【正文】 700 550 217~269 40Cr 700 500 241~286 20Cr 650 400 300 20CrMnTi 1100 850 300 12Cr2Ni4 1100 850 320 35CrAlA 950 750 255~321 85HV 滲碳后淬火 調(diào)質(zhì) 20Cr2Ni4 1200 1100 350 38CrMnAlA 1000 850 255~321 85HV 夾布膠木 100 25~35 調(diào)質(zhì)后氮化 (氮化層 δ~) 三、齒輪材料選用的基本原則 1) 齒輪材料必須滿足工作條件的要求。 非金屬材料 二、常用的齒輪材料 鋼材的韌性好，耐沖擊，通過熱處理和化學(xué)處理可改善材料的機(jī)械性能，最適于用來制造齒輪。 ▲ 閉式硬齒面或開式齒輪傳動(dòng)，以保證齒根彎曲疲 勞強(qiáng)度為主。 62 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷 失效形式 塑性變形 一、輪齒的失效形式 表面凸出 表面凹陷 二、齒輪的 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ▲ 保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷。當(dāng)齒面向?qū)瑒?dòng)時(shí)，較軟的齒面沿滑動(dòng)方向被撕下而形成溝紋。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越硬，抗點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。 62 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輕載齒輪 重載齒輪 167。 學(xué)習(xí)本章的目的 本章學(xué)習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，即要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，設(shè)計(jì)出傳動(dòng)可靠的齒輪。 61 概述 167。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 167。 62 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 167。 63 齒輪材料及其選擇原則 167。 68 標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 167。 67 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 本章學(xué)習(xí)的基本要求： （一）熟練掌握的內(nèi)容 1）齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 2）齒輪常用材料及熱處理方法的選擇； 3）直齒和斜齒輪、直齒錐齒輪的受力分析； 4）圓柱齒輪接觸和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的理論依據(jù)、計(jì)算公式及公式中各參數(shù)的物理意義、公式的運(yùn)用； 5）直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 （二）一般了解的內(nèi)容 1）圓柱齒輪和錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式的推導(dǎo)； 2）齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷 本章的重點(diǎn)： 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)原理及強(qiáng)度計(jì)算方法 （一）齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)： ▲ 傳動(dòng)效率高 η 可達(dá) 99％； ▲ 結(jié)構(gòu)緊湊 。 167。 62 輪齒的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷 疲勞折斷 一、輪齒的失效形式 失效形式 過載折斷 局部折斷 1） 增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，減小齒 根應(yīng)力集中； 2） 增大軸及支承的剛度，使輪齒接觸線上受載較為 均勻； 3） 采用合適的熱處理，使齒芯材料具有足夠的韌性； 4） 采用噴丸、滾壓等工藝措施，對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng) 化處理。軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)常因點(diǎn)蝕而失效。 措施： 1. 提高齒面硬度 2. 減小齒面粗糙度 3. 增加潤(rùn)滑油粘度 低速 4. 加抗膠合添加劑 高速 167。 ▲ 保證足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕。 一、對(duì)齒輪材料性能的要求 齒根要有較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕、抗磨損及抗膠合能力， 167。 耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于大尺寸齒輪。 2) 應(yīng)考慮齒輪尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理 和制造工藝； 3) 正火碳鋼，只能用于在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下 工作的齒輪；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于在中等沖擊載荷 下工作的齒輪； 6) 鋼制軟齒面齒輪，其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保 持在 30 ~ 50HBS或更多。 不均勻 傳送的帶式輸送機(jī)或板式 輸送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重型升降機(jī)、工業(yè)與礦用風(fēng)機(jī)、重型離心機(jī)、變密度材料攪拌機(jī)等。當(dāng)外部的機(jī)械與齒 輪裝置間通過撓性件相連接時(shí)， KA可適當(dāng)減小。 載荷集中 pmin 齒向載荷分布系數(shù) ─ Kβ pmax Kβ KHβ KFβ 用于接觸強(qiáng)度計(jì)算 用于彎曲強(qiáng)度計(jì)算 →圖 613 K Hβ K Hβ 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 2 3 4 圖 613 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) K Fβ b/h= 3 ∞ 12 6 4 K Fβ 改善齒向載荷不均勻的措施： 1） 增大軸、軸承及支座的剛度； 5） 輪齒修形（腰鼓齒）。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 （一）輪齒的受力分析 （ 主 ）： Ft1與 n1方向相反 （ 從 ）： Ft2與 n2方向相同 Fr1 、 Fr2 分別指向各自輪心 齒輪強(qiáng)度計(jì)算是根據(jù)齒輪可能出現(xiàn)的失效形式來進(jìn)行的。 h pca F2 F1 S γ 彎矩： M = h pcacosγ 危險(xiǎn)截面： 齒根圓角 30?切線兩切點(diǎn)連線處 齒頂受力： Fn分解成兩個(gè)分力： F1 = pca cosγ F2 = pca sinγ 產(chǎn)生彎曲應(yīng)力 產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略 pca A B A B ζF ζF 167。 應(yīng)力校正系數(shù)： YSa = 潘存云教授研制 表 64 齒形系數(shù) YFa及應(yīng)力校正系數(shù) YSa YFa YSa YFa YSa Z(Zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Z(Zv) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 ∞ ? ? M P a 0 FSaFatSaFF YYbmKFY ??? ???齒根彎曲強(qiáng)度條件式： σF0 理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響 式中： Ysa應(yīng)力校正系數(shù) ，其值查表 64。 作者：潘存云教授 m =4 z =16 m =2 z =16 齒數(shù)相同的齒輪 ， m↑， p↑（ p=πm） ， 輪齒就越大 ，輪齒的抗彎能力也就越強(qiáng) 。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 222121 1111EEZ E??? ?????令 彈性影響系數(shù)，見表 63 21111??? ???LFp caca ?綜合曲率 計(jì)算載荷 ? ?HEcaH Zp ??? ??? ?（ 66） 表 63 彈性影響系數(shù) ZE (Mpa)1/2 彈性模量 E MPa 齒輪材料 配對(duì)齒輪材料 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄 鋼 鍛 鋼 夾布塑料 104 104 104 104 104 鍛 鋼 鑄 鋼 球墨鑄鐵 灰鑄鐵 注：表中所列夾布塑料的泊松比 μ 為 ，其余材料的 μ 均為 167。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 ?co sbKFLKFp tnca ??uud1s in211???? ?? 代入公式（ 66） ? ?HHt ZZuubdKF ?? ?????? E1H1式中 ： ZH 區(qū)域系數(shù) 校核公式 引入齒寬系數(shù) ： φd= b/d1 設(shè)計(jì)公式 3211 ][12???????????HEHdZZuuKTd??標(biāo)準(zhǔn)齒輪 ： ZH= 注意： ∵ σH1= σH2 ， ∴ 取 [σH] [σH] 2中較小者代入公式中計(jì)算。 （四）齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算說明 167。 167。 66 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 1. 接觸疲勞許用應(yīng)力 : MP aSKHHNHH ][l i m?? ?σ FE 彎曲疲勞強(qiáng)度極限值 , 查圖 69 SF 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，取 :SH = ~ K FN考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的齒面彎曲疲勞壽命系數(shù) ，查圖 67 167。 66 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 機(jī) 器 名 稱 精度等級(jí) 機(jī) 器 名 稱 精度等級(jí) 汽輪機(jī) 3 ~ 6 拖拉機(jī) 6 ~ 8 切削機(jī)床 3 ~ 8 通用減速器 6 ~ 8 航空發(fā)動(dòng)機(jī) 4 ~ 8 鍛壓機(jī)床 6 ~ 9 輕型汽車 5 ~ 8 起重機(jī) 7 ~ 10 載重汽車 7 ~ 9 農(nóng)機(jī) 8 ~ 11 注：主傳動(dòng)齒輪或重要齒輪傳動(dòng)，靠上限選； 輔助齒輪傳動(dòng)或一般齒輪傳動(dòng)，居中或靠下限選擇。 67 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 （一） 輪齒的受力分析 ω 1 T1 112dTFt ? ?tanta FF ? ??c o sta n