第十章齒輪傳動詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有47頁\編輯于星期二優(yōu)選第十章齒輪傳動現(xiàn)在是2頁\一共有47頁\編輯于星期二輪齒受載時，可以看作是一個懸臂梁的受載形式。假設在單對嚙合作用在頂部時，齒根受彎曲應力最大。則有單位齒寬（b=1）時齒根危險截面的彎曲應力為取h=Khm，S=Ksm，并將計算功率和法向載荷的計算公式代入（L=b），則有令是一個無量綱系數(shù)，只與輪齒的齒廓形狀有關，而與齒的大?。?shù)m）無關。因此稱為齒形系數(shù)。載荷作用于齒頂時的齒形系數(shù)可查表10-5。現(xiàn)在是3頁\一共有47頁\編輯于星期二齒根危險截面的彎曲應力為引入載荷作用于齒頂時的應力校正系數(shù)（見），則有表10-5令φd=b/d1，并將F1=2T1/d1及m=d1/z1代入得齒寬系數(shù)現(xiàn)在是4頁\一共有47頁\編輯于星期二三、齒面接觸疲勞強度計算由赫茲公式得綜合曲率半徑彈性影響系數(shù)，見表10-6現(xiàn)在是5頁\一共有47頁\編輯于星期二因為齒面接觸疲勞破壞首先發(fā)生在節(jié)點附近，為避免接觸疲勞失效，采用控制節(jié)點接觸應力的方法，即令齒面節(jié)點的接觸應力小于或等于許用齒面接觸應力。右圖表示兩個互相嚙合的漸開線輪齒在節(jié)點接觸，漸開線的形狀是復雜的，為了簡化計算，用一對圓柱體代替它。兩圓柱體半徑ρ1、ρ2分別等于PN1、PN2。一般端面重合度εα≤2的齒輪傳動，以小齒輪單對齒嚙合的最低點C點的接觸應力為最大。現(xiàn)在是6頁\一共有47頁\編輯于星期二但是當小齒輪的齒數(shù)z1≤20時，按單齒對嚙合區(qū)下界C算得的接觸應力與節(jié)點p值極為接近，且點蝕實際上首先發(fā)生于節(jié)點附近靠近齒根處。為了計算方便，通常就控制節(jié)點處的接觸應力。節(jié)點處的綜合曲率半徑為節(jié)點嚙合處ρ2/ρ1=d2/d1=z2/z1=u現(xiàn)在是7頁\一共有47頁\編輯于星期二區(qū)域系數(shù)（標準直齒輪α=20°時，ZH=2.5）將Ft=2T1/d1、φd=b/d1代入上式得現(xiàn)在是8頁\一共有47頁\編輯于星期二四、齒輪傳動的強度計算說明1、σF/（YFaYSa）=KFt/bm≤[σF]/YFaYSa，即配對齒輪的σF/（YFaYSa）值一樣，而[σF]/YFaYSa的值可能不同。因此按齒根彎曲疲勞強度設計齒輪傳動時，應將[σF]1/YFaYSa或[σF]2/YFaYSa中的較小的數(shù)值代入公式進行計算。2、∵σH1=σH2，∴應將[σH]1或[σH]2中的較小的數(shù)值代入公式進行計算。3、硬齒面的齒輪嚙合時，兩輪的材料、熱處理方法及硬度均可取成一樣，設計時，分別按σF和σH設計公式進行計算，取較大值作為結果。4、若算得的載荷系數(shù)K值與受選的Kt值相差不多，就不必再修改原計算；若二者相差較大時，應按下式校正試算所得分度圓直徑d1t（或mnt）：現(xiàn)在是9頁\一共有47頁\編輯于星期二表10-5齒形系數(shù)YFa及應力校正系數(shù)YSa注：1）基準齒輪的參數(shù)為α=200、ha*=1、c*=0.25、ρ=0.38m(m為齒輪模數(shù))；2）對內(nèi)齒輪：當α=200、ha*=1、c*=0.25、ρ=0.15m時，齒形系數(shù)YFa=2.053；應力校正系數(shù)YFa=2.65。1.971.831.791.781.771.751.731.701.681.671.65YSa2.062.122.142.182.202.222.242.282.322.352.402.452.52YFa∞200150100908070605045403530z(zv)1.621.611.601.591.581.571.561.551.541.531.52YSa2.532.552.572.602.622.652.692.722.762.802.852.912.97YFa29282726252423222120191817z(zv)1.5751.6251.5951.865現(xiàn)在是10頁\一共有47頁\編輯于星期二

彈性模量

E/MPa

齒輪材料配對齒輪材料灰鑄鐵球墨鑄鐵鑄鋼鍛鋼夾布塑料11.8×10417.3×10420.2×10420.6×1040.785×104鍛鋼162.0181.4188.9189.956.4鑄鋼161.4180.5188.0－－球墨鑄鐵156.6173.9－灰鑄鐵143.7－表10-6彈性影響系數(shù)ZE注：表中所列夾布塑料的泊松比μ為0.5，其余材料的μ均為0.3。現(xiàn)在是11頁\一共有47頁\編輯于星期二§10-6傳動的設計參數(shù)、許

用應力與精度選擇一、齒輪傳動設計參數(shù)的選擇壓力角α的選擇齒數(shù)z的選擇齒寬系數(shù)φd的選擇α↑→齒厚↑、曲率半徑↑→強度↑一般α=

20°，航空齒輪α=25°現(xiàn)在是12頁\一共有47頁\編輯于星期二二、齒輪傳動的許用應力條件：m=3～5、α=20°、b=10～50mm、v=10m/s，齒面常常的為的齒輪副試件，按失效概率為1%。疲勞強度安全系數(shù)。對接觸疲勞強度計算，可取S=SH=1。但在進行齒根彎曲疲勞強度計算時取S=SF=1.25～1.5齒輪的疲勞極限。σFE查σHlim查圖10-20圖10-21圖中所示的極限應力值，一般選取其中間偏下值，即在MQ及ML中間選值考慮應力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命系數(shù)彎曲疲勞壽命系數(shù)ＫFN查圖10-18現(xiàn)在是13頁\一共有47頁\編輯于星期二三、齒輪精度的選擇各類機器所用齒輪傳動的精度等級范圍見，按載荷及速度推薦的齒輪傳動精度等級如所示表10-8圖10-22例題現(xiàn)在是14頁\一共有47頁\編輯于星期二材料牌號熱處理方法強度極限σs/Pa屈服極限σs/Pa硬度HBS齒芯部齒面HT250250170~241HT300300187~255HT350350197~269QT500-5?；?00147~241QT600-2600229~302ZG310-570580320156~217ZG340-640650350169~22945580290162~217ZG340-640調(diào)質(zhì)700380241~26945650360217~25530CrMnSi1100900310~36035SiMn750450217~26938SiMnMo700550217~26940Cr700500241~286表10-1常用齒輪材料及其力學特性返回現(xiàn)在是15頁\一共有47頁\編輯于星期二裝置狀況兩支承相對小齒輪作對稱布置兩支承相對小齒輪作不對稱布置小齒輪做懸臂布置φd0.9～1.4(1.2～1.9)0.7～1.15(1.1～1.65)0.4～0.6注：1）大、小齒輪皆為硬齒面時，φd應取表中偏下限的數(shù)值；若皆為軟齒面時，φd可取表中偏上限的數(shù)值；2）括號內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪，此時b為人字齒輪的總寬度；3）金屬切削機床的齒輪傳動，若傳遞的功率不大時，φd可小到0.2；4）非金屬齒輪可取φd=0.5～1.2。表10-7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)φd返回現(xiàn)在是16頁\一共有47頁\編輯于星期二機器名稱精度等級機器名稱精度等級汽輪機3~6拖拉機6~8金屬切削機床3~8通用減速器6~8航空發(fā)動機4~8鍛壓機床6~9輕型汽車5~8起重機7~10載重汽車7~9農(nóng)用機器8~11表10-8各類機器所用齒輪傳動的精度等級范圍注：主傳動齒輪或重要的齒輪傳動，精度等級偏上限選擇；輔助傳動的齒輪或一般齒輪傳動，精度等級居中或偏下限選擇。返回現(xiàn)在是17頁\一共有47頁\編輯于星期二返回現(xiàn)在是18頁\一共有47頁\編輯于星期二1-允許一定點蝕時的結構鋼；調(diào)質(zhì)鋼；球墨鑄鐵(珠光體、貝氏體)；珠光體可鍛鑄鐵；滲碳淬火的滲碳鋼2-結構鋼；調(diào)質(zhì)鋼；滲碳淬火鋼；火焰或感應淬火的鋼、球墨鑄鐵(珠光體、貝氏體)；珠光體可鍛鑄鐵3–灰鑄鐵；球墨鑄鐵(鐵素體)；滲氮的滲氮鋼；調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼4–氮碳共滲的調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼圖10-19接觸疲勞壽命系數(shù)KHN（當N>NC可根據(jù)經(jīng)驗在網(wǎng)紋區(qū)內(nèi)取KHN值返回現(xiàn)在是19頁\一共有47頁\編輯于星期二

球墨鑄鐵黑色可鍛鑄鐵灰鑄鐵正火處理的結構鋼正火處理的鑄鋼100200300HBS100200HBS20004006002000400600MEσFE/MPaa)鑄鐵材料的σFEb)正火處理鋼的σFE

MEMEMLMQMQ=MLMQ=MLMEMEML=MQML=MQσFE/MPa返回下一頁現(xiàn)在是20頁\一共有47頁\編輯于星期二合金鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)質(zhì)碳鋼調(diào)質(zhì)碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)1002003004004002006008001000ME=MXMQMEMQ=MLMLMEMEMQ=MLMLMQσFE/MPaHV10(=HBS)c）調(diào)質(zhì)處理鋼的σFE返回上一頁下一頁現(xiàn)在是21頁\一共有47頁\編輯于星期二保證適當?shù)挠行由頜EMQ

MLML芯部硬度≥30HRC芯部硬度≥25HRCJominy淬透性J=12mm時≥28HRC芯部硬度≥25HRCJominy淬透性J=12mm時<28HRCMQME45050060070080040020060012001000800滲碳淬火鋼表面硬化鋼d）滲碳淬火鋼和表面硬化(火焰或感應淬火)鋼的σFEHRCHV1σFE/MPa65605550返回上一頁下一頁現(xiàn)在是22頁\一共有47頁\編輯于星期二MEMEMQME=MQML3035404550556065調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的氮化(不含鋁)調(diào)質(zhì)、氣體氮化處理的調(diào)質(zhì)鋼氮化及碳氮共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼e）氮化及碳氮共滲鋼的σFE40020060012001000800300500600700800400900HRCHV1MQMLMLσFE/MPa返回上一頁現(xiàn)在是23頁\一共有47頁\編輯于星期二100200300HBS100200300HBS400300500700600σHlim/MPa400300500700600200MEMQ=MLML=MQ球墨鑄鐵黑色可鍛鑄鐵a）鑄鐵材料的σHlimMEMQ=MLb）灰鑄鐵的σHlimσHlim/MPaME返回下一頁現(xiàn)在是24頁\一共有47頁\編輯于星期二正火處理的結構鋼正火處理的鑄鋼c）正火處理的結構鋼和鑄鋼的σHlimML=MQML=MQMEME100150200HBS250400300500600200返回上一頁下一頁σFlim/MPa現(xiàn)在是25頁\一共有47頁\編輯于星期二40025060080010003005007001002003004009001100MXMQ=MLMEMEMQMLMEMEMLMQ=MLMQHV10(=HB)合金鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)質(zhì)碳鋼調(diào)質(zhì)碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)d）調(diào)質(zhì)處理鋼的σHlim

返回上一頁下一頁σFlim/MPa現(xiàn)在是26頁\一共有47頁\編輯于星期二500600700800400HRCHV190011001300150080010001200140016001700滲碳合金鋼火焰或感應淬火鋼e）滲碳淬火鋼和表面硬化(火焰或感應淬火)鋼的σHlim

4565605550MEMQMLMLMQME保證適當?shù)挠行由瞀褾lim/MPa返回上一頁下一頁現(xiàn)在是27頁\一共有47頁\編輯于星期二MLMQMEMLMQMEMLME=MQ4565555035604030500600700800900HRCHV1400300900110013001500800100012001400700600調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的滲碳鋼調(diào)質(zhì)-氣體滲氮處理的調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)或正火-碳氮共滲處理的調(diào)質(zhì)鋼f）滲氮和碳氮共滲的σHlim

返回上一頁σFlim/MPa現(xiàn)在是28頁\一共有47頁\編輯于星期二圖10-22齒輪傳動的精度選擇02040608010001002003004008-7-7-××7-6-6-××b）錐齒輪傳動v/(m/s)pca/(N/mm)02040608010001002003004007-6-6-××6-5-5-××a）圓柱齒輪傳動v/(m/s)pca/(N/mm)返回現(xiàn)在是29頁\一共有47頁\編輯于星期二表10-5齒形系數(shù)YFa及應力校正系數(shù)YSa注：1）基準齒輪的參數(shù)為α=200、ha*=1、c*=0.25、ρ=0.38m(m為齒輪模數(shù))；2）對內(nèi)齒輪：當α=200、ha*=1、c*=0.25、ρ=0.15m時，齒形系數(shù)YFa=2.053；應力校正系數(shù)YFa=2.65。1.971.831.791.781.771.751.731.701.681.671.65YSa2.062.122.142.182.202.222.242.282.322.352.402.452.52YFa∞200150100908070605045403530z(zv)1.621.611.601.591.581.571.561.551.541.531.52YSa2.532.552.572.602.622.652.692.722.762.802.852.912.97YFa29282726252423222120191817z(zv)1.5751.6251.5951.865返回現(xiàn)在是30頁\一共有47頁\編輯于星期二－56.40.785×104夾布塑料－189.920.6×104鍛鋼－188.0188.920.2×104鑄鋼－173.9180.5181.417.3×104球墨鑄鐵143.7灰鑄鐵156.6球墨鑄鐵161.4鑄鋼162.0鍛鋼11.8×104灰鑄鐵配對齒輪材料

彈性模量

E/MPa

齒輪材料表10-6彈性影響系數(shù)ZE注：表中所列夾布塑料的泊松比μ為0.5，其余材料的μ均為0.3。返回例題查表現(xiàn)在是31頁\一共有47頁\編輯于星期二合金鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)質(zhì)碳鋼調(diào)質(zhì)碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)1002003004004002006008001000ME=MXMQMEMQ=MLMLMEMEMQ=MLMLMQσFE/MPaHV10(=HBS)c）調(diào)質(zhì)處理鋼的σFE返回圖10-20齒輪的彎曲疲勞強度極限例題查表280●●●240●●●500380現(xiàn)在是32頁\一共有47頁\編輯于星期二40025060080010003005007001002003004009001100MXMQ=MLMEMEMQMLMEMEMLMQ=MLMQHV10(=HB)合金鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)質(zhì)碳鋼調(diào)質(zhì)碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)d）調(diào)質(zhì)處理鋼的σHlim

σFE/MPa返回圖10-21齒輪的接觸疲勞強度極限例題查表280●●●600240●550●●現(xiàn)在是33頁\一共有47頁\編輯于星期二返回3.29●●●1.12例題查表現(xiàn)在是34頁\一共有47頁\編輯于星期二載荷狀態(tài)工作機原動機電動機、均勻運轉(zhuǎn)的蒸汽機、燃氣輪機蒸汽機、燃氣輪機液壓裝置多缸內(nèi)燃機單缸內(nèi)燃機均勻平穩(wěn)發(fā)電機、均勻傳送的帶式運輸機或板式運輸機、機床進給機構、送風機、均勻密度材料攪拌機等1.001.101.251.50輕微沖擊不均勻傳誦的帶式運輸機或板式運輸機、機床的主傳動機構、重型離心泵、變密度材料攪拌機等1.251.351.501.75中等沖擊橡膠擠壓機、輕型球蘑機、木工機械、鋼胚初軋機、單缸活塞泵等1.501.601.752.00嚴重沖擊挖掘機、重型球蘑機、破碎機、旋轉(zhuǎn)式鉆探裝置、帶材冷軋機等1.751.852.00≥2.25或更大表10-2使用系數(shù)KA注：表中所列KA值只適用于減速齒輪傳動。對增速齒輪傳動，KA值應取為表中值的1.1倍。當外部機械裝置與所計算齒輪間有繞性連接時，KA可取為表中較小的值，但不得小于1。返回均勻傳送的帶式運輸機電動機1.00例題查表現(xiàn)在是35頁\一共有47頁\編輯于星期二表10-3齒輪載荷分配系數(shù)KHa、KFa注：1）對修行齒輪，取KHa=KFa=1；2）如大、小齒輪精度等級不同時，按精度等級較低者取值；3）KHa為按齒面接觸疲勞強度計算時用的齒間載荷分配系數(shù)，

KFa為按齒根彎曲疲勞強度計算時用的齒間載荷分配系數(shù)。KAFt/b≥100N/mm<100N/mm精度等級Ⅱ組56785級及更低經(jīng)表面硬化的直齒輪KHa1.01.11.2≥1.2KFa≥1.2經(jīng)表面硬化的斜齒輪KHa1.01.11.21.4≥1.4KFa未經(jīng)表面硬化的直齒輪KHa1.01.1≥1.2KFa≥1.2未經(jīng)表面硬化的斜齒輪KHa1.01.11.2≥1.4KFa返回現(xiàn)在是36頁\一共有47頁\編輯于星期二調(diào)質(zhì)齒輪精度等級小齒輪相對支承的布置KHβ6對稱非對稱懸臂KHβ=1.11+0.18φ2d+0.15×10-3bKHβ=1.11+0.18(1+0.6φ2d)φ2d+0.15×10-3bKHβ=1.11+0.18(1+6.7φ2d)φ2d+0.15×10-3b7對稱非對稱懸臂KHβ=1.12+0.18φ2d+0.23×10-3bKHβ=1.12+0.18(1+0.6φ2d)φ2d+0.23×10-3bKHβ=1.12+0.18(1+6.7φ2d)φ2d+0.23×10-3b8對稱非對稱懸臂KHβ=1.15+0.18φ2d+0.31×10-3bKHβ=1.15+0.18(1+0.6φ2d)φ2d+0.31×10-3bKHβ=1.15+0.18(1+6.7φ2d)φ2d+0.31×10-3b表10-4接觸疲勞強度計算用齒向載荷分布系數(shù)KHβ的簡化計算公式返回下一頁現(xiàn)在是37頁\一共有47頁\編輯于星期二硬齒面齒輪精度等級限制條件小齒輪相對支承的布置KHβ5KHβ≤1.34對稱非對稱懸臂KHβ=1.05+0.26φ2d+0.10×10-3bKHβ=1.05+0.26(1+0.6φ2d)φ2d+0.10×10-3bKHβ=1.05+0.26(1+6.7φ2d)φ2d+0.10×10-3bKHβ>1.34對稱非對稱懸臂KHβ=0.99+0.31φ2d+0.12×10-3bKHβ=0.99+0.31(1+0.6φ2d)φ2d+0.12×10-3bKHβ=0.99+0.31(1+6.7φ2d)φ2d+0.12×10-3b6KHβ≤1.34對稱非對稱懸臂KHβ=1.05+0.26φ2d+0.16×10-3bKHβ=1.05+0.26(1+0.6φ2d)φ2d+0.16×10-3bKHβ=1.05+0.26(1+6.7φ2d)φ2d+0.16×10-3bKHβ>1.34對稱非對稱懸臂KHβ=1.0+0.31φ2d+0.19×10-3bKHβ=1.0+0.31(1+0.6φ2d)φ2d+0.19×10-3bKHβ=1.0+0.31(1+6.7φ2d)φ2d+0.19×10-3b注：1）表中所列公式適用于裝配時經(jīng)過檢驗調(diào)整或?qū)ρ信芎系凝X輪傳動（不作檢驗調(diào)整時用的公式見GB/T3480—1997）；2）b為齒寬的數(shù)值。(續(xù)表10-4)返回上一頁現(xiàn)在是38頁\一共有47頁\編輯于星期二返回1.423●●●1.35例題查表現(xiàn)在是39頁\一共有47頁\編輯于星期二對于標準圓柱齒輪減速器，齒寬系數(shù)應取為φa的值規(guī)定為0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。輪齒過窄承載能力降低輪齒過寬齒面上的載荷分布更不均勻齒寬系數(shù)應適當祥見表10-7圓柱齒輪的實用齒寬，在按b=φdd1計算后再作圓整，而且常將小齒輪的齒寬在圓整值的基礎上人為地加寬5～10mm，以防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導致嚙合齒寬減少而增大輪齒的工作載荷。現(xiàn)在是40頁\一共有47頁\編輯于星期二當中心距a=常數(shù)，z1↑→重合度ε↑、傳動平穩(wěn)性↑，還可模數(shù)m↓、齒高↓→滑動速度↓→膠合、磨損↓但m↓→齒厚↓→輪齒彎曲強度σF↓閉式齒輪傳動：z1=20～40開式齒輪傳動：z2=17～20為避免輪齒根切，對于標準直齒圓柱齒輪，應取z1≥17小齒輪齒數(shù)確定后，按齒數(shù)比u=z2/z1可確定大齒輪齒數(shù)z2。為了使各個相嚙合齒對磨損均勻，傳動平穩(wěn)，z2與z1一般應互為質(zhì)數(shù)現(xiàn)在是41頁\一共有47頁\編輯于星期二例題10-1如圖所示，試設計此帶式輸送機減速器的高速級齒輪傳動。已知輸入功率p1=10kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，齒數(shù)比u=3.2，由電動機驅(qū)動，工作壽命