【正文】 斜齒輪的齒面為螺旋漸開(kāi)面 ， 其法面齒形和端面齒形不一樣 ， 參數(shù)也不一樣 。 兩輪輪齒 上各力之 間關(guān)系 Fn1 = Fn2 Ft1 = Ft2 Fr1 = Fr2 Fa1 = Fa2 各力方向判定 ： 從動(dòng)輪 —— 受驅(qū)動(dòng)力 ， Ft2與力作用點(diǎn)線速 度的方向相同 。 ○ Fa2 Fa1 Fa2 一對(duì)斜齒輪： β 1=β 2 ∴ 旋向相反 舉例： 例：圖示為二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速 器，第一級(jí)斜齒輪的螺旋角的旋向已 給出。 三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 失效形式、計(jì)算準(zhǔn)則同直齒輪，仍用赫茲公式，按節(jié)點(diǎn)計(jì)算。 ~15176。 時(shí)，校核式中數(shù)字 109→ 104，設(shè)計(jì)式中753→ 730。從減小齒輪傳動(dòng)振動(dòng)和噪聲 的角度，可采用大螺旋角，國(guó)外小轎車齒輪有的已 采用 β=35176。 1440179。 1/= MPa σ HP2=550179。 COS12176。 錐距 R——傳動(dòng)特性尺寸 （圓柱齒輪傳動(dòng)為中心距 ɑ） 2121212221 121221 umzzzmzddR ??????????????12121221 c o tt a n ?? ?????zzddnni傳動(dòng)比 i——對(duì)于軸交角 ∑ =90176。 111 s int a n ??ta FF ?δ 1 dm1 2 ω 1 T1 Ft Fa Fr c Fn α δ 1 各作用力的方向 (1)圓周力Ｆ t ： 在主動(dòng)輪上與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，在從動(dòng)輪上與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 (主反從同 )。應(yīng)注意： 1）對(duì)于單級(jí)直齒錐齒輪傳動(dòng)，一般取 u=1~5； 2）一般推薦 ψR(shí)=（ u=6時(shí)） ~（ u=1時(shí)）， 常取 ψR(shí)= ~。 δ=(.~4) mn ,但不小于 8 mm d0和 d按結(jié)構(gòu)取定。 lh= (.~) ds； c= (~)b 。 但不小于 10 mm 。 δ=(.~4) mn ,但不小于 8 mm d0和 d按結(jié)構(gòu)取定，當(dāng) d 較小時(shí)可不開(kāi)孔 腹板式齒輪 d d0 b d s d h d a 斜度 1:10 lh δ c 腹板式齒輪 dh= ds 。 設(shè)計(jì)式中 YFS/бFP取 YFS1/бFP1與 YFS2/бFP2中的 大值 ， m應(yīng)圓整為 標(biāo)準(zhǔn)值 。 sinδ 1=cosδ 2 cosδ 1=sinδ 2 當(dāng) δ 1+δ 2 = 90? 時(shí)，有： Fr1 =Fa2 Fa1 =Fr2 于是各力大小有： 式中： T1為小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩， N178。 錐齒輪加工較為困難，不易獲得高的精度，在傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲，因此直齒錐齒輪傳動(dòng)僅適合于Ｖ≤5m/s的傳動(dòng)。 精度等級(jí) 一般減速器齒輪傳動(dòng)，齒輪圓周速度不高，選 8級(jí) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算依據(jù) 、 公式及結(jié)果 3． 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)模 數(shù) mn 齒數(shù)比 u 計(jì)算 d1 實(shí)際螺 旋角 β 中心距 ɑ u = Z2/ Z1 = 121/25 = mmd 9 3 4 7 0 0 8 91 0 93 21 ??????? ???????? ??mn=d1 109/ = 179。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ z1 z3 z4 z2 解答： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算依據(jù) 、 公式及結(jié)果 1． 齒輪材料 及熱處理 小齒輪 45鋼 ， 調(diào)質(zhì) 229～ 286 HBS 大齒輪 45鋼 ， 正火 169～ 217 HBS 接觸疲勞極限 σ Hlim1= 580 MPa（ 240HBS） σ Hlim2= 550 MPa（ 200HBS） 彎曲疲勞極限 σ Flim1= 220 MPa σ Flim2= 210 MPa 傳遞的功率不大，對(duì)齒輪結(jié)構(gòu)無(wú)特殊要求，故選： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算依據(jù) 、 公式及結(jié)果 2．確定計(jì)算 準(zhǔn)則 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 ~15176。 當(dāng) β15176。ZH’——斜齒輪的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)； Zε β——重合度與螺旋角系數(shù) 。 ～ 30176。 舉例： 右旋 左旋 旋向？ n1 n2 n1 n2 右旋 左旋 Ft2 Ft1 Fr1 Fr2 Fr2 Fr1 179。 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 ω 1 T1 Fn c F’ Fr αn Fr F’ αn 圓周力 Ft 軸向力 Fa F’ β Ft Ft F’=Ft /cosβ Fa Fa β β F’Fr = F’ tanαn 1112022dTFt ?bt a n11 ta FF ?b?c ost a n11ntrFF ?圓周力 徑向力 軸向力 F’ d1 2 ω 1 T1 Fr Ft Fa Fn c β αn ntnFF?b c osc os11 ?法向力 式中： d1為小齒輪分度圓徑， mm；α n為法面壓力角 ； β 為螺旋角； T1為小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn) 矩， N178。 在端面內(nèi)，斜齒輪的齒廓曲線為漸開(kāi)線，相當(dāng)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，滿足定傳動(dòng)比要求。 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。 960179。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。 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(kāi)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 。 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。 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 。 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 。 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 。 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。 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。 —— 滯后退出嚙合 121221rrrrrri ?????????—— 主動(dòng)輪修緣 。 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。 108 109 2179。 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）。 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(kāi)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）。 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。 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