1、第五章第五章 齒輪傳動設(shè)計齒輪傳動設(shè)計 齒輪傳動齒輪傳動依靠主、從動件上的牙齒依靠主、從動件上的牙齒 相互嵌合傳遞運動和動力，相互嵌合傳遞運動和動力， 為線接觸高副機構(gòu)。為線接觸高副機構(gòu)。 1. 1. 齒輪傳動類型、特點及應(yīng)用，齒廓嚙合基本定律；齒輪傳動類型、特點及應(yīng)用，齒廓嚙合基本定律；2 2漸開線及其特性、齒輪幾何尺寸計算（直圓柱齒漸開線及其特性、齒輪幾何尺寸計算（直圓柱齒 輪）輪）重點重點3 3齒輪正確傳動、連續(xù)傳動條件（齒輪正確傳動、連續(xù)傳動條件（重點重點）；）；4 4齒輪加工原理及方法；齒輪加工原理及方法；5 5齒輪傳動失效形式及計算準則、材料選擇；齒輪傳動失效形式及計算準則、材料選

2、擇；本章主本章主要內(nèi)容要內(nèi)容 6 6齒輪傳動受力，強度計算及參數(shù)選擇。齒輪傳動受力，強度計算及參數(shù)選擇。重點重點一齒輪傳動的特點及應(yīng)用一齒輪傳動的特點及應(yīng)用 二）應(yīng)用二）應(yīng)用廣泛用于對傳動比要求嚴格、高速重載場合，如廣泛用于對傳動比要求嚴格、高速重載場合，如 機床、汽車、拖拉機床、汽車、拖拉機的變速箱從實現(xiàn)主、從動軸間運機的變速箱從實現(xiàn)主、從動軸間運 動和動力傳遞。動和動力傳遞。 一）一）齒輪機構(gòu)傳動的特點齒輪機構(gòu)傳動的特點 制造和安裝精度制造和安裝精度要求較高；要求較高；不適宜用于兩軸間不適宜用于兩軸間 距離較大的傳動距離較大的傳動。缺點：缺點： 工作可靠性高；工作可靠性高； 傳動比穩(wěn)定傳動

3、比穩(wěn)定； 傳動效率高；傳動效率高； 結(jié)構(gòu)緊湊；結(jié)構(gòu)緊湊； 使用壽命長使用壽命長。 適用的圓周速度和功率范圍適用的圓周速度和功率范圍廣廣優(yōu)點：優(yōu)點：51 51 齒輪傳動概述齒輪傳動概述一）按兩輪軸線相對位置及齒向分 1圓柱齒輪傳動（直、斜、人字齒、內(nèi)嚙合齒輪 、 齒輪齒條）用于兩平行軸間傳動；2圓錐齒輪傳動用于垂直相交軸間傳動3螺旋齒輪傳動用于空間交錯軸間傳動直直齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪傳傳動動二二. . 齒輪傳動分類齒輪傳動分類斜斜齒齒圓圓柱柱齒齒輪輪傳傳動動人人字字齒齒輪輪傳傳動動內(nèi)內(nèi)嚙嚙合合齒齒輪輪傳傳動動 齒齒輪輪齒齒條條直直齒齒錐錐齒齒輪輪螺螺旋旋齒齒輪輪蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿蝸桿下置蝸桿下置蝸

4、桿上置蝸桿上置蝸輪蝸輪、蝸桿傳動蝸桿傳動用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動和轉(zhuǎn)用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動和轉(zhuǎn)矩，兩軸線之間交錯的夾角可以是任意的，但最常用的是兩矩，兩軸線之間交錯的夾角可以是任意的，但最常用的是兩軸在空間相互垂直，軸交角軸在空間相互垂直，軸交角為為9090。 閉式齒輪傳動閉式齒輪傳動: :齒輪封閉在箱體內(nèi)，潤滑條件好齒輪封閉在箱體內(nèi)，潤滑條件好開式齒輪傳動開式齒輪傳動: :齒輪完全暴露在空氣中，齒輪完全暴露在空氣中， 易進灰易進灰 、砂，潤滑不良易磨損、砂，潤滑不良易磨損半開式齒輪傳動半開式齒輪傳動: :有簡單護罩，較開式傳動好，有簡單護罩，較開式傳動好， 仍易進灰、砂等。仍易

5、進灰、砂等。二）按齒輪二）按齒輪傳動情況工傳動情況工作分作分 軟齒面齒輪軟齒面齒輪HBS350HBS350的齒輪的齒輪硬齒面齒輪硬齒面齒輪HBS350HBS350的齒輪用的齒輪用HRCHRC表示，表示， 1HRC10HBS1HRC10HBS三）按齒三）按齒輪齒面硬輪齒面硬度分度分 三三 齒輪傳動齒輪傳動設(shè)計需滿足的設(shè)計需滿足的基本要求基本要求 1 1保證傳動的平穩(wěn)性保證傳動的平穩(wěn)性 即要求瞬時傳動比即要求瞬時傳動比 為常數(shù)，為此要研究齒輪廓及嚙合原理為常數(shù)，為此要研究齒輪廓及嚙合原理2 2保證傳動的承載能力保證傳動的承載能力 在有足夠強度前提下在有足夠強度前提下 使齒輪齒尺寸小、重量輕、壽命長

6、等。使齒輪齒尺寸小、重量輕、壽命長等。 21nnC一、齒廓嚙合基本定律一、齒廓嚙合基本定律 對齒輪傳動的基本要求是保證對齒輪傳動的基本要求是保證瞬時傳動比：瞬時傳動比：i12=1/2= 常數(shù)常數(shù) 5-2 5-2 齒廓嚙合基本定律及齒廓曲線選擇齒廓嚙合基本定律及齒廓曲線選擇 兩齒廓在任一瞬時（即任意點兩齒廓在任一瞬時（即任意點k k接接觸時）的傳動比：觸時）的傳動比：i i1212= = 1 1/ / 2 2= =？ko1o23 點點C是兩齒輪廓在點是兩齒輪廓在點K K接觸時的相接觸時的相對速度瞬心，對速度瞬心，12v vp p= = 1 1O O1 1C=C= 2 2O O2 2C C故有故有

7、 1 O2C 2 O1C= i12= 由此可見，兩輪的瞬時傳由此可見，兩輪的瞬時傳動比與瞬時接觸點的動比與瞬時接觸點的公法線把公法線把連心線連心線分成的兩段線段成反比。分成的兩段線段成反比。r2 =a i121+i12r1 =a 1+i12r2 r1 i12=又又 a =r1 + r2 1 1、要使兩齒輪的瞬時傳動比為要使兩齒輪的瞬時傳動比為一常數(shù)，則不論兩齒廓在任何位置一常數(shù)，則不論兩齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的兩齒廓公法接觸，過接觸點所作的兩齒廓公法線都必須與連心線交于一定點線都必須與連心線交于一定點C ，這就是平面齒廓嚙合基本定律。這就是平面齒廓嚙合基本定律。 2 2、定點定點C

8、C稱為節(jié)點稱為節(jié)點，以，以o1和和o2為為圓心，過節(jié)點圓心，過節(jié)點C 所作的兩相切圓稱所作的兩相切圓稱為節(jié)圓，其半徑用為節(jié)圓，其半徑用r1和和r2表示。兩表示。兩圓心圓心之間距離之間距離稱為稱為中心距，用中心距，用a 表示表示21nnCko1o2312k1a中心距1r2r結(jié)論：結(jié)論： 3. 3.凡能滿足齒廓嚙合基本定律凡能滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒廓稱為共軛齒廓，的一對齒廓稱為共軛齒廓， 二二. . 共軛齒廓曲線的選擇共軛齒廓曲線的選擇 理論上，共軛齒廓曲線有無窮理論上，共軛齒廓曲線有無窮多種，其中以多種，其中以漸開線齒廓漸開線齒廓應(yīng)用最廣。應(yīng)用最廣。一一. . 漸開線及其性質(zhì)漸開線及其性質(zhì)

9、一）漸開線的形成一）漸開線的形成AK漸開線漸開線漸開線漸開線A Ak的的展角展角kO基圓基圓rbrk 5-35-3 漸開線和漸開線齒廓的嚙合特性漸開線和漸開線齒廓的嚙合特性 當直線當直線L L沿半徑為沿半徑為r0的的圓周作圓周作純滾動時，直線上任一點的軌純滾動時，直線上任一點的軌跡跡 ，稱為該圓的漸開線。，稱為該圓的漸開線。這個圓稱為基圓，直線這個圓稱為基圓，直線L L稱為稱為漸開線的發(fā)生線。漸開線的發(fā)生線。AkAkN發(fā)生線發(fā)生線L L漸開線漸開線K K點向徑點向徑r rk k漸開線漸開線A Ak的的展角展角發(fā)生線發(fā)生線L L基圓基圓NK K點曲率中心點曲率中心基圓基圓半徑半徑rb法向力方向線

10、法向力方向線 K K壓力角壓力角K K點速度方向點速度方向二）漸開線的相關(guān)部分名稱二）漸開線的相關(guān)部分名稱 K K點曲率半徑點曲率半徑k kkAO OK2) 2) 點是發(fā)生線點是發(fā)生線L L沿基圓作沿基圓作純滾動時的瞬時轉(zhuǎn)動中心，故純滾動時的瞬時轉(zhuǎn)動中心，故發(fā)生線發(fā)生線NKNK是漸開線上是漸開線上K K點的法點的法線。線。 三）漸開線的性質(zhì)三）漸開線的性質(zhì)1)1)NK = N A A）rbN發(fā)生線發(fā)生線漸開線漸開線k0k的的展角展角A AKO O基圓基圓漸開線漸開線krk曲率半徑曲率半徑法線法線發(fā)生線發(fā)生線 因為發(fā)生線始終與基圓相切，因為發(fā)生線始終與基圓相切，所以，漸開線上任意一點的法所以，漸

11、開線上任意一點的法線必切于基圓，線必切于基圓，切點是漸開切點是漸開線上線上K K點的曲率中心點的曲率中心。A AN N而而線段線段NKNK是漸開線在點是漸開線在點K K處的曲處的曲率半徑率半徑。曲率中心曲率中心N NrbN發(fā)生線發(fā)生線漸開線漸開線k0k的的展角展角A AKO O基圓基圓漸開線漸開線krk曲率半徑曲率半徑法線法線發(fā)生線發(fā)生線A AN N曲率中心曲率中心N NV Vk kkkF Fk A= 0 結(jié)論：結(jié)論：漸開線齒廓上各點的壓漸開線齒廓上各點的壓力角不同，它隨力角不同，它隨r rK K的增大而增大，的增大而增大，在基圓上的壓力角等于零在基圓上的壓力角等于零。 4 4）不考慮摩擦力、

12、重力和不考慮摩擦力、重力和慣性力的條件下，一對齒廓慣性力的條件下，一對齒廓相互嚙合時，齒輪上接觸點相互嚙合時，齒輪上接觸點所受到的所受到的正壓力正壓力F Fk的的方向方向與受力點速度與受力點速度V Vk k方向之間方向之間所所夾的銳角夾的銳角，稱為齒輪齒廓在稱為齒輪齒廓在該點的壓力角。該點的壓力角。 NOK= Kcos K=rbrK3)3)基圓內(nèi)無漸開線?；鶊A內(nèi)無漸開線。 5) 5)漸開線的形狀漸開線的形狀取決于基圓的大小，取決于基圓的大小，基圓越大，漸開線基圓越大，漸開線越平直，當基圓半越平直，當基圓半徑趨于無窮大時，徑趨于無窮大時，漸開線成為斜直線。漸開線成為斜直線。KO12rb1o112

13、rb2o23 KN2N1KO11N2N1o2o1二、一對漸開線齒廓的嚙合特性二、一對漸開線齒廓的嚙合特性一）滿足齒廓嚙合基本定律即：能一）滿足齒廓嚙合基本定律即：能 保證實現(xiàn)恒定傳動比傳動保證實現(xiàn)恒定傳動比傳動Crb21rb1 r2 r1k1k22可以證明漸開線齒輪齒廓的嚙合可以證明漸開線齒輪齒廓的嚙合傳動滿足齒廓嚙合基本定律。傳動滿足齒廓嚙合基本定律。i12= = = = 1 2O2CO1Cr2r1 rb2rb1 嚙合線與齒廓接觸點的公法嚙合線與齒廓接觸點的公法線，正壓力方向線都是兩基圓線，正壓力方向線都是兩基圓的一條內(nèi)公切線。的一條內(nèi)公切線。 嚙合線嚙合線兩齒廓嚙合點（接觸點兩齒廓嚙合點（

14、接觸點 K K）的軌跡稱為嚙合線。）的軌跡稱為嚙合線。是是 兩基圓的一條內(nèi)公切線兩基圓的一條內(nèi)公切線N2N1o2o1Prb21rb1 r2 r1k1k22二）二）嚙合線嚙合線、嚙合角、嚙合角、壓力作用線壓力作用線 嚙合角嚙合角 過節(jié)點所作的兩過節(jié)點所作的兩節(jié)圓的內(nèi)公切線節(jié)圓的內(nèi)公切線(t t)(t t)與兩與兩齒廓接觸點的公法線所夾的齒廓接觸點的公法線所夾的銳角。用銳角。用 表示。表示。t tt t 嚙合角在數(shù)值上等于嚙合角在數(shù)值上等于節(jié)圓上的壓力角。節(jié)圓上的壓力角。cos= = rb2r2 rb1r1 21N1N2tt 當兩齒輪制成后，基圓半當兩齒輪制成后，基圓半徑便已確定，以不同的中心距徑

15、便已確定，以不同的中心距(a(a或或a)a)安裝這對齒輪，其傳動安裝這對齒輪，其傳動比不會改變。比不會改變。a 三）漸開線齒輪嚙合傳動具有可分性三）漸開線齒輪嚙合傳動具有可分性即即中心距的變化不影響角速比中心距的變化不影響角速比ao1o2C2o2tt CN1 2Nrb1rb2r1 r2rb2 i12= = = 1 2O2CO1Crb2rb1i12= = = 1 2O2CO1Crb2rb1 一對齒廓嚙合過程中，嚙合一對齒廓嚙合過程中，嚙合角始終為常數(shù)。當中心距加大角始終為常數(shù)。當中心距加大時，嚙合角隨中心距的變化而時，嚙合角隨中心距的變化而改變。改變。 嚙合角是隨中心距而定的嚙合角是隨中心距而定

16、的常數(shù)常數(shù) 漸開線齒輪的可分性漸開線齒輪的可分性一一. . 齒輪各部分名稱及各基本尺寸符號齒輪各部分名稱及各基本尺寸符號同一圓上同一圓上 pi=si+ei 齒根圓（齒根圓（d df f 和和 r rf f）齒頂圓（齒頂圓（d da a 和和 r ra a）分度圓（分度圓（d d 和和 r r）基圓（基圓（d db b 和和 r rb b）四圓四圓三弧三弧齒厚齒厚si齒槽寬齒槽寬ei齒距齒距pi三高三高齒頂高齒頂高ha齒根高齒根高hf全全齒高齒高h54 54 標準直齒圓柱齒輪各部分名稱幾何尺寸計算標準直齒圓柱齒輪各部分名稱幾何尺寸計算 rf齒根圓齒根圓rb基圓基圓ra齒頂圓齒頂圓齒距齒距pi齒厚

17、齒厚si齒槽寬齒槽寬eiri齒頂高齒頂高ha齒根高齒根高hf分度圓分度圓ro全全齒高齒高h 齒數(shù)對齒形影響齒數(shù)對齒形影響齒輪的尺寸和齒廓形狀（齒形）取決于五個基本參數(shù)：齒輪的尺寸和齒廓形狀（齒形）取決于五個基本參數(shù)：齒數(shù)齒數(shù)Z Z，模數(shù)，壓力角，模數(shù)，壓力角，齒頂高系數(shù)，齒頂高系數(shù)* *a a、頂隙系數(shù)、頂隙系數(shù)C C* *；后四；后四個系數(shù)已標準化。個系數(shù)已標準化。 ZZZ17Z17Z17Z17二直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)二直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)一）齒數(shù)一）齒數(shù)ZZ齒輪輪齒總齒輪輪齒總數(shù)，數(shù)，Z Z是影響齒輪尺寸大小是影響齒輪尺寸大小及漸開線齒廓形狀的基本參及漸開線齒廓形狀的基本參數(shù)。數(shù)。則尺寸

18、則尺寸漸開線平漸開線平直直, ,時，漸開線變成時，漸開線變成直線（齒輪變成齒條）直線（齒輪變成齒條） 齒距齒距pirirf齒根圓齒根圓rb基圓基圓ra齒頂圓齒頂圓分度圓分度圓ro二）二）模數(shù)與分度圓模數(shù)與分度圓 模數(shù)模數(shù) 人為地把人為地把 mi=pi / 規(guī)定為簡規(guī)定為簡單的有理數(shù)，該比值稱為單的有理數(shù)，該比值稱為模數(shù)。模數(shù)。di= zpi 一個齒輪在不同直徑的圓周上，其模數(shù)的大小是不同的。一個齒輪在不同直徑的圓周上，其模數(shù)的大小是不同的。設(shè)齒輪齒數(shù)為設(shè)齒輪齒數(shù)為 z，任一圓的，任一圓的直徑為直徑為di ，齒距為齒距為pi，則，則規(guī)定分度圓上的模數(shù)為標準值，用規(guī)定分度圓上的模數(shù)為標準值，用m

19、m表示。表示。則：則：m=p / 分度圓齒距分度圓齒距pp 分度圓齒距分度圓齒距齒輪模數(shù)已標準化，齒輪模數(shù)已標準化，模數(shù)的標準系列見模數(shù)的標準系列見GB1357-87,GB1357-87,具體數(shù)值具體數(shù)值如表如表5151所示。所示。zpdii22mp分度圓上：分度圓上：= = = 分度圓分度圓 是齒輪上一個人是齒輪上一個人 為地約定的輪齒為地約定的輪齒 計算的計算的基準圓基準圓。模數(shù)是齒輪幾何尺寸計算模數(shù)是齒輪幾何尺寸計算中的中的最重要基本參數(shù)最重要基本參數(shù)：則則，輪齒齒厚，輪齒齒厚, , 抗抗彎曲能力彎曲能力 分度圓分度圓直徑直徑: : d= d= Z = mz mzp 三）三）壓力角壓力角

20、 漸開線各點的壓力角漸開線各點的壓力角不相等，基圓上壓力角不相等，基圓上壓力角= =，離基，離基圓越遠，壓力角越大，為方便設(shè)計、制造，我國齒輪標準中圓越遠，壓力角越大，為方便設(shè)計、制造，我國齒輪標準中規(guī)定分度圓上壓力角為標準值，因此通常齒輪規(guī)定分度圓上壓力角為標準值，因此通常齒輪壓力角就是指壓力角就是指分度圓壓力角分度圓壓力角 圖5-9 模數(shù)對齒輪尺寸影響m=4,z=16m=2,z=16m=2,z=16n 我國標準規(guī)定分度圓齒廓壓力角我國標準規(guī)定分度圓齒廓壓力角20，其它，其它國家還有采用國家還有采用145、15、25等標準等標準四）四）齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)a a和頂隙系數(shù)和頂隙系數(shù)C C意義

21、：反映齒頂高意義：反映齒頂高a a與模數(shù)之間關(guān)系的系與模數(shù)之間關(guān)系的系數(shù)數(shù)a=a=a a正常齒制：正常齒制：a a=1=1短短 齒齒 制：制：a a=0=08 8取值取值1 1齒頂高系齒頂高系數(shù)數(shù)a a 意義：頂隙是一對齒輪嚙合時時，一齒輪齒頂與另意義：頂隙是一對齒輪嚙合時時，一齒輪齒頂與另一齒輪齒根之間的徑向間隙。頂隙系數(shù)是反映頂一齒輪齒根之間的徑向間隙。頂隙系數(shù)是反映頂隙隙C C與之間關(guān)系的系數(shù)與之間關(guān)系的系數(shù)C= CC= C作用：作用：1.1.避免一輪齒頂與另一輪齒根頂死；避免一輪齒頂與另一輪齒根頂死； 2.2.儲存潤滑油儲存潤滑油正常齒制：正常齒制：C C=0.25=0.25短齒制短齒

22、制:C:C=0.3=0.3C C取值取值2 2頂隙系頂隙系 數(shù)數(shù)C CC=C*mO O2 2d db2b2d d2 2d da2 2O O1 1d db1b1d d1 1d df1f1N N2 2N N1 1da齒頂圓齒頂圓odf齒根圓齒根圓齒根高齒根高hfd分度圓分度圓齒頂高齒頂高ha三外嚙合標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算三外嚙合標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算全齒高全齒高: : h=ha+hf2. 2. 齒高齒高齒頂高齒頂高: h: ha a = m= m*ah齒根高齒根高: h: hf f= m= m*ach 1. 1. 分度圓分度圓直徑直徑: : d= mzd= mz全全齒高齒高3 3、齒頂

23、圓直徑：、齒頂圓直徑：da=d+2ha= zm+2 m=m(z+2 )*ah*ah4 4、齒根圓直徑：、齒根圓直徑：df=d2hf=mz 2 *ach 5 5、基圓、基圓直徑直徑基圓直徑為基圓直徑為db=dcos =mzcos 由由 得：得： cos K=dbdKdb基基 圓圓 一）一） 齒輪幾何尺寸計算公式齒輪幾何尺寸計算公式6. 6. 齒距齒距、齒厚齒厚、齒槽寬齒槽寬分度圓齒距分度圓齒距 : : p= p= mm分度圓齒厚分度圓齒厚 : : s= s= m/2m/2分度圓齒槽寬分度圓齒槽寬 : : e=e= m/2m/2pb= db/z= mcos 基圓齒距（基節(jié)）：基圓齒距（基節(jié)）：齒厚

24、齒厚s齒距齒距pda齒頂圓齒頂圓o齒根高齒根高hfd分度圓分度圓齒頂高齒頂高ha全全齒高齒高df齒根圓齒根圓db基基 圓圓齒槽寬齒槽寬e e基節(jié)基節(jié)p pb b7.7.齒輪傳動的中心距齒輪傳動的中心距2121ma21zz 21dd d d2 2d d1 1C=C*mO O2 2d db2b2d da2 2O O1 1d db1b1d df1f1N N2 2N N1 1aCn外嚙合標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式見表52P64。n 英美等國齒輪幾何尺寸計算的基本參數(shù)不是用模數(shù)，而是用徑節(jié)。徑節(jié)DP是齒數(shù)Z與分度圓直徑之比，單位用1/in(1/英寸）,即n DP = 1/inn模數(shù)與徑節(jié)DP之間

25、的關(guān)系，因為n p = = n所以 m = mmpmmzzdz14 .25DPDP4 .25結(jié)論一結(jié)論一: 齒數(shù)齒數(shù)Z Z、模數(shù)、模數(shù)mm、壓力角、壓力角 , , 是決定漸開線形狀和齒輪是決定漸開線形狀和齒輪 尺寸的基本參數(shù)尺寸的基本參數(shù)。結(jié)論二結(jié)論二: 分度圓是齒輪幾何尺寸計算的基準圓分度圓是齒輪幾何尺寸計算的基準圓, ,是具有標準模數(shù)是具有標準模數(shù) 和壓力角的圓和壓力角的圓。結(jié)論三結(jié)論三 : 標準齒輪標準齒輪,是指是指模數(shù)、分度圓壓力角、模數(shù)、分度圓壓力角、齒齒頂高系數(shù)和頂頂高系數(shù)和頂隙隙 系數(shù)均為標準值系數(shù)均為標準值, ,且分度圓上齒厚與齒槽寬相等的齒輪且分度圓上齒厚與齒槽寬相等的齒輪。

26、55 55 漸開線齒輪的正確嚙合和連續(xù)傳動的漸開線齒輪的正確嚙合和連續(xù)傳動的條件條件kN2N1ko1o212 兩齒輪的相鄰兩對輪齒分別兩齒輪的相鄰兩對輪齒分別在在K和和K 同時接觸，同時接觸，才能使兩個漸開線齒輪搭配起來并正確的傳動。才能使兩個漸開線齒輪搭配起來并正確的傳動。一一. 漸開線齒輪漸開線齒輪正確嚙合的正確嚙合的條件條件欲使兩齒輪正確嚙合，兩輪的法節(jié)必須相等。欲使兩齒輪正確嚙合，兩輪的法節(jié)必須相等。kk1o1N2N1k1k2ko2kkN1o11N2o222kN2N1o1o22n1npp2n1npp2n1npp法節(jié)：法節(jié)：齒輪上兩相鄰輪齒同側(cè)齒廓在法線上的距離。用齒輪上兩相鄰輪齒同側(cè)齒

27、廓在法線上的距離。用pn表示。表示。由漸開線的性質(zhì)由漸開線的性質(zhì)1 1：P Pn1n1= P= Pb1b1， P Pn2n2= P= Pb2 b2 ，故有，故有 P Pb1b1 = P = Pb2b2p pn1n1p pn2n2p pb2b2p pb1b1p pn1n1p pn2n2p pn2n2p pn1n1一對漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：一對漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是： 兩輪的模數(shù)相等，兩輪的壓力角相等。兩輪的模數(shù)相等，兩輪的壓力角相等。m1= m2 1 = 2所以所以 Pb= m1cos 1= m2cos 2n根椐齒輪傳動的正確嚙合條件，齒輪傳動的傳根椐齒輪傳動的正確嚙合

28、條件，齒輪傳動的傳動比又可寫成：動比又可寫成：n n 1212121221zzddddddibb一）一對漸開線輪齒的嚙合過程一）一對漸開線輪齒的嚙合過程二二. . 漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件 1 2N1N2o2o1rb2rb1ra2B2B1ra1一對輪齒在嚙合線上嚙合的起始點一對輪齒在嚙合線上嚙合的起始點從動輪從動輪2 2的齒頂圓與嚙的齒頂圓與嚙合線合線N1N2的交點的交點B2嚙合的終止點嚙合的終止點 主動輪的齒頂圓與嚙合線主動輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點的交點B1。實際嚙合線實際嚙合線理論嚙合線B1B2Pn為保證連續(xù)定角速比傳動的條件為：為保證連續(xù)定角速比傳動的條件

29、為：B1B2PnN2B1B2N1 1三）齒輪傳動的三）齒輪傳動的端面端面重合度重合度 實際嚙合線長度實際嚙合線長度B B1 1B B2 2與齒輪與齒輪 基圓齒距基圓齒距P Pb b的比值的比值二）連續(xù)傳動的條件二）連續(xù)傳動的條件 1B2B1N2N1 1N1B2B1N2P Pn nP Pn nP Pn n 重合度重合度即即 = = = 1 1B1B2 PnB1B2 Pb實際應(yīng)用中，實際應(yīng)用中， 許用重合度1.1.端面端面重合度的物理意義重合度的物理意義( ( =1.3) )Pb1.3PbB1B20.3PbKK雙對齒雙對齒嚙合區(qū)嚙合區(qū)雙對齒雙對齒嚙合區(qū)嚙合區(qū)單對齒嚙合區(qū)單對齒嚙合區(qū)0.3Pb0.7

30、PbPb二二對齒嚙合區(qū)長度對齒嚙合區(qū)長度a2.2.端面端面重合度與基本參數(shù)的關(guān)系重合度與基本參數(shù)的關(guān)系從上式可知從上式可知, , 與與m 無關(guān)無關(guān), ,而與齒數(shù)有關(guān)而與齒數(shù)有關(guān)z z1, z2,a，在，在直齒圓柱齒輪中直齒圓柱齒輪中 max = 1.98= 1.98。 = = z1(tan a1 tan)+z2(tan a2 tan)B1B2 Pn 12 端面重合度可按下式計算端面重合度可按下式計算=1.88-3.2=1.88-3.2（1/Z1/Z1 1+1/Z+1/Z2 2）三三. .齒輪傳動的無側(cè)隙嚙合條件及標準中心距齒輪傳動的無側(cè)隙嚙合條件及標準中心距1 1齒側(cè)間隙齒側(cè)間隙( (側(cè)隙側(cè)隙

31、) ) 齒輪齒輪副間，一輪節(jié)圓上的齒槽寬副間，一輪節(jié)圓上的齒槽寬與另一輪節(jié)圓上齒厚之差稱與另一輪節(jié)圓上齒厚之差稱為側(cè)隙。為了消除齒輪反轉(zhuǎn)為側(cè)隙。為了消除齒輪反轉(zhuǎn)時空程和減小沖擊，理論上時空程和減小沖擊，理論上要求齒側(cè)間隙等于要求齒側(cè)間隙等于0 0。一）無側(cè)隙嚙合條件一）無側(cè)隙嚙合條件 2 2無側(cè)隙嚙合傳動的條件無側(cè)隙嚙合傳動的條件: :齒側(cè)間隙為零，即齒側(cè)間隙為零，即2 2 ，。 r r2 2r r1 1O O2 2r rb2b2O O1 1r rb1b1N N2 2N N1 1aCCO O2 2r rb2b2O O1 1r rb1b1N N2 2N N1 1Car r1 1r r2 2e1S

32、2標準齒輪：標準齒輪： ， 標準齒輪標準安裝；標準齒輪標準安裝； 使兩輪分使兩輪分度圓相切，此時兩輪的節(jié)圓和分度圓相切，此時兩輪的節(jié)圓和分度圓重合。度圓重合。r r2 2r r1 1O O2 2r rb2b2O O1 1r rb1b1N N2 2N N1 1aCa a）標準安裝（無側(cè)隙）標準安裝（無側(cè)隙） 齒輪的分度圓與節(jié)圓重合即：齒輪的分度圓與節(jié)圓重合即：，二）標準齒輪傳動的標準中心距（齒側(cè)間隙為）二）標準齒輪傳動的標準中心距（齒側(cè)間隙為）標準齒輪標準安裝時的中心距標準齒輪標準安裝時的中心距: :（）標準齒輪標準安裝特點：標準齒輪標準安裝特點：齒輪的壓力角與嚙合角相等：齒輪的壓力角與嚙合角相

33、等：o o分度圓和壓力角分度圓和壓力角 是單獨一個齒輪的幾何參數(shù)是單獨一個齒輪的幾何參數(shù)節(jié)圓和嚙合角節(jié)圓和嚙合角 是兩齒輪嚙合傳動時才出現(xiàn)的嚙合參是兩齒輪嚙合傳動時才出現(xiàn)的嚙合參數(shù)數(shù)只有在標準齒輪、標準安裝時才存在節(jié)圓與分度圓重合、只有在標準齒輪、標準安裝時才存在節(jié)圓與分度圓重合、嚙合角與壓力角相等現(xiàn)象，否則節(jié)圓與分度不重合，嚙合角嚙合角與壓力角相等現(xiàn)象，否則節(jié)圓與分度不重合，嚙合角不等于壓力角。不等于壓力角。 四）無側(cè)隙嚙合是理論的理想狀態(tài)，而實際上為了補償因齒四）無側(cè)隙嚙合是理論的理想狀態(tài)，而實際上為了補償因齒輪制造，安裝誤差引起的輪齒彈性變形和熱變形及儲存潤滑輪制造，安裝誤差引起的輪齒彈

34、性變形和熱變形及儲存潤滑油，須在齒側(cè)間留有微量間隙。其值根據(jù)工作條件和精度要油，須在齒側(cè)間留有微量間隙。其值根據(jù)工作條件和精度要求，并在齒輪加工時的齒厚公差來保證，但設(shè)計時按無側(cè)隙求，并在齒輪加工時的齒厚公差來保證，但設(shè)計時按無側(cè)隙嚙合嚙合計算。計算。 三）節(jié)圓與分度圓、壓力角與嚙合角的區(qū)別三）節(jié)圓與分度圓、壓力角與嚙合角的區(qū)別r r1 1rr2 2aO O1 1r rb1b1N N2 2N N1 1O O2 2r rb2b2Crr2 2= = r r2 2rr1= 1= r r1 1aO O2 2r rb2b2O O1 1r rb1b1N N2 2N N1 1Ca a）標準安裝（無側(cè)隙）標準

35、安裝（無側(cè)隙） b b）非標準安裝（有側(cè)隙）非標準安裝（有側(cè)隙） Ca55 輪齒的切削加工方法簡介輪齒的切削加工方法簡介鑄造法熱軋法沖壓法鑄造法熱軋法沖壓法 仿形法仿形法范成法范成法齒輪輪齒齒輪輪齒加工方法加工方法 切削法：根據(jù)切齒切削法：根據(jù)切齒 原理有原理有一一. . 仿形法仿形法 1 1仿形法加工切齒原理仿形法加工切齒原理采用采用軸間剖面內(nèi)刀刃形狀與齒輪的齒糟軸間剖面內(nèi)刀刃形狀與齒輪的齒糟形狀相同的刀具切出輪齒。形狀相同的刀具切出輪齒。 只介紹只介紹切削法切削法 盤狀銑刀盤狀銑刀 切齒刀具切齒刀具盤狀銑刀盤狀銑刀刀具以刀具以 轉(zhuǎn)動、輪坯沿轉(zhuǎn)動、輪坯沿軸線方向移動切出齒槽，切完一軸線方向移

36、動切出齒槽，切完一齒齒再由分度機構(gòu)反轉(zhuǎn)再由分度機構(gòu)反轉(zhuǎn)360/Z360/Z度。度。（切（切10mm10mm）指狀銑刀指狀銑刀切齒方法同盤銑刀可切齒方法同盤銑刀可 切切mmmm齒輪，齒輪， maxmax100 mm100 mm優(yōu)點優(yōu)點設(shè)備簡單、刀具價廉設(shè)備簡單、刀具價廉缺點缺點齒輪精度低、生產(chǎn)率齒輪精度低、生產(chǎn)率 低、刀具數(shù)量多低、刀具數(shù)量多 特特點點 3 3特點及應(yīng)用特點及應(yīng)用 應(yīng)用：修配齒輪或單件生產(chǎn)級精度齒輪應(yīng)用：修配齒輪或單件生產(chǎn)級精度齒輪 b b）指狀銑刀）指狀銑刀 二二. . 范成法加工齒輪（又稱包絡(luò)法，展成法）范成法加工齒輪（又稱包絡(luò)法，展成法） 一）范成法切齒原理一）范成法切齒原

37、理 利用一對齒輪嚙合原理來加工齒利用一對齒輪嚙合原理來加工齒廓廓( (齒輪嚙合時，其共軛齒廓互為包絡(luò)線齒輪嚙合時，其共軛齒廓互為包絡(luò)線) ) 。若將其中一個齒輪。若將其中一個齒輪（或齒條）作為刀具，另一個齒輪為被切齒輪毛坯，就可以（或齒條）作為刀具，另一個齒輪為被切齒輪毛坯，就可以切出被加工齒輪的齒廓。切出被加工齒輪的齒廓。 二）用插齒刀切制齒輪二）用插齒刀切制齒輪利用一對齒輪嚙合原理切制齒輪利用一對齒輪嚙合原理切制齒輪 插齒刀象具有刀刃的外齒輪，只是比齒輪的齒頂高一個頂隙插齒刀象具有刀刃的外齒輪，只是比齒輪的齒頂高一個頂隙C C，以便切出被切齒輪的頂隙。，以便切出被切齒輪的頂隙。 進給運動進

38、給運動 為了切出輪齒的高度，在切削過程中，齒輪為了切出輪齒的高度，在切削過程中，齒輪 插刀還要向輪坯中心作徑向移動，直到切出規(guī)定的輪齒高插刀還要向輪坯中心作徑向移動，直到切出規(guī)定的輪齒高 度為止；度為止； 讓刀運動讓刀運動 為防止插刀退刀過程與輪坯發(fā)生摩擦，損壞為防止插刀退刀過程與輪坯發(fā)生摩擦，損壞 已切出的齒面，已切出的齒面，用插齒刀加工齒輪時，刀具與齒輪輪坯之間包括以下用插齒刀加工齒輪時，刀具與齒輪輪坯之間包括以下相對運動相對運動： 范成運動范成運動 插齒刀與輪坯以恒定的傳動比插齒刀與輪坯以恒定的傳動比=D D/gcgc= =Z Z輪輪/Z/ZDD繞各自軸心作緩慢回轉(zhuǎn)猶如一對外嚙合齒輪傳動

39、；繞各自軸心作緩慢回轉(zhuǎn)猶如一對外嚙合齒輪傳動； 切削運動切削運動 插齒刀沿輪坯軸線方向作往復切削運動；插齒刀沿輪坯軸線方向作往復切削運動；三）用齒條插刀切制齒輪三）用齒條插刀切制齒輪利用齒輪齒條嚙合原理切制齒輪利用齒輪齒條嚙合原理切制齒輪 由漸開線形成及性質(zhì)知，當由漸開線形成及性質(zhì)知，當時，漸開線變成直線，一時，漸開線變成直線，一對齒輪嚙合傳動變成齒輪與齒條嚙合，齒輪插刀變成齒條插刀，對齒輪嚙合傳動變成齒輪與齒條嚙合，齒輪插刀變成齒條插刀，保證齒條插刀的速度，保證齒條插刀的速度， 則可切出齒輪齒廓曲則可切出齒輪齒廓曲 線，加工原理與齒輪插刀加工齒輪相同線，加工原理與齒輪插刀加工齒輪相同22zm

40、dVD（2 2）凡與齒條分度線平行的任一直線上的齒距和模數(shù)都等于分）凡與齒條分度線平行的任一直線上的齒距和模數(shù)都等于分度線上的齒距和模數(shù)。度線上的齒距和模數(shù)。1 1、漸開線齒條的幾何特點、漸開線齒條的幾何特點（1 1）同側(cè)齒廓為互相平行的直線）同側(cè)齒廓為互相平行的直線. .。（3 3）齒條齒廓上各點的壓力角均相等，且數(shù)值上等齒條齒形角。）齒條齒廓上各點的壓力角均相等，且數(shù)值上等齒條齒形角。psehahf齒頂線分度線齒根線nn齒形角齒形角 齒條齒條插插刀基準線與齒刀基準線與齒輪坯分度圓相切純滾動。輪坯分度圓相切純滾動。這樣切出標準齒輪：這樣切出標準齒輪： 2 2、齒條插刀的齒廓齒條插刀的齒廓 形

41、狀及各部分名形狀及各部分名 稱稱、尺寸、尺寸C*m刀頂線刀根線齒頂線2m2mC*mham*ham*基準線*ha=ham*hf =(ha+c*)mC分度圓分度圓ham(ha +c*)m*s(ha m基準線基準線+c )m*(ha +c )m*2m3 3、用齒條插刀切制用齒條插刀切制標準齒輪標準齒輪S = e = 2m四四. . ）用齒輪滾刀切制齒輪）用齒輪滾刀切制齒輪 利用齒輪與無限長齒條嚙合原利用齒輪與無限長齒條嚙合原 理切制齒輪理切制齒輪 齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)特點齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)特點 滾刀的外形象螺旋，滾刀的外形象螺旋， 軸向剖面為直線齒廓軸向剖面為直線齒廓 ，相當于一把無限長，相當于一把無限長 的

42、齒條插刀在移動，的齒條插刀在移動， 因此，可連續(xù)切齒，因此，可連續(xù)切齒， 效率高。效率高。1. 1. 齒廓根切齒廓根切 用范成法切制齒輪時，有時刀具會把輪齒根部用范成法切制齒輪時，有時刀具會把輪齒根部已切制好的漸開線齒廓再切去一部分，這種現(xiàn)象稱為齒廓根切。已切制好的漸開線齒廓再切去一部分，這種現(xiàn)象稱為齒廓根切。 當?shù)毒啐X頂線與嚙合線的交點超過嚙合極限點當?shù)毒啐X頂線與嚙合線的交點超過嚙合極限點N N之外，便將之外，便將根部已切制出的漸開線齒廓再切去一部分。根部已切制出的漸開線齒廓再切去一部分。齒輪根切現(xiàn)象齒輪根切現(xiàn)象rrb0pB1齒頂線B2刀刃刃N節(jié)線五）輪齒根切現(xiàn)象及不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)五）輪

43、齒根切現(xiàn)象及不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)2. 2. 產(chǎn)生根切的原因：產(chǎn)生根切的原因： 要避免根切，應(yīng)使齒條刀具要避免根切，應(yīng)使齒條刀具的齒頂線與嚙合線的交點的齒頂線與嚙合線的交點B B2 2不超不超過嚙合線與齒輪基圓的切點過嚙合線與齒輪基圓的切點N N。3.3.避免根切的方法避免根切的方法 hax zsin2 12*B2C CN (ha x)msin *B2C =CN = mzsin 12節(jié)線節(jié)線rrbNC CoxmB2 2基準線ham*ha =1,=1,對于標準齒輪對于標準齒輪, , x=0 , =20, 齒輪不根切的最少齒數(shù)為：齒輪不根切的最少齒數(shù)為：=172(ha x)sin2 *zmin ）當

44、）當 的標準直齒圓柱齒輪；的標準直齒圓柱齒輪；避免根切避免根切的方法的方法 三三. . 齒輪變位原理簡介齒輪變位原理簡介 變位齒輪變位齒輪在不改變齒輪基本參數(shù)（、在不改變齒輪基本參數(shù)（、）的情）的情況下，況下，將刀具相對于輪坯中心移動一個距離，將刀具相對于輪坯中心移動一個距離，切制出來的切制出來的齒輪稱為齒輪稱為變位齒輪變位齒輪。 rrbNC C節(jié)線節(jié)線rrbNC CB2 2節(jié)線節(jié)線 基準線基準線ham*基準線基準線ham*B2 2xm切制標準齒輪切制標準齒輪切制正變位齒輪切制正變位齒輪 變位齒輪變位量變位齒輪變位量齒條刀具中線從切標準齒的位置齒條刀具中線從切標準齒的位置相對輪坯徑向遠離或靠近

45、齒輪中心所移動距離稱變位量。相對輪坯徑向遠離或靠近齒輪中心所移動距離稱變位量。 . .正移距（變位）齒輪正移距（變位）齒輪刀具中線遠離齒輪中刀具中線遠離齒輪中心所切出齒輪稱正變位齒輪，其心所切出齒輪稱正變位齒輪，其變位系數(shù)變位系數(shù) . .負移距（變位）齒輪負移距（變位）齒輪刀具中線靠近齒輪中刀具中線靠近齒輪中心所切出齒輪稱負變位齒輪，其心所切出齒輪稱負變位齒輪，其變位系數(shù)變位系數(shù) 0負變位齒輪負變位齒輪x ham ，齒根高齒根高 hf (ha +c*)m。齒厚齒厚s大于大于齒槽寬齒槽寬e,*正變位齒輪*S e , ha(ha+c*)m。*負變位齒輪二）變位齒輪與標準齒輪比較二）變位齒輪與標準齒

46、輪比較齒數(shù)、模數(shù)、壓力角齒數(shù)、模數(shù)、壓力角分度圓、基圓、齒距和基圓齒距分度圓、基圓、齒距和基圓齒距b b與標準齒輪與標準齒輪相同無變化的參數(shù)相同無變化的參數(shù)、a a、f f、a aa a、f f、a a、f f、a aa a、f f2.2.變位齒輪變位齒輪 尺寸變化尺寸變化正移距齒輪正移距齒輪負移距齒輪負移距齒輪三）變位齒輪用途三）變位齒輪用途 1 1）避免切齒時的根切）避免切齒時的根切當當 ）2 2）湊配中心距）湊配中心距當實際中心距與標準中心距不相等時可采用當實際中心距與標準中心距不相等時可采用 變位齒輪傳動；變位齒輪傳動；3 3）提高齒輪輪齒強度）提高齒輪輪齒強度用用00的變位齒輪可提高

47、齒根彎曲強的變位齒輪可提高齒根彎曲強 度；用度；用X X=X=X1 1+X+X2 20 0，的變位齒輪可提高齒面接觸強度。的變位齒輪可提高齒面接觸強度。5-7 5-7 齒輪傳動的失效形式及計算準則齒輪傳動的失效形式及計算準則 一齒輪傳動的失效形式一齒輪傳動的失效形式 指輪齒失效指輪齒失效， 輪齒輪齒主要失效形式有：主要失效形式有： 1 1輪齒折斷輪齒折斷有過載折斷（短時突然過載引起）、疲勞有過載折斷（短時突然過載引起）、疲勞折斷（循環(huán)彎應(yīng)力作用引起）兩種情況折斷（循環(huán)彎應(yīng)力作用引起）兩種情況 輪齒輪齒 輪體輪體 斷齒原因斷齒原因 齒根彎曲應(yīng)力過大，即：齒根彎曲應(yīng)力過大，即： F F FPFP（

48、許用彎（許用彎曲應(yīng)力），齒根有應(yīng)力集中。曲應(yīng)力），齒根有應(yīng)力集中。Fnn提高抗折斷能力措施：提高抗折斷能力措施：n1.1.選用合適的材料和熱處理，提高芯部韌性；選用合適的材料和熱處理，提高芯部韌性；n2.2.采用正變位齒輪，以增大齒根的厚度；采用正變位齒輪，以增大齒根的厚度；n3.3.增大齒根圓角半徑，消除齒根加工刀痕；增大齒根圓角半徑，消除齒根加工刀痕；n4.4.對齒根進行噴丸、輾壓等強化處理。對齒根進行噴丸、輾壓等強化處理。n為了防止輪齒過早發(fā)生疲勞折斷，在強度計算時，為了防止輪齒過早發(fā)生疲勞折斷，在強度計算時，應(yīng)使齒根彎曲應(yīng)力應(yīng)使齒根彎曲應(yīng)力 n （許用彎曲應(yīng)力）（許用彎曲應(yīng)力）FPF

49、2 2齒面點蝕齒面點蝕齒面金屬脫落而形成麻點狀小坑，稱為齒面金屬脫落而形成麻點狀小坑，稱為齒面疲勞點蝕。齒面疲勞點蝕。 疲勞點蝕原因疲勞點蝕原因 循環(huán)變化的接觸應(yīng)力循環(huán)變化的接觸應(yīng)力 HH過大，即：過大，即： HH HPHP（許用接觸應(yīng)力）（許用接觸應(yīng)力）n提高抗疲勞點蝕措施：提高抗疲勞點蝕措施：n1.1.提高齒面硬度和潤滑油的粘度；提高齒面硬度和潤滑油的粘度；n2.2.采用合理的變位系數(shù)；采用合理的變位系數(shù)；n3.3.降低齒面粗糙度值。降低齒面粗糙度值。n為了防止齒面過早產(chǎn)生疲勞點蝕，在強度計算時，為了防止齒面過早產(chǎn)生疲勞點蝕，在強度計算時，應(yīng)使齒面節(jié)線處的接觸應(yīng)力應(yīng)使齒面節(jié)線處的接觸應(yīng)力n

50、 （許用接觸應(yīng)力）（許用接觸應(yīng)力）n HPH3 3齒面磨損齒面磨損 輪齒接觸表面輪齒接觸表面上材料因摩擦而發(fā)生損耗的現(xiàn)象上材料因摩擦而發(fā)生損耗的現(xiàn)象。其后果，使輪齒磨薄導致輪齒。其后果，使輪齒磨薄導致輪齒斷裂。斷裂。 4 4齒面膠合齒面膠合是一種嚴重是一種嚴重的粘著磨損現(xiàn)象。的粘著磨損現(xiàn)象。 5 5齒面塑性變形齒面塑性變形 輪齒輪齒材料因屈服產(chǎn)生塑性流動而材料因屈服產(chǎn)生塑性流動而形成齒面的塑性變形。其后形成齒面的塑性變形。其后果，使齒面失去正確的齒形果，使齒面失去正確的齒形，在齒面節(jié)線處產(chǎn)生凸棱。，在齒面節(jié)線處產(chǎn)生凸棱。 n二二. .齒輪傳動的計算準則齒輪傳動的計算準則n1. 1. 閉式齒輪傳

51、動閉式齒輪傳動n軟齒面齒輪軟齒面齒輪（350HBS350HBS）（一對或一個齒輪輪齒為軟齒）（一對或一個齒輪輪齒為軟齒面）面）n設(shè)計：設(shè)計： 齒面接觸疲勞強度齒面接觸疲勞強度n校核：校核： 輪齒彎曲疲勞強度輪齒彎曲疲勞強度n硬齒面齒輪硬齒面齒輪（350HBS350HBS）（一對齒輪輪齒均為硬齒面）（一對齒輪輪齒均為硬齒面）n設(shè)計：設(shè)計： 輪齒彎曲疲勞強度輪齒彎曲疲勞強度n校核：校核： 齒面接觸疲勞強度齒面接觸疲勞強度n2. 2. 開式齒輪傳動開式齒輪傳動n設(shè)計：輪齒彎曲疲勞強度設(shè)計：輪齒彎曲疲勞強度, ,適當降低許用應(yīng)力考慮磨損適當降低許用應(yīng)力考慮磨損n 的影響的影響5-8 5-8 齒輪材料及

52、熱處理齒輪材料及熱處理輪齒齒面輪齒齒面 有足夠的硬度和耐磨性，有利于提高有足夠的硬度和耐磨性，有利于提高 齒面抗點蝕、膠合、磨損及塑性變形的能力；齒面抗點蝕、膠合、磨損及塑性變形的能力；輪齒芯部輪齒芯部 有足夠的抗彎曲強度及沖擊韌性；有足夠的抗彎曲強度及沖擊韌性； 齒輪加工及熱處理性能好；齒輪加工及熱處理性能好；一對齒輪一對齒輪材料的基本材料的基本要求要求 非金屬材料非金屬材料 夾布膠夾布膠 木、塑料木、塑料用于高速、小功用于高速、小功 率、精度不高或要求低噪聲的齒輪率、精度不高或要求低噪聲的齒輪中碳鋼中碳鋼 45 45、5050鋼鋼中碳合金鋼中碳合金鋼 40 Cr 40 Cr、35 SiMn

53、35 SiMn低碳合金鋼低碳合金鋼 20 Cr 20 Cr、20 SiMnTi20 SiMnTiZG310-570ZG310-570、ZG340-640ZG340-640用于尺寸大齒用于尺寸大齒輪輪灰鑄鐵灰鑄鐵 HT250 HT250、HT300 HT300 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 QT500-5 QT500-5、QT600-2QT600-2鑄鋼鑄鋼鍛鍛鋼鋼鑄鑄鐵鐵二常二常用材料用材料 中小中小尺寸尺寸齒輪齒輪低速輕載、尺低速輕載、尺寸要求不嚴的寸要求不嚴的開式齒輪開式齒輪三三. 齒輪的熱處理方法齒輪的熱處理方法1 1軟齒面齒輪軟齒面齒輪（硬（硬度度350HBS350HBS）處理方法處理方法 加熱、

54、保溫、空冷加熱、保溫、空冷齒面硬度齒面硬度 150 150230 HBS230 HBS適用鋼材適用鋼材 中碳鋼、中碳合金鋼中碳鋼、中碳合金鋼應(yīng)應(yīng) 用用 重型、大尺寸齒輪重型、大尺寸齒輪處理方法處理方法 淬火后高溫回火淬火后高溫回火齒面硬度齒面硬度 一般在一般在220220280 HBS280 HBS適用鋼材適用鋼材 中碳鋼、中碳合金鋼中碳鋼、中碳合金鋼應(yīng)應(yīng) 用用 中低速、中小載荷，無特殊結(jié)構(gòu)要中低速、中小載荷，無特殊結(jié)構(gòu)要求的齒輪求的齒輪熱熱處處理理方方法法正正火火調(diào)調(diào)質(zhì)質(zhì)特特 點點 可在熱處理后進行切齒可在熱處理后進行切齒注意事項注意事項 當一對齒輪均為軟齒面齒輪時，由于小齒輪的嚙合次當一對

55、齒輪均為軟齒面齒輪時，由于小齒輪的嚙合次數(shù)較大齒輪多，所以小齒輪的齒面硬度一般應(yīng)比大齒輪高數(shù)較大齒輪多，所以小齒輪的齒面硬度一般應(yīng)比大齒輪高3050HBS。2 2硬齒面齒輪硬齒面齒輪（硬（硬度度350HBS350HBS）處理方法處理方法 調(diào)質(zhì)后，表面加熱（高頻或火焰），水冷調(diào)質(zhì)后，表面加熱（高頻或火焰），水冷齒面齒面 40 4045 HRC45 HRC 適用鋼材適用鋼材 中碳鋼、中碳合金鋼中碳鋼、中碳合金鋼應(yīng)用應(yīng)用高速、重載，要求結(jié)構(gòu)緊奏的齒輪，如變速箱齒輪高速、重載，要求結(jié)構(gòu)緊奏的齒輪，如變速箱齒輪熱熱處處理理方方法法表表面面淬淬火火芯部芯部 調(diào)質(zhì)硬度調(diào)質(zhì)硬度硬硬度度特點熱處理后齒面將產(chǎn)生變

56、形，一般都需要經(jīng)過磨齒特特 點點 熱處理后齒面將產(chǎn)生變形，一般都需要磨齒熱處理后齒面將產(chǎn)生變形，一般都需要磨齒處理方法處理方法 表面滲碳后，淬火（高頻或火焰加熱，水冷）表面滲碳后，淬火（高頻或火焰加熱，水冷）滲滲碳碳淬淬火火芯部芯部 低碳鋼本身的硬度（低硬度）低碳鋼本身的硬度（低硬度）齒面齒面 58 5862 HRC62 HRC硬硬度度適用鋼材適用鋼材 低碳鋼、低碳合金鋼低碳鋼、低碳合金鋼應(yīng)用應(yīng)用 高速重載，有很大沖擊齒輪，如汽車拖拉齒輪高速重載，有很大沖擊齒輪，如汽車拖拉齒輪處理方法處理方法 用化學方法對齒面滲氮用化學方法對齒面滲氮齒面硬度齒面硬度 大于大于850 HV850 HV適用鋼材適

57、用鋼材 38CrMoAlA 38CrMoAlA特點及應(yīng)用特點及應(yīng)用 齒面硬度要求高，而又不便磨齒的齒面硬度要求高，而又不便磨齒的 齒輪，如內(nèi)齒輪齒輪，如內(nèi)齒輪滲滲 氮氮T1n1T2n2Fn12Ft 2Fr 2Ft 1Fr 1 = d2d1db2db1C CN N1 1N N2 2O1O2Fn21F Fn nF Fr1r1 5 9 5 9 直齒圓柱齒輪設(shè)計計算直齒圓柱齒輪設(shè)計計算一一. . 輪齒受力分析和計算載荷輪齒受力分析和計算載荷F Ft1t1n2n1Ft1t1F Fr1r1Fr 2 2F Ft2t2 圓周力圓周力( (切切 向力向力) F) Ft t徑向力徑向力F Fr r一）輪齒受力分析

58、一）輪齒受力分析法向力法向力F Fn n 分解為分解為各力表各力表示方法示方法兩輪輪齒上各兩輪輪齒上各力之間關(guān)系力之間關(guān)系：F Fn1n1 = - F = - Fn2n2F Ft1t1 = - F = - Ft2t2F Fr1r1 = - F = - Fr2r2各力各力的大的大小小1121dTtFtanFFtr11cosdTcosFFtn1112各力各力方向方向判定判定 圓周力圓周力F Ft t 主動輪主動輪受阻力，受阻力，F(xiàn) Ft1t1與力作用點線速與力作用點線速 度的方向相反；度的方向相反；從動輪從動輪受驅(qū)動力，受驅(qū)動力，F(xiàn) Ft2t2與力作用點線速與力作用點線速 度的方向相同。度的方向相

59、同。徑向力徑向力F Fr r 分別指向各自的輪心。分別指向各自的輪心。式中：式中：d d1 1小齒輪分度圓直徑，小齒輪分度圓直徑，mmmm；分度圓壓力角分度圓壓力角 ，通常，通常= 20= 20；T T1 1小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，P P1 1 小齒輪傳遞的名義功率小齒輪傳遞的名義功率(kW); (kW); n n1 1 小齒輪轉(zhuǎn)速小齒輪轉(zhuǎn)速n n1 1(r (rmin)min)mNnPT1119550從動輪從動輪受驅(qū)動力，受驅(qū)動力，F(xiàn) Ft2t2與力作用點線速度的方向相同。與力作用點線速度的方向相同。主動輪主動輪受阻力，受阻力，F(xiàn) Ft1t1與力作用點線速度的方向相反；與

60、力作用點線速度的方向相反；徑向力徑向力F Fr r 分別指向各自的輪心。分別指向各自的輪心。圓周力圓周力F Ft t 各力方各力方向判定向判定 圓周力圓周力( (切向力切向力) F) Ft t ：1121dTtF徑向力徑向力F Fr r ：tanFFtr11法向力法向力F Fn n cosdTcosFFtn1112各力各力的大的大小小兩輪輪齒兩輪輪齒上各力之上各力之間關(guān)系間關(guān)系：F Fn1n1 = - F = - Fn2n2F Ft1t1 = - F = - Ft2t2F Fr1r1 = - F = - Fr2r2二）計算載荷二）計算載荷計算載荷計算載荷計入零件實際工作中的各種附加動載荷影響后