【正文】 過載 場合。 原因：相對滑動 +硬顆粒 (灰塵、金屬屑末等 ) 潤滑不良 +表面粗糙。 直齒輪 齒寬 b較小時，載荷易均布 —— 整體折斷 齒寬 b較大時，易偏載 斜齒輪： 接觸線傾斜 —— 載荷集中 在齒一端 —— 局部折斷 改善措施： 1） d一定時， z↓ ， m↑ ； 2） 正變位 ； 齒根厚度 ↑ ↑ 抗彎強度 ↓ 應力集中 改善載荷分布 6） ↑ 輪齒精度； 7） ↑ 支承剛度。 按齒輪傳動工作情況分 軟齒面齒輪 —— HBS≤350的齒輪 硬齒面齒輪 —— HBS350的齒輪用 HRC表示， 1HRC≈10HBS 按齒輪齒面硬度分 1．保證傳動的平穩(wěn)性 — 即要求瞬時傳動比為常數(shù)。 缺點： ③ 工作可靠性高； ① 傳動比穩(wěn)定； ② 傳動效率高； ④ 結構緊湊； ⑤ 使用壽命長 ； 優(yōu)點： 應用 —— 廣泛用于對傳動比要求嚴格、高速重載場合，如機 床、汽車、拖拉機的變速箱，從而實現(xiàn)主、從動軸 間運動和動力傳遞。 失效形式 輪齒折斷 齒面損傷 疲勞點蝕 齒面磨粒磨損 齒面膠合 齒面塑性變形 167。 4）潤滑油進入裂縫，形成封閉高壓油腔，楔擠作用使裂紋擴 展。 現(xiàn)象：金屬表面材料不斷減小 —— 嚴重的粘著磨損 低速重載 —— P↑ 、 v ↓ ，不易形成油膜 → 冷膠合。 改善措施： 1） ↑齒面硬度； 2）采用 η↑的潤滑油。 b）硬齒面齒輪： HBS＞ 350 低碳、中碳鋼： 45等 低碳、中碳合金鋼： 20Cr、 20CrMnTi、 20MnB等 特點：齒面硬度高、承載能力高、適用于對尺寸、重量有 較高要求的場合 （如高速、重載及精密機械傳動）。 3）有良好的加工工藝性，便于齒輪加工。 106 105 ● 當要求按有限壽命計算時 ， 齒輪的循環(huán)次數(shù) N計算式為： N = 60 n a t n——齒輪轉(zhuǎn)速 ， r／ min； a——齒輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時 ， 輪齒同側(cè)齒面嚙合次數(shù) ， 單向傳動 a=1， 雙向傳動 a=2； t——齒輪總工作時間， h。 Fn Fr1 Ft1 α 圓周力 Ft 徑向力 Fr 法向力 Fn d2 d1 db2 db1 C N1 N2 O1 O2 T2 n2 T1 n1 Fn1 Fn2 Ft 2 Ft 1 α′ = α Fr 2 Fr 1 1112022dTFt ??t a n11 ?? tr FF?c o s11tnFF ?式中，各力的單位為 N； d1為小齒輪分度圓直徑， mm； α為分度圓壓力角，通常 α=20176。 計算載荷 Fnc： ?c o s2 0 0 011dKTKFFn ??式中： K——載荷系數(shù) K = KA KV Kβ Kα 使用系數(shù) 動載系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) ?c o s2 0 0 011dKTKFFn ??使用系數(shù) KA 考慮原動機、工作機、聯(lián)軸器等 外部因素 引起的動載荷而引入的系數(shù)。 齒間載荷分配系數(shù) Kα 考慮 同時嚙合的各對輪齒間載荷分配不均勻 的影響系數(shù)。 靠近轉(zhuǎn)矩輸入端，輪齒所受載荷較大。 切線法 ） 2．齒根彎應力 б F的計算 要計算 бF ，必須確定載荷作用點的位置和齒根危險截面的位置。 6/c o s2FFFnF bShFWM ?? ????c os)/(c os)/(621msbmmhFFFFt?FatFFFt YbmFmsmhbmF 121 )c o s)/(c o s)/(6( ????式中： Ftl—— 作用于小齒輪上的圓周力； m —— 模數(shù)； ??c o s)/(c o s)/(62msmhYFFFFa ?—— 為載荷作用于齒頂?shù)凝X形系數(shù) 。 1） 設計式中 YFS/б FP取 YFS1/б FP1與 YFS2/б FP2中的 大者 ， 因 比值大的齒輪齒根彎曲疲勞強度較弱 。 104 179。 即： σ H1=σ H2=σ H 。該機器每日工作兩班，每班８小時，工作壽命為１５年，每年工作３００天。則齒數(shù)比 u=115/24= 此齒輪傳動為閉式軟齒面齒輪傳動（ ≤ 350HBS），因此應按齒面接觸疲勞強度條件設計，然后校核齒根彎曲疲勞強度，最后作齒輪的結構設計。 8179。 d1=179。 切削加工時 ， 刀具沿齒槽方向運動 ，故法面內(nèi)的齒形與刀具的齒形一樣 ， 取標準值 。 主動輪 —— 受阻力 ， Ft1與力作用點線速度的 方向相反； 徑向力 Fr—— 分別指向各自的輪心。為使 Ⅱ 軸軸承所受軸向力較小， 試確定第二級斜齒輪螺旋角的旋向， 并畫出各輪軸向力 、徑向力及圓周力 的方向。 不同之處： 1） ∵ 有 β ，接觸線傾斜 →↑ 接觸強度，用 Zε β 考慮 2）接觸線長度隨嚙合位置而變化 3） εγ=εα+εβ， εγ比直齒輪大。 時 ， 標準 斜齒圓柱齒輪傳動的齒面 接觸強度 校核公式 為 HPEH uubdKTZ ?? ???? 11 0 92113 2111 0 91???????????HPEdZuuKTd??—— 設計式 當一對齒輪都為鋼制， M P aZE ?321117 5 3uuKTdHPd??????對一般制造精度的斜齒輪，取 β=8176。 求得 d1后，可選定齒數(shù) Z1和螺旋角 β ，求出模數(shù) mn 11 c o szdmnb? 計算所得模數(shù) mn，圓整為 標準值 。 ~37176。 1179。 1/=500 MPa σ HP=min（ σ HP1， σ HP2） = 500 MPa 計算項目 計算依據(jù) 、 公式及結果 載荷系數(shù) K K=～ ， 原動機為電動機 ， 工作機有輕微沖擊 ，斜齒輪傳動平穩(wěn) ， 取 K= 小輪名義 轉(zhuǎn)矩 T1 mNnPT ????? 14401113． 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度 設 計 選小輪 齒數(shù) Z1 閉式軟齒面齒輪 Z1： 24～ 40，取 Z1 = 25 初 選 參 數(shù) 大輪齒 數(shù) Z2 Z2=i12 /25= mm 取 mn = mm 取 ɑ = 150 mm ? ? ? ? 12c o s2c o s2 021 ???????bzzma n mm ? ? ? ? ??????? 2 6 1 5 021 2 r c c o s2a r c c o s21azzm nb計算項目 計算依據(jù) 、 公式及結果 計 算 幾 何 尺 寸 分度圓 直徑 d mmmzd n3 7 2 6 o s252c o s11?????bmmmzd n o s1212c o s12?????b齒輪寬 b 、 b b2 b=ψ d d1 = 179。的正交直齒錐齒輪傳動，其傳 動比為： 當已知傳動比時，可由上式求出 兩輪的分度圓錐角 δ δ 2 。 (2)徑向力Ｆ r ：分別指向各自的輪心。 167。 b d s d h d a 斜度 1:10 lh δ c dh= ds (鑄鋼 ) 。 s=。 ? = (~4) me 。 lh=(.~) ds ,并使 lh ≥b c= 。 許用齒根應力 σFP的確定方法與圓柱齒輪相同。 tFF ?c Fn α α α δ 1 δ 1 二 、 直齒錐齒輪的受力分析 忽略 Ff，假設 Fn集中作用于 齒寬中點 。 錐齒輪傳動常用于傳遞兩相交軸間的運動和動力。 初選 β 0=12176。 109 N2= N1/i12 = 179。 預期齒輪使用壽命為 5年 ，可靠性要求一般 。一般機 械推薦 β=10176。 或更大。HPtHEH uubdFZZZ ???b ??????? 11139。 當 β15176。 旋向判定 ：沿軸線方向站立，可見側(cè)輪齒左邊高即為 左旋，右邊高即為右旋。 b2 其中“ +”內(nèi)嚙合，“ ”用于外嚙合。 嚙合特點 : 接觸線長度的變化： 短 → 長 → 短 加載、卸載過程是逐漸進行的，同時嚙合的齒數(shù)較直齒輪多，重合度大 → 傳動平穩(wěn)，沖擊、振動和噪音較小，承載能力大，適宜高速、重載傳動。 108/= 179。由公式 按 z1硬度中間值 240HBS，查圖得接觸疲勞極限 按 z2硬度 190HBS，查圖得 M P aH 5 4 02lim ??取最小安全系數(shù) 121 ?? NN ZZ in ?HS1?WZ齒輪循環(huán)次數(shù) N1=60n1at=60179。 3) 所設計的齒輪無特殊要求，可選用制造方便、價格便宜的材料。 對傳動影響 — 精度等級 ↑ ，則內(nèi)部動載荷 ↓ 、噪 音 ↓ 、傳動平穩(wěn)性 ↑ ，但造價提高，成本增加 精度選擇 — 一般按工作機的要求和齒輪的圓周速 度確定精度等級 , 圓周速度與精度等 級的關系見表 11—4。 ∴ 齒面接觸應力計算通常以 節(jié)點 為計算點。 2121????????ρ Σ ——綜合曲率半徑 ， ， 其中 ρ ρ 2分 別為兩圓柱體的曲率半徑 ， mm， “ +”號用于 外嚙 合 ， “ ”號用于 內(nèi)嚙合 。 3． 齒根彎曲強度計算 1）強度校核計算 ——齒輪參數(shù)已知，校核齒輪的工作能力 考慮壓應力 、 切應力和應力集中等對 б F 的影響 ， 引入載荷作 用于齒頂時的應力修正系數(shù) Ysa， 并令 YFS = YFa Ysa。 作與輪齒對稱線成 30176。當 b/d1較小、齒輪對稱布置、支承剛性大時取小值，反之取大值。齒輪制造精度低、硬齒面時取大值，反之取小值。 如果： pb2＞ pb1 —— 提前進入嚙合 121221rrrrrri ?????????—— 從動輪修緣 。 Fn Fr1 Ft1 α 兩輪輪齒 上各力之 間關系 Fn1 = Fn2 Ft1 = Ft2 Fr1 = Fr2 從動輪 —受驅(qū)動力 ， Ft2與力作用點線速度的方向相同 。 107 3179。 圖 543 3． 對于開式齒輪傳動 ， 用 降低 20%左右的許用彎曲應 力來考慮磨損的影響 。 2）鑄鋼 ZG310570、 ZG340640… 用于 d＞ 400~600mm的大尺寸齒輪；不重要的，批量 生產(chǎn)的齒輪。 短期過載傳動 過載折斷 齒面塑變 靜強度計算 二、齒輪傳動的設計準則 167。 改善措施： 1） ↓ m→↓ 齒高 h→↓ 齒面 vs（必須滿足 σ F）； 2）采用抗膠合性能好的齒輪材料對； 3）降低齒面壓力，采用良好的潤滑方式及潤滑劑； 4）提高接觸精度，采用角變位齒輪， ↓ 嚙合開始和 終了時的 vs； 5）對齒輪進行修形，修去一部分齒頂，使 vs大的齒頂 不起作用； 6） ↓ 表面粗糙度， ↑ 齒面硬度 HBS。 2） ↑ρ（綜合曲率半徑） (↑d1)； ↑ 接觸強度 常發(fā)生于 開式 齒輪傳動。 ② 齒根應力集中 (形狀突變、刀痕等 )，加速裂紋擴 展 →