07齒輪傳動章節(jié)內容標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算32標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算齒輪傳動的失效形式及齒輪材料12第7章齒輪傳動蝸輪蝸桿傳動的設計計算6直齒錐齒輪傳動的強度計算4齒輪傳動的結構和潤滑5學習目標知識目標1.掌握標準直齒圓柱齒輪的受力分析及強度計算方法；2.掌握標準斜齒圓柱齒輪、直齒錐齒輪的受力分析方法；3.了解蝸輪蝸桿傳動主要參數(shù)及幾何尺寸，并進行設計計算。能力目標1.掌握齒輪傳動的主要尺寸的計算方法；2.能夠正確選用齒輪參數(shù)及材料。情感價值目標齒輪傳動設計案例，培養(yǎng)精益設計的工程意識及精益求精的工匠精神和創(chuàng)新意識。目標開式齒輪傳動閉式齒輪傳動按裝置形式分軟齒面齒輪HBS

350硬齒面齒輪HBS>350按齒面硬度分7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料7.1.1齒輪傳動的失效形式和設計準則工況、齒面硬度不同---失效形式不同7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料1.輪齒折斷疲勞裂紋增大齒輪模數(shù)增大齒根圓角半徑采用正變位提高抗彎強度的措施：齒根彎曲應力疲勞斷齒7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料2.齒面磨損減緩磨損措施：提高齒面硬度；降低表面粗糙度；保持潤滑油清潔。開式齒輪傳動的主要失效形式7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料3.齒面點蝕減緩或防止措施：增大齒輪直徑或中心距（主要方法）；提高齒面硬度.開式齒輪傳動一般不出現(xiàn)點蝕（磨損快）閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式齒面接觸應力齒面金屬剝落首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料4.齒面膠合(在高速、重載條件下產(chǎn)生)齒面直接接觸

沿相對滑動方向撕出溝紋粘接減緩或防止措施：加強潤滑、散熱、提高齒面硬度。7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料5.齒面塑性變形主動從動加強潤滑、提高齒面硬度。減緩或防止措施：7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料設計準則:閉式軟齒面齒輪:按接觸疲勞強度設計,驗算彎曲疲勞強度。閉式硬齒面齒輪:按彎曲疲勞強度設計,驗算接觸疲勞強度。開式齒輪傳動:按彎曲強度設計，用增大模數(shù)

考慮磨損的影響。7.1.2齒輪材料7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料1.對齒輪材料的要求2.常用齒輪材料及熱處理足夠的強度、硬度、耐磨性、抗沖擊性、良好的機械加工、熱處理性能鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵、非金屬鑄鋼（尺寸較大的齒輪）鍛鋼(中、小尺寸的齒輪）常用材料7.1.2齒輪材料7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料熱處理方法:軟齒面齒輪應使小齒輪的齒面硬度大于大齒輪的齒面硬度（30～50）HBS。主要原因：使大小齒輪壽命接近相等中碳鋼：45，40Cr,38SiMnMo；ZG310-570熱處理：正火，調質;軟齒面中碳鋼：表面淬火低碳鋼：20，20Cr，

滲碳硬度達56~62HRC硬齒面強度高、耐磨性能好，需要磨齒，工藝較復雜7.1齒輪傳動的失效形式及齒輪材料材料牌號熱處理方法強度極限σB

MPa屈服極限σS

MPa硬度HBSHRC(齒面)

45正火580290162～217

調質650360217～255

表面淬火

40～5035SiMn42SiMn調質750470217～269

表面淬火

45～55

40MnB調質750500241～286

表面淬火

48～55

38SiMnMo調質700550217～269

表面淬火

45～55

40Cr調質700500241～286

表面淬火

48～5538CrMoAlA調質后氮化1000850255～321>850HV20Cr滲碳淬火65040030056～6220CrMnTi滲碳淬火110085030056～62ZG310—570正火580320156～217

ZG340—640正火650350169～229

調質700380241～269

HT200

200

150～220

HT250

250

170～241

HT300

300

187～255

QT500—7正火500350170～24l

QT600—3正火600370190～270常用的齒輪材料及其性能

大小:方向:主動輪圓周力方向與轉向相反;從動輪圓周力方向與轉向相同;徑向力指向各自的輪心。7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算7.2.1輪齒的受力分析和載荷N?mm公稱載荷Fn計算載荷FcaFca=K

FnK--載荷系數(shù)7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算LFnFn防點蝕

sH≤[s]H1.齒面接觸疲勞強度接觸應力相等7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算按節(jié)點處計算7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算1.齒面接觸疲勞強度L圓柱體外接觸

σHσHFnFn基本公式彈性系數(shù)綜合曲率7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算N1N2C基本公式齒數(shù)比7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算ZE--彈性系數(shù)--節(jié)點區(qū)域系數(shù)1.齒面接觸疲勞強度齒面疲勞接觸強度校核公式7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算取齒寬系數(shù)將齒寬

代入

齒面接觸疲勞強度設計式1.齒面接觸疲勞強度7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算當(或a)不變時，不同的m、組合對接觸強度影響不大。1d對接觸強度計算的說明：減小提高增大，，接觸強度；1)影響齒面接觸應力的主要參數(shù)是

（或中心距）1.齒面接觸疲勞強度2)相嚙合齒輪接觸應力相等,如

小接觸強度低，設計時應代入

小值求對接觸強度計算的說明：帶入小值7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算齒根危險截面用切線法確定。直齒圓柱齒輪傳動齒根彎曲疲勞強度計算力學模型--寬度為b的懸臂梁2.齒根彎曲疲勞強度計算7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算hs齒形系數(shù)與

z

、x

有關。齒數(shù)z---應力修正系數(shù)（考慮齒根應力集中、壓應力、剪應力）也與z、x有關。7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算

彎曲強度校核公式

彎曲強度設計公式2.齒根彎曲疲勞強度計算7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算1、影響齒根彎曲強度的主要參數(shù)是

；齒根彎曲疲勞強度計算說明：m增大，減小，彎曲強度提高。m設計時應代入

大值

2、相嚙合齒輪,如則;材料和熱處理方法不同，則

帶入大值應分別驗算

7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算3.齒輪傳動基本參數(shù)的選擇1)齒數(shù)比u

u=如

i>1,u=i;

如i<1,u=1/i2)小齒輪

z1閉式硬齒面齒輪和開式齒輪傳動,按彎曲強度設計，為避免模數(shù)過小，z1不要多選，z1=17～25。7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算閉式軟齒面齒輪,在保證彎曲強度的條件下小齒輪齒數(shù)盡量多選,齒高小，滑動速度低；m小,大。

一定？m重合度;7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算對稱布置大3）齒寬系數(shù)懸臂布置小非對稱布置居中

選的大時，傳動的平面尺寸減小，軸向尺寸增加。b過大，齒寬方向偏載嚴重。7.2標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算

例題7-1設計井下采煤機械中的閉式單級直齒圓柱齒輪傳動。小齒輪輸入功率P＝20kW，轉速n1＝970r／min，傳動比i＝3.2。采煤機由電動機驅動，載荷有嚴重沖擊，單向轉動，要求結構緊湊。1．選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)設計：選8級精度齒輪選z1＝21，z2＝iz1＝67.2，取z2＝67，傳動比i＝z2/z1＝3.192．按齒根彎曲疲勞強度設計

閉式硬齒面齒輪傳動，按彎曲強度設計：

確定式中各項數(shù)值：因載荷有較重沖擊,由表7-2查得

K=1.75

由表7-5，按對稱布置、硬齒面齒輪，選取由表7-4查得兩齒輪許用彎曲應力相等，取YFa·YSa值大的設計，即按YFa1·YSa1=4.3設計將確定后的各項數(shù)值代入設計公式，求得:由表5-1，選取第一系列標準模數(shù)m=3mm。齒輪主要幾何尺寸：d1=mz1=4

21=63mmd2=mz2=467=201mm

b=ψdd1=44.1mm，

取B2=45mm,B1=50mm由表7-3查得標準直齒輪，ZH=2.5將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得3.校核齒面接觸疲勞強度接觸強度滿足7.3.1斜齒圓柱齒輪的受力分析7.3標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算各力大小:方向:方向用“主動輪左、右手定則”判定。、判定方法與直齒輪相同。7.3標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算主動輪：左(右)旋用左(右)手,四指彎曲方向表示齒輪轉向,拇指指向為軸向力的方向。7.3標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算主動輪7.3.2斜齒圓柱齒輪的強度計算7.3標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算考慮接觸線傾斜，引入螺旋角系數(shù)將齒寬代入1.齒面接觸疲勞強度校核式設計式7.3標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算2.齒根彎曲強度斜齒輪彎曲強度計算按法面齒形參數(shù)（當量齒輪）進行。7.3標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算將

代入，得：注意:

按當量齒數(shù)

查取。有關強度的說明和參數(shù)的選擇與直齒輪相同

過小，斜齒輪的特點不明顯；

過大，大。2.齒根彎曲強度7.3標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算

例題7-2設計提升機用雙級斜齒圓柱齒輪減速器的低速級齒輪傳動。小齒輪輸入功率P＝5.46kW，轉速n1＝725r／min，單向轉動，載荷平穩(wěn)。傳動比i＝3.1。1．選擇齒輪材料和熱處理、精度等級設計：一般用途，結構尺寸無特殊要求，選軟齒面齒輪，8級精度選z1＝27，z2＝iz1=83.7，取z2＝84，初選

β=15°3．按齒面接觸疲勞強度設計

閉式軟齒面齒輪傳動，按接觸強度設計：

確定式中各項數(shù)值：由表7-2，按輕型升降機，查得

K=1.1

2．選齒數(shù)和螺旋角由表7-5，按非對稱布置-軟齒面齒輪，選取齒輪主要幾何尺寸:由表5-1，選取第一系列標準模數(shù)m=2.5mm。由表7-3，

查得由圖7-10，查得

ZH=2.43，取[σ]H2=380MPa,將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度設計公式，得：4.校核彎曲疲勞強度圓整中心距:a=145mm取B2=65mm,B1=70mm由式5-8得由圖7-11，查得

由表7-4查得將確定出的各項數(shù)值代入彎曲強度校核公式，得：彎曲強度足夠例：已知二級斜齒輪傳動，1輪主動，轉向和旋向如圖。試：

1）為使Ⅱ軸軸向力小，合理確定各齒輪旋向；2）畫出各齒輪受力方向。ⅡⅢ2Ⅱ134結論：Ⅱ軸上兩斜齒輪旋向相同時，Ⅱ軸軸向力小。7.3標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算7.4直齒錐齒輪傳動的強度計算主動輪1各力方向：和方向的判定與圓柱齒輪相同；的方向由小端指向大端。

1.受力分析··7.4直齒錐齒輪傳動的強度計算m錐齒輪傳動強度計算按齒寬中點處當量齒輪進行2.齒面接觸強度計算7.4直齒錐齒輪傳動的強度計算m錐齒輪傳動強度計算按齒寬中點處當量齒輪進行3.齒根彎曲強度計算注意:YFaYSa按當量齒數(shù)zv查取。有關強度的說明與直齒輪相同。例題7-3

設計物料升降機傳動裝置中的閉式直齒錐齒輪傳動。已知傳遞功率P=2.8kW，小錐齒輪轉速，傳動比i＝2.1，載荷平穩(wěn)，小齒輪懸臂布置。1．選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)設計：7.4直齒錐齒輪傳動的強度計算齒輪材料、熱處理和精度等級與例7-2相同選z1＝25，

2．按齒面接觸疲勞強度設計確定式中各項數(shù)值：因載荷平穩(wěn)，轉速不高，按表7-2可選載荷系數(shù)

K＝1.1

錐齒輪推薦齒寬系數(shù)

，因齒輪懸臂布置，取

。由表7-3查得標準直齒輪，ZH=2.5將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得齒輪主要幾何尺寸:由表5-1，選取第一系列標準模數(shù)m=4mm。3.校核彎曲疲勞強度當量齒數(shù):由表7-4將確定出的各項數(shù)值代入彎曲強度校核公式，得：彎曲強度足夠7.5齒輪傳動的結構和潤滑齒輪結構圓柱齒輪軸圓錐齒輪軸齒輪軸--齒輪與軸一體7.5齒輪傳動的結構和潤滑實心齒輪e>2me>1.6me腹板式齒輪7.5齒輪傳動的結構和潤滑v≤12m/s常采用浸油潤滑帶油輪的潤滑浸油高度：多級：至少一個齒高單級：一個齒高圓柱齒輪齒輪傳動的潤滑7.5齒輪傳動的結構和潤滑v＞12m/s壓力噴油潤滑齒輪傳動的潤滑不