第10章齒輪傳動(dòng)2015

第10章齒輪傳動(dòng)§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則§10-3齒輪材料及選用原則§10-4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷§10-1概述§10-6齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇§10-5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算

§10-8標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算§10-9齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§10-10齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑§10-7標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算：分類(lèi)開(kāi)式傳動(dòng)

有簡(jiǎn)單防護(hù)罩，大齒輪浸入油池，潤(rùn)滑得到改善、適于非重要應(yīng)用；裸露、灰塵、易磨損，適于低速傳動(dòng)。§10-1概述半開(kāi)式傳動(dòng)閉式傳動(dòng)全封閉、潤(rùn)滑良好、適于重要應(yīng)用。按類(lèi)型分按裝置型式分按使用情況分軟齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS）

直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳錐齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)動(dòng)力齒輪傳動(dòng)齒輪按齒面硬度分軟硬齒面齒輪（齒面硬度＞350HBS）

以動(dòng)力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動(dòng)。以運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確為主，一般為輕載高精度傳動(dòng)。：齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：▲傳動(dòng)效率高η可達(dá)99.99％；▲結(jié)構(gòu)緊湊;與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比，在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間一般較小；▲工作可靠，壽命長(zhǎng)；▲傳動(dòng)比穩(wěn)定;無(wú)論是平均值還是瞬時(shí)值。這也是齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用的原因之一；▲制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。學(xué)習(xí)本章的目的本章學(xué)習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，能設(shè)計(jì)出傳動(dòng)可靠的齒輪。設(shè)計(jì)齒輪----合理選材及熱處理、確定齒輪的主要參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式。主要參數(shù)有：模數(shù)m、齒數(shù)z、螺旋角β以及壓力角a、齒高系數(shù)h*a、徑向間隙系數(shù)c*。：

§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒折斷一般發(fā)生在齒根處，嚴(yán)重過(guò)載突然斷裂、疲勞折斷。一、輪齒的失效形式失效形式

：提高輪齒抗折斷能力的措施：1）增大齒根過(guò)渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒根應(yīng)力集中；

2）增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線(xiàn)上受載較為均勻；3）采用合適的熱處理，使輪齒芯部材料具有足夠的韌性；4）采用噴丸、滾壓等工藝對(duì)，對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。5）采用正變位齒輪，增大齒根的強(qiáng)度。：

齒面接觸疲勞在循環(huán)接觸應(yīng)力、齒面摩擦力及潤(rùn)滑劑的反復(fù)作用下，在齒面及其表層內(nèi)產(chǎn)生微裂紋、微裂紋繼續(xù)擴(kuò)展、微粒剝落。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線(xiàn)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§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式：齒面點(diǎn)蝕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(rùn)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：1.提高齒面硬度2.減小齒面粗糙度3.增加潤(rùn)滑油粘度低速4.加抗膠合添加劑高速§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式：

齒面膠合齒面磨損措施：1.減小齒面粗糙度2.改善潤(rùn)滑條件，清潔環(huán)境：磨粒磨損齒面點(diǎn)蝕§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式3.提高齒面硬度：

從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒齒面膠合齒面磨損齒面點(diǎn)蝕§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒折斷失效形式齒面塑性變形一、輪齒的失效形式表面凸出表面凹陷：二、齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則▲保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷。▲保證足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕。由工程實(shí)踐得知：▲閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主?！鴮?duì)高速重載齒輪傳動(dòng)，除以上兩設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，還應(yīng)按齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)?！]式硬齒面或開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。：一、對(duì)齒輪材料性能的要求齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：齒面硬、芯部韌?！?0-3齒輪材料及選用準(zhǔn)則常用齒輪材料鍛鋼鑄鋼鑄鐵常作為低速、輕載、不太重要的場(chǎng)合的齒輪材料；適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場(chǎng)合。非金屬材料二、常用齒輪材料鋼材的韌性好，耐沖擊，通過(guò)熱處理和化學(xué)處理可改善材料的機(jī)械性能，最適于用來(lái)制造齒輪。耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于大尺寸齒輪。含碳量為(0.15~0.6)%的碳素鋼或合金鋼。一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。：熱處理方法表面淬火滲碳淬火調(diào)質(zhì)正火滲氮一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr等。表面淬火后輪齒變形小，可不磨齒，硬度可達(dá)52~56HRC，面硬芯軟，能承受一定沖擊載荷。1.表面淬火----高頻淬火、火焰淬火三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理2.滲碳淬火滲碳鋼為含碳量0.15~0.25%的低碳鋼和低碳合金鋼，如20、20Cr等。齒面硬度達(dá)56~62HRC，齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，齒芯韌性高。常用于受沖擊載荷的重要傳動(dòng)。通常滲碳淬火后要磨齒。：調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35SiMn等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：220~260HBS。因?yàn)橛捕炔桓?，故可在熱處理后精切齒形，且在使用中易于跑合。3.調(diào)質(zhì)4.正火正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處理。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。滲氮是一種化學(xué)處理。滲氮后齒面硬度可達(dá)60~62HRC。氮化處理溫度低，輪齒變形小，適用于難以磨齒的場(chǎng)合，如內(nèi)齒輪。材料為：38CrMoAlA.5.滲氮：特點(diǎn)及應(yīng)用：調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低，HBS≤350，屬軟齒面，工藝簡(jiǎn)單、用于一般傳動(dòng)。當(dāng)大小齒輪都是軟齒面時(shí)，因小輪齒根薄，彎曲強(qiáng)度低，故在選材和熱處理時(shí)，小輪比大輪硬度高:20~50HBS表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面硬度高，屬硬齒面。其承載能力高，但一般需要磨齒。常用于結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。：四、齒輪材料選用的基本原則1)齒輪材料必須滿(mǎn)足工作條件的要求，如強(qiáng)度、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等；2)應(yīng)考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝；3)正火碳鋼，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于在中等沖擊載荷下工作的齒輪；6)鋼制軟齒面齒輪，其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持在30~50HBS或更多。4)合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪；5)航空齒輪要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼；：§10-4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算中所用的載荷，即：實(shí)際傳動(dòng)中由于原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)性能的影響以及制造誤差的影響，載荷會(huì)有所增大，且沿接觸線(xiàn)分布不均勻。接觸線(xiàn)單位長(zhǎng)度上的最大載荷為：K為載荷系數(shù)，其值為：K＝KA

Kv

Kα

KβFn為輪齒所受的公稱(chēng)法向載荷。式中：KA─使用系數(shù)Kv─動(dòng)載系數(shù)Kα─齒間載荷分配系數(shù)Kβ─齒向載荷分布系數(shù)：發(fā)電機(jī)、均勻傳送的帶式輸送機(jī)或板式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕型升降機(jī)、包裝機(jī)、通風(fēng)機(jī)、均勻密度材料攪拌機(jī)。不均勻傳送的帶式輸送機(jī)或板式輸送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重型升降機(jī)、工業(yè)與礦用風(fēng)機(jī)、重型離心機(jī)、變密度材料攪拌機(jī)。橡膠擠壓機(jī)、橡膠和塑料作間斷的攪拌機(jī)、輕型球磨機(jī)、木工機(jī)械、鋼坯初軋機(jī)、提升裝置、單缸活塞泵等。挖掘機(jī)、重型球磨機(jī)、橡膠揉合機(jī)、破碎機(jī)、重型給水機(jī)、旋轉(zhuǎn)式鉆探裝置、壓磚機(jī)、帶材冷軋機(jī)、壓坯機(jī)等。載荷狀態(tài)發(fā)電機(jī)、均勻運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)多缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)1.01.11.251.501.251.351.51.751.501.601.752.001.751.852.002.25或更大工作機(jī)器均勻平穩(wěn)輕微沖擊中等沖擊嚴(yán)重沖擊原動(dòng)機(jī)注：表中所列值僅適用于減速傳動(dòng)，若為增速傳動(dòng)，應(yīng)乘以1.1倍當(dāng)外部的機(jī)械與齒輪裝置間通過(guò)撓性件相連接時(shí)，KA可適當(dāng)減小。表10-2使用系數(shù)KA：研制研制動(dòng)載系數(shù)Kv1.81.61.41.21.001020304050m/sKv

十分精密的齒輪裝置108769表10-3齒間載荷分配系數(shù)Kα

精度等級(jí)II組56785級(jí)及更低KAFl/b≥100N/mm<100N/mm經(jīng)表面應(yīng)化的直齒輪1.01.11.2經(jīng)表面應(yīng)化的斜齒輪1.01.11.21.4≥1.4未經(jīng)表面應(yīng)化的直齒輪1.01.1未經(jīng)表面應(yīng)化的斜齒輪1.01.11.2≥1.4KHαKFα

KHαKFα

KHαKFα

KHαKFα

≥1.2≥1.2≥1.2≥1.2：

受力變形制造誤差安裝誤差附加動(dòng)載荷載荷集中Fnb()maxFnb()min齒向載荷分布系數(shù)─Kβ表10-4齒向載荷分布系數(shù)Kβ

：續(xù)表10-4齒向載荷分布系數(shù)Kβ

KH

β=1.05+0.26φ2d+0.10×10-3bKH

β=1.05+0.26(1+0.6φ2d)φ2d+0.10×10-3bKH

β=1.11+0.18(1+6.7φ2d)φ2d+0.15×10-3bKH

β=0.99+0.31φ2d+0.12×10-3bKH

β=0.99+0.31(1+0.6φ2d)φ2d+0.12×10-3bKH

β=0.99+0.31(1+6.7φ2d)φ2d+0.12×10-3bKH

β=1.05+0.26φ2d+0.16×10-3bKH

β=1.05+0.26(1+0.6φ2d)φ2d+0.16×10-3bKH

β=1.05+0.26(1+6.7φ2d)φ2d+0.16×10-3b精度等級(jí)小齒輪相對(duì)支撐的布置對(duì)稱(chēng)非對(duì)稱(chēng)懸臂56硬齒面齒輪K

Hβ≤1.34對(duì)稱(chēng)非對(duì)稱(chēng)懸臂對(duì)稱(chēng)非對(duì)稱(chēng)懸臂KH

β=1.0+0.31φ2d+0.19×10-3bKH

β=1.0+0.31(1+0.6φ2d)φ2d+0.19×10-3bKH

β=1.0+0.31(1+6.7φ2d)φ2d+0.19×10-3bK

Hβ≤1.34K

Hβ>1.34K

Hβ>1.34限制條件K

Hβ對(duì)稱(chēng)非對(duì)稱(chēng)懸臂：K

HβK

Hβ1.031.031.061.081.101.21.31.5234561.031.031.061.081.101.21.31.5234561.031.0441.061.11.21.31.5234彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù)KFβb/h=3∞1264K

Fβ：

改善齒向載荷不均勻的措施：1）增大軸、軸承及支座的剛度；5）輪齒修形（腰鼓齒）。4）盡可能避免懸臂布置；3）適當(dāng)限制輪齒寬度；2）對(duì)稱(chēng)軸承配置；b(0.0005~0.001)b：§10-5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒受力分析：

T1圓周力：徑向力：法向力：小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：P為傳遞的功率（KW）ω1----小齒輪上的角速度，n1----小齒輪上的轉(zhuǎn)速d1----小齒輪上的分度圓直徑，α----壓力角各作用力的方向如圖O2ω2（從動(dòng)）O1N1N2ttω1（主動(dòng)）T1cα

α

d12d22α

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。§10-5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算α

O2O1ttω1（主動(dòng)）N1N2cα

α

d12Fn一、輪齒受力分析：

rbO30?

30?

二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算假定載荷僅由一對(duì)輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計(jì)算。齒頂嚙合時(shí)，彎矩達(dá)最大值。hFcaF2F1Sγ分量F2產(chǎn)生壓縮應(yīng)力可忽略不計(jì)，彎曲力矩：M=Fnhcosγ危險(xiǎn)界面的彎曲截面系數(shù)：理論彎曲應(yīng)力：危險(xiǎn)截面：齒根圓角30?切線(xiàn)兩切點(diǎn)連線(xiàn)處。齒頂受力：Fn，可分解成兩個(gè)分力：F1=Fncosγ

F2=Fnsinγ---產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力（忽略）；----產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略FnABABσFσF?。鹤⒁猓河?jì)算時(shí)?。狠^大者，計(jì)算結(jié)果應(yīng)圓整,且m≥1.5引入齒寬系數(shù)：φd=b/d1得設(shè)計(jì)公式：在滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度的條件下可適當(dāng)選取較多的齒數(shù)，以使傳動(dòng)平穩(wěn)。代入：

d1

=mz1齒形系數(shù)、應(yīng)力校正系數(shù)：

三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算赫茲公式：“+”用于外嚙合，“-”用于內(nèi)嚙合節(jié)圓處齒廓曲率半徑：齒數(shù)比:u=z2/z1=d2/d1

=ρ2/ρ1

≥1O2ω2（從動(dòng)）O1N1N2ttω1（主動(dòng)）T1cα

α

d12d22α

Cρ1ρ2：代入赫茲公式得：引入齒寬系數(shù)：φd=b/d1----區(qū)域系數(shù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式：得設(shè)計(jì)公式：標(biāo)準(zhǔn)齒輪：ZE=2.5模數(shù)m不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的依據(jù)。注意：因兩個(gè)齒輪的σH1=σH2，故按此強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代入[σH]1和[σH]2中較小者。彈性影響系數(shù)：用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪分度圓直徑d1(或模數(shù)m)時(shí)，因載荷系數(shù)中的KV、Kα、Kβ不能預(yù)先確定，故可先試選一載荷系數(shù)Kt。算出d1t(或mnt）后，用d1t再查取KV、Kα、Kβ從而計(jì)算K。若K與Kt接近，則不必修改原設(shè)計(jì)。否則，按下式修正原設(shè)計(jì)。彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：：一、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1．壓力角a的選擇2．齒數(shù)的選擇一般，閉式齒輪傳動(dòng):z1=20~403．齒寬系數(shù)fd的選擇z1↑m↓重合度e↑→傳動(dòng)平穩(wěn)抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低齒高h(yuǎn)↓→切削量↓、滑動(dòng)率↓因此，在保證彎曲疲勞強(qiáng)度的前提下，齒數(shù)選得多一些好！fd↑→齒寬b↑→

強(qiáng)度↑，但fd過(guò)大將導(dǎo)致Kβ↑一般情況下取a=20°fd的選取可參考齒寬系數(shù)表

§10-6齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇開(kāi)式齒輪傳動(dòng):z1=17~20z2=uz1齒寬bb=fdd1,

b1=b+(5~10)mm：說(shuō)明：1)大小齒輪皆為硬齒面時(shí)，fd應(yīng)取小值，否則取大值；2)括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪；3）機(jī)床中的齒輪，若傳遞功率不大時(shí)，fd可小到0.24)非金屬齒輪可?。篺d=0.5~1.2表10-7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表fd=b/d1

裝置狀況兩支撐相對(duì)小齒輪對(duì)稱(chēng)布置兩支撐相對(duì)小齒輪非作對(duì)稱(chēng)布置懸臂布置fd0.9~1.4(1.2~1.9)0.7~1.5(1.1~1.65)0.4~0.6二、齒輪的許用應(yīng)力許用接觸應(yīng)力：σlim

----齒輪的疲勞極限,由實(shí)驗(yàn)確定,S

----疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，查表10-4確定。KN----壽命系數(shù)，可查圖求得。N=60njLh：表10-7安全系數(shù)SH和SFSHSF安全系數(shù)軟齒面（HBS≤350）硬齒面（HBS>350）重要的傳動(dòng)、滲碳淬火齒輪或鑄造齒輪1.0~1.11.3~1.41.1~1.21.4~1.61.6~2.21.3：彎曲疲勞壽命系數(shù)KN3.02.52.01.81.61.41.21.00.80.71031041051061071081091010NKFN研制調(diào)質(zhì)鋼，球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵N0滲碳淬火鋼、表面淬火鋼N0氮化鋼、球鐵（鐵素體）、結(jié)構(gòu)鋼、灰鑄鐵N0氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼N0：6004000200100200300HBSσFE

(MPa)球墨鑄鐵黑色可鍛鑄鐵灰鑄鐵MEMEMQMLMQ=MLMEMQ=ML鑄鐵材料的σFE6004000200σFE

(MPa)100200HBS正火鋼的σFEMEMEML=MQlML=MQl正火處理的鑄鋼正火處理的結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)鋼的σFE合金調(diào)質(zhì)鋼碳鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)質(zhì)碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)100200300400HBS600400200σFE

(MPa)8001000MLMEMQMLMEMQMQ=MLMQ=MLσFE

(MPa)滲碳淬火鋼及表面硬化鋼的σFE60040020080010001200450500600700800HVI50556065HRCMEMQMLMEMQML滲碳淬火鋼表面硬化鋼：灰鑄鐵的疲勞極限應(yīng)力σHlim

(MPa)500400200600700100200300HBS300MEMQ=ML鑄鐵材料的疲勞極限應(yīng)力σHlim

(MPa)500400600700100200300HBS300MEMQ=MLMEMQ=ML球墨鑄鐵黑色可鍛鑄鐵氮化及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的σFE

(MPa)60040020080010001200300400500600700800900HVI3035404550556065HRC調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的氮化鋼（不含鋁）調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)或正火、碳氮共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼MEMQMLMEMQMLME=MQML：正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼的疲勞極限應(yīng)力σHlim

(MPa)500400600200100150200250HBS300正火處理的結(jié)構(gòu)剛正火處理的鑄剛MEMEML=MQML=MQ調(diào)質(zhì)處理鋼的疲勞極限應(yīng)力合金調(diào)質(zhì)剛碳鋼調(diào)質(zhì)合金鑄剛調(diào)質(zhì)碳鋼鑄鋼調(diào)質(zhì)MEMEMQ=MLML=MQMXMEMQMLMEMLMQ50040060025030070080090010001100σFHlim

(MPa)100200300400HBS：滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的120013006001500140070080090010001100σFHlim

(MPa)研制300400500600700800900HVI3535404550556065HRCMQ調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的滲氮鋼調(diào)質(zhì)或正火-氮碳共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的調(diào)質(zhì)鋼ME=MQMQMEMLMLMLME研制400500600700800HVI12001300160015001400170080090010001100σFHlim

(MPa)MQMEMLMQMEML滲碳合金鋼火焰或感應(yīng)淬火鋼滲碳淬火鋼和表面淬火鋼的疲勞極限應(yīng)力：三、齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)制造和安裝齒輪傳動(dòng)裝置時(shí)，不可避免會(huì)產(chǎn)生齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差、兩軸線(xiàn)不平行誤差等。.誤差的影響：1.轉(zhuǎn)角與理論不一致，影響運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性；2.瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，出現(xiàn)速度波動(dòng)，引起震動(dòng)、沖擊和噪音影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；3.齒向誤差導(dǎo)致輪齒上的載荷分布不均勻，使輪齒提前損壞，影響載荷分布的不均勻性。國(guó)標(biāo)GB10095-88給齒輪副規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)。其中1級(jí)最高，12級(jí)最低，常用的為6~9級(jí)精度。按照誤差的特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，將齒輪的各項(xiàng)公差分成三組，分別反映傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，傳動(dòng)的平穩(wěn)性和載荷分布的均勻性。精度選擇是以傳動(dòng)的用途，使用條件，傳遞功率，圓周速度等為依據(jù)來(lái)確定。：研制研制機(jī)器名稱(chēng)精度等級(jí)機(jī)器名稱(chēng)精度等級(jí)汽輪機(jī)3~6拖拉機(jī)6~8切削機(jī)床3~8通用減速器6~8航空發(fā)動(dòng)機(jī)4~8鍛壓機(jī)床6~9輕型汽車(chē)5~8起重機(jī)7~10載重汽車(chē)7~9農(nóng)機(jī)8~11注：主傳動(dòng)齒輪或重要齒輪傳動(dòng)，選靠上限；輔助齒輪傳動(dòng)或一般齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。表10-8各類(lèi)機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍：研制研制四、直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的步驟選擇齒輪的材料和熱處理選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù)fd初選載荷系數(shù)(如Kt=1.2)按接觸強(qiáng)度確定直徑d1計(jì)算得mH=d1/z1按彎曲強(qiáng)度確定模數(shù)mF確定模數(shù)mt=max{mH,mF}計(jì)算確定載荷系數(shù)K=KAKvKαKβ修正計(jì)算模數(shù)m模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算主要尺寸：d1=mz1

d2=mz2…計(jì)算齒寬：b=fdd1確定齒寬：B2=int(b)B1=B2+(3~5)mm開(kāi)始：齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)：按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核：硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核:開(kāi)式齒輪傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。其失效形式為磨損，點(diǎn)蝕形成之前齒面已磨掉。：§10-7斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒上的作用力：

d12βF’F’ββF’§10-7斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒上的作用力ω1T1圓周力：徑向力：軸向力：輪齒所受總法向力Fn可分解為三個(gè)分力: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)論上與運(yùn)動(dòng)方向相同；徑向力指向各自的軸心；軸向力的方向由螺旋方向和輪齒工作面而定。FrFtFt長(zhǎng)方體底面長(zhǎng)方體對(duì)角面即輪齒法面F’=Ft/cosβFr=

F’tgαn

αnFrFnF’αnFncFaFa：由于Fa∝tanb，為了不使軸承承受的軸向力過(guò)大，螺旋角b不宜選得過(guò)大，常在之間選擇。b=8o～20o：二.斜齒輪強(qiáng)度的計(jì)算原理斜齒輪的輪齒在受到法向載荷作用后，同樣會(huì)在齒根處產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，在齒面產(chǎn)生接觸應(yīng)力。斜齒輪上的法向載荷位于載荷作用點(diǎn)的法截面內(nèi)。這樣的載荷在齒根產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，除與載荷和輪齒的大小有關(guān)外，還與法截面內(nèi)的齒形和齒根曲線(xiàn)有關(guān)，齒面接觸應(yīng)力同樣也與該處法截面內(nèi)的齒廓形狀有關(guān)。斜齒輪的當(dāng)量齒輪所具有的齒廓形狀與斜齒輪的法面齒形最為接近，所以斜齒輪的強(qiáng)度計(jì)算以直齒輪的強(qiáng)度計(jì)算為基礎(chǔ)，將斜齒輪轉(zhuǎn)化為當(dāng)量直齒輪來(lái)進(jìn)行。考慮斜齒輪的當(dāng)量齒輪與實(shí)際斜齒輪的差別，比如，斜齒輪的接觸線(xiàn)長(zhǎng)度要比直齒輪長(zhǎng)、同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)多、嚙合線(xiàn)傾斜等特點(diǎn)，通過(guò)修正直齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式，即可形成斜齒輪強(qiáng)度計(jì)算的一系列公式。：三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算名義法向載荷在齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為：引入載荷系數(shù)Yβ--螺旋角影響系數(shù)。：四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：

dm是平均分度圓直徑強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，是以錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為計(jì)算時(shí)的依據(jù)?！?1-8直齒圓錐齒輪傳動(dòng)對(duì)軸交角為90o的直齒錐齒輪傳動(dòng)：一、設(shè)計(jì)參數(shù)大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，錐距：令fR=b/R為齒寬系數(shù)，設(shè)計(jì)中常取:fR=0.25~0.35Rd1d2bB/2δ1δ2R-0.5bdm2dm1軸線(xiàn)相交且軸交角為90度的直齒錐齒輪：錐齒輪大端與齒寬中點(diǎn)、齒寬中點(diǎn)與該處當(dāng)量齒輪的幾何參數(shù)之間的關(guān)系：當(dāng)量齒輪的齒數(shù)比：為了保證不根切，應(yīng)有：Zv≥17

dm是平均分度圓直徑d1d2bB/2δ1δ2R-0.5bdm2dm1

dm是平均分度圓直徑Rd1d2bB/2δ1δ2R-0.5bdm2dm1：

δdm12cFt的方向在主動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相反，在從動(dòng)論上與運(yùn)動(dòng)方向相同；圓周力：徑向力：軸向力：軸向力Fa的方向?qū)蓚€(gè)齒輪都是背著錐頂。輪齒所受總法向力Fn在小齒輪平均分度圓處分解為三個(gè)分力:ω1T1FtFaFrF’FnFtF’FrFasinδ1=cosδ2cosδ1=sinδ2徑向力指向各自的軸心；當(dāng)δ1+δ2=90?時(shí)，有：Fr1=Fa2Fa1=Fr2于是有：Fnα

ααδδ二、輪齒受力分析：三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算一對(duì)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)與其當(dāng)量齒輪的強(qiáng)度近似相等。可直接套用直齒輪的計(jì)算公式，代入當(dāng)量齒輪參數(shù)。計(jì)算所得模數(shù)m

,應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。錐齒輪模數(shù)（GB12368-90）mm…11.1251.251.3751.51.7522.252.52.7533.253.53.7544.5566.578910…：四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算利用赫茲公式，并代入齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪相應(yīng)參數(shù)，可得錐齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式如下：校核計(jì)算公式：設(shè)計(jì)計(jì)算公式：直齒錐齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，仍按齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量圓柱齒輪計(jì)算。：§10-9齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由強(qiáng)度計(jì)算只能確定齒輪的主要參數(shù)：