1、中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,1,機(jī)械設(shè)計(jì),第6章 齒輪傳動(dòng),中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,2,第6章 齒輪傳動(dòng),6.1概述 6.2圓柱齒輪的基本參數(shù)、精度選擇 6.3齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 齒輪材料和熱處理 6.4圓柱齒輪的計(jì)算載荷 6.5齒輪輪齒受力 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,6.5.0接觸強(qiáng)度 6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 6.5.2斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 6.5.3錐齒圓柱齒輪的計(jì)算,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,3,6.1概述,齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)： 效率高; 結(jié)構(gòu)緊湊; 工作壽命長; 傳動(dòng)比穩(wěn)定、準(zhǔn)確 開式、半開式傳動(dòng)： 閉式傳動(dòng)：齒輪置于封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，潤滑及防護(hù)條件好。,按齒輪的潤滑、密封形式,中英文日報(bào)導(dǎo)航站

2、 ,4,6.2齒輪傳動(dòng)精度的選擇（1級）,GB/T10095-1988 766 G M GB1009588,齒厚下偏差,第公差組精度（平穩(wěn)性精度）,第公差組精度（接觸精度）,精度等級選擇參考P178表6-3,表64、,齒厚上偏差,第公差組精度（運(yùn)動(dòng)精度）,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,5,6.3齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,6.3.1 齒輪工作情況 6.3.2 輪齒的失效形式 6.3.3 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,6,6.3.1 齒輪工作情況,齒輪的工作情況,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,7,6.3.2 輪齒的失效形式,1、輪齒折斷 2、齒面點(diǎn)蝕 3、齒面磨損 4、齒面膠合 5、齒面塑性變形,小結(jié),中英文日報(bào)

3、導(dǎo)航站 ,8,1.輪齒折斷,采取措施 材料及熱處理 增大模數(shù) 增大齒根圓角半徑 消除刀痕：噴丸、滾壓處理； 增大軸及支承剛度。,原因,齒根彎曲應(yīng)力大； 齒根應(yīng)力集中,Fn,折斷發(fā)生在齒根處,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,9,.輪齒折斷,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,10,2、齒面點(diǎn)蝕,采取措施： 提高材料的硬度； 加強(qiáng)潤滑，提高油的粘度,形成原因 輪齒在節(jié)圓附近一對齒 受力，載荷大；滑動(dòng)速 度低形成油膜條件差； 接觸疲勞產(chǎn)生麻點(diǎn) 。,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,11,齒面點(diǎn)蝕,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,12,相對滑動(dòng)速度,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,13,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,14,措施：加強(qiáng)潤滑；開式改閉式傳動(dòng),3、齒面磨損,原因：相

4、對滑動(dòng),中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,15,齒面磨損,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,16,原因： 高速重載；散熱不良； 滑動(dòng)速度大；齒面粘連后撕脫,采取措施： 減小模數(shù)，降低齒高； 抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油； 材料的硬度及配對,4.齒面膠合,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,17,齒面膠合,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,18,5.齒面塑性變形,措施：提高材料的硬度，減小接觸應(yīng)力，改善潤滑,原因：重載，齒面軟,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,19,塑性變形,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,20,彎曲折斷,點(diǎn)蝕,膠合,磨損,塑性變形,齒輪的失效形式,現(xiàn)象與原因？ 改進(jìn)措施？,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,21,6.3.3設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,閉式傳動(dòng)

5、：按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和 齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。,開式傳動(dòng)：按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn) 行計(jì)算，考慮磨損的影響適當(dāng) 增大模數(shù)。（1015%）,必要時(shí)進(jìn)行：抗膠合能力計(jì)算,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,22,6.3.4齒輪的材料及其選擇原則 （一）齒輪材料的選擇原則 基本要求：齒面要硬，齒芯要韌。,1.功能要求：功率、可靠度、質(zhì)量、環(huán)境 2.工藝要求：毛坯選擇；熱處理方式 3.硬度選擇：*軟齒面硬度350HBS； *軟齒面齒輪HBS1-HBS23050 * 避免膠合的合適配對： 軟軟；軟硬；軟鐵；硬硬。 P182表65,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,23,（二）常用齒輪材料及熱處理（P184表6-6） 調(diào)質(zhì)鋼4

6、5 、 鍛鋼 滲碳鋼40Cr、 鋼 氮化鋼20CrMnTi 金屬 鑄鋼ZG310-570 鑄鐵 HT250、QT500-5 非金屬：夾布塑膠 尼龍,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,24,6.4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷,使用系數(shù),動(dòng)載系數(shù),齒間載荷分布系數(shù),齒向載荷分布系數(shù),名義載荷：轉(zhuǎn)距 切向力,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,25,工作機(jī)、原動(dòng)機(jī),6.4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,26,6.4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷,制造和安裝誤差，法節(jié)不相等，瞬時(shí)傳動(dòng)比不準(zhǔn)確，產(chǎn)生角加速度 齒輪修緣,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,27,6.4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷,齒輪精度、速度,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,28,6.4齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷,鼓形,兩對

7、以上齒輪嚙合時(shí)，載荷分配不均 制造和安裝精度 表面硬化及精度p188（表6-8),輪齒載荷沿接觸線分布不均勻 軸上位置；軸及支承剛度； P189圖6-8 K,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,29,6.5齒輪的受力分析,直齒輪的受力分析 斜齒輪的受力分析 錐齒輪的受力分析,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,30,直齒圓柱齒輪的受力分析,其中：T1小齒輪的扭矩，Nmm; d1小齒輪的節(jié)圓直徑，mm； 壓力角，對標(biāo)準(zhǔn)齒輪， =20。,受力大小,力的方向,Fr,Ft,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,31,斜齒圓柱齒輪受力分析,受力大小,F,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,32,斜齒圓柱齒輪的受力分析,圓周力：主動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相反；從動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相同 徑向力

8、：指向圓心 軸向力：可用左、右手判斷。,力的方向,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,33,n,n,斜齒圓柱齒輪的受力分析,右視圖,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,34,錐齒輪的受力分析,力的大小,力的方向,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,35,力的方向,圓周力：主動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相反；從動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相同,徑向力：指向圓心,軸向力：小端指向大端,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,36,圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù),中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,37,第6章 齒輪傳動(dòng),6.5齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算,6.5.0接觸強(qiáng)度 6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 6.5.2斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 6.5.3錐齒齒輪的計(jì)算,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,38,第6章 齒輪傳動(dòng),6.6齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的參數(shù)

9、選擇和設(shè)計(jì)步驟,6.6.1齒輪傳動(dòng)的參數(shù)選擇 6.6.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,39,6.5.0接觸強(qiáng)度,Fn,赫茲公式,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,40,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,一、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,三、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算說明,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,41,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,一、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,1、滿足接觸疲勞強(qiáng)度的條件：,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,42,2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,43,齒輪傳動(dòng)的法向力,P195圖613,重合度影響系數(shù)，與 有關(guān),表62,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,

10、中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,44,當(dāng)齒輪采用其它材料時(shí)，引入彈性系數(shù)ZE,P195表69,節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),P196圖614,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,45,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,校核公式,引入齒寬系數(shù),設(shè)計(jì)公式,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,46,3、接觸疲勞許用應(yīng)力,齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度，MPa,P208圖6-22,齒面接觸疲勞安全系數(shù)，P209表6-12,工作硬化系數(shù)，P205表623,接觸疲勞壽命系數(shù)，P208表6-11,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,47,二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,1、計(jì)算依據(jù),滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的條件,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,

11、中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,48,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,二、齒根彎曲疲勞應(yīng)力計(jì)算,建立力學(xué)模型： 假設(shè)全部載荷作用于齒頂； 不計(jì)齒根的壓應(yīng)力； 用30切線法確定危險(xiǎn)截面,危險(xiǎn)截面處的彎曲應(yīng)力,因?yàn)?中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,49,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,二、齒根彎曲疲勞應(yīng)力計(jì)算,危險(xiǎn)截面處的彎曲應(yīng)力,YFa 齒形系數(shù)， P198 圖6-18,考慮應(yīng)力集中、重合度的影響,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,50,二、齒根彎曲疲勞應(yīng)力計(jì)算,校核公式,設(shè)計(jì)公式,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,51,3、彎曲疲勞許用應(yīng)力,齒輪的彎曲疲勞極限，P207，208圖6-24,彎曲疲勞安全系數(shù)，

12、P209表612,對稱循環(huán)許用彎曲應(yīng)力取70%,彎曲疲勞的壽命系數(shù)，P209表613,尺寸系數(shù)，P210圖625,試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取2,6.5.1直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,52,齒輪傳動(dòng)許用應(yīng)力,一般取中間MQ偏下值； 硬度超過范圍可外插法取值； 對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力取70%。,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,53,直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算總結(jié)：,按齒面接觸疲勞強(qiáng)度,齒根彎曲疲勞應(yīng)力計(jì)算,設(shè)計(jì)公式,設(shè)計(jì)公式,校核公式,校核公式,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,54,2.齒輪彎曲強(qiáng)度比較,三、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算說明,1、一對相嚙合齒輪彎曲應(yīng)力是否相同？許用應(yīng)力呢？,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,55,三、齒輪傳

13、動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算說明,3.兩輪接觸強(qiáng)度比較,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,56,4.預(yù)選載荷系數(shù)Kt,對開式齒輪：只按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后將模數(shù)放大1015， 對軟齒面齒輪：按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按彎曲疲勞強(qiáng)度校核， 對硬齒面齒輪：按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按接觸疲勞強(qiáng)度校核。,5、注意,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,57,分析中間齒輪接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的特點(diǎn)？,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,58,6.5.2斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,強(qiáng)度計(jì)算的模型：同直齒圓柱齒輪,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,59,6.5.2斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,設(shè)計(jì)公式,校核公式,1、齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,60,2、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,校核公式,設(shè)計(jì)公

14、式,法向模數(shù),6.5.2斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,考慮接觸線傾斜對齒根受力的有利影響，引入螺旋角系數(shù)Y,YFa Ysa按當(dāng)量齒數(shù)zv,查圖6-18、6-19； Y 根據(jù)螺旋角，查圖6-29,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,61,6.5.3錐齒齒輪的計(jì)算,強(qiáng)度計(jì)算的模型：,簡化為錐齒輪齒寬中點(diǎn)的當(dāng)量直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算,當(dāng)量齒數(shù),齒寬為,當(dāng)量直齒輪,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,62,6.5.3直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算,1.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,齒寬系數(shù),校核公式,設(shè)計(jì)公式,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,63,2.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,6.5.3直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算,校核公式,設(shè)計(jì)公式,大端模數(shù),中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,64,直齒圓錐齒輪

15、的載荷系數(shù)（p224,6.5.3直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,65,齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇,彎曲強(qiáng)度 接觸強(qiáng)度,壓力角 齒厚 曲率半徑,z1 重疊系數(shù)大，傳動(dòng)平穩(wěn)； 模數(shù)小，齒高減小，降低VS，抗磨損和膠合能力強(qiáng)；減少加工量；但抗彎強(qiáng)度差。,開式傳動(dòng) ：z1 =1720；閉式傳動(dòng)：z1 =2040,1.壓力角a,2.小輪齒數(shù)z1,（d不變，即中心距a為定值）,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,66,四、齒輪傳動(dòng)的參數(shù)選擇,壓力角 齒厚 曲率半徑,彎曲強(qiáng)度 接觸強(qiáng)度,1.壓力角a,2.齒數(shù)比,a.潤滑 b.等強(qiáng) c.單級傳動(dòng)比的限制 d.齒數(shù)互質(zhì),中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,67,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,68,（d不變，即中心距a為定值） z1 重疊系數(shù)大，傳動(dòng)平穩(wěn)； 模數(shù)小，節(jié)約材料及加工量；但抗彎曲差； 齒高減小，降低VS，抗膠合能力強(qiáng)。,開式傳動(dòng) ：z1 =1720；閉式傳動(dòng)：z1 =2040,四、設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇,3.小輪齒數(shù)z1,中英文日報(bào)導(dǎo)航站 ,69,齒愈寬，直