、傳動(dòng)特點(diǎn)及分類（104）二、參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算（105）三、背錐及當(dāng)量齒輪（107）四、輪齒上的作用力五、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算（109）六、齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算（110）

8、14.齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零件圖一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（111114）二、齒輪零件圖繪制（115116）15.齒輪傳動(dòng)的效率及潤(rùn)滑一、效率（117）二、潤(rùn)滑（118120）課堂小結(jié)總結(jié)本堂課內(nèi)容；強(qiáng)調(diào)齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算公式的理解及應(yīng)用；強(qiáng)調(diào)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力的確定；作業(yè)、思考64課后小結(jié)注意分析齒輪參數(shù)、硬度、材料對(duì)接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度的影響。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案第六章齒輪傳動(dòng)1齒輪傳動(dòng)概述一、齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)(5)：優(yōu)點(diǎn)：1、適用的范圍廣：V=0300M/SP=幾分之一瓦10萬(wàn)千瓦2、傳動(dòng)效率高3、使用壽命長(zhǎng)4、能保持恒定的傳動(dòng)比5、工作可靠性高6、可實(shí)現(xiàn)兩平行軸、兩相交軸、兩交錯(cuò)軸之間運(yùn)動(dòng)傳遞缺點(diǎn)：1

9、、成本高2、噪音、震動(dòng)比較大3、不適宜遠(yuǎn)距離兩軸之間的運(yùn)動(dòng)傳遞用途：距離較近的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)傳遞二、齒輪傳動(dòng)的分類(6)1、據(jù)兩輪軸線的相對(duì)位置：兩軸平行：直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、人字齒圓柱輪圓柱齒輪兩軸相交：直齒圓錐齒輪、斜齒圓錐齒輪、曲齒圓錐齒輪圓錐齒輪兩軸交錯(cuò)：螺旋齒輪、蝸輪蝸桿空間齒輪2、據(jù)齒輪嚙合方式（指圓柱齒輪）：外嚙合齒輪、內(nèi)嚙合齒輪、齒輪齒條嚙合3、據(jù)齒廓曲線的形狀：漸開(kāi)線齒輪用于一般機(jī)械擺線齒輪用于高級(jí)儀表中的齒輪圓弧齒輪用于高速重載機(jī)械中的齒輪4、據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件：閉式傳動(dòng)；開(kāi)式傳動(dòng)；半開(kāi)式傳動(dòng)5、據(jù)齒輪齒廓曲面的硬度：軟齒面齒輪傳動(dòng)：HB350硬齒面齒輪傳動(dòng)：HB

10、350或HRC三、對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)（傳動(dòng)）的要求：1、傳動(dòng)平穩(wěn)性2、壽命要求2齒廓實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比條件(18)齒廓嚙合基本定律一、齒輪傳動(dòng)比1、定義i=1/2=常數(shù)2、齒廓嚙合基本定律：不論齒廓在哪一點(diǎn)嚙合，過(guò)嚙合點(diǎn)所做的齒廓公法線必定與兩齒輪的連心線交于一定點(diǎn)。二、幾個(gè)專用名詞1、嚙合：2、節(jié)點(diǎn)：C3、節(jié)圓：直徑：d;半徑：r4、中心距：aa=r2r15、共軛齒廓：滿足齒廓嚙合基本定律的齒廓3漸開(kāi)線齒廓一、漸開(kāi)線的形成（21）：基圓：直徑db；半徑rb。發(fā)生線；漸開(kāi)線二、漸開(kāi)線極坐標(biāo)方程（22）三、漸開(kāi)線的特性（22）1、線段BK=弧BA2、BK為漸開(kāi)線上K點(diǎn)的曲率半徑B點(diǎn)為漸開(kāi)線上K點(diǎn)的曲率中心漸開(kāi)

11、線上任意一點(diǎn)的法線必與基圓相切3、漸開(kāi)線上各點(diǎn)的壓力角不相等Cosk=rb/rk4、漸開(kāi)線的形狀決定與基圓的大小5、基圓以內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線四、漸開(kāi)線齒廓滿足定傳動(dòng)比條件（齒廓嚙合基本定律23）1、證明：（利用漸開(kāi)線的性質(zhì)敘述證明）2、漸開(kāi)線齒輪的傳動(dòng)比3、漸開(kāi)線齒廓的特性可分性齒廓間正壓力方向不變N1N2線是漸開(kāi)線齒廓接觸點(diǎn)的軌跡嚙合線，嚙合線與節(jié)點(diǎn)C的圓周速度方向所夾的銳角嚙合角，用a表示。4齒輪各部分名稱及漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸一、齒輪個(gè)部分的名稱和符號(hào)1、輪齒：齒數(shù)：Z2、齒槽：齒槽數(shù)（Z）3、齒頂園：直徑：da半徑：ra4、齒根圓：直徑：df半徑：rf5、齒厚：在直徑為dk的圓上，某輪齒左

12、右兩齒廓之間的弧長(zhǎng)。Sk6、齒間寬：在直徑為dk的圓上，某齒槽左右兩齒廓之間的弧長(zhǎng)。Ek7、齒距：在直徑dk為的圓上，相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓之間的弧長(zhǎng)。Pkpk=sk+ek又dk=ZPk故8、pk/=mk叫做在直徑為dk的圓上的模數(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，為便于設(shè)計(jì)、制造、互換，將某一園（基準(zhǔn)圓）上的模數(shù)規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值（小數(shù)點(diǎn)后面第二位為0或是5的小數(shù)）。這些特別規(guī)定的“齒距pk對(duì)的比值”稱為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，簡(jiǎn)稱模數(shù)。m模數(shù)的物理意義：齒輪尺寸計(jì)算的基礎(chǔ)輪齒抗彎曲能力的標(biāo)志。9、標(biāo)準(zhǔn)壓力角：為便于設(shè)計(jì)、制造、互換，作為基準(zhǔn)圓上的壓力角也規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)壓力角（壓力角）。GB規(guī)定：=20010、分度圓：具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)

13、和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。直徑：d半徑：r11、GB規(guī)定：分度圓上的參數(shù)都不帶角標(biāo)m；s；p；e；dp=s+e=pm12、齒頂：齒頂高：ha=ha*mha*頂高系數(shù)：正常齒ha*=1；短齒ha*=0.813、齒根齒根高：hf=（ha*+c*）mC*徑向間隙系數(shù)：正常齒C*=0.25；短齒C*=0.314、徑向間隙C=C*m15、全齒高h(yuǎn)h=hf+ha=（2ha*+C*）m16、頂圓直徑dada=d+2ha=m（z+2ha*）17、根圓直徑dfdf=d-2hf=m（z-2ha*-2c*）18、標(biāo)準(zhǔn)齒輪：具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)壓力角、標(biāo)準(zhǔn)頂高系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)徑向間隙系數(shù)且分度圓上的齒厚等于齒間寬（s=e）齒輪。p=

14、s+es=e=p/2=m/219、基圓直徑dbcosak=rb/rkdb=dkcosakdb=dcosa=mzcosa20、齒寬b21、公法線長(zhǎng)度(27)公法線長(zhǎng)度用于一般齒輪參數(shù)的標(biāo)注和測(cè)量。固定弦齒厚和固定弦齒高用于齒條、尺寸特大（齒數(shù)多）齒輪、齒輪厚度特小齒輪的參數(shù)標(biāo)注和測(cè)量二、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪尺寸計(jì)算（教材87頁(yè)）5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒園柱齒輪的嚙合一、嚙合過(guò)程開(kāi)始嚙合點(diǎn)：從動(dòng)齒輪的齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn)。A（B2）終止嚙合點(diǎn)：主動(dòng)齒輪的齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn)。E（B1）實(shí)際嚙合線段：AE(B2B1)理論嚙合線段：N1N2；二、正確嚙合條件（28）B1B2=B1B2（配對(duì)條件）B1B2=N

15、2B2-N2B1=Pb2同樣：B1B2=Pb1所以：Pb1=Pb2m1cos1=m2cos2由于模數(shù)和壓力角均為標(biāo)準(zhǔn)值所以：m1=m2=m1=2=漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件。這樣齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比可寫(xiě)為：i=1/2=02C/O1C=rb2/rb1=d2/d1=z2/z1即：傳動(dòng)比等于分度圓直徑的反比；也等于齒數(shù)的反比三、標(biāo)準(zhǔn)中心距（29）1、齒側(cè)間隙(側(cè)隙):一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，一輪節(jié)圓上的齒槽寬與另一輪節(jié)圓上的齒厚之差。即：e-s在實(shí)際生產(chǎn)中，齒側(cè)間隙是由公差來(lái)保證的。GB規(guī)定：齒側(cè)間隙分四級(jí)D級(jí)：零保證間隙高級(jí)儀表Db級(jí)：較小保證間隙正反轉(zhuǎn)Dc級(jí)：標(biāo)準(zhǔn)保證間隙一般機(jī)械De級(jí)：較大保證間隙高

16、速重載2、標(biāo)準(zhǔn)中心距：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，在安裝時(shí)，讓其分度圓與節(jié)圓重合，(即：d=d),這種安裝方法稱為正確安裝，其中心距稱為正確安裝的中心距；亦叫標(biāo)準(zhǔn)中心距。則：a=(d1+d2)/2=(d2+d1)/2這樣對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪：齒側(cè)間隙為：e-s=e-s=0此時(shí)：兩輪的節(jié)圓分別與其分度圓重合。嚙合角等于分度圓壓力角。注意：?jiǎn)为?dú)一個(gè)齒輪有分度圓，無(wú)節(jié)圓；有壓力角，無(wú)嚙合角節(jié)圓和嚙合角是傳動(dòng)參數(shù)只有標(biāo)準(zhǔn)齒輪，才存在：a=a；a=a四、齒輪實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動(dòng)的條件（31）齒輪要配對(duì)嚙合，必須滿足正確嚙合條件，這是齒輪實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動(dòng)的必要條件，但不充分。要保證齒輪嚙合傳動(dòng)連續(xù)，還必須滿足兩輪實(shí)際嚙合線段的長(zhǎng)度AE大于

17、或等于相臨兩輪齒的開(kāi)始嚙合點(diǎn)和終止嚙合點(diǎn)之間的距離KK。即AEKK重合度實(shí)際嚙合線段與法向齒距的比值。用e表示。所以齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件滿足正確嚙合條件，且重合度大于或等于1。e1（重合度越大，表示同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多。）補(bǔ)充作業(yè)：已知模數(shù)m=10mm，齒數(shù)z1=18，z2=22的一對(duì)正常齒制的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，正確安裝。要求：繪制兩輪頂圓、節(jié)圓、分度圓、根圓和基圓；繪制實(shí)際嚙合線段、理論嚙合線段檢查傳動(dòng)是否連續(xù)；若實(shí)際安裝時(shí)該對(duì)齒輪中心距為201mm,問(wèn)該對(duì)齒輪傳動(dòng)比是否發(fā)生變化？齒輪的分度圓直徑、節(jié)圓直徑是否變化？6漸開(kāi)線齒輪的切齒原理、根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)及變位齒輪的概念一、齒輪加工的切齒原理（33）漸

18、開(kāi)線齒輪的切齒方法按加工原理來(lái)分有兩種：1、成形法（33）2、范成法（39）二、根切現(xiàn)象（45）1、定義：范成法加工齒輪時(shí)，當(dāng)?shù)毒叩捻敳繉X廓根部的漸開(kāi)線切去一部分的現(xiàn)象。2、產(chǎn)生根切的原因如果刀具的齒頂線超過(guò)了嚙合線與輪坯基圓的切點(diǎn)N1，則被切齒輪的齒廓必將發(fā)生根切。db=dcosa=mzcosam由齒輪的承載能力來(lái)決定；a為標(biāo)準(zhǔn)值（200）；所以基圓的大小實(shí)際上是由齒輪的齒數(shù)決定的。齒數(shù)越少，基圓（直徑）越小，則切點(diǎn)N1的位置越低，刀具齒頂線就越易超過(guò)切點(diǎn)N1，根切現(xiàn)象越易發(fā)生。3、根切現(xiàn)象的后果齒根變薄，降低彎曲強(qiáng)度齒根齒形發(fā)生劇烈變化，產(chǎn)生應(yīng)力集中，使強(qiáng)度降低齒根嚙合不在是漸開(kāi)線嚙合，

19、傳動(dòng)比不可能是常數(shù)三、不發(fā)生根切的最少齒數(shù)（46）四、變位齒輪（簡(jiǎn)介）1、變位齒輪的提出（標(biāo)準(zhǔn)齒輪的局限性）（47）2、變位齒輪的概念（48）3、變位齒輪的尺寸計(jì)算（4950）N1rbO4、變位齒輪傳動(dòng)類型（5156）x1+x2=0且x1=-x20高度變位齒輪傳動(dòng)（5152）x1+x20角度變位齒輪傳動(dòng)（5356）x1+x20正傳動(dòng)（53、54）x1+x20負(fù)傳動(dòng)（55、56）8齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（57）一、輪齒的工作情況分析（定性分析）輪齒在傳遞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中必然存在力的作用，這個(gè)力我們可用一集中力來(lái)Fn表示，力Fn可使輪齒產(chǎn)生接觸應(yīng)力sH和彎曲應(yīng)力sF。另外，由于輪齒在嚙合時(shí)齒面間存

20、在相對(duì)滑動(dòng)速度，故也存在摩擦力Ff（只有在節(jié)線上兩輪齒作純滾動(dòng)，無(wú)摩擦力）二、輪齒的失效形式由于輪齒在工作過(guò)程中存在上面應(yīng)力和摩擦力的作用，就造成了輪齒在工作過(guò)程中的五種主要失效形式：1、輪齒的折斷（57、58、59）原因：輪齒受力懸臂梁齒根部存在sFmax,齒根部齒形變化較大應(yīng)力集中最嚴(yán)重部位：齒根部形式：突然折斷：短時(shí)過(guò)載或沖擊載荷疲勞折斷：齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，重復(fù)受sF的作用，當(dāng)sFsFlim時(shí),齒根部出現(xiàn)疲勞裂紋擴(kuò)展斷齒。措施：減少齒根應(yīng)力集中：增大齒根過(guò)度圓角半徑；消除加工刀痕增大支撐軸的剛度，盡量使輪齒受力均勻改善輪齒材料的機(jī)械性能：熱處理增加材料韌性；對(duì)齒根進(jìn)行物理處理（噴丸、滾壓等）。2

21、、齒面磨損（57、63）原因：摩擦力部位：整個(gè)齒面上型式：磨粒性磨損開(kāi)式傳動(dòng)（主要失效形式）跑合性磨損閉式傳動(dòng)（但可起拋光作用，改善輪齒表面粗糟度，降低摩擦力）措施：采用閉式傳動(dòng)。（目前還沒(méi)有有效的計(jì)算方法解決）3、齒面點(diǎn)蝕（57、60、61）原因：輪齒表面的接觸應(yīng)力sH齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，重復(fù)受sH的作用，當(dāng)sHsHlim時(shí),齒廓表面出現(xiàn)疲勞裂紋擴(kuò)展凹坑（潤(rùn)滑油存在可增加裂紋的擴(kuò)展）。齒面點(diǎn)蝕是閉式傳動(dòng)的齒輪主要失效形式。在開(kāi)式傳動(dòng)中，由于摩擦力較大，裂紋一旦出現(xiàn)，就磨掉了，不會(huì)出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象。部位：齒根靠近節(jié)線處措施：提高材料的硬度對(duì)于速度不高的齒輪傳動(dòng)，采用高粘度潤(rùn)滑油對(duì)于速度高的齒輪傳動(dòng)，采用

22、低粘度潤(rùn)滑油，但要采用噴油潤(rùn)滑，以防油進(jìn)入疲勞裂縫加速疲勞點(diǎn)蝕。（因潤(rùn)滑油粘度越低，流動(dòng)性越大，越易進(jìn)入疲勞裂縫）4、齒面膠合（57、62）原因：摩擦力產(chǎn)生熱齒面溫度生高。高速重載熱量多溫升潤(rùn)滑實(shí)效齒面直接接觸較軟齒面金屬融化在很高壓力下，齒面相互黏結(jié)在一起輪齒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，黏結(jié)的金屬被撕掉，在輪齒表面上形成溝痕，這種現(xiàn)象叫齒面膠合。在低速重載時(shí)，潤(rùn)滑油膜不易形成，也易發(fā)生齒面膠合。部位：節(jié)線的上下側(cè)（在節(jié)線處無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，離節(jié)線越近，相對(duì)滑動(dòng)速度越小，摩擦力越?。┐胧罕ＷC潤(rùn)滑（采用抗膠合能力好的潤(rùn)滑油，如：硫化油）5、齒面塑性變形（57、64、65）原因：當(dāng)軟齒面齒輪嚙合時(shí)，由于在齒輪節(jié)線上下兩側(cè)

23、摩擦力方向變化。（硬齒面齒輪傳動(dòng)重載時(shí)也可出現(xiàn)）部位：節(jié)線處措施：提高齒輪齒面硬度；采用高黏度潤(rùn)滑油。三、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（66）對(duì)于齒面磨損、齒面塑性變形這兩種失效形式，目前還沒(méi)有有效的計(jì)算方法加以解決，只能憑經(jīng)驗(yàn)措施加以防備。所以對(duì)于一般的齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)：1、只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則設(shè)計(jì)；但對(duì)于高速重載齒輪傳動(dòng)，還要進(jìn)行抗膠合能力準(zhǔn)則計(jì)算。2、對(duì)于軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)，一般以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主，即先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核其彎曲強(qiáng)度。對(duì)于硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)，一般以保證齒根彎曲疲勞接觸強(qiáng)度為主。即先按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核其強(qiáng)度齒面接觸

24、疲勞強(qiáng)度。對(duì)于兩輪均為硬齒面且齒面硬度相同的閉式齒輪傳動(dòng)，一般可分別按兩種（保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，比較后在最后確定齒輪尺寸。對(duì)于傳遞大功率（大于75千瓦）的閉式齒輪傳動(dòng)，由于產(chǎn)生熱量多，不易實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑，易產(chǎn)生齒面膠合，應(yīng)進(jìn)行散熱計(jì)算（在蝸桿傳動(dòng)中講）。3、對(duì)于開(kāi)式（或半開(kāi)式）傳動(dòng)的齒輪設(shè)計(jì)，由于主要失效形式為齒面磨損和輪齒折斷，但由于齒面磨損這種失效形式還不能用計(jì)算方法解決，故只按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)即可，可適當(dāng)增大模數(shù)以提高其壽命。7齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)（68、69）一、齒輪傳動(dòng)的精度二、精度等級(jí)的內(nèi)容三、圖樣標(biāo)注四、精度等級(jí)的選擇據(jù)齒輪圓周速度選擇（表64）9.齒輪的材

25、料及其選擇原則（67）一、齒輪的材料設(shè)計(jì)齒輪時(shí)應(yīng)選擇合適的材料，常采用的齒輪材料有鋼（鍛鋼、鑄鋼）、鑄鐵、非金屬材料。常用的齒輪材料、熱處理方法及力學(xué)性能由表65列出。二、齒輪材料的選擇原則滿足工作條件的要求選擇材料的主要因素例：飛行器中的齒輪，要求重量輕但承載能力強(qiáng)，應(yīng)選用合金鋼。礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，要求承載能力強(qiáng)但工作速度低，應(yīng)選用鑄鋼或鑄鐵一般機(jī)械，可選用碳鋼?？紤]齒輪尺寸大小、熱處理和制造方法考慮經(jīng)濟(jì)性考慮配對(duì)齒輪等強(qiáng)度當(dāng)配對(duì)齒輪為軟齒面時(shí)，小齒輪齒面硬度應(yīng)比大齒輪高HBS305010.直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算一、受力分析和計(jì)算載荷1、受力分析（1）受力分析的目的計(jì)算輪齒的強(qiáng)度；設(shè)計(jì)軸

26、的需要；選擇軸承的需要。（2）受力分析條件：一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝。節(jié)點(diǎn)為C假設(shè)：齒面間無(wú)摩擦力；載荷沿齒寬方向均勻分布；載荷由一對(duì)齒承擔(dān)受力情況：（70）2、計(jì)算載荷（1）名義載荷（名義載荷、法向載荷）：沒(méi)有考慮到齒輪在實(shí)際工作中原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)、齒輪制造誤差等因素所引起的附加載荷的影響，所得出的載荷。Fn（2）計(jì)算載荷：考慮齒輪在實(shí)際生產(chǎn)、工作過(guò)程中實(shí)際因素的影響對(duì)理論載荷所做的修正后的載荷。FCFC=KFnK載荷系數(shù)，修正時(shí)主要考慮三各方面的因素（71）。二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算（75）1、假設(shè)條件（同上）2、危險(xiǎn)截面：300切線法（77）3、應(yīng)力分析：（77）三、齒面接觸強(qiáng)

27、度1、赫茲公式（81）b圓柱體的長(zhǎng)度（接觸線長(zhǎng)度），F(xiàn)n/b單位接觸線長(zhǎng)度上所受載荷；r1、r2兩圓柱接觸點(diǎn)的曲率半徑；u1、u2泊松比E1、E2彈性模量2、輪齒上的接觸應(yīng)力：計(jì)算點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)P條件轉(zhuǎn)化（83）：用直齒圓柱齒輪齒寬b；用計(jì)算載荷取代Fn；用節(jié)點(diǎn)處的漸開(kāi)線曲率半徑r1、r2代入計(jì)算。接觸應(yīng)力（83、84）：四、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度初算（估算）公式（補(bǔ)充）五、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算公式使用說(shuō)明（85）11.齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇（8691）一、參數(shù)選擇1、齒數(shù)比：大小齒輪的齒數(shù)比u不宜過(guò)大，否則傳動(dòng)尺寸過(guò)大，一般應(yīng)使u7。2、齒數(shù)Z1、Z2的確定：閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，為提高傳動(dòng)平穩(wěn)性、減少金屬切削量，z1宜選多些（m就小，54），可取z1=2040。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，為保證輪齒一定齒厚（m大），z1宜選少些，常取z1=1720。3、齒寬系數(shù)d：輪齒愈寬，承載能力愈高；但同時(shí)載荷沿齒寬分布愈不均勻，d的薦用值見(jiàn)下表：布置狀況兩支承對(duì)稱兩支承不對(duì)稱懸臂布置d0.91.40.71.150.40.6二、許用應(yīng)力（8691）YN-彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN；ZN-接觸疲勞壽命系數(shù)KHN。三、精度選擇四、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟（92）12.斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)一、齒面形成及傳動(dòng)特點(diǎn)1.齒面形成:(93)螺旋角：基圓柱螺旋角bb；分度圓柱螺旋角b2.傳