【正文】 折斷 ? 過載折斷 后果：傳動(dòng)失效 受 沖擊載荷 或短時(shí) 過載 作用，突然折斷，尤其見于脆性材料（淬火鋼、鑄鋼）齒輪。 半開式齒輪傳動(dòng)：有簡(jiǎn)單護(hù)罩 ， 較開式傳動(dòng)好 ， 仍易進(jìn)灰 、 砂等 。 ⑥ 適用的圓周速度和功率范圍廣。 112 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 常發(fā)生于 閉式硬齒面 或 開式 傳動(dòng)中。（ 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。 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。 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。 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）。 ☆ 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。 ● 三種硬度單位之比較： HV(維氏 ) ≈ HBS(布氏 )； HRC(洛氏 )179。 ； T1為小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩， N 動(dòng)載系數(shù) Kv 考慮齒輪嚙合過程中因 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)。 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。 差 好 綜合考慮 a、 b兩因素。 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)輪齒承受來計(jì)算 б F。 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 。 設(shè)計(jì)計(jì)算公式使用說明： 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 采取措施來提高其齒根彎曲強(qiáng)度 。 104 179。 說明： 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） 。帶式運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。 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。 300179。 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 。 計(jì)算時(shí) ，按端面參數(shù)進(jìn)行 。 圓周力 Ft 主動(dòng)輪：用 左、右手定則 ： 四指為 ω 1方向， 拇指為 Fa1方向。 解答： 1）確定第二級(jí)斜齒輪螺旋角的旋向： 3輪螺旋角的旋向?yàn)橛倚? 4輪螺旋角的旋向?yàn)樽笮? n1 輸入 Ⅲ Ⅰ Ⅱ Fa3 Fa2 n3 n4 Fa1 2）確定各力的方向 n1 輸入 Ⅲ Ⅰ Ⅱ n3 n4 Fa1 Ft2 Fr2 Ft1 Fr1 Ft3 Fr3 Fa4 Fr4 Ft4 Fa2 Fa3 二、輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 接觸線傾斜 → 局部折斷 ∴ σ F計(jì)算復(fù)雜 辦法： 1）斜齒輪的 當(dāng)量直齒輪 2）引入考慮螺旋角等因素影響的系數(shù)，修正傾斜影響 FPFSF YmbzKT ?? ??21120 00引入螺旋角等影響系數(shù) ， 當(dāng) β=8186。 4）有二套參數(shù)：端面 mt、 αt，法面 mn、 αn 加工時(shí)，沿齒槽方向進(jìn)刀，垂直于法面，故 法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 。 ～ 15176。 注意： 式中 σ HP應(yīng)取 min（ σ HP σ HP2） 代入 21c o s2zzamn +=βbco s2)(22121 zzmdda n ????由于中心距為 故 azzm n2)(a r c c o s 21 +=β若 z z2取整， mn符合標(biāo)準(zhǔn)， a已預(yù)先決定或需圓整，則需調(diào)整 β 為： 與直齒輪相比，條件相同時(shí)，斜齒輪滿足強(qiáng)度要求時(shí)所需的分度圓直徑 d1要小些，即斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度比直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 高 。 。 （ 5179。Z1=179。 = mm 取 b2=b=47 mm ， b1=b+（ 5～ 10） =52～ 57 mm， b1=55 mm 4． 校核 齒根 彎曲 疲勞 強(qiáng)度 計(jì)算公式 112111 9 0 0FSnF YzbmKT??212121 9 0 0FSnF YzbmKT?? os25c os 3311????bzzv當(dāng)量齒數(shù) ZV 21 126 o s12 1c o s 3322???? bzzvYFS2 = 復(fù)合齒形 系數(shù) YFS YFS1 = 3． 按齒 面接 觸疲 勞強(qiáng) 度設(shè) 計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算依據(jù) 、 公式及結(jié)果 4. 校核 齒根 彎曲 疲勞 強(qiáng)度 許用彎應(yīng)力 NSTFFFP YYSm inlim?? ? M p 22201???FP?M p a30022102???Fp?強(qiáng)度校核 11M P 4 7 9 0 0FPF??????? ??? 1輪彎曲強(qiáng)度足夠 21212M P FPFSFSFF YY???????? 2輪彎曲強(qiáng)度足夠 167。 錐齒輪傳動(dòng) δ2 O2 O2 O1 d2 ∑=90 176。 各作用力之間的關(guān)系 Ｆ t1= Ft2 Ｆ a1= Fr2 Ｆ r1= Fa2 (3)軸向力Ｆ a ：從小端指向大端。 117 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸。 dh= ds (鑄鐵 ) lh= (.~) ds ,并使 lh ≥b c= 。 ? = (~4) me 。 lh= (.~) ds c= (~)b 。 齒輪軸 x 圓柱齒輪： x 2 .5mn x 圓錐齒輪： x m 實(shí)心齒輪 dh= ds 。 式中： ψR(shí)=b/R， m為大端模數(shù) YFS根據(jù)當(dāng)量齒數(shù) zv（ zv=z/cosδ）由圖 1118查取。 當(dāng)量齒數(shù) zv——zv=z/cosδ δ 1 dm1 2 1112022mt dTF ?111 c o st a n ??tr FF ?圓周力 Ft： 徑向力 Fr： 軸向力 Fa： 111 s int a n ??ta FF ?輪齒所受總法向力 Fn可分解為三個(gè)分力 : ω 1 T1 Ft Fa Fr F’ Fn Ft F’ Fr Fa ?ta n139。由于錐齒輪沿齒寬方向截面大小不等，引起載荷沿齒寬方向分布不均，其受力和強(qiáng)度計(jì)算都相當(dāng)復(fù)雜，故一般以 齒寬中點(diǎn)的當(dāng)量直齒圓柱齒輪 作為計(jì)算基礎(chǔ)。 ～ 15176。 16） =179。 已知：電動(dòng)機(jī)的功率 P=, 轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,傳動(dòng)比 i12=， 齒輪單向工作 ， 工作機(jī)的載荷為輕微沖擊 ， 每天工作 16小時(shí) 。 螺旋角 β 選擇 傳動(dòng)平穩(wěn)性 ↑ ，承載能力 ↑ 軸向力增大，從而使軸承及傳動(dòng)裝置的 尺寸也相應(yīng)增大，同時(shí)傳動(dòng)效率降低 β ↑ 對(duì)傳動(dòng)影響 β選擇 ——應(yīng)視工作要求和加工精度而定。 ～ 20176。 HPtHEH uubdFZZZ ???b ??????? 11139。時(shí) ， 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 校核公式 為 FPFSnF YmbzKT ?? ??2111 9 0 0直齒圓柱齒輪的彎曲強(qiáng)度校核公式 1db d ???111 co s zmzmd nt ??? b代入 ， 32111 9 0 0FSFPdn YzKTm ??? ??—— 設(shè)計(jì)式 或 321FSFPdn YzKTm ???? ??YFS——為復(fù)合齒形系數(shù) ， 按當(dāng)量齒數(shù) Zv(Zv=Z/cos3β) 由圖 11—18查取 mm mm mn——法向模數(shù) ， mm 1） 設(shè)計(jì)式中 YFS/б FP取 YFS1/б FP1與 YFS2/б FP2中的 大值 說明： 2） mn應(yīng)圓整為 標(biāo)準(zhǔn)值 與直齒輪相比，條件相同時(shí)，斜齒輪的彎曲應(yīng)力 較小 ，滿足強(qiáng)度要求時(shí)所需的模數(shù)要小些，即斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度比直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 高 。 軸向力 Fa 注意：各力畫在作用點(diǎn) —— 齒寬中點(diǎn) β 方向：左、右旋 轉(zhuǎn)動(dòng)方向 Fa取決于 改變?nèi)我豁?xiàng)， Fa方向改變。 3）螺旋角大小相等 ,外嚙合時(shí)應(yīng)旋向相反，內(nèi)嚙合時(shí)應(yīng)旋向 相同 b1 = 177。 11－ 5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 復(fù)習(xí)：齒廓曲面的 形成 及嚙合特點(diǎn) 1 2 β b 嚙合面 基圓柱 漸開線螺旋