1、10.3 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒受力分析一、輪齒受力分析圓周力圓周力徑向力徑向力法向力法向力112dTFttantrFF costnFF 力的大小：力的大?。毫Φ姆较蚺袛嗔Φ姆较蚺袛?作用于主、從動輪上的各對力均大小相等，方向作用于主、從動輪上的各對力均大小相等，方向相反。相反。Ft 在主動輪上與運(yùn)動方向相反，在從動輪上與在主動輪上與運(yùn)動方向相反，在從動輪上與運(yùn)動方向相同。運(yùn)動方向相同。Fr 的方向與嚙合方式有關(guān)，對于外嚙合，主、的方向與嚙合方式有關(guān)，對于外嚙合，主、從動輪上的徑向力分別指向各自的輪心從動輪上的徑向力分別指向各自的輪心 。 二、齒面

2、接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算赫茲接觸模型赫茲接觸模型(力學(xué)模型力學(xué)模型)：兩圓柱體接觸時(shí)兩圓柱體接觸時(shí)產(chǎn)生彈性變形，產(chǎn)生彈性變形，其接觸應(yīng)力的大其接觸應(yīng)力的大小由赫茲接觸應(yīng)小由赫茲接觸應(yīng)力計(jì)算。力計(jì)算。10.11.5 平行軸斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算平行軸斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒的受力分析一、輪齒的受力分析斜齒輪傳動的受力分析斜齒輪傳動的受力分析圓周力圓周力徑向力徑向力軸向力軸向力法向力法向力bttntntattntrtFFFFFFFFdTFcoscoscoscostantancostan211式中：式中：d1-小齒輪分度圓直徑，小齒輪分度圓直徑，mm T1-小齒輪傳遞的

3、轉(zhuǎn)矩，小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.mm n-分度圓柱上的法面壓力角分度圓柱上的法面壓力角 n=20 t-分度圓柱上的端面壓力角分度圓柱上的端面壓力角 b-基圓柱上的螺旋角基圓柱上的螺旋角 - 分度圓柱上的螺旋角分度圓柱上的螺旋角作用于主、從動輪上各對力的方向判斷：作用于主、從動輪上各對力的方向判斷：Ft、 Fr的方向與直齒輪相同的方向與直齒輪相同F(xiàn)a的方向判斷：的方向判斷： 1 、力分析的方法、力分析的方法 2 、主動輪左（右）手法則判斷：、主動輪左（右）手法則判斷：對主動輪對主動輪：齒的旋向若為右旋，則用右手（左旋用左：齒的旋向若為右旋，則用右手（左旋用左手）握住輪的軸線，并使四指的方向順著輪的轉(zhuǎn)

4、向方手）握住輪的軸線，并使四指的方向順著輪的轉(zhuǎn)向方向，此時(shí)拇指的指向即為軸向力的方向向，此時(shí)拇指的指向即為軸向力的方向 二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算的原理和方法：計(jì)算的原理和方法：與直齒輪相同，仍按齒輪節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行計(jì)算。與直齒輪相同，仍按齒輪節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行計(jì)算。不同的是：不同的是：斜齒輪嚙合點(diǎn)的曲率半徑應(yīng)按法面計(jì)算；斜齒輪嚙合點(diǎn)的曲率半徑應(yīng)按法面計(jì)算；接觸線總長度比直齒輪大，接觸線總長度比直齒輪大，齒面接觸強(qiáng)度的校核公式為齒面接觸強(qiáng)度的校核公式為:HtHEHuubdKFZZZZ11齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式:2312311).(2) 1()(1.2H

5、HEdHHEdZZZZuKTuaZZZZuuKTd(2)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算式：斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算式：FSFntFYYYYbmKF32121.cos2FsFdnYYZYYKTm齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式:10.13齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪傳動的潤滑和效率10.13.1 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）齒輪軸）齒輪軸如果圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底面的徑向距離如果圓柱齒輪齒根圓到鍵槽底面的徑向距離e 2.5m(mn),則可將齒輪與軸做成一體稱為齒輪軸則可將齒輪與軸做成一體稱為齒輪軸.(2)實(shí)心式齒輪實(shí)心式齒輪

6、 當(dāng)當(dāng)da 200mm,且且e2.5m(mn),則可做成實(shí)心式則可做成實(shí)心式(3) 腹板式齒輪腹板式齒輪當(dāng)當(dāng)da 500mm時(shí)，為了減少時(shí)，為了減少質(zhì)量和節(jié)約材料，通常采用質(zhì)量和節(jié)約材料，通常采用腹板式結(jié)構(gòu)腹板式結(jié)構(gòu)(4)輪輻式齒輪輪輻式齒輪da=4001000mm,多采用輪輻式的鑄造結(jié)構(gòu)多采用輪輻式的鑄造結(jié)構(gòu)(5) 鑲套式齒輪鑲套式齒輪大直徑的齒大直徑的齒, 為為節(jié)省材料節(jié)省材料, 可采可采用鑲套式齒圈。用鑲套式齒圈。(6) 焊接式齒輪焊接式齒輪單件生產(chǎn)而尺寸過大又不利于鑄造的齒輪單件生產(chǎn)而尺寸過大又不利于鑄造的齒輪,可采用可采用焊接結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)10.13.2 齒輪傳動的潤滑齒輪傳動的潤滑作

7、用：作用：齒輪傳動時(shí)，相嚙合的齒面間承受很大壓力，齒輪傳動時(shí)，相嚙合的齒面間承受很大壓力，又有相對滑動，所以必須進(jìn)行潤滑又有相對滑動，所以必須進(jìn)行潤滑潤滑油除減小摩擦，還可以散熱潤滑油除減小摩擦，還可以散熱一、齒輪傳動的潤滑方式一、齒輪傳動的潤滑方式開式和半開式齒輪傳動，因速度低，一般是人工定開式和半開式齒輪傳動，因速度低，一般是人工定期加油或在齒面涂抹潤滑脂期加油或在齒面涂抹潤滑脂閉式齒輪傳動中，閉式齒輪傳動中，潤滑方式取決于齒潤滑方式取決于齒輪的圓周速度輪的圓周速度 。當(dāng)當(dāng) 10m/s時(shí)，可時(shí)，可采用浸油潤滑采用浸油潤滑當(dāng)當(dāng) 10m/s時(shí)，可采時(shí)，可采用噴油潤滑用噴油潤滑二、潤滑劑的選擇二

8、、潤滑劑的選擇8.7 圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)一、齒輪傳動主要參數(shù)的選擇一、齒輪傳動主要參數(shù)的選擇1、模數(shù)、模數(shù)m和齒數(shù)和齒數(shù)Z1模數(shù)模數(shù)m：主要影響齒根彎曲強(qiáng)度，可按彎曲強(qiáng)度條主要影響齒根彎曲強(qiáng)度，可按彎曲強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)。也可按經(jīng)驗(yàn)公式件設(shè)計(jì)。也可按經(jīng)驗(yàn)公式m=(0.010.02)a確定，圓確定，圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。整為標(biāo)準(zhǔn)值。 齒數(shù)齒數(shù)Z1：齒數(shù)多傳動平穩(wěn)，在中心距不變時(shí)可減小齒數(shù)多傳動平穩(wěn)，在中心距不變時(shí)可減小模數(shù)、減小齒高、減小磨損、抗膠合。模數(shù)、減小齒高、減小磨損、抗膠合。閉式：閉式：Z1=1840，減磨減磨開式：開式：Z1=1820，輪齒尺寸大，耐磨輪齒尺寸大，耐磨一般：一般：

9、Z1 17避免根切避免根切Z1、 Z2應(yīng)互為質(zhì)數(shù)應(yīng)互為質(zhì)數(shù)表表8-6 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) d21uad齒面硬度齒輪相對于軸承的位置軟齒面硬齒面對稱布置非對稱布置懸臂布置0. 81.40. 61.20.30.40. 40.90.30.60.20.252、 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) d、 a一般一般 a=0.11.2閉式傳動閉式傳動 a=0.30.6，通用減速器取通用減速器取 a=0.4開式傳動開式傳動 a=0.10.3增加齒寬增加齒寬b，可使可使d1、d2和和a 減小，但齒寬過大將減小，但齒寬過大將使載荷分布不均使載荷分布不均通常：通常：b= b2， b1= b2+5103 、分度圓壓力角、分度圓壓力角

10、：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 =20，航空標(biāo)準(zhǔn)，航空標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定規(guī)定 =25，以提，以提高齒根強(qiáng)度和齒面強(qiáng)度高齒根強(qiáng)度和齒面強(qiáng)度4、齒數(shù)比、齒數(shù)比u： u 7，以免傳動尺寸過大。以免傳動尺寸過大。5、 螺旋角螺旋角 ：一般一般 =8 20。 過小軸向重合度小承載能過小軸向重合度小承載能力提高不明顯，力提高不明顯， 過大軸向力大影響軸承壽命過大軸向力大影響軸承壽命二、齒輪傳動的許用應(yīng)力二、齒輪傳動的許用應(yīng)力1、許用接觸應(yīng)力、許用接觸應(yīng)力 HHNHHSZlimMPa Hlim-試驗(yàn)齒輪的齒面接觸試驗(yàn)齒輪的齒面接觸 疲勞極限，疲勞極限，MPaSH-安全系數(shù)安全系數(shù)試驗(yàn)齒輪：試驗(yàn)齒輪：m=35mm,， =20，b=

11、1050mm, 齒齒面面RZ=3 m ，齒根齒根RZ=10 m ，節(jié)線節(jié)線v=10m/s， 礦物礦物油潤滑，失效概率油潤滑，失效概率1%ZN-壽命系數(shù)壽命系數(shù)mNNNZ0式中：應(yīng)力循環(huán)基數(shù)式中：應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0和疲勞曲線指數(shù)和疲勞曲線指數(shù)m與材料及熱處理方法與材料及熱處理方法有關(guān)有關(guān)hnalN60式中：式中：n-齒輪轉(zhuǎn)速，齒輪轉(zhuǎn)速，r/min； a-齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)；齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)； Lh-齒輪的工作壽命，齒輪的工作壽命，h（小時(shí)）小時(shí)）ZN按齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由圖查取由圖查取limF-計(jì)入了齒根應(yīng)力計(jì)入了齒根應(yīng)力修正系數(shù)之后修正系數(shù)之后,試

12、驗(yàn)試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲齒輪的齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力勞極限應(yīng)力FNFFSYlim2、 許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力 FSF-安全系數(shù)安全系數(shù)當(dāng)齒輪雙側(cè)工作時(shí)圖中值乘以當(dāng)齒輪雙側(cè)工作時(shí)圖中值乘以0.7YN-壽命系數(shù)壽命系數(shù)0mNNNY式中式中:N0、m由試驗(yàn)由試驗(yàn)獲得，隨材料而異獲得，隨材料而異 YN查圖查圖安全系數(shù)參考值安全系數(shù)參考值漸開線圓柱齒輪的精度漸開線圓柱齒輪的精度 （GB1009588）一、精度等級及其選擇一、精度等級及其選擇漸開線圓柱齒輪精度國家標(biāo)準(zhǔn)對齒輪及齒輪副規(guī)定漸開線圓柱齒輪精度國家標(biāo)準(zhǔn)對齒輪及齒輪副規(guī)定12個(gè)個(gè)精度等級，第精度等級，第1級最高，第級最高，第12級最低。級最低。精度的

13、標(biāo)注：精度的標(biāo)注：包含：包含：三個(gè)公差組、齒厚偏差、國標(biāo)三個(gè)公差組、齒厚偏差、國標(biāo)8HJGB10095-19888-7-7HJGB10095-1988二、公差組：二、公差組：、傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性：傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性：從動輪旋轉(zhuǎn)一周最大轉(zhuǎn)角誤從動輪旋轉(zhuǎn)一周最大轉(zhuǎn)角誤差，齒距不均勻。差，齒距不均勻。、傳遞運(yùn)動的平穩(wěn)性：傳遞運(yùn)動的平穩(wěn)性：從動輪旋轉(zhuǎn)一齒最大轉(zhuǎn)角誤從動輪旋轉(zhuǎn)一齒最大轉(zhuǎn)角誤差，齒形不均勻。產(chǎn)生振動、噪音。差，齒形不均勻。產(chǎn)生振動、噪音。、載荷分布的均勻性：載荷分布的均勻性：沿齒長、齒高方向有一定的沿齒長、齒高方向有一定的接觸區(qū)。接觸區(qū)。推薦的檢驗(yàn)項(xiàng)目推薦的檢驗(yàn)項(xiàng)目齒輪副應(yīng)根據(jù)工作條件齒輪副應(yīng)

14、根據(jù)工作條件來確定最小極限側(cè)隙來確定最小極限側(cè)隙jnmin和最大極限側(cè)隙和最大極限側(cè)隙jnmax。保保證正常潤滑，補(bǔ)償熱變證正常潤滑，補(bǔ)償熱變形和制造安裝誤差。形和制造安裝誤差。上偏差：上偏差：Ess下偏差：下偏差：Esi分度圓弦齒高分度圓弦齒高分度圓弦齒厚分度圓弦齒厚三、三、齒輪副的側(cè)隙及齒厚極限偏差齒輪副的側(cè)隙及齒厚極限偏差ahs齒厚極限偏差：齒厚極限偏差：標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了14種齒厚極限偏差，種齒厚極限偏差，依次用字母依次用字母C、D、E、S表示。表示。四、公法線長度及其偏差四、公法線長度及其偏差間接測量齒厚：間接測量齒厚：測量方便、測量精度測量方便、測量精度高、評定運(yùn)動精度高、評

15、定運(yùn)動精度公法線長度的查取方法公法線長度的查取方法對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，公法線長度對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，公法線長度mWWkk*Wk*查表查表公法線上下偏差的確定：公法線上下偏差的確定：20sin72. 020cos20sin72. 020cosrsiwirsswsFEEFEE上偏差上偏差下偏差下偏差式中式中: Ess-齒厚上偏差齒厚上偏差 Esi-齒厚下偏差齒厚下偏差對外齒輪：對外齒輪：齒輪有關(guān)齒輪有關(guān)Fr 、Fw、ff、 fpt、 fpb、及及F數(shù)值表數(shù)值表中心距極限偏差中心距極限偏差 fa值值 m選擇極限偏差時(shí)，應(yīng)根據(jù)選擇極限偏差時(shí)，應(yīng)根據(jù)對側(cè)隙的要求，從上圖中對側(cè)隙的要求，從上圖中選擇兩種代號，組成齒厚選擇兩種代號，組成齒厚上偏差和下偏差上偏差和下偏差C=+1fptD