第八章齒輪傳動(dòng)第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型第二節(jié)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪第三節(jié)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)第四節(jié)漸開(kāi)線齒輪的加工原理、變位齒輪與精度簡(jiǎn)介第五節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式第六節(jié)齒輪的材料及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第八節(jié)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)第九節(jié)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)第十節(jié)齒輪傳動(dòng)的維護(hù)和修復(fù)第十一節(jié)齒輪傳動(dòng)的裝配【知識(shí)目標(biāo)】了解齒輪傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用；理解漸開(kāi)線的形成及特性；掌握漸開(kāi)線齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸的計(jì)算；理解漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性、正確嚙合條件及重合度的意義；了解齒輪加工的原理、根切原因、變位的目的及齒輪的精度；掌握齒輪傳動(dòng)的失效形式；了解常用齒輪材料及熱處理方法；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；了解斜齒圓柱齒輪受力分析和強(qiáng)度計(jì)算方法；了解圓錐齒輪的特點(diǎn)、基本參數(shù)和幾何尺寸；掌握齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑、修復(fù)方法和裝配?！灸芰δ繕?biāo)】會(huì)選擇齒輪的類型；能根據(jù)齒輪的參數(shù)計(jì)算其幾何尺寸和設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪；能對(duì)失效齒輪進(jìn)行修復(fù)；能正確裝配齒輪傳動(dòng)【觀察與思考】機(jī)械表的構(gòu)造如圖所示，請(qǐng)思考機(jī)械表是如何傳遞運(yùn)動(dòng)的？為保證任何時(shí)刻走時(shí)的準(zhǔn)確性，對(duì)齒輪輪廓曲線有無(wú)特殊要求？齒輪制造精度與表的走時(shí)準(zhǔn)確性是否有關(guān)？圖示為齒輪泵工作原理圖，請(qǐng)思考哪個(gè)部分是工作的核心？是怎樣實(shí)現(xiàn)液體輸送液體或增壓的？齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式?？捎糜趥鬟f任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一、齒輪傳動(dòng)的組成齒輪傳動(dòng)由主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、機(jī)架組成。二、工作原理主、從動(dòng)輪輪齒直接接觸（嚙合），通過(guò)嚙合處法向反力來(lái)推動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)

第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型1.優(yōu)點(diǎn)（1）傳遞動(dòng)力大、效率高，其圓周速度可達(dá)300m/s，傳遞功率可達(dá)105kW，齒輪直徑可從1mm到150m以上；（2）能保證恒定的傳動(dòng)比，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠；（3）工作平穩(wěn)，可靠性高，壽命長(zhǎng)；（4）能傳遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)；（5）結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小。2.缺點(diǎn)（2）精度低時(shí)，振動(dòng)、噪音大；（3）不適于中心距大的場(chǎng)合。（1）制造成本大，需專用機(jī)床和設(shè)備；二、齒輪傳動(dòng)的類型1.按兩軸線位置分平行軸齒輪傳動(dòng)(圓柱齒輪傳動(dòng))相交軸齒輪傳動(dòng)（圓錐齒輪傳動(dòng)）交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)2.按嚙合方式分

外嚙合齒輪內(nèi)嚙合齒輪齒條機(jī)構(gòu)：兩輪轉(zhuǎn)向相反：兩輪轉(zhuǎn)向相同3.按輪齒形狀分人字齒輪直齒輪斜齒輪4.按工作條件分開(kāi)式傳動(dòng)：潤(rùn)滑條件差，易磨損；半開(kāi)式傳動(dòng)：裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，但仍不能嚴(yán)密防止雜物侵入；閉式傳動(dòng)：齒輪等全封閉于箱體內(nèi)，潤(rùn)滑良好，使用廣泛。5.按齒面硬度分軟齒面：HB≤350；硬齒面：HB＞350。三、齒輪傳動(dòng)的基本要求1.傳動(dòng)平穩(wěn)：齒輪在傳動(dòng)中瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，噪音、沖擊和振動(dòng)小。2.承載能力高：齒輪有足夠的承載能力，能傳遞較大的動(dòng)力．必須采用合理的齒輪輪廓曲線，可以論證，齒輪輪廓曲線采用漸開(kāi)線、擺線和圓弧時(shí)，能使瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定。要求齒輪具有足夠的抵抗破壞的能力一、漸開(kāi)線的形成及其性質(zhì)

當(dāng)一直線沿固定圓作純滾動(dòng)時(shí)，該直線上任一點(diǎn)K的軌跡就是該圓的漸開(kāi)線。該圓稱作基圓，直線ＮK稱作發(fā)生線。形成演示第二節(jié)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪1.漸開(kāi)線的形成F壓力角aKaKqKKVKrKrb2.漸開(kāi)線的性質(zhì)

（１）發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的線段長(zhǎng)度ＮK等于基圓上被滾過(guò)的相應(yīng)弧長(zhǎng)ＮA

。形成演示

（２）漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)法線必然與基圓相切。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生線在基圓上作純滾動(dòng)時(shí)，Ｎ點(diǎn)為漸開(kāi)線上K點(diǎn)的曲率中心，ＮK為其曲率半徑和K點(diǎn)的法線。（4）漸開(kāi)線的形狀只取決于基圓大?。?）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線發(fā)生線基圓基圓半徑rbNA（３）漸開(kāi)線上各點(diǎn)的曲率半徑不等，離基圓越近，曲率半徑越小

二、直齒圓柱齒輪各部分名稱及其基本參數(shù)漸開(kāi)線齒輪的每個(gè)輪齒兩側(cè)齒廓都是由形狀相同而方向相反的漸開(kāi)線曲面組成。1.齒輪各部分名稱齒頂圓齒根圓分度圓齒頂高齒根高齒寬齒距齒厚齒槽寬全齒高2．標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)（1）齒數(shù)齒輪圓周上輪齒的數(shù)目稱為齒數(shù),用z表示。（2）模數(shù)m分度圓周長(zhǎng)Zp=πd則d=pz則；d=mz模數(shù)單位為mm，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表。它是確定齒輪尺寸的重要參數(shù)，模數(shù)越大，輪齒尺寸越大，強(qiáng)度越高。為了便于計(jì)算、制造和檢驗(yàn)，而人為地把p/p的比值規(guī)定為一個(gè)有理數(shù)列，稱為模數(shù)m。一對(duì)相互嚙合的齒輪,其模數(shù)必須相等.

齒頂高：

ha=ha*m

（ha*—齒頂高系數(shù)）

（４）齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)（３）壓力角

所以，分度圓壓力角α是決定漸開(kāi)線齒廓形狀的一個(gè)基本參數(shù)

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒制ha*=1，c*=0.25；短齒制ha*=0.8，c*=0.3

齒根高：

hf=(ha*+c*)m

（c*—頂隙系數(shù)）全齒高：

h=ha+hf=(2ha*+c*)m壓力角：漸開(kāi)線齒輪嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)的速度方向與嚙合點(diǎn)的受力方向之間所夾的銳角漸開(kāi)線上各點(diǎn)壓力角不相等，越靠近基圓壓力角越小，基圓上的壓力角為零，通常所說(shuō)的壓力角是指分度圓上的壓力角，用α表示，國(guó)標(biāo)規(guī)定α=20o分度圓是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。任一齒輪都有一分度圓，且只有一個(gè)分度圓。齒輪一經(jīng)制造，其分度圓大小就確定，與安裝位置無(wú)關(guān)。3.分度圓的定義z、m、、ha*和c*是齒輪的基本參數(shù)，其它幾何尺寸可通過(guò)它們求得。比較分度圓和節(jié)圓、壓力角與嚙合角的區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)齒輪:是指m、a、ha*和c*均為標(biāo)準(zhǔn)值，且s=e的齒輪。三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要幾何尺寸四、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的測(cè)量尺寸齒輪加工時(shí)，需要檢查被加工齒輪是否符合設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的尺寸精度。常用采用的方法為測(cè)量分度圓弦齒厚和公法線長(zhǎng)度。1.分度圓弦齒厚齒輪分度圓上的齒厚是弧長(zhǎng)，不便測(cè)量。而對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)AB容易測(cè)量，該弦長(zhǎng)稱為分度圓弦齒厚，以表示。分度圓弦齒厚的測(cè)量需專用測(cè)量?jī)x器。分度圓弦齒高：齒頂至弦AB的徑向高度。2.公法線長(zhǎng)度千分尺（或精密游標(biāo)卡尺）的兩個(gè)卡腳跨過(guò)齒輪k個(gè)齒，與齒廓相切于A、B兩點(diǎn)，兩切點(diǎn)間的距離AB稱為公法線長(zhǎng)度，用WK表示，單位為mm。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：式中m——齒輪模數(shù)，mm；z——齒輪齒數(shù)；k——跨齒數(shù)，，且必須四舍五入圓整；W、k值也可以從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中直接查得。例：某標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪模數(shù)m=8mm，α=20°，齒數(shù)z=50。試求該齒輪的分度圓弦齒厚和公法線長(zhǎng)度。解：（1）分度圓弦齒厚和弦齒高：（2）公法線長(zhǎng)度：取k=61.漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性（1）四線合一C過(guò)接觸點(diǎn)K（嚙合點(diǎn)）作兩齒廓的公法線N1N2。

由于漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)法線必然與基圓相切，所以兩齒廓的公法線N1N2就是兩基圓的內(nèi)公切線。因兩基圓為固定圓，故兩基圓的內(nèi)公切線N1N2為固定直線，即兩齒廓的公法線亦為固定直線由于兩齒廓的公法線始終過(guò)嚙合點(diǎn)K，故兩齒廓的公法線就是嚙合點(diǎn)K的運(yùn)動(dòng)軌跡，即嚙合線。不計(jì)摩擦，壓力沿公法線，故兩齒廓的公法線就是壓力線。第三節(jié)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)（2）傳動(dòng)比恒定C

過(guò)嚙合點(diǎn)K作兩齒廓的公法線N1N2與兩輪中心線的連線交點(diǎn)C，稱為節(jié)點(diǎn)。

以輪心O1、O2為圓心,以O(shè)1Ｃ、O2P為半徑的圓稱為節(jié)圓，其半徑稱為節(jié)圓半徑r1/、r2/。在Ｃ點(diǎn)處兩輪的線速度相等，即：傳動(dòng)比:i12

=——=——w1w2O1ＣO２Ｃ∽漸開(kāi)線齒輪的傳動(dòng)比取決于兩輪基圓半徑,且成反比。當(dāng)齒輪制造后，rb1、rb2已確定，故瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，為常數(shù)。值得注意的是：節(jié)圓的大小與兩齒輪的安裝位置有關(guān)。（3）中心距可分性

由于漸開(kāi)線齒輪的傳動(dòng)比等于兩輪基圓半徑的反比，為一常數(shù)。安裝時(shí)若中心距略有變化并不會(huì)改變傳動(dòng)比大小，此特性稱為中心距可分性。（4）嚙合角不變

嚙合線與兩節(jié)圓公切線所夾的銳角稱為嚙合角，用α’表示。顯然，齒輪傳動(dòng)嚙合角不變，正壓力的大小也不變。因此，傳動(dòng)過(guò)程比較平穩(wěn)。C二、正確嚙合條件z1<z2時(shí)，i＞1：減速傳動(dòng)z1＞z2時(shí)，i＜1：增速傳動(dòng)三、中心距與嚙合角

分度圓與節(jié)圓重合時(shí)的安裝稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝，其中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距a。1.標(biāo)準(zhǔn)安裝（1）標(biāo)準(zhǔn)中心距：（2）標(biāo)準(zhǔn)安裝齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：*標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，嚙合角等于節(jié)圓壓力角，等于分度圓壓力角；*齒側(cè)沒(méi)有間隙；*頂隙，為標(biāo)準(zhǔn)頂隙。2.非標(biāo)準(zhǔn)安裝節(jié)圓與分度圓不再重合的安裝稱為非標(biāo)準(zhǔn)安裝。非標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)的特點(diǎn)：嚙合角不再等于分度圓上的壓力角；齒側(cè)有間隙。由圖可知：

當(dāng)a’>a，則a’>

a四、連續(xù)傳動(dòng)條件1.嚙合過(guò)程B1B2一對(duì)具有漸開(kāi)線齒廓齒輪的嚙合傳動(dòng)，是依靠主動(dòng)齒輪的齒廓推動(dòng)從動(dòng)齒輪的齒廓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖中：B2為嚙合起始點(diǎn)B1為嚙合終止點(diǎn)N1、N2為極限嚙合點(diǎn)B1B2為實(shí)際嚙合線段N1N2為理論嚙合線段

嚙合過(guò)程演示2.連續(xù)傳動(dòng)條件

B1B2

為了使齒輪傳動(dòng)不至中斷，在輪齒相互交替工作時(shí)，必須保證前一對(duì)輪齒尚未脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)輪齒就應(yīng)進(jìn)入嚙合。即至少有對(duì)輪齒參與嚙合.即連續(xù)傳動(dòng)的條件為：

齒輪傳動(dòng)的重合度大于等于1。重合度的意義：

1.重合度越大同時(shí)參與嚙合的輪齒對(duì)數(shù)。ε=1.35：表示35%的時(shí)間內(nèi)有兩對(duì)齒參與嚙合，65%的時(shí)間內(nèi)有一對(duì)齒參與嚙合。ε=2.4：表示40%的時(shí)間內(nèi)有三對(duì)齒參與嚙合，60%的時(shí)間內(nèi)有兩對(duì)齒參與嚙合。2.重合度不僅是齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性條件，而且是衡量齒輪承載能力和傳動(dòng)平穩(wěn)性的重要指標(biāo)。重合度傳動(dòng)平穩(wěn)性承載能力。重合度:在嚙合區(qū)內(nèi)同時(shí)參與嚙合的輪齒對(duì)數(shù).第四節(jié)漸開(kāi)線齒輪的加工原理、變位齒輪與精度簡(jiǎn)介1.仿形法

仿形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的成形銑刀切制齒輪的方法，如圖所示。動(dòng)畫演示一、漸開(kāi)線輪齒的加工原理齒輪制造的方法

切削鑄造沖壓擠壓展成法

仿形法最常用

指狀銑刀切制齒輪銑完一個(gè)齒槽后，分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過(guò)3600/z，再銑下一個(gè)齒槽，直到銑出所有的齒槽。（２）加工方便易行，但加工出的齒輪齒形有誤差。由于漸開(kāi)線齒廓形狀取決于基圓的大小，而基圓直徑db=mzcosα，故齒廓形狀與m、z、α有關(guān)。欲加工精確齒廓，對(duì)模數(shù)和壓力角相同的、齒數(shù)不同的齒輪，應(yīng)采用不同的刀具，而這在實(shí)際中是不可能的。生產(chǎn)中通常用同一號(hào)銑刀切制同模數(shù)、不同齒數(shù)的齒輪，故齒形通常是近似的。表中列出了1-8號(hào)圓盤銑刀加工齒輪的齒數(shù)范圍。圓盤銑刀加工齒數(shù)的范圍刀號(hào)1234567812-1314-1617-2021-2526-3435-5455-134135以上刀號(hào)12345678加工齒數(shù)范圍（３）加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低，不宜用于批量生產(chǎn)。適用于單件生產(chǎn)而且精度要求不高的齒輪加工。（１）可在普通銑床上加工，不需專用機(jī)床。仿形法特點(diǎn)：2.展成法（范成法

）展成法是利用一對(duì)齒輪無(wú)側(cè)隙嚙合時(shí)兩輪的齒廓互為包絡(luò)線的原理來(lái)加工齒輪的。加工時(shí)，將其中一個(gè)齒輪（或齒條）的漸開(kāi)線齒廓做成具有切削能力的刀刃，刀具的節(jié)圓與齒輪輪坯的節(jié)圓相切作純滾運(yùn)動(dòng)，稱為展成運(yùn)動(dòng)。刀具與齒坯的運(yùn)動(dòng)就像一對(duì)互相嚙合的齒輪，最后刀刃在輪坯上留下連續(xù)的刀刃廓線，其包絡(luò)線即為被加工的齒輪齒廓。３）用展成法加工齒輪時(shí)，只要刀具與被切齒輪的模數(shù)和壓力角相同，不論被加工齒輪的齒數(shù)是多少，都可以用同一把刀具來(lái)加工，這給生產(chǎn)帶來(lái)了很大的方便，因此展成法得到了廣泛的應(yīng)用。（1）展成法的特點(diǎn):１）沒(méi)有原理誤差，加工精度高；４）需專門設(shè)備，成本高。２）連續(xù)加工，生產(chǎn)率高；1）齒輪插刀

齒輪插刀是一個(gè)齒廓為刀刃的外齒輪。展成法切制齒輪常用的刀具有三種：齒輪插刀、齒條插刀和齒輪滾刀。（2）刀具刀具與輪坯間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)展成運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)讓刀運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫演示刀具的節(jié)圓與齒輪輪坯的節(jié)圓相切作對(duì)滾運(yùn)動(dòng)，其傳動(dòng)比（機(jī)床提供），調(diào)整以確保被加工齒輪的齒數(shù)。刀具沿軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以切出齒槽。刀具沿徑向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直至切出全部齒槽。進(jìn)給到標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，加工出標(biāo)準(zhǔn)齒輪。毛坯沿徑向的讓刀運(yùn)動(dòng)，以避免刀具返回時(shí)擦傷已加工出的齒廓2）齒條插刀

齒條插刀是一個(gè)齒廓為刀刃的齒條。展成運(yùn)動(dòng)（機(jī)床提供）刀具徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)刀具沿軸向的往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)

齒坯讓刀運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫演示3）齒輪滾刀

齒輪滾刀像梯形螺紋的螺桿，軸向剖面齒廓為精確的直線齒廓，滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于齒條在移動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn)連續(xù)加工，生產(chǎn)率高。思考題

現(xiàn)有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：1)m1=4mm,z1=25；

2)m2=4mm,z2=50；

3)m3=3mm,z3=60；

4)m4=2.5mm,z4=40。

試問(wèn)：1）哪兩個(gè)齒輪的漸開(kāi)線形狀相同？2）哪兩個(gè)齒輪能正確嚙合？3）哪兩個(gè)齒輪能用同一把滾刀制造?這兩個(gè)齒輪能否改成用同一把銑刀加工？二、根切現(xiàn)象及最少齒數(shù)1.根切現(xiàn)象根切：用展成法加工齒輪時(shí)，刀具的頂部切入了輪齒的根部，將齒根的漸開(kāi)線齒廓切去一部分的現(xiàn)象。根切的后果：降低齒輪傳動(dòng)的重合度，傳動(dòng)平穩(wěn)性變差。因此應(yīng)避免根切。

削弱輪齒的抗彎強(qiáng)度；２.不發(fā)生根切的最少齒數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，為了使齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，允許又少量根切，可取Zmin=14當(dāng)α=20o，ha*=1時(shí)，zmin=17。

(1)受根切限制，齒數(shù)不得少于Zmin，使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不夠緊湊；三、變位齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的局限性：（2）不適合于安裝中心距a/不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距a的場(chǎng)合。當(dāng)a/<a（外嚙合）時(shí)無(wú)法安裝，當(dāng)a/>a時(shí)，雖然可以安裝，但會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)隙而引起沖擊振動(dòng)，影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性；（3）一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪相互嚙合時(shí)，小齒輪齒廓漸開(kāi)線的曲率半徑和齒根厚度較小，嚙合次數(shù)較多，強(qiáng)度較低，更易損壞。變位齒輪的概念

插齒或滾齒時(shí)，刀具是逐漸切入齒坯的。如果刀具切入齒坯的終止位置不同，則切出不同類型的齒輪。若刀具在終止位置時(shí)，刀具分度線（中線）與輪坯分度圓相切（中心距等于標(biāo)準(zhǔn)中心距），則所切出的齒輪在分度圓上的齒厚等于齒槽寬，即切出標(biāo)準(zhǔn)齒輪。標(biāo)準(zhǔn)齒輪刀具分度線若改變刀具終止位置，使刀具分度線與輪坯分度圓不再相切（中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距），則所切出的齒輪在分度圓上的齒厚不等于齒槽寬，即切出所謂的“變位齒輪”。刀具分度線變位齒輪由此可知，就加工過(guò)程而言，變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪并無(wú)特殊或不便之處，僅在于切入齒坯的終止位置不同。

刀具從切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪的位置沿徑向移動(dòng)一段距離，這段距離稱為刀具的變位量，以xm表示。其中，m為模數(shù)，x為變位系數(shù)。

刀具遠(yuǎn)離輪心的變位稱為正變位，此時(shí)x>0；刀具移近輪心的變位稱為負(fù)變位，此時(shí)x<0。標(biāo)準(zhǔn)齒輪就是變位系數(shù)x=0的齒輪。由于齒條刀具變位后，其節(jié)線上的齒距和壓力角都與分度線上相同，所以切出的變位齒輪的模數(shù)、齒數(shù)和壓力角仍與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的相同，即變位齒輪的分度圓和基圓都不變，齒廓仍為漸開(kāi)線，只是隨變位系數(shù)的不同，取同一漸開(kāi)線的不同區(qū)段作齒廓。

如圖可見(jiàn)，正變位齒輪齒根部分的齒厚增大，提高了齒輪的抗彎強(qiáng)度，但齒頂變?。回?fù)變位齒輪的特點(diǎn)則與之相反。因此，選擇變位系數(shù)x時(shí)應(yīng)注意：正變位齒輪不能使齒頂太薄，負(fù)變位齒輪不能使齒根發(fā)生根切。

按變位系數(shù)之和的不同變位齒輪傳動(dòng)可分為零傳動(dòng)（x1+x2=0）正傳動(dòng)（x1+x2>0）負(fù)傳動(dòng)（x1+x2<0）實(shí)際中心距小于標(biāo)準(zhǔn)中心距，嚙合角小于壓力角，故又稱為負(fù)角度變位傳動(dòng)。這種傳動(dòng)對(duì)齒根強(qiáng)度有削弱作用，一般只在需要調(diào)整中心距（a/<a）時(shí)才使用中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距，嚙合角大于壓力角，又稱為正角度變位傳動(dòng)。變位系數(shù)適當(dāng)分配的正傳動(dòng)，可提高齒輪的強(qiáng)度和使用壽命，但互換性差，齒頂變尖，重合度下降較大標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)（x1=x2=0）高度變位齒輪傳動(dòng)（x1=-x2=0）兩齒輪的齒頂高、齒根高都發(fā)生了變化，全齒高不變，一般小齒輪采用正變位，大齒輪采用負(fù)變位四、齒輪的精度GB10095-2001和GB11365-1989規(guī)定漸開(kāi)線圓柱齒輪和錐齒輪的精度分為13級(jí)，0級(jí)最高，12級(jí)最低，常用的為6～9級(jí)。應(yīng)考慮傳動(dòng)的用途、使用條件、傳動(dòng)功率、圓周速度以及其它技術(shù)要求而定，第Ⅱ公差組精度等級(jí)的確定見(jiàn)表。第Ⅰ、Ⅲ組公差可與第Ⅱ組公差精度等級(jí)相同，也可根據(jù)需要上下相差1級(jí)。1.精度等級(jí)規(guī)定了22個(gè)公差檢測(cè)項(xiàng)目，并將各公差項(xiàng)目按其對(duì)傳動(dòng)性能的影響分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三組公差，分別控制對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的影響。選擇：2.齒輪副的側(cè)隙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了14種齒厚極限偏差，偏差代號(hào)分別為C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S。每種代號(hào)所代表的齒厚極限偏差值是以齒距偏差的倍數(shù)來(lái)表示的，具體偏差值可查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。齒厚公差帶用兩個(gè)偏差代號(hào)的字母來(lái)表示，前一個(gè)字母表示上偏差，后一個(gè)字母表示下偏差。齒厚極限偏差Es也可以用換算成公法線平均長(zhǎng)度極限偏差Ewm。

為避免相嚙合齒輪由于制造、安裝誤差、受力變形和熱膨脹而相互卡住，同時(shí)也為了儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，齒輪副應(yīng)留有一定的側(cè)隙。影響側(cè)隙大小的因素有齒厚偏差和中心距偏差。

3.齒輪精度的標(biāo)注在齒輪工作圖中，應(yīng)標(biāo)注齒輪的精度等級(jí)和齒厚（或公法線平均長(zhǎng)度）極限偏差的代號(hào)。如果三個(gè)精度等級(jí)相同時(shí)，則可簡(jiǎn)化標(biāo)注。例：8FGGB10095-2001。示例：齒輪傳動(dòng)的失效主要是輪齒的失效。第五節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式輪齒的失效形式輪齒折斷齒面損傷齒面塑性變形齒面接觸疲勞磨損（齒面點(diǎn)蝕）齒面膠合齒面磨粒磨損1.輪齒折斷輪齒象一個(gè)懸臂梁，受載后齒根部

產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。因此，輪齒折斷一般發(fā)生在齒根部分，并均始于齒根受拉應(yīng)力一側(cè)。輪齒折斷有疲勞折斷和過(guò)載折斷兩種情況。常發(fā)生于閉式硬齒面或開(kāi)式傳動(dòng)中。（1）現(xiàn)象：（2）原因：齒根彎曲應(yīng)力最大σF＞[σF]過(guò)載折斷是指在短時(shí)過(guò)載或強(qiáng)烈沖擊下發(fā)生的突然折斷。脆性材料（淬火鋼、鑄鋼）的齒輪輪齒容易發(fā)生這種折斷。疲勞折斷是由于輪齒不斷進(jìn)入嚙合和離開(kāi)嚙合區(qū)，時(shí)有法向反力、時(shí)無(wú)法向反力作用，并且在嚙合區(qū)，力的作用點(diǎn)位置也在沿齒面移動(dòng)，彎曲應(yīng)力交替變化，單側(cè)受載按脈動(dòng)規(guī)律變化，雙側(cè)受載按對(duì)稱循環(huán)變化。加之根部存在應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋逐漸擴(kuò)大致使輪齒折斷。輪齒折斷機(jī)理演示局部折斷整體折斷（4）提高輪齒抗折斷能力的措施（3）輪齒抗折斷后果：傳動(dòng)失效1）d一定時(shí)，z↓，m↑；2）正變位；齒根厚度↑↑抗彎強(qiáng)度↓應(yīng)力集中改善載荷分布6）↑輪齒精度；7）↑支承剛度。4）↑齒根過(guò)渡圓角半徑；3）提高齒面硬度(HB↑)→[σF]↑；5）↓表面粗糙度，↓加工損傷；（2）原因：輪齒嚙合時(shí)為線接觸，產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，脫離嚙合后接觸應(yīng)力消失，因此接觸應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變化。當(dāng)接觸應(yīng)力超過(guò)接觸疲勞極限時(shí)，齒面受多次交變應(yīng)力作用后，因節(jié)線處常為單齒嚙合，接觸應(yīng)力大，并且節(jié)線處為純滾動(dòng)，靠近節(jié)線附近滑動(dòng)速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易產(chǎn)生裂紋。潤(rùn)滑油進(jìn)入裂縫，形成封閉高壓油腔，楔擠作用使裂紋擴(kuò)展。裂紋擴(kuò)展致使表層金屬微粒剝落，形成小麻點(diǎn)。2.齒面點(diǎn)蝕常出現(xiàn)在潤(rùn)滑良好的閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)中。點(diǎn)蝕機(jī)理演示（1）現(xiàn)象：節(jié)線靠近齒根部位出現(xiàn)麻點(diǎn)狀小坑。（4）提高抗點(diǎn)蝕的主要措施（3）齒面點(diǎn)蝕后果：齒廓表面破壞，振動(dòng)↑，噪音↑傳動(dòng)不平穩(wěn)，接觸面↓，承載能力↓傳動(dòng)失效1）HB↑——[σH]↑3）↓表面粗糙度，↑加工精度4）↑潤(rùn)滑油粘度2）↑d1↑接觸強(qiáng)度（2）原因：高速重載傳動(dòng)中，齒面間壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤(rùn)滑油模被破壞，齒面間會(huì)發(fā)生粘接在一起的現(xiàn)象，在輪齒表面沿滑動(dòng)方向出現(xiàn)條狀傷痕。（3）后果：引起強(qiáng)烈的磨損和發(fā)熱，傳動(dòng)不平穩(wěn)，導(dǎo)致齒輪報(bào)廢。（4）提高抗齒面膠合措施1）增加油的粘度、選用有抗膠合添加劑的合成油（硫化油）。2）加強(qiáng)散熱措施；3）提高齒面硬度、降低齒面粗糙度;4）材料相同時(shí)，使大、小齒輪保持一定硬度差。5）采用不同成分的材料制造配對(duì)的齒輪等。3.齒面膠合常發(fā)生于高速重載傳動(dòng)中（1）現(xiàn)象：齒面沿滑動(dòng)方向粘焊、撕脫，形成溝痕。4.齒面磨損常發(fā)生于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。（2）原因：灰塵、砂粒、金屬微粒等落入輪齒間，會(huì)使齒面間產(chǎn)生摩擦磨損。潤(rùn)滑不良、表面粗糙也會(huì)使齒面間產(chǎn)生摩擦磨損。（3）后果：正確齒形被破壞、傳動(dòng)不平穩(wěn),齒厚減薄、抗彎能力↓→折斷（4）提高抗磨損的主要措施閉式：1）提高齒面硬度,選用耐磨材料;2）降低齒面粗糙度;3）采用清潔的潤(rùn)滑油;開(kāi)式：4）加防塵罩或采用閉式傳動(dòng)。（1）現(xiàn)象：金屬表面材料不斷減小5.齒面塑性變形齒面塑性變形主要出現(xiàn)在低速重載、頻繁啟動(dòng)和過(guò)載場(chǎng)合。（1）現(xiàn)象：主動(dòng)齒輪齒面在節(jié)線附近下凹；從動(dòng)齒輪齒面在節(jié)線附近上凸。（2）后果：輪齒失去正確的形狀而失效。（3）提高抗塑性變形的措施：提高齒面硬度；增大潤(rùn)滑油粘度。(1)齒面應(yīng)有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合以及塑性變形等；(2)齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷：(3)應(yīng)有良好的加工工藝性能及熱處理性能．使之便于加工且便于提高其力學(xué)性能。

最常用的齒輪材料是鋼．此外還有鑄鐵及一些非金屬材料等。第六節(jié)齒輪的材料及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、齒輪材料的基本要求二、齒輪的常用材料

(1)軟齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS）：中碳鋼：40、45、50、55等。中碳合金鋼：40Cr、40MnB、35SiMn等。特點(diǎn)：齒面硬度不高，限制了承載能力，但易于制造，常用于對(duì)尺寸和重量無(wú)嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。加工工藝：鍛坯——加工毛坯——熱處理（正火、調(diào)質(zhì)HB160~300）——切齒精度7、8、9級(jí)。1．鍛鋼

鍛鋼經(jīng)鍛造后，改善了內(nèi)部纖維組織，提高了強(qiáng)度，韌性好，并通過(guò)熱處理可改善其他機(jī)械性能。大多數(shù)齒輪都用鍛鋼制造。（2）硬齒面齒輪（齒面硬度＞350HBS）：低碳、中碳鋼：20、45等低碳、中碳合金鋼：20Cr、20CrMnTi、20MnB、42SiMn等特點(diǎn)：齒面硬度高、承載能力高、適用于對(duì)尺寸、重量有較高要求的場(chǎng)合（如高速、重載及精密機(jī)械傳動(dòng)）。加工工藝：鍛坯——加工毛坯——切齒——熱處理（表面淬火、滲碳、氮化、氰化）——磨齒（表面淬火、滲碳）。若氮化、氰化：變形小，不磨齒。專用磨床，成本高，精度可達(dá)4、5、6級(jí)。在確定大、小齒輪硬度時(shí)應(yīng)注意使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高30~50HBS，這是因?yàn)樾↓X輪受載荷次數(shù)比大齒輪多，且小齒輪齒根較?。疄槭箖升X輪的輪齒接近等強(qiáng)度，小齒輪的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。3．鑄鐵

低速、輕載場(chǎng)合的齒輪可以制成鑄鐵齒坯。當(dāng)尺寸大于500mmm時(shí)可制成大齒圈，或制成輪輻式齒輪。2．鑄鋼

當(dāng)齒輪的尺寸較大(大于400一600mm)而不便于鍛造時(shí)．可用鑄造方法制成鑄鋼齒坯，再進(jìn)行正火處理以細(xì)化晶粒。4.非金屬材料適用于高速輕載、精度要求不高的場(chǎng)合。

常用的齒輪材料及力學(xué)性能

二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2.對(duì)于閉式硬齒面（>350HBS）齒輪傳動(dòng)或鑄鐵齒輪，由于抗點(diǎn)蝕能力較高，輪齒折斷的可能性較大，故可按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。1.對(duì)于閉式軟齒面（≤350HBS）齒輪傳動(dòng)：齒輪主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，故可按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。3.對(duì)于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中的齒輪，齒面磨損為其主要失效形式，故通常按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的模數(shù)，考慮磨損因素，再將模數(shù)增大10%——20%，而無(wú)需校核接觸強(qiáng)度。第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)一、輪齒受力分析和計(jì)算載荷圖示為一對(duì)齒輪傳動(dòng)在節(jié)點(diǎn)C處嚙合。略去齒間摩擦，則為光滑表面約束，產(chǎn)生法向法力Fn。法向力Fn圓周力Ft：徑向力Fr：d1——小齒輪的分度圓直徑，mm；α——分度圓的壓力角；T1——小齒輪的理論轉(zhuǎn)矩，N·mmN·mm通常巳知小齒輪傳遞的功率P1（kW）及其轉(zhuǎn)速n1（r/min），所以小齒輪上的理論轉(zhuǎn)矩為：1.輪齒受力分析（1）主動(dòng)齒輪

從動(dòng)輪：Fn2=-Fn1，F(xiàn)t2=-Ft1，F(xiàn)r2=-Fr1方向：圓周力FtFt1與ω1反向（阻力）Ft2與ω2同向（動(dòng)力）徑向力Fr：外齒輪指向各自輪心；內(nèi)齒輪背離輪心。2.計(jì)算載荷理論上沿齒寬均勻分布的法向力Fn稱為名義載荷。考慮到影響齒輪實(shí)際載荷的各因素，將名義載荷增大為KFn作為計(jì)算載荷：Fnc=KFnK為載荷系數(shù)，主要考慮原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的工作特性不同而產(chǎn)生附加的動(dòng)載荷，參考表選取二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪的兩輪齒理論上為線接觸，產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，接觸應(yīng)力過(guò)大將產(chǎn)生點(diǎn)蝕。因此，應(yīng)使齒面接觸處所產(chǎn)生的最大接觸應(yīng)力小于齒輪的許用接觸應(yīng)力，即校核公式為：1.齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核σH——齒面最大接觸應(yīng)力，MPa

；K——載荷系數(shù)，見(jiàn)表；

T1——小齒輪上的理論轉(zhuǎn)矩，N·mm；u——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比；b——輪齒的工作寬度，mm；d1——小齒輪的分度圓直徑，mm；[σH]——齒輪的許用接觸應(yīng)力，MPa，見(jiàn)表8-8。式中：——“+”用于外嚙合，“-”用于內(nèi)嚙合；ZE——材料的彈性系數(shù)，見(jiàn)表8-7；2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式令：——齒寬系數(shù)，代入上式，得：當(dāng)一對(duì)齒輪的材料、齒寬系數(shù)、齒數(shù)比一定時(shí)，由齒面接觸強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪的直徑或中心距有關(guān)，即與m、z的乘積有關(guān)，而與m的單項(xiàng)值無(wú)關(guān)一對(duì)嚙合齒輪的齒面接觸應(yīng)力σH1與σH2大小相同，但兩齒輪的材料不一樣，則二者的許用接觸應(yīng)力[σH1]與[σH2]一般不相等，因此，設(shè)計(jì)計(jì)算小齒輪分度圓直徑時(shí)，應(yīng)代入較小的[σH]值。三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算輪齒根部疲勞折斷主要由齒根彎曲應(yīng)力過(guò)大引起。經(jīng)推導(dǎo)可得輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式為：1.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式

式中K、Tl、b符號(hào)意義同前；σF——齒根最大彎曲應(yīng)力，MPa；m——模數(shù)，mm；z1——小齒輪齒數(shù)；YF——齒形系數(shù)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，取決于齒數(shù)，見(jiàn)表8-9；YS——應(yīng)力修正系數(shù)，見(jiàn)表8-9；[σF]——輪齒的許用彎曲應(yīng)力，MPa，見(jiàn)表8-8。通常兩個(gè)相嚙合齒輪的齒數(shù)，齒形系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS都不相等，而且齒輪的許用應(yīng)力[σF]也不一定相等，因此必須分別校核兩齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度令：——齒寬系數(shù)，代入上式，得：標(biāo)準(zhǔn)化在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)將兩齒輪的值進(jìn)行比較，取其中較大者代人計(jì)算，計(jì)算所得模數(shù)應(yīng)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值四、齒輪主要參數(shù)選擇1.傳動(dòng)比i對(duì)減速傳動(dòng)，i=u，單級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)比i≤8，以免使齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸太大，推薦值為i=3~5；時(shí)，采用二級(jí)齒輪傳動(dòng)；時(shí)，采用三級(jí)或三級(jí)以上傳動(dòng)2.齒數(shù)（1）閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，先按齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出齒輪的分度圓直徑。在分度圓直徑不變時(shí)，齒數(shù)愈多，模數(shù)就愈小，重合度愈大、傳動(dòng)愈平穩(wěn)，且可以減少切齒的加工量，節(jié)約工時(shí)。因此，對(duì)閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，推薦z1=24~40。（2）閉式硬齒面齒輪、鑄鐵齒輪及開(kāi)式傳動(dòng)容易斷齒，因此應(yīng)增大模數(shù)，減少齒數(shù)，為避免根切，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪推薦Z1=17～20（3）對(duì)于周期性變化的載荷為避免最大載荷總是作用在某一對(duì)或某幾對(duì)輪齒上而使磨損過(guò)于集中，z1、z2應(yīng)互為質(zhì)數(shù)一般機(jī)械m=2~8mm重型、礦山機(jī)械m＞8mm開(kāi)式傳動(dòng)：m開(kāi)=（1.1~1.15）m計(jì)3．模數(shù)m設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在保證彎曲強(qiáng)度的條件下取較小的模數(shù)。但對(duì)傳遞動(dòng)力的齒輪應(yīng)保證m≥1.5mm4．齒寬系數(shù)ψd當(dāng)dl一定時(shí)，增大齒寬系數(shù)必然加大齒寬，可提高輪齒的承載能力。但齒寬越大，載荷沿齒寬的分布越不均勻，造成偏載反而降低傳動(dòng)能力，因此應(yīng)合理選擇ψd。在一般精度的圓柱齒輪減速器中，為補(bǔ)償加工和裝配的誤差，一般小齒輪略寬于大齒輪，通常取bl=b2+(5～10)mm。所以齒寬系數(shù)ψd實(shí)際上為b2／d1五、圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.齒輪軸：當(dāng)圓柱齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離y≤2.5mn，錐齒輪的小端齒根圓到鍵槽根部的距離y<1.6m時(shí)采用。2.實(shí)心式齒輪當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da≤200mm時(shí)，可采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)型式的齒輪常用鍛鋼制造。3..腹板式齒輪當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da=200～500mm時(shí)，可采用腹板式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的齒輪多用鍛鋼制造。4.輪輻式齒輪當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da>500mm時(shí)，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的齒輪常用鑄鋼或鑄鐵制造?！纠?-4】設(shè)計(jì)某工廠螺旋輸送機(jī)的一級(jí)圓柱齒輪減速器中的齒輪。設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)為：異步電動(dòng)機(jī)的額定功率P=5.5Kw，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,主軸轉(zhuǎn)速n4=90r/min。連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變動(dòng)小，三班工作制，帶傳動(dòng)中心距，使用年限8年。（i帶=3.2，i齒=5,η

v=0.95,ηG=0.99）【解】由于該減速器是用于螺旋輸送機(jī)的，所以對(duì)其外廓尺寸沒(méi)有特殊限制，故可選用供應(yīng)充足、價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單的鋼制軟齒面齒輪。對(duì)于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度是否足夠。1.選擇材料和確定許用應(yīng)力參考表8-5，小齒輪材料采用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為HB1=210~270HBS，計(jì)算中用215HBS；大齒輪材料采用45鋼，正火，硬度為HB2=169～217HBS，計(jì)算中用185HBS許用接觸應(yīng)力：表8-8許用彎曲應(yīng)力：表8-8

2.按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪的主要尺寸（1）計(jì)算小齒輪所需傳遞的轉(zhuǎn)矩T1（2）選定載荷系數(shù)K原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，載荷變動(dòng)小，查表8-6，取K=1.4（減速傳動(dòng)，u=5)（3）計(jì)算齒數(shù)比u（4）選擇齒寬系數(shù)齒輪為軟齒面和齒輪在兩軸承間為對(duì)稱布置，由表8-10，?。?）材料系數(shù)表8-7（6）計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d1（7）確定齒輪齒數(shù)和模數(shù)閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)推薦齒數(shù)z1=24~40，取z1=34，故(mm)按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列（表8-1）取(mm)(8)計(jì)算齒輪的主要尺寸齒輪分度圓齒輪傳動(dòng)的中心距齒輪寬度取（9）計(jì)算齒輪的圓周速度，并選擇齒輪精度按表表8-4選取齒輪精度等級(jí)為8級(jí)精度。3.校核齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度Z1=34，YF1=2.48，YS1=1.64Z2=170，YF2=2.15，YS2=1.86（1）選YF、YS，并比較兩齒輪的的大小查表8-9（2）計(jì)算大齒輪齒根的彎曲應(yīng)力齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度足夠4.齒輪其他幾何尺寸的計(jì)算5.齒輪的設(shè)計(jì)和工作圖小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：齒輪軸（略）大齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：腹板式齒輪（鍛造）如圖所示標(biāo)題欄技術(shù)要求1.正火硬度HBS170~210；2.未注倒角2＊45o；3.未注圓角R3。第八節(jié)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)由兩個(gè)斜齒輪和機(jī)架組成。

運(yùn)動(dòng)演示1.齒面的形成一、斜齒輪齒廓曲面的形成與嚙合特點(diǎn)（3）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向力廣泛用于高速重載傳動(dòng)中1.直齒輪嚙合特點(diǎn)：

（1）齒廓曲面的接觸線∥軸線。（2）整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入嚙合、同時(shí)脫離嚙合的，受力突變，噪音較大。平穩(wěn)性較差，易產(chǎn)生沖擊和噪聲，不適合于高速和重載的傳動(dòng)中。2.斜齒輪的嚙合特點(diǎn)：

（1）兩齒廓的接觸線與軸線有夾角βb，重合度要比直齒輪大。（2）斜齒輪的齒廓是逐漸進(jìn)入嚙合、逐漸脫離嚙合的，接觸線0→長(zhǎng)→0，載荷不是突然加上或卸下的，傳動(dòng)平穩(wěn)。一、斜齒圓柱齒輪的主參數(shù)和幾何尺寸

將斜齒輪沿分度圓柱面的展開(kāi)圖，展開(kāi)后斜齒輪的螺旋線變成斜直線。1.螺旋角展開(kāi)后成直線的螺旋線與軸線之間的夾角β。直齒：β=0o斜齒：β=8~20o2.模數(shù)有端面參數(shù)和法面參數(shù)兩種。從斜齒輪的加工，銑刀是沿螺旋齒槽的方向進(jìn)刀的，因此斜齒輪法面上的參數(shù)(模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)等)為標(biāo)準(zhǔn)值，但在計(jì)算斜齒輪的幾何尺寸時(shí)卻需按端面的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。端面：垂直于齒輪軸線的平面，端面參數(shù)的下標(biāo)以t表示。

法面：垂直于齒廓螺旋面的平面，法面參數(shù)的下標(biāo)以n表示。端面法面由圖可知：法面齒距Pn=端面齒距Ptcosββ上式同除π：mn=mtcosβ3.壓力角4.齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)無(wú)論從法向或端面來(lái)看，輪齒的齒頂高都是相同的，頂隙也一樣。5.斜齒輪幾何尺寸計(jì)算斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算都是按端面的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的。二、平行軸斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件（1）兩輪的法向模數(shù)和法向壓力角分別相等；（2）外嚙合時(shí)，分度圓上的螺旋角應(yīng)大小相等，方向相反，內(nèi)嚙合時(shí)，分度圓上的螺旋角應(yīng)大小相等，方向相同。

旋向判定：順著軸線方向看，可見(jiàn)側(cè)左邊高則為左旋，右邊高則為右旋。舉例：旋向？三、斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)用仿形法加工斜齒輪選擇銑刀刀號(hào)以及進(jìn)行齒輪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，必須知道斜齒輪的法面齒形。過(guò)斜齒輪分度圓柱上齒廓的任一點(diǎn)C作齒的法面n-n，該法面與分度圓柱面的交線為一橢圓，用斜齒輪的法面mn和αn分別為模數(shù)和壓力角作一虛擬的直齒輪，該齒輪齒廓為斜齒輪的法面齒廓，這個(gè)齒輪稱為斜齒輪的當(dāng)量齒輪，齒數(shù)為當(dāng)量齒數(shù)ZV。經(jīng)推導(dǎo)，當(dāng)量齒數(shù)ZV與斜齒輪齒數(shù)Z之間的關(guān)系為：不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)為：ZVmin=Zmin/cos3β>17，即Zmin>17cos3β，比直齒少。

四、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析法向力Fn1圓周力徑向力軸向力Ft、Fr的方向判定：方法與直齒輪相同主動(dòng)輪：主動(dòng)輪上軸向力Fa1的方向：用左、右手定則，即四指為ω1方向，拇指為Fa1方向。：左旋用左手，右旋用右手Fa2：與Fa1反向，不能對(duì)從動(dòng)輪運(yùn)用左右手定則。β方向：左、右旋轉(zhuǎn)動(dòng)方向Fa取決于改變?nèi)我豁?xiàng)，F(xiàn)a方向改變。五、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算方法與直齒圓柱齒輪相似。其強(qiáng)度計(jì)算公式為：（1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式

（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式

設(shè)計(jì)公式

設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇原則與直齒輪傳動(dòng)基本上相同。但齒形系數(shù)YF、應(yīng)力修正系數(shù)YS應(yīng)按斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zv選取。設(shè)計(jì)公式

第九節(jié)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)一、圓錐齒輪的特點(diǎn)和應(yīng)用

1.應(yīng)用圓錐齒輪傳動(dòng)兩個(gè)圓錐齒輪和機(jī)架組成，是用來(lái)傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。直齒圓錐齒輪常用于高速重載的傳動(dòng)中，如：汽車、飛機(jī)和拖拉機(jī)等的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱運(yùn)動(dòng)演示圓錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲齒。直齒圓錐齒輪設(shè)計(jì)、制造、安裝比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛。特點(diǎn)（1）輪齒分布在圓錐體上，齒形從大端到小端逐漸減小，與圓柱齒輪相似，圓錐齒輪還有基圓錐、分度圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐；（2）為計(jì)算和測(cè)量方便，通常取大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，壓力角一般取α=20°；（3）圓錐齒輪兩軸之間的夾角Σ（軸角）可根據(jù)傳動(dòng)的需要任選，多取=90o。（4）大、小齒輪錐頂應(yīng)交于一點(diǎn)，否則對(duì)應(yīng)的m不等，不能正確嚙合→影響強(qiáng)度和傳動(dòng)能力。靠調(diào)整軸承處墊片來(lái)保證。二、直齒圓錐齒輪基本參數(shù)、傳動(dòng)比和正確嚙合條件1.基本參數(shù)模數(shù)：般取m≥2mm，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表

齒數(shù)：一般取Zmin>=20壓力角：國(guó)標(biāo)規(guī)定為20。齒頂高系數(shù)與頂隙系數(shù)：正常齒制ha*=1,c*=0.2圓錐齒輪的基本參數(shù)一般以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。主要參數(shù)包括：齒數(shù)z、大端面模數(shù)m、壓力角α、齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)c*。2.傳動(dòng)比i12=tanδ23.正確嚙合條件兩齒輪的大端模數(shù)相等，壓力角相等。三、直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算（Σ＝90°）

一、齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑閉式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度進(jìn)行選擇。浸油潤(rùn)滑噴油潤(rùn)滑１.浸油潤(rùn)滑：當(dāng)齒輪的圓周速度v≤12m/s時(shí)采用。（1）浸油深度不能太高，一般1～2個(gè)輪齒,否則攪油損失大。（2）油面距箱體底面距離：>30~50mm第十節(jié)齒輪傳動(dòng)的維護(hù)和修復(fù)v↑——攪油損失↑攪起油池底部雜質(zhì)—加速磨損２.噴油潤(rùn)滑：粘附在齒廓面上的油易被甩掉不宜采用浸油潤(rùn)滑，而應(yīng)采用噴油潤(rùn)滑用油泵將具有一定壓力的潤(rùn)滑油經(jīng)噴嘴噴到嚙合的齒面上

當(dāng)齒輪的圓周速度v>12m/s時(shí)采用。二、齒輪傳動(dòng)的維護(hù)經(jīng)常檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)的狀況。潤(rùn)滑工作要求定點(diǎn)、定質(zhì)、定量、定期，定人。定期檢查油面高度，油面過(guò)低則潤(rùn)滑不良，油面過(guò)高會(huì)增加攪油功率的損失。檢查油壓狀況（壓力噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)），油壓過(guò)低會(huì)造成供油不足，油壓過(guò)高則可能是因?yàn)橛吐凡粫惩ㄋ?，需及時(shí)調(diào)整油壓；

閉式齒輪應(yīng)防塵、防酸、防堿等侵入，保持良好的工作環(huán)境；要遵守工作規(guī)程，不允許過(guò)載使用。注意空載換擋，以免斷齒；在起動(dòng)、加載、換擋及制動(dòng)的過(guò)程中應(yīng)力求平穩(wěn)，免產(chǎn)生沖擊載荷注意監(jiān)視齒輪傳動(dòng)的工作狀況，如有無(wú)不正常的的聲音或箱體過(guò)熱現(xiàn)象。三、齒輪的修復(fù)1.調(diào)整換位法（1）結(jié)構(gòu)對(duì)稱的齒輪當(dāng)單面磨損后可直接翻轉(zhuǎn)1800，利用齒輪未磨損或磨損較輕的部位繼續(xù)工作而不影響其結(jié)構(gòu)（2）結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的齒輪可將影響安裝的不對(duì)稱部分去掉，并在另一端用焊、鉚或其他方法添加相應(yīng)結(jié)構(gòu)后，再翻轉(zhuǎn)1800安裝使用；也可在另一端加調(diào)整墊片，把齒輪調(diào)整到正確位置，而無(wú)需添加結(jié)構(gòu)2.堆焊修復(fù)法在已損壞輪齒表面用堆焊的方法熔敷一層特殊的合金層，并進(jìn)行加工處理恢復(fù)其使用性能的修復(fù)方法適用于：輪齒崩壞，齒端、齒面磨損超限，或存在嚴(yán)重表層剝落的場(chǎng)合堆焊的一般工藝為：焊前退火、焊前清洗、施焊、焊縫檢查、焊后機(jī)械加工與熱處理、精加工、最終檢查及修整。（1）堆焊當(dāng)齒輪個(gè)別齒發(fā)生斷齒、崩牙等嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)：用電弧堆焊法進(jìn)行局部堆焊為防止齒輪過(guò)熱、避免熱影響，可把齒輪浸入水中，只將被焊齒露于水面，鄰近的齒用石棉布遮蓋當(dāng)齒輪少數(shù)齒面磨損嚴(yán)重時(shí)：采用齒面多層堆焊。從齒根逐步焊到齒頂，每層重疊量為2／5~1／2，焊一層經(jīng)稍冷后再焊下一層。如果有幾個(gè)齒面需堆焊，應(yīng)間隔進(jìn)行。（2）焊后熱處理將齒輪重新加熱到600～650℃，保溫1h，冷卻至400℃時(shí)，在空氣中冷卻到室溫，以消除殘余應(yīng)力，從而減少裂紋等工藝缺陷的產(chǎn)生，提高輪齒的強(qiáng)度（3）輪齒加工對(duì)于堆焊后的齒輪，要經(jīng)過(guò)加工處理后才能使用切削加工方法磨合法在堆焊時(shí)留有一定的加工余量，然后在機(jī)床上進(jìn)行切削加工按應(yīng)有的齒形進(jìn)行堆焊，隨時(shí)用齒形樣板檢驗(yàn)堆焊層厚度，基本上不堆焊出(或留很少)加工余量，然后用通過(guò)手工修銼打磨，除去大的凸出點(diǎn)，最后在運(yùn)轉(zhuǎn)中依靠磨合磨出光潔表面3.栽齒修復(fù)法單個(gè)齒折斷：可將斷齒根部銼平，在其上面栽上一排與齒輪材質(zhì)相似的螺釘，包括鉆孔、攻螺紋、擰螺釘，并以堆焊聯(lián)接各螺釘，然后再按齒形樣板加工出齒形4.鑲齒修復(fù)法在機(jī)床切去損壞的齒，并在齒根部分加工出燕尾槽，然后預(yù)制好的新齒（材料與齒輪相同）裝入燕尾槽，并用螺釘或焊接固定5.塑性變形法

塑性變形法是用一定的模具和裝置并以擠壓或滾壓的方法將齒