機(jī)械設(shè)計(jì)第4章：齒輪傳動(dòng)2016

第四章概述(ɡàishù)齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)及其計(jì)算齒輪傳動(dòng)失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則齒輪常用材料選擇與熱處理齒輪傳動(dòng)載荷與應(yīng)力齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪(chǐlún)傳動(dòng)精品資料概述齒輪傳動(dòng)(chuándòng)主要參數(shù)及其計(jì)算齒輪傳動(dòng)(chuándòng)失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則齒輪常用材料選擇與熱處理齒輪傳動(dòng)(chuándòng)載荷與應(yīng)力齒輪傳動(dòng)(chuándòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)精品資料機(jī)器(jīqì)的組成傳動(dòng)裝置在距離間傳遞能量并實(shí)現(xiàn)能量分配、轉(zhuǎn)速改變、運(yùn)動(dòng)(yùndòng)形式改變等作用的裝置傳動(dòng)分類機(jī)械傳動(dòng)：機(jī)械能機(jī)械能流體傳動(dòng)：機(jī)械能機(jī)械能電傳動(dòng)：機(jī)械能電能精品資料機(jī)械傳動(dòng)(jīxièchuándònɡ)分類及特點(diǎn)機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在傳動(dòng)效率、單級(jí)傳動(dòng)比、傳動(dòng)功率(gōnglǜ)、中心距、傳動(dòng)準(zhǔn)確性、無(wú)級(jí)調(diào)速、過(guò)載保護(hù)、壽命、噪聲、價(jià)格等等機(jī)械傳動(dòng)分類直接接觸傳動(dòng)有中間機(jī)件的傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)繩傳動(dòng)摩擦無(wú)級(jí)變速器摩擦無(wú)級(jí)變速器嚙合傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)等精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的功能及應(yīng)用范圍傳遞兩軸間的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)或動(dòng)力傳遞功率P可達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)150m/s（最高300m/s），直徑從數(shù)毫米至數(shù)米，甚至10m以上，單級(jí)傳動(dòng)比可達(dá)8或更大。功能應(yīng)用范圍精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的主要特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(yōudiǎn)傳動(dòng)效率高工作可靠，壽命長(zhǎng)傳動(dòng)比穩(wěn)定結(jié)構(gòu)緊湊功率和速度適用范圍廣缺點(diǎn)齒輪制造需專用設(shè)備，成本高精度低時(shí)，振動(dòng)和噪音較大不宜用于中心距大的傳動(dòng)精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的分類（1）齒廓：漸開線、擺線、圓弧齒線與母線相對(duì)位置：直齒、斜齒、人字齒、曲線齒齒輪軸線相對(duì)位置：平行、相交(xiāngjiāo)、交錯(cuò)齒面硬度：軟齒（HB<350）、硬齒（HB>350）工作條件：開式傳動(dòng)、閉式傳動(dòng)備注：承載能力計(jì)算針對(duì)輪齒的某種失效形式，而輪齒的失效形式又與其工作條件和齒面硬度等因素密切相關(guān)。如工作條件與輪齒齒面的磨粒磨損有關(guān)。齒面的承載能力與齒面硬度有關(guān)。精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的分類（2）齒輪傳動(dòng)平面齒輪傳動(dòng)空間齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)傳遞相交運(yùn)動(dòng)傳遞交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)內(nèi)嚙合外嚙合齒輪齒條直齒斜齒曲線齒交錯(cuò)軸斜齒輪蝸桿渦輪準(zhǔn)雙曲面齒輪人字齒齒輪運(yùn)動(dòng)精品資料概述齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)及其計(jì)算齒輪傳動(dòng)失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則齒輪常用(chánɡyònɡ)材料選擇與熱處理齒輪傳動(dòng)載荷與應(yīng)力齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二節(jié)精品資料齒廓嚙合(nièhé)基本定律不卡不離(bùlí)處處相切接觸法線上無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)傳動(dòng)比對(duì)齒廓曲線的要求i12=過(guò)兩齒廓接觸點(diǎn)所作兩齒廓的公法線均與連心線交于一定點(diǎn)P?；ハ鄧Ш系囊粚?duì)齒輪，在任一位置時(shí)的傳動(dòng)比，都與其連心線被其嚙合點(diǎn)的公法線所分兩線段成反比傳動(dòng)比恒定的條件12O1O2C2C1nnPvK1vK2KvK2K1精品資料漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪基本幾何(jǐhé)參數(shù)基圓(db,rb)產(chǎn)生漸開線的圓齒頂圓da(ra)連接齒輪各齒頂?shù)膱A齒根圓df(rf)齒槽底部連接的圓齒厚si在di圓周上,一個(gè)輪齒左右兩側(cè)齒廓間的弧線長(zhǎng)齒槽寬ei在di圓周上,齒間的弧線長(zhǎng)齒距pipi=si+ei分度圓d(r):設(shè)計(jì)齒輪的基準(zhǔn)圓分度圓上，p=s+e齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f齒全高h(yuǎn)=ha+hfOhhfharrarb齒間(齒槽)齒數(shù)zrfBsieiesppi精品資料漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪(chǐlún)基本幾何參數(shù)a=r1+r2標(biāo)準(zhǔn)中心距arf1ra2α'嚙合角α'嚙合線與節(jié)圓公切線之間所夾銳角嚙合角恒等于節(jié)圓壓力角壓力角αk齒廓上某嚙合點(diǎn)所受正壓力方向（該點(diǎn)齒廓法線方向）與該點(diǎn)速度方向之間所夾銳角rb=rkcosαk=r'cosα'精品資料一對(duì)齒輪(chǐlún)的正確嚙合條件m1=m2=mα1=α2=α漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪(chǐlún)嚙合傳動(dòng)條件一對(duì)齒輪的連續(xù)嚙合條件

重合度ε=(B1B2

/Pb)≥1

精品資料漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)(chuándòng)參數(shù)傳動(dòng)比i與齒數(shù)比ui=n主n從d從d主z從z主==u=z大z小主動(dòng)(zhǔdòng)從動(dòng)主動(dòng)從動(dòng)i=ui=1/u精品資料漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)(chuándòng)參數(shù)齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的精度等級(jí)在漸開線圓柱齒輪和錐齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)（GB10095－88和GB11365－89）中規(guī)定了12個(gè)精度等級(jí)。其中，1、2級(jí)為遠(yuǎn)景級(jí)；

3、4、5級(jí)為高精度級(jí)；

6、7、8級(jí)為中精度級(jí)，常用；

9、10、11、12級(jí)為低精度級(jí)。根據(jù)對(duì)運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、傳動(dòng)平穩(wěn)性、載荷分布均勻性的影響，各精度等級(jí)分為三項(xiàng)公差組：

第I公差組，與傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確有關(guān)，如公法線長(zhǎng)度變化公差；第II公差組，與傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性有關(guān)，如周節(jié)公差；第III公差組，與載荷分布的均勻性有關(guān)，如接觸線誤差。齒輪精度等級(jí)的選擇參照教材p54表2-2精品資料漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)(chuándòng)參數(shù)齒輪(chǐlún)模數(shù)m分度圓模數(shù)的簡(jiǎn)稱，定義基本齒廓的重要參數(shù)，能夠代表輪齒的大小，單位mm。m的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)值，參見教材p54表2-4

。m=p/π精品資料漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪(chǐlún)傳動(dòng)參數(shù)中心(zhōngxīn)距a兩齒輪軸線之間的距離。標(biāo)準(zhǔn)齒輪無(wú)齒側(cè)間隙安裝（兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓相切）時(shí)的中心距稱作標(biāo)準(zhǔn)中心距。大批量生產(chǎn)的齒輪推薦中心距按下表選用。單件或小批量生產(chǎn)的齒輪中心距取尾數(shù)為0、5、2、8的整數(shù)。精品資料漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪(chǐlún)傳動(dòng)參數(shù)變位系數(shù)(xìshù)與變位傳動(dòng)刀具從切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪的位置移動(dòng)某一徑向距離（通稱變位量）后切制的齒輪稱為變位齒輪。刀具變位量用xm表示，x稱為變位系數(shù)。刀具向齒輪中心移動(dòng)，x為負(fù)值，反之為正值。精品資料漸開線齒輪傳動(dòng)(chuándòng)幾何參數(shù)計(jì)算外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)主要幾何參數(shù)(cānshù)計(jì)算，參見教材p56表2-5直齒圓錐齒輪傳動(dòng)主要幾何參數(shù)(cānshù)計(jì)算，參見教材p58表2-6精品資料概述齒輪(chǐlún)傳動(dòng)主要參數(shù)及其計(jì)算齒輪(chǐlún)傳動(dòng)失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則齒輪(chǐlún)常用材料選擇與熱處理齒輪(chǐlún)傳動(dòng)載荷與應(yīng)力齒輪(chǐlún)傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪(chǐlún)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三節(jié)精品資料齒輪傳動(dòng)(chuándòng)失效的主要形式齒輪傳動(dòng)失效疲勞折斷齒面失效輪齒折斷過(guò)載折斷變形折斷齒面磨料磨損齒面疲勞點(diǎn)蝕齒面膠合精品資料輪齒(lúnchǐ)折斷產(chǎn)生原因齒根彎曲應(yīng)力大齒根應(yīng)力集中折斷類型疲勞折斷—反復(fù)應(yīng)力疲勞裂紋輪齒疲勞折斷過(guò)載折斷—齒輪為脆性(cuìxìng)材料時(shí)，受到過(guò)載或沖擊時(shí)產(chǎn)生變形折斷—制造或安裝不準(zhǔn)確，以及軸的變形引起發(fā)生部位輪齒根部(全齒折斷)、缺角(斜齒輪局部折斷)采取措施

增大齒根過(guò)渡圓角、消除加工倒痕、減小應(yīng)力集中增大軸及支承的剛性使受載均勻合適熱處理使齒芯具有足夠韌性、強(qiáng)化表面Fn齒輪傳動(dòng)失效的主要形式精品資料齒面磨料(móliào)磨損齒輪傳動(dòng)(chuándòng)失效的主要形式發(fā)生機(jī)理磨料(沙粒、鐵屑等)進(jìn)入嚙合區(qū)，導(dǎo)致齒面磨損齒形破壞齒根減薄或斷齒發(fā)生部位齒面發(fā)生狀況開式齒輪傳動(dòng)采取措施

加強(qiáng)潤(rùn)滑開式改閉式傳動(dòng)精品資料齒面疲勞(píláo)點(diǎn)蝕齒輪(chǐlún)傳動(dòng)失效的主要形式產(chǎn)生原因輪齒在節(jié)圓附近一對(duì)齒受力，載荷大滑動(dòng)速度低形成油膜條件差接觸疲勞產(chǎn)生麻點(diǎn)發(fā)生部位偏向齒根的節(jié)線附近閉式齒輪傳動(dòng)開式傳動(dòng)中一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象采取措施

提高材料硬度，增強(qiáng)抗點(diǎn)蝕能力合理選擇潤(rùn)滑油，防止裂紋擴(kuò)展精品資料齒面膠合(jiāohé)齒輪(chǐlún)傳動(dòng)失效的主要形式產(chǎn)生原因高速重載；散熱不良；滑動(dòng)速度大；齒面粘連后撕脫發(fā)生部位沿運(yùn)動(dòng)方向撕裂采取措施

減小模數(shù)，降低齒高抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油材料的硬度及配對(duì)精品資料齒面塑性變形齒輪傳動(dòng)(chuándòng)失效的主要形式產(chǎn)生(chǎnshēng)原因應(yīng)力過(guò)大→材料屈服→塑性流動(dòng)→齒面變形采取措施

提高齒面硬度和潤(rùn)滑油粘度減小接觸應(yīng)力精品資料閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)(點(diǎn)蝕)1）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(先求a或d)2）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度閉式硬齒面?zhèn)鲃?dòng)(斷齒)1）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(先求m)2）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度開式傳動(dòng)(磨損)1）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(求m)2）然后將ｍ增大10％～15％(磨損補(bǔ)償)閉式高速(ɡāosù)重載傳動(dòng)（膠合）提高齒面硬度和光潔度；采用粘度較大的潤(rùn)滑油（低速）或采用含有添加劑抗膠合性能強(qiáng)的潤(rùn)滑油（高速(ɡāosù)）；采取散熱措施。齒輪(chǐlún)傳動(dòng)計(jì)算準(zhǔn)則精品資料概述齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)及其計(jì)算齒輪傳動(dòng)失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則齒輪常用材料選擇與熱處理齒輪傳動(dòng)載荷(zàihè)與應(yīng)力齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四節(jié)精品資料齒輪的材料及其選擇(xuǎnzé)原則基本(jīběn)要求足夠的硬度和耐磨性（齒面硬）足夠的彎曲疲勞強(qiáng)度（齒芯韌）價(jià)格較低良好的加工和熱處理工藝性齒輪常用材料（1）精品資料1.鋼（含碳量0.1％～0.6％）（1）鍛鋼（除大尺寸和結(jié)構(gòu)復(fù)雜齒輪，一般常用鍛鋼）45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo硬齒面：毛坯調(diào)質(zhì)(diàozhì)或正火后切齒，表面硬化（滲碳、滲氮和碳氮共滲）后磨齒，可達(dá)4、5級(jí)精度。軟齒面：毛坯正火或調(diào)質(zhì)(diàozhì)后精切齒，可達(dá)7、8級(jí)精度。（2）鑄鋼(zhùɡānɡ)ZG310-570、ZG340-640直徑較大（頂圓直徑da400mm）的齒輪采用鑄鋼(zhùɡānɡ)。毛坯應(yīng)進(jìn)行正火處理以消除殘余應(yīng)力和硬度不均勻現(xiàn)象。齒輪常用材料（2）精品資料2.鑄鐵灰口鑄鐵（HT200、HT300）和球墨鑄鐵（QT500-7）常用(chánɡyònɡ)于開式、低速、無(wú)沖擊和大尺寸的場(chǎng)合。鑄造性能和切削性能好，價(jià)廉，抗點(diǎn)蝕和抗膠合能力強(qiáng)，有自潤(rùn)滑能力；但彎曲強(qiáng)度低，沖擊韌性差。3.非金屬材料高速、小功率和精度不高的齒輪傳動(dòng)可采用夾布膠木(jiāomù)、尼龍等非金屬材料，噪音小。齒輪常用材料（3）精品資料正火、調(diào)質(zhì)：齒面硬度<=350HB（軟齒面）滲碳＋淬火（低碳鋼）或表面淬火（中碳鋼）:齒面硬度>350HB（硬齒面）大小齒輪齒面硬度差為2550HB鋼制齒輪加工工藝過(guò)程：軟齒面：坯料(pīliào)→熱(正、調(diào))→切齒(7級(jí)或8級(jí)精度)硬齒面：熱(正)→切齒→表面處理(淬火、氰化、氮化)→精加工齒輪(chǐlún)熱處理精品資料概述齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)及其計(jì)算齒輪傳動(dòng)失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則齒輪常用材料選擇(xuǎnzé)與熱處理齒輪傳動(dòng)載荷與應(yīng)力齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五節(jié)精品資料直齒圓柱齒輪傳動(dòng)(chuándòng)受力分析（1）假設(shè)：力作用在齒寬中點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)Ｐ，不計(jì)摩擦力Ｆf；輪齒(lúnchǐ)間的法向力Ｆn,沿嚙合線指向齒面Fn的分解圓周力Ft:

沿節(jié)圓切線指向齒面;徑向力Fr:沿半徑指向輪心主動(dòng)輪上的圓周力Ft方向與回轉(zhuǎn)方向相反；而從動(dòng)輪上的圓周力方向與回轉(zhuǎn)方向相同精品資料直齒圓柱齒輪傳動(dòng)(chuándòng)受力分析（2）作用力的大小Ft＝2000T1/d1Fr＝Ft·tanαFn＝Ft/cosαT1=9550P1/n1d1:小齒輪分度圓直徑(zhíjìng)mmα:分度圓壓力角T1:小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩NmP1:小齒輪傳遞功率kWn1:小齒輪轉(zhuǎn)速r/min精品資料假設(shè)(jiǎshè)：標(biāo)準(zhǔn)齒輪，不計(jì)摩擦力Fn的分解圓周力Ft:沿節(jié)圓切線(qiēxiàn)方向指向齒面徑向力Fr:沿半徑方向指向輪心軸向力Fa:與軸線平行斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)受力分析（1）111軸向力的方向取決于輪齒螺旋線的方向(旋向)和齒輪的回轉(zhuǎn)方向(轉(zhuǎn)向)：主動(dòng)輪左旋用左手，右旋用右手；從動(dòng)輪軸向力方向與主動(dòng)輪的相反。精品資料作用力的大小(dàxiǎo)β—螺旋角,αn—法面壓力(yālì)角,αt—端面壓力(yālì)角斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)受力分析（2）精品資料直齒圓錐齒輪傳動(dòng)(chuándòng)受力分析（1）假設(shè)(jiǎshè)：法向力Ｆn,作用在齒寬中點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)Ｐ，不計(jì)摩擦力ＦfFn的分解圓周力Ft

:沿節(jié)圓切線方向指向齒面徑向力Fr

:沿半徑方向指向輪心軸向力Fa

:軸線平行圓周力與徑向力的方向判別與直齒圓柱齒輪相同；軸向力方向分別指向各自的大端。Z1Z2Ft1Ft2Fa1Fa2Fr1Fr2Ｆt1

=－Ｆt2Ｆr1=－Ｆa2

Ｆa1=－Ｆr2精品資料直齒圓錐齒輪傳動(dòng)(chuándòng)受力分析（2）Ｆt＝2000Ｔ1／ｄm1Ｆr＝Ｆt

·tanα·cosδ1Ｆa＝Ｆt

·tanα·sinδ1作用力的大小(dàxiǎo)dm1—小齒輪齒寬中點(diǎn)分度圓直徑mm;δ1—小錐齒輪分度圓錐角精品資料齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的受力分析小結(jié)圓周(yuánzhōu)力Ft徑向力Fr軸向力Fa法向力FnFt1＝2T1/d1

=－Ft2主反從同F(xiàn)r1＝Ft1tanα＝－Fr2指向輪心0Fn1＝Ft1/cosα＝－Fn2受力面法向Ft1＝2T1/d1

=－Ft2主反從同F(xiàn)r1＝Ft1tanαn/cosβ＝－Fr2指向輪心Fa1＝Ft1tanβ＝－Fa2主動(dòng)輪左右手準(zhǔn)則Fn1＝Ft1/cosαncosβ＝－Fn2受力面法向Ft1＝2T1/dm1

=－Ft2主反從同F(xiàn)r1＝Ft1tanαcosδ1＝－Fa2指向輪心Fa1＝Ft1tanαsinδ1＝－Fr2小端向大端Fn1＝Ft1/cosα＝－Fn2受力面法向直齒圓柱齒輪；斜齒圓柱齒輪；直齒圓錐齒輪精品資料齒輪傳動(dòng)的計(jì)算(jìsuàn)載荷根據(jù)名義轉(zhuǎn)矩求得的圓周力稱為名義圓周力。實(shí)際圓周力比名義圓周力要大。需要用各種(ɡèzhǒnɡ)系數(shù)對(duì)名義圓周力進(jìn)行修正，故實(shí)際圓周力（亦稱計(jì)算載荷）Ftc為K—載荷系數(shù)KA—使用系數(shù)KV—?jiǎng)虞d系數(shù)；Kα—齒間載荷分配系數(shù)，對(duì)于接觸、彎曲強(qiáng)度計(jì)算分別為KHα和

KFαKβ—齒向載荷分配系數(shù)，對(duì)于接觸、彎曲強(qiáng)度計(jì)算分別為KHβ和

KFβFtc=K·FtK=KAKVKαKβ精品資料載荷(zàihè)系數(shù)（1）1.使用(shǐyòng)系數(shù)KA考慮與動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特征、聯(lián)軸器緩沖性能等相關(guān)的外部因素引起的外部附加動(dòng)載荷而引入的系數(shù)，參考教材p61表2-7選取。2.動(dòng)載系數(shù)KV考慮齒輪副在嚙合過(guò)程中因嚙合誤差（基節(jié)誤差、齒形誤差、輪齒變形等）和運(yùn)轉(zhuǎn)速度而引起的內(nèi)部附加動(dòng)載荷的系數(shù)?？砂凑正X輪精度和節(jié)線速度從教材p62圖2-6查得。精品資料載荷(zàihè)系數(shù)（2）考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)齒輪間載荷分配不均勻的系數(shù)，取決于嚙合剛度(ɡānɡdù)、基節(jié)誤差、跑合量等多種因素。參考教材p63表2-8。3.齒間載荷分配系數(shù)Kα表中Zε和Yε分別為接觸、彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)，見下式；εα為端面重合度，見教材p56表2-5。Zε=Yε=0.25+精品資料載荷(zàihè)系數(shù)（3）考慮使輪齒沿接觸線產(chǎn)生載荷分布不均勻現(xiàn)象的影響。接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)(xìshù)和彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)(xìshù)參考教材p64圖2-9確定；前者也可由教材p65表2-9近似計(jì)算確定。4.齒向載荷分布系數(shù)Kβ精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)應(yīng)力分析齒面接觸應(yīng)力σH齒根(chǐɡēn)彎曲應(yīng)力σF相嚙合的兩輪齒齒面接觸為很小的面接觸齒面接觸應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力齒根處產(chǎn)生彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力和壓縮應(yīng)力單向工作的齒輪傳動(dòng)的彎曲應(yīng)力為脈動(dòng)或?qū)ΨQ循環(huán)變應(yīng)力雙向工作的齒輪傳動(dòng)的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的許用應(yīng)力（1）許用接觸應(yīng)力σHP或[σH]σHPσHlim

·ZNT·ZL·Zv·ZR·ZW·ZXSHmin=接觸(jiēchù)強(qiáng)度最小安全系數(shù)實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)潤(rùn)滑劑系數(shù)速度系數(shù)粗糙度系數(shù)齒面工作硬化系數(shù)接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)與齒輪使用的可靠程度相關(guān)，參照教材p83表2-17取值精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的許用應(yīng)力（1）實(shí)驗(yàn)齒輪(chǐlún)的接觸疲勞極限σHlim某種材料的齒輪，在特定試驗(yàn)條件下，經(jīng)長(zhǎng)期持續(xù)的循環(huán)載荷作用（應(yīng)力循環(huán)次數(shù)5107），齒面不出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕（失效概率為1％）的極限應(yīng)力。主要影響因素包括：材料成分、力學(xué)性能、熱處理及硬化層深度、毛坯結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力等等。參照教材p83-86的圖2-23、圖2-24、圖2-25、圖2-26。圖中的ML、MQ、ME、MX分別代表齒輪材料質(zhì)量和熱處理質(zhì)量的一般、中等、高、特殊要求。一般取區(qū)域圖的中間值或中間偏下值，當(dāng)材料、工藝及熱處理性能好時(shí)，可在區(qū)域的上半部分取值。精品資料齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的許用應(yīng)力（1）接觸(jiēchù)強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)ZNT實(shí)際循環(huán)次數(shù)下可承受的接觸應(yīng)力值與持久壽命條件循環(huán)次數(shù)NC下的疲勞極限應(yīng)力的比例系數(shù)，與實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)和齒輪材料及熱處理狀況有關(guān)實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N＝60n(轉(zhuǎn)速r/min)

j(轉(zhuǎn)一周嚙合數(shù))

t(齒輪設(shè)計(jì)壽命h)參照教材p86圖2-27取值精品資料齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的許用應(yīng)力（1）潤(rùn)滑油膜影響(yǐngxiǎng)系數(shù)ZL、Zv、ZR一般情況簡(jiǎn)化處理取值為1.0齒面工作硬化系數(shù)ZW硬齒面小齒輪對(duì)調(diào)質(zhì)鋼大齒輪表面產(chǎn)生的冷作硬化影響，取值范圍1.0-1.2接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)ZX相比試件，尺寸增大導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低的影響程度，教材p87表2-18精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的許用應(yīng)力（1）大小(dàxiǎo)齒輪的許用接觸應(yīng)力分別計(jì)算，取小值進(jìn)行接觸強(qiáng)度計(jì)算精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的許用應(yīng)力（2）許用齒根(chǐɡēn)彎曲應(yīng)力σFP或[σF]σFPσFlim

·YST·YNT·YVrelT·YRrelT·YXSFmin=彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)實(shí)驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限實(shí)驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)與齒輪使用的可靠程度相關(guān)，參照教材p83表2-17取值精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的許用應(yīng)力（2）實(shí)驗(yàn)(shíyàn)齒輪的彎曲疲勞極限σFlim某種材料的齒輪，在特定試驗(yàn)條件下，經(jīng)長(zhǎng)期持續(xù)的循環(huán)載荷作用（應(yīng)力循環(huán)次數(shù)3106），齒根保持不破壞（失效概率為1％）的極限應(yīng)力。主要影響因素包括：材料成分、力學(xué)性能、熱處理及硬化層深度、毛坯結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力等等。輪齒單向彎曲受載情況參照教材p88-90的圖2-28、圖2-29、圖2-30、圖2-31。圖中的ML、MQ、ME、MX分別代表齒輪材料質(zhì)量和熱處理質(zhì)量的一般、中等、高、特殊要求。對(duì)稱雙向彎曲受載情況乘以系數(shù)0.7；雙向運(yùn)轉(zhuǎn)情況的系數(shù)大于0.7。精品資料齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的許用應(yīng)力（2）彎曲強(qiáng)度計(jì)算(jìsuàn)的壽命系數(shù)YNT實(shí)際循環(huán)次數(shù)下可承受的彎曲應(yīng)力值與持久壽命條件循環(huán)次數(shù)NC下的疲勞極限應(yīng)力的比例系數(shù)，與實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)和齒輪材料及熱處理狀況有關(guān)實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N＝60n(轉(zhuǎn)速r/min)j(轉(zhuǎn)一周嚙合數(shù))

t(齒輪設(shè)計(jì)壽命h)參照教材p91圖2-32取值精品資料齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的許用應(yīng)力（2）彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命(shòumìng)系數(shù)YNT精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的許用應(yīng)力（2）相對(duì)(xiāngduì)齒根圓角敏感系數(shù)YVrelT材料、幾何尺寸等對(duì)齒根應(yīng)力敏感度的比例系數(shù)一般取值1.0齒根圓角處的粗糙度對(duì)彎曲應(yīng)力的影響一般取值1.0實(shí)驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YST取值2.0相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)YRrelT精品資料齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的許用應(yīng)力（2）彎曲(wānqū)強(qiáng)度尺寸系數(shù)YX與試件相比，尺寸的增大對(duì)材料強(qiáng)度降低的影響程度參照教材p91表2-33取值精品資料齒輪(chǐlún)傳動(dòng)的許用應(yīng)力（2）大小齒輪(chǐlún)的許用彎曲應(yīng)力分別計(jì)算，分別進(jìn)行各自的彎曲強(qiáng)度計(jì)算精品資料概述齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)及其計(jì)算齒輪傳動(dòng)失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則齒輪常用材料(cáiliào)選擇與熱處理齒輪傳動(dòng)載荷與應(yīng)力齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第六節(jié)精品資料齒面接觸(jiēchù)疲勞強(qiáng)度計(jì)算概論赫茲應(yīng)力是齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算基礎(chǔ)，并用來(lái)核算接觸強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度的核算分簡(jiǎn)化(jiǎnhuà)計(jì)算方法（附錄B）、常用計(jì)算方法（本章重點(diǎn)介紹）以及精確計(jì)算方法（安全系數(shù)法）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算常采用節(jié)點(diǎn)的接觸應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算分析。強(qiáng)度條件為：大小齒輪在節(jié)點(diǎn)處的計(jì)算接觸應(yīng)力σH不大于較小的許用接觸應(yīng)力σHP精品資料圓柱齒輪接觸應(yīng)力兩圓柱體接觸時(shí)的接觸面尺寸和接觸應(yīng)力按照(ànzhào)赫茲公式計(jì)算。F：接觸面受載ρ：綜合(zōnghé)曲率半徑E：材料彈性模量μ：材料泊松比L：接觸線總長(zhǎng)度精品資料公式(gōngshì)推導(dǎo)（1）精品資料圓柱齒輪接觸(jiēchù)疲勞強(qiáng)度校核公式K=KAKVKHβKHα：載荷(zàihè)系數(shù)Ft

：端面分度圓上名義圓周力d1：小齒輪分度圓直徑b：工作寬度，一對(duì)齒輪中較小的齒寬u：齒數(shù)比精品資料公式(gōngshì)推導(dǎo)（2）精品資料圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(shèjì)公式ψd：齒寬系數(shù)(xìshù)，參照教材p75表2-14ZH：節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)(xìshù)ZE：彈性系數(shù)(xìshù)Zε：齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)(xìshù)Zβ：螺旋角系數(shù)(xìshù)精品資料接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算(jìsuàn)中的系數(shù)節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)區(qū)域系數(shù)ZH考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響。參照教材p76圖2-18取值。精品資料接觸(jiēchù)疲勞強(qiáng)度計(jì)算中的系數(shù)彈性系數(shù)ZE考慮(kǎolǜ)材料彈性模量和泊松比對(duì)接觸應(yīng)力的影響。參照教材p77表2-15取值。精品資料接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算(jìsuàn)中的系數(shù)考慮重合(chónghé)度對(duì)單位齒寬載荷的影響。重合度系數(shù)Zε精品資料接觸(jiēchù)疲勞強(qiáng)度計(jì)算中的系數(shù)考慮螺旋角造成(zàochénɡ)的接觸線傾斜對(duì)接觸應(yīng)力的影響。螺旋角系數(shù)ZβZβ=cosβ精品資料直齒圓錐齒輪的簡(jiǎn)化(jiǎnhuà)為簡(jiǎn)化(jiǎnhuà)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算，將一對(duì)直齒錐齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為一對(duì)當(dāng)量直齒圓柱齒輪傳動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算：用錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量圓柱齒輪代替該錐齒輪，其分度圓半徑即為齒寬中點(diǎn)處的背錐母線長(zhǎng)，模數(shù)即為中點(diǎn)的平均模數(shù)mn，法向力即為齒輪中點(diǎn)的合力Fn。精品資料設(shè)計(jì)(shèjì)公式校核(xiàohé)公式直齒圓錐齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算ψR(shí)：齒寬系數(shù)d1：小齒輪大端分度圓直徑K＝KAKVKHβKHα：載荷系數(shù)KA、KV、KHα分別參照p61表2-7、p62圖2-6和p63表2-8，KHβ參照p65表2-9。精品資料齒根彎曲(wānqū)疲勞強(qiáng)度計(jì)算概論載荷作用側(cè)的齒廓根部最大拉應(yīng)力作為名義齒根彎曲應(yīng)力，經(jīng)系數(shù)修正后得到計(jì)算彎曲應(yīng)力，此為齒根彎曲應(yīng)力的計(jì)算基礎(chǔ)(jīchǔ)，并用來(lái)核算彎曲強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的核算分簡(jiǎn)化計(jì)算方法（附錄B）、常用計(jì)算方法（本章重點(diǎn)介紹）以及精確計(jì)算方法（安全系數(shù)法）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件為：大小齒輪在齒根處的計(jì)算彎曲應(yīng)力σF均不大于相應(yīng)的許用彎曲應(yīng)力σFP精品資料假定(jiǎdìng)：載荷作用于齒頂危險(xiǎn)截面：作與輪齒對(duì)稱中線夾角30度并與齒根過(guò)渡曲線相切的切線。過(guò)兩切點(diǎn)平行于齒輪軸線的截面，即齒根危險(xiǎn)截面。圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算(jìsuàn)依據(jù)精品資料圓柱齒輪名義齒根應(yīng)力(yìnglì)計(jì)算FHFnlFVsFnF法向力FnFH=FncosαF（彎曲(wānqū)）Fv=FnsinαF（壓縮）精品資料圓柱齒輪齒根彎曲(wānqū)疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算公式考慮應(yīng)力修正系數(shù)、重合度系數(shù)、螺旋角系數(shù)和載荷系數(shù)的影響，得到圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核(xiàohé)公式精品資料圓柱齒輪齒根(chǐɡēn)彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算公式3mn：法向模數(shù)ψd：齒寬系數(shù)，參照(cānzhào)教材p75表2-14z1：小齒輪齒數(shù)YFa：齒形系數(shù)YSa：應(yīng)力修正系數(shù)Yε：重合度系數(shù)Yβ：螺旋角系數(shù)精品資料圓柱齒輪齒根(chǐɡēn)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算系數(shù)齒形系數(shù)(xìshù)YFaYFa

考慮載荷作用于齒頂時(shí)齒形對(duì)彎曲應(yīng)力的影響，取決于輪齒的形狀（齒數(shù)z和變位系數(shù)x），而與模數(shù)大小無(wú)關(guān)?？捎蓀80圖2-20查得。精品資料圓柱齒輪齒根(chǐɡēn)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算系數(shù)考慮齒根過(guò)渡曲線處的應(yīng)力集中效應(yīng)以及(yǐjí)彎曲應(yīng)力以外其它應(yīng)力對(duì)齒根應(yīng)力的影響?？捎蓀81圖2-21查得。應(yīng)力修正系數(shù)YSa精品資料圓柱齒輪齒根(chǐɡēn)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算系數(shù)重合(chónghé)度系數(shù)Yε精品資料圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算(jìsuàn)系數(shù)考慮螺旋角造成的接觸線傾斜對(duì)齒根應(yīng)力(yìnglì)的影響?？捎蓀82圖2-22查得。螺旋角系數(shù)Yβ

精品資料圓錐齒輪齒根(chǐɡēn)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式按照當(dāng)量圓柱齒輪計(jì)算，然后(ránhòu)轉(zhuǎn)為大端參數(shù)精品資料輪齒靜強(qiáng)度(qiángdù)核算當(dāng)齒輪工作可能出現(xiàn)短時(shí)間、少次數(shù)（小于NC）的超過(guò)額定工況的大載荷（異常重載或重復(fù)性中等甚至嚴(yán)重沖擊）時(shí)，可能引起(yǐnqǐ)齒面塑性變形或齒面破碎現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)還可能引起(yǐnqǐ)齒輪的整體塑性變形或折斷，需進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。輪齒靜強(qiáng)度計(jì)算,一般為在疲勞強(qiáng)度計(jì)算基礎(chǔ)上的校核計(jì)算，屬于驗(yàn)算性質(zhì)，故多采用驗(yàn)算公式形式在計(jì)算工作應(yīng)力時(shí)，載荷系數(shù)中不考慮使用系數(shù)。對(duì)于起動(dòng)階段或低速工況下工作的齒輪，也不考慮動(dòng)載系數(shù)；其次，疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式中的轉(zhuǎn)矩要相應(yīng)代以過(guò)載時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩。在齒輪的設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)，對(duì)于較大的非經(jīng)常性的短時(shí)過(guò)載只需要校核輪齒材料的抗屈服能力。精品資料概述齒輪(chǐlún)傳動(dòng)主要參數(shù)及其計(jì)算齒輪(chǐlún)傳動(dòng)失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則齒輪(chǐlún)常用材料選擇與熱處理齒輪(chǐlún)傳動(dòng)載荷與應(yīng)力齒輪(chǐlún)傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪(chǐlún)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第七節(jié)精品資料齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的效率η1是考慮齒輪(chǐlún)嚙合損失的效率；η2是考慮攪油損失的效率；η3是軸承的效率。精品資料齒輪傳動(dòng)(chuándòng)的潤(rùn)滑輪齒嚙合時(shí)，由于齒面間存在相對(duì)滑動(dòng)而發(fā)生摩擦磨損。故在齒輪傳動(dòng)中潤(rùn)滑是非常必要的。主要方式包括：（1）閉式齒輪傳動(dòng)，當(dāng)齒輪的圓周速度v≤15m/s時(shí)，常將大齒輪的輪齒浸入油池采用油浴潤(rùn)滑。為了減少齒輪的攪油阻力和潤(rùn)滑油的溫升，齒輪浸入油中的深度，一般不超過(guò)一個(gè)齒高（但不少于10mm），最大浸油深度不應(yīng)超過(guò)大齒輪半徑的1/3。對(duì)于錐齒輪，浸油深度至少為齒寬b的一半(yībàn)，或至整個(gè)齒寬。（2）當(dāng)齒輪圓周速度v＞15m/s時(shí)，應(yīng)采用噴油潤(rùn)滑。精品資料齒輪(chǐlún)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輪轂(lúngǔ)輪輻輪緣精品資料齒輪(chǐlún)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)齒輪的直徑da<=500mm時(shí)采用(cǎiyòng)鍛造齒輪。e<1.6m時(shí)，將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸。精品資料齒輪(chǐlún)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)da<=180mm時(shí)，齒輪做成實(shí)心(shíxīn)結(jié)構(gòu)。精品資料齒輪(chǐlún)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)180<=da<=500mm時(shí)，齒輪(chǐlún)做成腹板式結(jié)構(gòu)精品資料齒輪(chǐlún)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)da>=500mm時(shí)，齒輪(chǐlún)鍛造困難，采用鑄造的輪輻式結(jié)構(gòu)。精品資料齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)(shèjì)作業(yè)習(xí)題2－18設(shè)計(jì)(shèjì)步驟設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果2－15精品資料Eachmachineconsistsinprincipleofthreebasicparts:amotororanotherprimemover(thatsetsthemachineinmotion),anactuatingmechanism(whichis