§10-1

輪齒的失效形式及計算準則1.輪齒折斷疲勞折斷過載折斷發(fā)生部位：輪齒根部(全齒折斷)、缺角(局部折斷)采取措施:

增大齒根過渡圓角、消除加工倒痕

減小應力集中

增大軸及支承的剛性

受載均勻

合適熱處理

齒芯具有足夠韌性、表面強化一、失效形式

2.齒面疲勞點蝕產生原因:接觸應力的反復作用發(fā)生部位：偏向齒根的節(jié)線附近閉式齒輪傳動的主要破壞形式開式傳動中一般不會出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象點蝕后果：輕者振動噪音，重者不能工作采取措施:

提高材料硬度增強抗點蝕能力增大潤滑油粘度提高齒面的接觸疲勞強度３．齒面磨料磨損產生原因：磨料(沙粒、鐵屑等)進入嚙合區(qū)

齒面磨損后果：齒形破壞齒根減?。ǜ繃乐兀?/p>

斷齒開式齒輪傳動的主要失效形式發(fā)生部位：齒面采取措施:

加強潤滑提高齒面硬度開式改閉式傳動4.齒面膠合產生原因:高速重載；散熱不良；滑動速度大；齒面粘連后撕脫發(fā)生部位：沿運動方向撕裂采取措施:

減小模數(shù)，降低齒高抗膠合能力強的潤滑油材料的硬度及配對潤滑失效→表面粘連→沿運動方向撕裂塑性變形后果：齒廓形狀變化，破壞正確嚙合低速重載軟齒面閉式傳動的主要破壞形式。5.齒面塑性變形塑性變形原因：齒面軟，潤滑失效、摩擦變大防止塑性變形：提高齒面硬度、提高潤滑油粘度→齒面沿摩擦力方向塑性變形

二、計算準則

閉式傳動軟齒面(點蝕):1）按齒面接觸疲勞強度設計(先求d)2）然后校核齒根彎曲疲勞強度硬齒面(斷齒):1）按齒根彎曲疲勞強度設計(先求m)2）然后校核齒面接觸疲勞強度開式傳動(磨損)1）按齒根彎曲疲勞強度設計(求m)2）然后將ｍ增大10％～15％(磨損補償)

閉式高速重載傳動（膠合）措施：提高齒面硬度和光潔度；采用粘度較大的潤滑油（低速）或采用含有添加劑抗膠合性能強的潤滑油（高速）；采取散熱措施。二.常用材料：1）鋼鍛鋼

45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo

鑄鋼

ZG310-570、ZG340-640

2）鑄鐵

灰口鑄鐵－HT200、HT300

球墨鑄鐵－

QT500-7

3）非金屬材料一.對齒輪材料的基本要求：

1.齒面要硬,齒芯要韌2.易于加工及熱處理

3.軟齒面齒輪齒面配對硬度差為30～50HBS

§10-2

齒輪材料及熱處理三.常用熱處理正火、調質

齒面硬度

350HBS

軟齒面低碳鋼－滲碳＋淬火

中碳鋼－表面淬火

齒面硬度

350HBS

硬齒面大小齒輪齒面硬度差為30

50HBS一、齒輪傳動的使用要求§10-３齒輪傳動精度

1.傳遞運動的準確性：從動輪旋轉一周最大轉角誤差應限制在一定的范圍內。2.傳遞運動的平穩(wěn)性：從動輪旋轉一齒最大轉角誤差不超過一定的限度。否則產生振動、噪音。3.載荷分布的均勻性：齒輪傳動的工作齒面(齒寬、齒高方向)應有一定的接觸區(qū)。4.齒側間隙:儲存潤滑油,補償齒輪制造和安裝誤差、受力變形、發(fā)熱變形的影響，以保證傳動靈活。二、誤差來源和精度指標1.齒形誤差2.齒距誤差3.齒向誤差4.齒厚誤差漸開線圓柱齒輪精度國家標準對齒輪及齒輪副規(guī)定12個精度等級，第1級最高，第12級最低。3～5級屬于高精度，6～8級屬于中等精度、9～12級屬于低精度。

§10-4

直齒圓柱齒輪傳動的強度計算一、受力分析㈠直齒圓柱齒輪傳動的受力分析1．作用力的大小

Ｆr＝Ｆt·ｔgαＴ1－小齒輪傳遞的轉矩Ｎ·mmd1－小齒輪分度圓直徑mm

α－分度圓壓力角圓周力Ｆt

：徑向力Ｆr

：Ｆt＝2Ｔ1／ｄ1P1－功率kw，轉速n1－r/minＦn分解為：Ｆt1(主):與Ｖ1

反向

Ｆr1Ｆr2Ｆt2

(從):與Ｖ2

同向—分別指向各自輪心※：畫受力圖時，各分力畫在嚙合點上２．作用力的方向：Ft2Fr2Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2Ft1二．計算載荷

K為載荷系數(shù)，其值可由表9-4查取輪齒上的載荷集中引起齒寬方向載荷分布不均勻的主要因素：●齒輪的制造和安裝誤差●輪齒、軸系及機體的剛度●齒輪在軸上相對于軸承的位置●輪齒的寬度及齒面硬度等主要因素：基節(jié)和齒形誤差產生的傳動誤差、節(jié)線速度和輪齒嚙合剛度等。動載荷

由于齒輪制造誤差及彈性變形引起的附加動載荷動載荷系數(shù)KV三、齒面接觸疲勞強度計算

輪齒齒面的接觸疲勞強度計算近似以節(jié)點為準，應用彈性力學赫茲公式并整理得到由曲率的齒廓接觸點→接觸應力→赫茲公式1.齒面接觸強度校核公式ZH—節(jié)點嚙合系數(shù)，

當一對鋼制齒輪E1=E2=2.06×105MPa,μ1＝μ

2＝0.3,α

＝20°。ZE—彈性系數(shù)，說明:

①當一對齒輪的材料、傳動比、齒寬系數(shù)一定時，輪齒的表面接觸強度僅取決于小輪分度圓直徑d1或中心距a。②齒寬系數(shù)越大，中心距越小。

③σH1=σH2;[σH1]

[σH2]→以[σH1]

和[σH2]中較小值代入公式計算。[σH]=min([σH1],[σH2])思考題：提高齒面接觸強度的措施有哪些？2.齒面接觸強度設計公式四．齒根彎曲疲勞強度計算法向力Fn分解為：F１=Fncos

F（彎曲分力）F２=Fnsin

F（壓縮分力）忽略彎曲應力

YF為齒形系數(shù)，與壓力角、齒頂高系數(shù)、齒數(shù)有關，而與模數(shù)無關。見P135圖９-10。直齒輪齒根彎曲強度校核公式直齒輪齒根彎曲強度

設計公式說明：①

∵YF1≠YF2,∴彎曲應力

F1

F2

（兩輪分別校核）;

②

材料不同,通常[F1][

F2],計算時以YF/[F]的較大值代入公式計算;直齒輪齒根彎曲強度校核公式直齒輪齒根彎曲強度

設計公式§10-５斜齒圓柱齒輪傳動強度計算一、受力分析１．作用力的大小

軸向力的判斷方法（主動輪左右手法則）主動輪為右旋,用右手.四指彎曲方向表示主動輪的回轉方向,拇指的指向即為作用在主動輪上軸向力的方向。若主動輪為左旋,用左手。從動齒輪的軸向力與主動齒輪的軸向力方向相反.２．作用力的方向：圓周力和徑向力的方向判斷同直齒輪★左右手法則不能用在從動輪上Ft1Fr1Fr2Ft2Fa1Fa2配對齒輪－旋向相反直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪FnFn二．強度計算

與直齒輪相比，其特點：總合力作用于法平面內；重合度大；接觸線是傾斜的、變化的；螺旋角對疲勞強度有利斜齒輪的彎曲強度計算按當量齒輪進行把斜齒圓柱齒輪的強度計算問題轉化成直齒圓柱齒輪的強度計算問題１．齒面接觸強度設計公式校核公式一對鋼制標準齒輪求出a→選Z、β=8～20°→求mn

,取標準模數(shù)→重新計算a（a取整）→修正β

(精確到小數(shù)后3～4位)(d、da、df)２．齒根彎曲強度設計公式校核公式一對鋼制標準齒輪齒形系數(shù)ＹＦ按當量齒數(shù)查圖9-10確定

§10-６圓錐齒輪傳動應用：傳遞交錯軸之間的運動和動力，一般

=90°特點：輪齒分布在圓錐面上，圓柱

圓錐大端參數(shù)標準化，GB12368-90小輪常懸臂安裝，剛度低假定：法向力Fn作用于齒寬中點法向力分解成三個分力：圓周力Ft:徑向力Fr:軸向力Fa:δ1—小齒輪分度圓錐角dm1—小錐齒輪齒寬中點分度圓直徑一、受力分析

Ｆt1＝2Ｔ1／ｄm1

Ｆr1＝Ｆt·tgα·cosδ1

Ｆa1＝Ｆt·tgα·sinδ1

Ｆt1=－Ｆt2

Ｆr1=－Ｆa2

Ｆa1=－Ｆr2Ｆa－由小端指向大端，Ｆr－由嚙合點指向各自的輪心Z1Z2Ft1Ft2Fa1Fa2Fr1Fr2已知：齒輪1的轉動方向，如圖求：齒輪1、2的旋向，并畫出齒輪2、3各力的方向解：Fr3Ft2Ft31234Fa3Fa2Fa1Fr2例題二、直齒圓錐齒輪傳動的強度計算1.齒面接觸疲勞強度計算錐齒輪的強度等同于齒寬中點處的當量直齒圓柱齒輪將當量齒輪的有關參數(shù)代入直齒輪的接觸強度公式設計公式校核公式2.齒根彎曲疲勞強度計算校核公式設計公式

平均模數(shù)mm大端模數(shù)m圓整為標準模數(shù)

§10-7

蝸桿傳動一．受力分析受力分析類似斜齒傳動蝸桿、蝸輪旋向相同蝸桿三個分力：Fr1,Ft1,Fa1蝸輪三個分力：Fr2,Ft2,Fa2

Ft1Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2Fr1Fr2Fr1Fr2Ft1Fa1Fr1Fa2Ft2Fr2Fr1Fr2Fa1Ft2Fa1Ft2Fa1Ft2徑向力的方向：指向各自圓心圓周力的方向：(利用轉向判斷)軸向力的方向：蝸桿左、右手法則作用力的方向判斷蝸輪的轉向：與Fa1反向Ft1Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2Fr1Fr2Fr1Fr2Ft1Fa1Fr1Fa2Ft2Fr2Fr1Fr2Fa1Ft2Fa1Ft2Fa1Ft22.材料和結構材料要求：減摩性好、耐磨、抗膠合、足夠的強度①蝸桿的材料高強度、剛度及光潔度碳鋼合金鋼②蝸輪的材料

減摩、抗膠合、抗點蝕二．蝸桿傳動的材料和結構1.失效形式

膠合、點蝕、磨損

……(發(fā)生在蝸輪齒面)③蝸桿結構通常為整體式——蝸桿軸④蝸輪結構蝸輪可制成整體式或裝配式整體式裝配式(一)失效形式及設計準則2設計準則——主要考慮蝸輪開式齒輪傳動：齒面磨損、輪齒折斷

保證齒根疲勞強度閉式齒輪傳動：齒面膠合、點蝕

按齒面接觸疲勞強度設計，齒根疲勞強度校核另外，還應作熱平衡計算1.失效形式失效：膠合、磨損、點蝕、齒根折斷——蝸輪輪齒開式齒輪傳動：齒面磨損、輪齒折斷閉式齒輪傳動：齒面膠合、點蝕由于蝸輪材料強度低，失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上

三．蝸桿傳動的強度計算

(三)閉式蝸桿傳動１．齒面接觸疲勞強度設計

校核公式設計公式已知：一對錐齒輪與蝸輪蝸桿傳動，Z1的轉向如圖示，求：（1）定出蝸桿和蝸輪的合理旋向及蝸輪的轉向。（2）繪出主動錐齒輪和蝸輪的受力方向Fa2Fa3Ft1Z1Fr1Fa1Z2n4Ft4Fr4Fa4例題§10－８

齒輪傳動鏈的設計齒輪傳動鏈的設計按下列步驟進行：1．根據傳動的要求和工作特點，正確選擇傳動形式；2．決定傳動級數(shù)，并分配各級傳動比；3．確定各級齒輪的齒數(shù)和模數(shù)；計算齒輪的主要幾何尺寸；4．對精密齒輪傳動鏈，有時需進行誤差分析和估算；5．傳動的結構設計；一、齒輪傳動型式的選擇傳動類型的選擇直齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動圓