【正文】 —— 載荷集中 在齒一端 —— 局部折斷 改善措施： 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。（ 油粘度越小，裂紋擴(kuò)展越快 ） 3）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； 點(diǎn)蝕機(jī)理 點(diǎn)蝕實(shí)例 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 軟齒面齒輪： 收斂性點(diǎn)蝕 ，相當(dāng)于跑合； 跑合后，若 σ H仍大于 σ HP，則成為擴(kuò)展性點(diǎn)蝕。 原因：相對(duì)滑動(dòng) +硬顆粒 (灰塵、金屬屑末等 ) 潤(rùn)滑不良 +表面粗糙。 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。 齒面較軟 時(shí)， 重載 下， Ff↑——材料塑性流動(dòng)（流動(dòng)方向沿 Ff） 該失效主要出現(xiàn)在 低速重載 、 頻繁啟動(dòng) 和 過(guò)載 場(chǎng)合。 失效形式 → 相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 閉式齒輪傳動(dòng) 主要失效為：點(diǎn)蝕、輪齒折斷、膠合 軟齒面： 主要是 點(diǎn)蝕 、其次是 折斷 ， 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè) 計(jì)計(jì)算、校核齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度。 113 齒輪材料及許用應(yīng)力 一、齒輪材料及熱處理 材料要求 ： 齒面硬、齒芯韌 (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。 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）。 3）鑄鐵 4）非金屬材料 灰鑄鐵 — HT250、 HT300 … 球墨鑄鐵 — QT500 QT6002 低速輕載、尺寸要求不嚴(yán)的開式齒輪 夾布膠木、塑料 … 用于高速、小功率、精度不高或要求低噪聲的齒輪 2）中低速、中低載齒輪傳動(dòng)：大、小齒輪齒面有一定硬度 差， HBS1=HBS2+（ 30~50）。 ☆ 大直徑 d＞ 400 ，用 ZG ☆ 大直徑齒輪：齒面硬度不宜太高， HBS＜ 200，以免 中途換刀 4）材料易得、價(jià)格合理。 бFlim 取值說(shuō)明： 1． 圖中給出的 бFlim，是齒輪材質(zhì)及熱處理質(zhì)量達(dá)到中等要求時(shí)的中限（ MQ）。 ● 三種硬度單位之比較： HV(維氏 ) ≈ HBS(布氏 )； HRC(洛氏 )179。 108 109 2179。 ； T1為小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩， N 主動(dòng)輪 —受阻力 ，F(xiàn)t1與力作用點(diǎn)線速度的方向相反； 徑向力 Fr—— 分別指向各自的輪心。 動(dòng)載系數(shù) Kv 考慮齒輪嚙合過(guò)程中因 嚙合誤差 和 運(yùn)轉(zhuǎn)速度 引起的內(nèi)部附加 動(dòng)載荷系數(shù)。 —— 滯后退出嚙合 121221rrrrrri ?????????—— 主動(dòng)輪修緣 。 齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件： ε α ≥1 — → 時(shí)而單對(duì)齒，時(shí)而雙對(duì)齒 嚙合。 齒向載荷分布系數(shù) Kβ 考慮使輪齒 沿接觸線產(chǎn)生載荷分布不均勻 現(xiàn)象。 差 好 綜合考慮 a、 b兩因素。 Ｋ值的選取原則： ? 、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，工作載荷 平穩(wěn)，且齒輪支承對(duì)稱布置時(shí)應(yīng)取較小值； ? ，可以減小內(nèi)部動(dòng)載荷，Ｋ可 取較小值； ? ，易產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊與噪聲，Ｋ 取較大值； ? ，由于齒面磨損嚴(yán)重，一般取大值； ? ，Ｋ值應(yīng)比直齒輪取小些； ? ，考慮到動(dòng)載荷較大，應(yīng)將Ｋ 值提高 20%左右。 1）產(chǎn)生 Mmax時(shí)，載荷作用 點(diǎn)的位置確定 載荷作用點(diǎn)的位置 A B C D E 應(yīng)以 Mmax處 （ 如 D點(diǎn) ） 為 б F的計(jì)算點(diǎn) ， 但按此處計(jì)算比較復(fù)雜 ， 為簡(jiǎn)化計(jì)算 ，對(duì)于一般精度的齒輪 ， 近似按 Fn全部作用于齒頂且由一對(duì)輪齒承受來(lái)計(jì)算 б F。 角的兩直線與齒根圓角過(guò)渡曲 線相切 ， 過(guò)兩切點(diǎn)并平行于齒輪軸 線的截 面即為齒根的危險(xiǎn)截面 ， 其 齒厚用 SF表示 。 YFa是反映輪齒齒形 （ 幾何形狀 ） 抗彎曲能力的系數(shù) ， YFa愈小 ， 輪齒的彎曲強(qiáng)度愈高 。 并代人 Ftlc = 2022 KT1/d1和 d1=mz1 M P aYZbm KTYYbm d KT FPFSSaFaF ?? ???12111 20 0020 00則可得 齒根彎曲強(qiáng)度校核式 ： 式中： K —— 載荷系數(shù) b2 b b1 b——兩輪的有效接觸齒寬， mm YFs—— 為載荷作用于齒頂時(shí)的復(fù)合齒形系數(shù) ， 由圖 11—18查取 圖 1118 X=0 16 注意： 通常兩嚙合齒輪材料的 б FP1≠б FP2；復(fù)合齒形系數(shù) YFS1和 YFS2也不相同 ， 則 σF1≠σF2， 故應(yīng) 分別校核兩嚙合齒輪 的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 。 設(shè)計(jì)計(jì)算公式使用說(shuō)明： 計(jì)算步驟： 選擇齒輪材料及熱處理方法 → 選擇齒數(shù) Z 齒寬 系數(shù) ψ d → 計(jì)算 m → 圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 2） m應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 ： 動(dòng)力傳動(dòng) m≥ ～ 2mm 一般機(jī)械 m=2～ 8mm 重型、礦山機(jī)械 m＞ 8mm 4． 提高輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的主要措施 強(qiáng)度條件： б F ≤б FP， 若出現(xiàn) б F б FP 的情況 ， 則必需 采取措施來(lái)提高其齒根彎曲強(qiáng)度 。 ZE —材料的彈性系數(shù) , 彈性系數(shù)用以考慮材料彈性模 量 E和泊松比 μ 對(duì)赫茲應(yīng)力的影響 ， ZE值列于表 113中 。 104 179。 一對(duì)齒輪在節(jié)點(diǎn)接觸 → 一對(duì)以N N2為圓心， ρ 1 = N1C 、 ρ 2 = N2C為半徑的兩圓柱體在節(jié)點(diǎn)處的接觸。 說(shuō)明： ② 因兩齒輪的材料 、 齒面硬度等可能不同 ， 則兩輪的許用接 觸應(yīng)力不一定相等 (σ HP1≠ σ HP2 )， 因此 ， 計(jì)算時(shí) ， 許用接 觸應(yīng)力應(yīng)取 σ HP= min（ σ HP1， σ HP2） 。 齒輪 精度 等級(jí)選擇 五 、 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 Z m 選擇 滿足不根切條件： Z1≥ Z 1min（直齒圓柱齒輪 Z1min= 17） 滿足輪齒彎曲強(qiáng)度要求 :對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng) m≥ ～ 2 mm 閉式硬齒面齒輪及開式齒輪： 為保證有較大的模數(shù) m， 推薦 Z1≥17 ～ 25 閉式軟齒面齒輪： 在滿足輪齒彎曲強(qiáng)度條件下 ， Z1 盡量選大 ， 推薦取 Z1=2440 Z m對(duì)傳 動(dòng)的影響 在 σ HPσ FP 一定時(shí)，齒輪強(qiáng)度 ↑ σ H↓ σ F↓ Z1↑ ， m↑ 則 d1↑ Z1↑ d1一定時(shí) m↓ ε α ↑ ， 平穩(wěn)性 ↑ ， e↓ ， ha↓ ， 切除材料 ↓ ， 膠合 ↓ ， 接觸強(qiáng)度不變 但 σ F↑ ， σ FP一定時(shí)，彎曲強(qiáng)度 ↓ ψ d ψ d對(duì)傳 動(dòng)影響 ψ d↓↓ b一定時(shí)： d1↑ ，傳動(dòng)尺寸 ↑ d1一定時(shí) b ↓ σ F↑ ， σ FP 一定時(shí) ， 彎曲強(qiáng)度 ↓ σ H↑ ， σ HP 一定時(shí)，接觸強(qiáng)度 ↓ ψ d↑↑ 徑向尺寸（ d ɑ） ↓ 軸向尺寸 ↑ ，沿齒寬偏載嚴(yán)重 Ψd選擇： 根據(jù)齒輪 相對(duì)于軸 承布置選 對(duì)稱布置：偏載小， ψ d↑ ， ψ d =0． 81． 4； 非對(duì)稱布置時(shí)：偏載大 ， ψ d = 0． 6—1． 2； 懸臂布置：偏載嚴(yán)重 ， ψ d↓ ， ψ d=0． 3—0． 4 對(duì)稱布置 非對(duì)稱布置 懸臂布置 根據(jù)齒面 硬度選 一對(duì)軟齒面齒輪： ψ d↑ 兩輪均為硬齒面齒輪： ψ d↓ ， ψ d值相應(yīng)減小 50％ 根據(jù)使用條件選 減速器齒輪：齒輪數(shù)目少，軸向尺寸要求不 嚴(yán)， ψ d↑ 變速箱齒輪：齒輪數(shù)目多 ， 軸向尺寸不過(guò) 大 ， ψ d↓ ， ψ d≥ u ? ?? ?小輪齒數(shù)大輪齒數(shù)12ZZu ?齒數(shù)比 u —— u與傳動(dòng)比 i的區(qū)別 ? ?? ?主動(dòng)輪齒數(shù)從動(dòng)輪齒數(shù)1221ZZnni ??減速傳動(dòng) —— u = i u↑ 則大小齒輪的尺寸相差懸殊大 ， 傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸大 。帶式運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。取小齒輪材料為 45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度 229~286HBS（中間值 240）；大齒輪材料為 45號(hào)鋼（正火處理），硬度為169~217HBS（中間值 190），小齒輪硬度與大齒輪硬度差 HBS1HBS2=50HBS (要求硬度差 30~50）選擇合理。 設(shè)計(jì)公式為 ? ?3 12111 1 2uuKTZddHPE????????????? ?3 12111767uuKTddHP ????????????1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ① 因?yàn)閮奢喚鶠殇撝戚?，則 ② 求小齒輪轉(zhuǎn)矩 mNnPT ???? 595509550111aWNHHHP MPZZS m i nl i m?? ?aH MP5801lim ??③ 選取 ψd。 960179。 300179。 108 求齒輪壽命系數(shù)，由圖查得 求工作硬化系數(shù) 因?yàn)閮升X輪均為軟齒面，故 計(jì)算較小的許用接觸應(yīng)力 aWNHHHPHP MPZZS 540m i n2l i m2 ???? ???2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 ①試算 d1 ? ? ? ?mmuuKTddHP)4501(76711767323121??????????????????② 計(jì)算模數(shù) m=d1/z1= 取模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 , m= mm ③ 按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)計(jì)算實(shí)際的分度圓直徑 d1=z1 m=24179。 60=48 mm 圓整該數(shù)值，并取 b=b2=50 mm b1=55 mm FPFSF YzbmKT ?? ??1212 0 0 0式中復(fù)合齒形系數(shù) YFS=YFaYSa 由 x1=0 z1=24 , x2=0 z2=115 查圖得 YFs1=， YFs2=4 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 m i n ?? FST SYaNFSTFFP MPYSYm i nl i m?? ?aFF MPMP 210225 2l i m1l i m ?? ??按小齒輪調(diào)質(zhì)硬度中間值 240HBS，大齒輪正火硬度中間值 190HBS，查圖得 已知 1218281??????NN YYNN 則得齒 根 彎 曲強(qiáng)度足 夠M P aM P a大 齒齒輪齒 根 彎 曲 應(yīng) 力應(yīng) 校核大 齒輪YYYYM P aM P a則 ：FPFFPFSFPFSFPFSFPFSFPFP3004321300221032122252221122221121???????????????????????????????發(fā)生面 A A β b K K 斜直線 KK的軌跡 —— 斜齒輪的齒廓曲面 → 漸開線螺旋面 β b － 基圓柱上的 螺旋角 KK線上每一點(diǎn)都產(chǎn)生一條漸開線 ， 其形狀相同而起始點(diǎn)不在同一條母線上 。 在端面內(nèi)，斜齒輪的齒廓曲線為漸開線，相當(dāng)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，滿足定傳動(dòng)比要求。 計(jì)算時(shí) ，按端面參數(shù)進(jìn)行 。 一、斜齒圓柱齒輪的受力分析 徑向力 Fr 輪齒所受總法向力 Fn可分解為 : 切向力 F’ Fn d1 2