1、河海大學(xué)機(jī)電學(xué)院教案與講稿課程：機(jī)械設(shè)計(jì)20112012學(xué)年上學(xué)期主講教師：蘇洲教學(xué)課題齒輪傳動(dòng)教學(xué)目的與要求了解齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)、分類、掌握主要失效形式，了解常用齒輪材料及熱處理方法，掌握齒輪材料的計(jì)算載荷掌握直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算方法及主要參數(shù)的選擇方法掌握斜齒圓柱齒輪和圓錐齒輪受力分析和強(qiáng)度計(jì)算方法掌握變位齒輪強(qiáng)度的特點(diǎn)，了解其它齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)輪齒主要失效形式，載荷系數(shù)，材料與熱處理；齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算；斜齒輪和錐齒輪受力分析和強(qiáng)度計(jì)算的特點(diǎn)，當(dāng)量齒輪；變位齒輪強(qiáng)度計(jì)算的特點(diǎn)難點(diǎn)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算；斜齒輪和錐齒輪受力分析和強(qiáng)度計(jì)算的特點(diǎn)，當(dāng)量齒

2、輪；教具實(shí)物與掛圖講稿（教學(xué)要點(diǎn)與板書）01概述齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最為廣泛的一類傳動(dòng)，其中最常用的是漸開線齒輪傳動(dòng)，這主要是由于其傳動(dòng)特點(diǎn)所決定的。一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）傳動(dòng)效率高（n=99%）;2）傳動(dòng)比恒定（瞬時(shí)，精度較高時(shí)）；3）結(jié)構(gòu)緊湊（較之于帶、鏈傳動(dòng)）；4）工作可靠、壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)：1）制造、安裝精度要求較高（專用機(jī)床和刀具加工）；2）不適于中心距a較大兩軸間傳動(dòng)；3）使用、維護(hù)、費(fèi)用較高；4）精度低時(shí)、噪音、振動(dòng)較大二、齒輪傳動(dòng)的類型1、按傳動(dòng)軸相對(duì)位置（圖9-1）平行軸齒輪傳動(dòng)（圓柱齒輪傳動(dòng)）：（外）直齒輪、斜齒輪、內(nèi)齒輪、齒輪齒條、人字齒輪相關(guān)軸齒輪傳動(dòng)：錐齒輪傳動(dòng)1

3、）直齒；2）斜齒；3）曲齒交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)：交錯(cuò)軸斜齒輪（螺旋齒輪）、準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)、（蝸桿、蝸輪傳動(dòng)）2、按工作條件開式一一適于低速及不重要的場(chǎng)合半開式一一農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械及簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備一只有簡(jiǎn)單防護(hù)罩閉式一一潤(rùn)滑、密封良好，一汽車、機(jī)床及航空發(fā)動(dòng)機(jī)等的齒輪傳動(dòng)中3、按齒形漸開線一一常用擺線一一計(jì)時(shí)儀器圓弧一一承載能力較強(qiáng)02齒輪傳動(dòng)的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、失效形式失效形式分兩類：輪齒折斷；齒面損壞輪齒折斷又分：疲勞折斷；過載折斷齒面損壞又分：點(diǎn)蝕、摩損和膠合、塑性變形1、輪齒折斷：彎曲疲勞折斷一一閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)最主要的失效形式過載折斷載荷過大或脆性材料部分形式：齒根整體折斷直齒，b較小

4、時(shí)局部折斷一一斜齒或偏載時(shí)，b較大時(shí)部位：匚Fmax，應(yīng)力集中提高輪齒抗折斷能力的措施：1）減小齒根應(yīng)力集中（增加齒根過渡圓角，降低齒根部分表面粗糙度）2）高安裝精度及支承剛性，避免輪齒偏載設(shè)計(jì)時(shí)限制齒根彎曲應(yīng)力小于許用值3）改善熱處理，使其有足夠的齒芯韌性和齒面硬度4）齒根部分進(jìn)行表面強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓）2、齒面疲勞點(diǎn)蝕（圖9-3）閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式形式：收斂性點(diǎn)蝕一一開始由于表在粗糙，局部接觸應(yīng)力較大引起點(diǎn)蝕，過后經(jīng)跑合，凸起磨平軟齒面逐漸消失擴(kuò)展性點(diǎn)蝕一一硬齒面發(fā)生點(diǎn)蝕或軟齒面二H-二H時(shí)位置：節(jié)線附近原因：1）單齒對(duì)嚙合接觸應(yīng)力較大；2）節(jié)線處相對(duì)滑動(dòng)速度較低，不易形成

5、潤(rùn)滑油膜；3）另外油起到一個(gè)媒介作用，潤(rùn)滑油滲入到微裂紋中，在較大接觸應(yīng)力擠壓下使裂紋擴(kuò)展直至表面金屬剝落。防止措施：1）提高齒面硬度；2）降低表面粗糙度；3）采用角度變位=X1X20（增加綜合曲率半徑）；4）選用較高粘度的潤(rùn)滑油；5）提高精度（加工、安裝）；6）改善散熱。開式齒輪傳動(dòng)由于磨損較快，一般不會(huì)點(diǎn)蝕3、齒面磨損一一開式齒輪的主要失效形式類型一一齒面磨粒磨損，圖9-4防止措施：1）提高齒面硬度；2）降低表面粗糙度；3）降低滑動(dòng)系數(shù)；4）潤(rùn)滑油定期清潔和更換；5）變開式為閉式。4、齒面膠合一一高速垂載傳動(dòng)的主要失效形式一一熱膠合，圖9-5原因：高速、重載T壓力大，滑動(dòng)速度高T摩擦熱大T

6、高溫T嚙合齒面粘結(jié)（冷焊結(jié)點(diǎn)）T結(jié)點(diǎn)部位材料被剪切T沿相對(duì)滑動(dòng)方向齒面材料被撕裂。低速重載或缺油T冷膠合（壓力過大、油膜被擠破引起膠合）形式：熱膠合一一高速重載；冷膠合一一低速重載，缺潤(rùn)滑油防止措施：1）采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油nT（加極壓添加劑）；2）采用角度變位齒輪傳動(dòng)（X=XX20）,使滑動(dòng)速度V下降。（使始末位置，相對(duì)滑動(dòng)速度J）;3）減小m和齒高h(yuǎn)，降低滑動(dòng)速度Vs；4）提高齒面硬度；5）降低V;6）配對(duì)齒輪有適當(dāng)?shù)挠捕炔睿?）改善潤(rùn)滑與散熱條件。5、齒面塑性變形一一低速重載軟齒輪傳動(dòng)的主要失效形式齒面在過大的摩擦力作用下處于屈服狀態(tài)，產(chǎn)生沿摩擦力方向的齒面材料的塑性流動(dòng)，從而使齒面

7、正確輪廓曲線被損壞。圖9-6所示形式：滾壓塑變材料塑性流動(dòng)方向與齒面受摩擦力方向一致，圖9-6錘擊塑變由沖擊引起的齒面塑性變形，其特征是齒面上形成淺溝槽防止措施：1）提高齒面硬度；2）采用高粘度的潤(rùn)滑油或加極壓添加劑。二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)齒面疲勞點(diǎn)蝕齒面接觸疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則二h空Ch閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)齒根彎曲疲勞折斷齒根彎曲疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則二F十F高速大功率傳動(dòng)增加齒面膠合能力準(zhǔn)則開式齒輪傳動(dòng)磨損采用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則，并通過增大m和降低二F來考慮磨損的影響。103齒輪材料及熱處理選擇齒輪材料總體上要考慮防止產(chǎn)生齒面失效和輪齒折斷?；疽螅糊X面要硬，齒芯要韌、常用的齒

8、輪材料1、鋼一一最常用，可通過熱處理改善機(jī)械性能(1) 鍛鋼：軟齒面齒輪(HBS350)(是發(fā)展趨勢(shì))20Cr，20CrMnTi，40Cr，30CrMoAIA，表面淬火，滲碳淬火，氮化和氰化，先切齒-表面硬化-磨齒精切齒形-5、6級(jí)適合于高速、重載及精密機(jī)械(如精密機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等)(2) 鑄鋼一一用于尺寸較大齒輪，需正火和退火以消除鑄造應(yīng)力。強(qiáng)度稍低2、鑄鐵一一脆、機(jī)械強(qiáng)度，抗沖擊和耐磨性較差，但抗膠合和點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)，用于工作平穩(wěn)、低速和小功率場(chǎng)合。鑄鐵：灰鑄鐵；球墨鑄鐵有較好的機(jī)械性能和耐磨性3、非金屬材料工程塑料(ABS、尼龍、取勝酰銨)、夾布膠木適于高速、輕載和精度不高的傳動(dòng)中，特點(diǎn)

9、是噪音較低，無需潤(rùn)滑在某些低速和儀器儀表中還用銅合金和鋁合金作齒輪(具有耐腐蝕、自潤(rùn)滑等特性，常用的齒輪材料及其機(jī)械性能列于表9-1。)二、齒輪材料的選擇原則(1)齒輪材料須滿足工作條件的要求：不同的工作條件選用不同的齒輪材料(2) 應(yīng)考慮齒輪尺寸大小、毛坯成型方式及熱處理和制造工藝(3) 正火碳鋼用于載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪；調(diào)質(zhì)鋼用于中等沖擊載荷下工作的齒輪(4) 合金鋼用于高速、重載及在沖擊載荷下工作的齒輪。(5) 鋼制軟齒面齒輪要求HBS仁HBS2+1305D原因：1）小齒輪齒根強(qiáng)度較弱；2）小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較多。另：當(dāng)大小齒輪有較大硬度差時(shí)，較硬的小齒輪會(huì)對(duì)較軟的大齒輪齒面

10、產(chǎn)生冷作硬化的作用，可提高大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度補(bǔ)充：配對(duì)齒輪的硬度配合：1、軟:二軟；2、軟齒面：二硬齒面；3、硬齒面：二硬齒面104齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷齒面接觸線上的法向載荷Fn名義載荷（未計(jì)及載荷波動(dòng)，載荷沿齒寬方向的不均勻性和輪齒齒廓曲線誤差等）計(jì)算載荷；Fnc=KFn載荷系數(shù)：K=KA、KV、KKKa工作情況系數(shù)Kv初載荷系數(shù)K:齒向載荷分布系數(shù)K-.齒間載荷分配系數(shù)1、工作情況系數(shù)KA考慮了齒輪嚙合時(shí)，外部因素引起的附加動(dòng)載荷對(duì)傳動(dòng)的影響，表9-2所示它與原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的類型與特性，聯(lián)軸器類型等有關(guān)2、動(dòng)載荷系數(shù)Kv考慮齒輪制造誤差和裝配誤差及彈性變形等內(nèi)部因素引起的附加動(dòng)載荷的影響主

11、要影響因素：1）齒輪的制造精度Pb1#Pb22）圓周速度V，圖9-9a）當(dāng)Pb2Pb1時(shí)（圖9-7）后一對(duì)齒輪未進(jìn)入嚙合區(qū)就開始接觸，產(chǎn)生動(dòng)載荷（T此時(shí)過接觸點(diǎn)作齒廓的公法W/O2PO2P線與連心線交點(diǎn)p（節(jié)點(diǎn)）與p不重合，這樣使實(shí)際的1=2-2-const）T措施：從動(dòng)輪2齒頂修W2O1PO1P緣，使齒輪2在齒頂處Pb2Pb2時(shí)；如圖9-8，則前一對(duì)齒將脫開嚙合時(shí)，后一對(duì)齒雖已進(jìn)入嚙合區(qū)，但尚未接觸，而要待前一對(duì)齒離開正確嚙合區(qū)一段距離后，后一對(duì)齒才開始嚙合T產(chǎn)生齒腰（中間）沖擊T措施：主動(dòng)輪1齒頂修緣（虛線齒廓），延長(zhǎng)一對(duì)齒的嚙合時(shí)間降低Kv措施：1）提高齒輪制造安裝精度；2）減小V（減小

12、齒輪直徑d）；3）齒頂修緣注意：修緣要適當(dāng)，過大則重合度下降過大。一般高速齒輪和硬齒面齒輪應(yīng)進(jìn)行修緣，但修緣量與修緣的曲線確定則比較復(fù)雜。3、齒向載荷分布系數(shù)K考慮軸的彎曲、扭轉(zhuǎn)變形、軸承、支座彈性變形及制造和裝配誤差而引起的沿齒寬方向載荷分布不均勻的影響。如圖9-11所示影響因素：1）支承情況：對(duì)稱布置，好；非對(duì)稱布置懸臂布置，差。2 ）齒輪寬度bbTKTo3 ）齒面硬度，硬度越高，趙易偏載，齒面較軟時(shí)有變形退讓。4）制造、安裝精度一一精度越高，K越小。減小K：；措施：1）提高制造安裝精度；2）提高支承剛度，盡量避免懸臂布置；3）采用鼓形齒（如圖9-2）;4）螺旋角修形一一沿小齒輪齒寬進(jìn)行修

13、形，以補(bǔ)償由于軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形引起的嚙合線位置的改變。K分：1）Kh用于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，表9-3，與精度等級(jí)、齒面硬度、支承布置有關(guān)，;：d齒寬系數(shù)，d=b/d2）KF-用于齒根變曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，按Kh和b/h之比值，查圖9-13ob齒寬，h齒高。4、齒間載荷分配系數(shù)K：.考慮同時(shí)有多對(duì)齒嚙合時(shí)各對(duì)輪齒間載荷分配不均勻的系數(shù)。影響因素：嚙合剛度，基圓齒距誤差（Pb），修緣量，跑合程度等。Ka分：1）Khc（齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用”2）Kfc（齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算用表9-4丿105標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算、輪齒的受力分析忽略摩擦力，法向力Fn沿嚙合線作用于節(jié)點(diǎn)處（將分布力簡(jiǎn)化為集中

14、力）Fn與過節(jié)點(diǎn)P的圓周切向成角度：.Fn可分解為Ft和Fr1、力的大小圓周力Ft=2n/diFti=-Ft2徑向力F=FVtgaFr1=-Fr2大小相等，方向相反法向力Fn=Ft/COSaFn1=-Fn2Ti小齒輪上傳遞的扭矩（N.mm）di小齒輪上的直徑（mm）,a=202、力的方向Ft“主反從同,Fr指向軸線一外齒輪背向軸線一內(nèi)齒輪、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算一一防止彎曲疲勞折斷由于輪齒嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)的位置從齒頂?shù)烬X根不斷變化，且輪齒嚙合時(shí)也是由單對(duì)齒到兩對(duì)齒之間變化，由此，齒根部分的彎曲應(yīng)力是在不斷變化，最大彎曲應(yīng)力產(chǎn)生在單齒對(duì)嚙合區(qū)的最高點(diǎn)。但計(jì)算比較復(fù)雜。計(jì)算假設(shè)：1）單齒對(duì)嚙合；2）載

15、荷作用于齒頂；3）計(jì)算模型為懸臂梁；4）用重合度系數(shù)考慮齒頂嚙合時(shí)非單齒對(duì)嚙合影響；5）只考慮彎曲應(yīng)力，丁裂紋首先在受拉側(cè)產(chǎn)生，且壓應(yīng)力對(duì)較小對(duì)拉應(yīng)力有抵消作用；6）危險(xiǎn)截面30切線法定齒頂壓力角Fncost彎曲拉應(yīng)力；Fnsin產(chǎn)生壓應(yīng)力如圖9-16，齒根危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力是為:M_Fncosh_6Fncosh-F02W1bs2bs62kt計(jì)入載荷系數(shù)K，F(xiàn)nc=KFn=KFt/cos代入上式d1cos。%=竺.絲6（匕曲YFad1bscosgbd1m（s/m）cosabd1mbmYFa齒形系數(shù)，只與齒形有關(guān)，即與:-,C*,Z1,X,1有關(guān)，當(dāng)：，C*一定時(shí)，只與Z1,X,-有關(guān)，而與m無

16、關(guān)。YFa表9-5另計(jì)入：應(yīng)力修正系數(shù)Ysa考慮齒根圓角引起的應(yīng)力集中和其它應(yīng)力的影響，表9-5重合度系數(shù)Ye考慮非單齒對(duì)嚙合的影響彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式：23KFtYFaYsaY*F二二FoYYsaYFaYsaY一fMpa（9-4）bd1mbm其中，Y=0.25+0.75/J.；端面重合度令d=b/d1齒寬系數(shù)（設(shè)計(jì)時(shí)選定），將b=dd1Ft=2：/d1和m=djZ1，代入上式得2KT1YFaYsaYE校核公式：；F=32乞二FMpa（9-5a）m乙jl2KT1YFaYsaY設(shè)計(jì)公式：m工31（mm）二取標(biāo)準(zhǔn)值（9-5b）ZZ；tf三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算一一防止疲勞點(diǎn)蝕要求齒面的最大接觸應(yīng)

17、力不超過接觸疲勞極限應(yīng)力二h-二H計(jì)算依據(jù)：赫其公式（彈性力學(xué)）式（2-44）11Fnc（：）即齒面最大接觸應(yīng)力匚HP1B）L1-叮1-遐-（匚1）（匚2E1E2L接觸線長(zhǎng)度令=，屯嚙合點(diǎn)齒廓綜合曲率半徑：+外嚙合；-內(nèi)嚙合。P1P2-Ze122彈性影響系數(shù)與配對(duì)齒輪材料有關(guān)，見表9-61121二（匚（匚2）E1E2_Z而HE.PL強(qiáng)度條件H=ZEPnL心hMpa(9-6)問題是如何定,L?-cH計(jì)算點(diǎn)一一理論上為小齒輪單齒對(duì)嚙合區(qū)內(nèi)（P=最小處）的最低點(diǎn)，圖9-17C點(diǎn)，另大輪單齒對(duì)嚙合最低點(diǎn)D點(diǎn)也較大。但計(jì)算較為復(fù)雜，且實(shí)際上節(jié)點(diǎn)處接觸應(yīng)力也較大，而點(diǎn)蝕又往往是從靠近節(jié)線附近（齒根部位）首

18、先產(chǎn)生丁實(shí)際計(jì)算點(diǎn)一一節(jié)點(diǎn)（單齒對(duì)），即將節(jié)點(diǎn)處齒廓的嚙合看成是以節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率半徑為半徑的兩個(gè)圓柱體相接觸。如圖9-17所示。如圖9-17，在節(jié)點(diǎn)P處:d1d2R=PN11sin：，P21=PN22sin:22111P2_RP2/P1-1=;=PzR-P2P1P2RR/R)（齒數(shù)比）12u-1Ptd1sin：u.1-：_2.實(shí)際嚙合時(shí)，并不總是單齒對(duì)嚙合，.實(shí)際接觸線長(zhǎng)度由齒寬b和端面重合度二.決定實(shí)際接觸線長(zhǎng)度（考慮b與：）214名L=b/ZZ名3重合度系數(shù)(9-7b)2K二1、將L及Fnc=KFn=KFt/COS，=代入式(9-6)得PTd1cos:KFt2Z2U1rr77jKFtu1I

19、2bcosad1sina-ZEz&uVbd1u、isinacosa十H:h=Ze令Zh2sin:co節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)則得接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式:二h=ZeZZh転心十hbd1uMpa(9-8)引入齒寬系數(shù)d-b/di，則得(Ft=2?./di)2Knu1ZZeZJduIQh丿設(shè)計(jì)公式：dj_3(mm)(9-9)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，=20,Zh=2.5分別得h=2.5ZeZKFtu_1悅?cè)鏗Mpa(9-8a)di-2.32K兀u1ZEZ3du(mm)(9-9a)9-5b)對(duì)大小齒輪，其它參數(shù)均相同只有四、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算說明:彎曲強(qiáng)度計(jì)算，要求二F1乞刁F1,二F2乞門F2，公式Y(jié)FaYsa十亠宀YFa

20、1Ysa1十YFa2Ysa2不同，應(yīng)將和中較大者代入計(jì)算。FfFF1Ff22、接觸強(qiáng)度計(jì)算公式中，二H1，二H=min屮丁H1,LH2p3、輪齒面一一按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度硬齒面一一按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度或分別按兩者設(shè)計(jì)取較大者參數(shù)為設(shè)計(jì)結(jié)果(書本)4、在用設(shè)計(jì)公式定d1或m時(shí)，tKV、KK;預(yù)先未知-試取載荷系數(shù)Kt代K(一般Kt=1.21.4)-計(jì)算得d1(mn)論為d1t(mnt)-按d1t計(jì)算v查KV、K、K-計(jì)算KAKVK:K.，若K與Kt相差較大，則應(yīng)對(duì)d叫mnt)進(jìn)行修正（這里考慮斜齒輪的一般情況）di牡3K/Ktmn=mnt3K/

21、Kt5、在其它參數(shù)相同的條件下，彎曲疲勞強(qiáng)度與m成正比，接觸疲勞強(qiáng)度與di（i一定）或中心距a成正比,即與mz乘積成正比，而與m無關(guān)例：m=2，Z仁40，Z2=80；m=4，Z仁20，Z2=40。兩對(duì)齒輪接觸疲勞強(qiáng)度是相同的106齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇一、設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1、壓力角:-標(biāo)準(zhǔn)齒輪二=20（中國），h；=1,二=14.5,15（國外）高速齒輪傳動(dòng)：取h；=11.2，?=1618，輪齒增加柔性，降低噪音和動(dòng)載。2、Z1；不變TZ1fT;fT傳動(dòng)平穩(wěn)性f。到mJTJ（加工量減小T生產(chǎn)率降低齒面滑運(yùn)速度VST減小磨損膠合。到齒厚SJt彎曲強(qiáng)度J閉式軟齒面齒輪（點(diǎn)蝕）TZ1可

22、取多一些（2040）-增加傳動(dòng)平穩(wěn)性，減小沖擊閉式硬齒面齒輪（彎曲疲勞）Ta一定時(shí)，宜取Z1少一些（使mf），Z1=1720，但Z1紹7（14）。17不根切，14不量根切。3、齒寬系數(shù)d=b/d1dfT承載能力f-d1Jt但易偏載（載荷分布不均勻），推薦表9-7一般軟齒面，支承對(duì)稱布置精度高，冷可取大一些。一般硬齒面，支承懸臂布置，精度低時(shí)，可取小一些、許用應(yīng)力戶FriHS=1S疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)丿T點(diǎn)蝕后只引起噪聲、振動(dòng)，而不會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)不能繼續(xù)工作SF=1.251.5*fn圖918KN壽命系數(shù)心橫坐標(biāo)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NKhn圖919應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60njLhnr/min，j齒輪每轉(zhuǎn)嚙合次數(shù)，Lh

23、齒輪總工作時(shí)數(shù)lim齒輪疲勞極限應(yīng)力Flin=FE圖9-20ML材料及熱處理質(zhì)量達(dá)最低要求-Hlin圖9-21另，圖9-20，匚Flin如圖所示，齒輪失效概率19MQ材料及熱處理質(zhì)量達(dá)中等要求JME材料及熱處理質(zhì)量達(dá)很高要求-；FE脈動(dòng)循環(huán)下，如匚F為對(duì)稱循環(huán)，則二Flin=0.7；FE1主動(dòng)，則FF2對(duì)稱循環(huán)，齒輪2主動(dòng)，則O-H2脈動(dòng)循環(huán)二F2脈動(dòng)循環(huán)ICH2脈動(dòng)循環(huán)三、齒輪精度等級(jí)的選擇按GB10095-88（圓柱齒輪）和GB11365-89（圓錐齒輪）規(guī)定:精度等級(jí)：高-低1,2，3,5，6，7，8，9，10，11，12遠(yuǎn)等級(jí)常用精度規(guī)范：運(yùn)動(dòng)精度規(guī)范一一第I公差組；工作平穩(wěn)性精度規(guī)范

24、一一第H公差組；接觸精度規(guī)范一一第山公差組;齒輪副側(cè)隙；齒坯公差精度等級(jí)選擇，按用途、工作條件、傳動(dòng)功率和圓周速度V來確定，可參考表9-8和表9-9，例9-1（略）07標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的計(jì)算、輪齒的受力分析不考慮摩擦力的影響，輪齒所受的法向力Fn作用于垂直于輪齒齒向的法平面內(nèi)，法平面與端面的夾角為1,Fn與水平面的夾角為=20，如圖9-23所示，其中：t為端面壓力角，一宀為法面內(nèi)的螺旋角，F(xiàn)n可分解為三個(gè)互相垂直的分力1、力的大小Ft=2n/diF=-Ft2Fr=Ftgan=Fttga/cosBFri=-Fr2Fa=FttgBFa1=-Fa2Fn=F/COSan=Ft/（COSaCOSB）

25、=Ft/COSatCOSBFn1=Fn22、力的方向Ft“主反從同,Fr指向軸線一外齒；背向軸線一內(nèi)齒Fa主動(dòng)輪的左右手螺旋定則。即根據(jù)主動(dòng)輪輪齒的齒向伸左手或右手（左旋伸左手，右旋伸右手），握住軸線，四指代表主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，大拇指所指即為主動(dòng)輪所受的Fa1的方向，F(xiàn)a2與Fa1方向相反。螺旋角-引起軸向力Fa二Fttg卩TFaf對(duì)傳動(dòng)不利（太小斜齒輪的優(yōu)點(diǎn)不明顯）實(shí)際接觸線（如圖9-24）全齒寬接觸線長(zhǎng)為b/COS:b，且嚙合過程中是變化的，總的嚙合線長(zhǎng)度取L=b；：./cos（實(shí)際L是變化的），1大（增加，有利）t：既不能太大，也不能太小，二-=820；：.端面重合度，可查圖9-25確定。二

26、、齒根變曲疲勞強(qiáng)度如圖9-26所示，斜齒輪齒面接觸線為一斜線，輪齒折斷為局部折斷，但如按局部折斷建立彎曲疲勞強(qiáng)度條件，則分析計(jì)算過程比較復(fù)雜。為此考慮用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度條件Fn作用于法平面內(nèi)，受載時(shí)輪齒的齒厚也是在法平面內(nèi)的齒厚計(jì)算依據(jù)：按過節(jié)點(diǎn)處法面內(nèi)當(dāng)量直齒圓柱齒輪（齒形與斜齒輪法面齒形）進(jìn)行計(jì)算，其模數(shù)為法面模數(shù)mn,其齒數(shù)為當(dāng)量齒數(shù)ZV利用公式（9-4）和（9-5b）得:并計(jì)入螺旋角1的影響系數(shù)丫一：一一縱向重合度影響2KT1校核計(jì)算公式：=YFaYsaYyp蘭bFMpabd1mn(直：二f=b：AaYsaYyF)設(shè)計(jì)計(jì)算公式：mn_32KT1YToYFa.取標(biāo)準(zhǔn)值dZ1二fY.

27、重合度系數(shù)Y；.=0.25-0.75/；一.一一斜齒輪的端面重合度，圖9-25YFa斜齒系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)Zv=Z/COS1，由表9-5查取YSa斜齒輪應(yīng)力接正系數(shù)，按ZV，查表9-5Y螺旋角影響系數(shù)，圖9-27查取:縱向重合度，；=bsin:/二mn=0.318dZ1tg:三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算1）考慮接觸線傾斜齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度同樣按過節(jié)點(diǎn)的法平內(nèi)當(dāng)量直齒圓柱齒輪進(jìn)行，并注意以下幾點(diǎn):斜有利于提高接觸強(qiáng)度，引入螺旋角系數(shù)Z一：二COS一：；2）節(jié)點(diǎn)處曲率半徑按法面計(jì)算；3）重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，接觸線總長(zhǎng)度隨嚙合位置不同而變化，且同時(shí)受端面重合度：和縱向重合度；共同作用T接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公

28、式十HMpa(9-6)在斜齒輪中:n1、n2節(jié)點(diǎn)處齒廓法面曲率半徑由圖9-28可知:=R/cosBb，而業(yè)電2u=Z2/Z1齒數(shù)比1=2cob_2cosb二2cosb(1P龍d1sinJud1sinjd1sin%u(a)KFt2K二COSGtCOsPbd1cos：tcos-b(b)最小接觸線長(zhǎng)度Lmin和重合度系數(shù)Z.分別為L(zhǎng)min=X：bCOSbZCOsEb(9-17)X接觸線長(zhǎng)度變化系數(shù)，；一.一一端面重合度一圖9-25i：-.縱向重合度，；二bsin：/（二mn）=0.318dZ/g：,如、1，取：書=1。將Lmin，和Fnc代入式（9-6）并計(jì)螺旋角系數(shù)Zp.得接觸疲勞強(qiáng)度校核公式2c

29、os:bJfsincos：t2K二ZZbd；Mpa(9-19)2K=ZeZhzZbd12u1十H直齒：-ZhZe乙空二H引入齒寬系數(shù)d=b/d1得(9-20)2cos:b設(shè)計(jì)公式：d1一彳.21ZZeJ2（mm）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，也可由圖9-29確定sin：tcost其余參數(shù)同直齒輪例題9-2，見書本108標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、設(shè)計(jì)參數(shù)由于圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算是按（機(jī)械原理中當(dāng)量齒輪是按大端背錐展開的，但強(qiáng)度計(jì)算時(shí)考慮載荷作用于中點(diǎn)）齒寬中點(diǎn)背錐展開的當(dāng)量直齒圓柱齒輪進(jìn)行的，所以要了解的參數(shù)包括當(dāng)量齒輪的參數(shù)齒數(shù)比卩，錐頂距R，大端分度圓直徑di,d2（平均分度圓直徑dmi,dm2）,齒數(shù)Z

30、i、Z2,大端模數(shù)m,b齒寬如圖9-32所示u=Z2/Z|=d2/d0時(shí)一般（Z80）齒頂變尖，齒根變厚，彎曲強(qiáng)度T（正變位）X0時(shí)一般（Z0正傳動(dòng)，、汀二，ZH減小，接觸疲勞強(qiáng)度TXv0負(fù)傳動(dòng)，：t，Zh增加，接觸疲勞強(qiáng)度J3、齒輪傳動(dòng)變位的目的：1）使ZminJ即可得到不根切的最少齒數(shù)；2）接高彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度;3）提高耐磨性和抗膠合性。推薦使用的變位系數(shù)，表9-10，注意不同的變位目的，所得的變化系數(shù)不同1010齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括齒輪的齒圓結(jié)構(gòu)，輪轂與軸的聯(lián)結(jié)方式和輪輻的形狀等，齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要根據(jù)齒輪的尺寸大小，毛坯類型、材料、加工方法、使用要求和工藝性來確定。

31、1、齒輪軸如圖9-34所示，當(dāng)e2mt（2mb，da160mm時(shí)坯。膠板式齒輪da500mm，減輕重量，便于加工時(shí)裝夾：da300mm，鑄造毛4、輪輻式齒輪400mmdaiooomm組合式齒輪一一圖9-40，9-41，適合于輪轂與齒圈采用不同材料的情況。圖9-40，齒圈一鋼，輪轂一鑄鐵；圖9-41，輪轂一鋼，齒圈一塑料0-11齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑目的：減少嚙合齒面間的滑動(dòng)摩擦，減輕磨損，提高效率、緩沖、防銹、散熱、潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑劑：油一一高速；脂一一低速1、V12m/s噴油潤(rùn)滑、潤(rùn)滑劑的選擇，表9-11，應(yīng)按工作條件，使用場(chǎng)合及潤(rùn)滑劑的特性來選擇合適的潤(rùn)滑劑10-12其它齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介（自學(xué)）、曲線齒錐