【正文】 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。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 （一）輪齒的受力分析 圓周力： 徑向力： 各作用力的方向： O2 ω2 O1 ω1 T1 d1 2 d2 2 α Ft1 Fr1 Fn1 Fn2 167。 （三）齒面接觸疲勞強度計算 222121211111EELF caH ????????????赫茲公式： 167。 66 齒輪傳動的設(shè)計參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 （二）齒輪的許用應(yīng)力 MP aSK N ][ l i m?? ?許用應(yīng)力的計算通式： σ Hlim 接觸疲勞強度極限值 , 查 圖 68 SH 疲勞強度安全系數(shù)，取 :SH=1 K HN考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的齒面接觸疲勞壽命系數(shù)，查 圖 66 167。 （三）齒根彎曲疲勞 強度計算 潘存云教授研制 斜齒輪齒面上的接觸線為一斜線。 167。 直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時，可將齒輪與軸做成一體，稱為 齒輪軸 。 但不小于 10 mm δ = (.~4) mn ,但不小于 8 mm h1 = ds 。 167。 當(dāng) v 12 m/s 時，采用油泵噴油潤滑 。 s = 。 2. 傳動中，若同時有圓錐齒輪和圓柱齒輪，應(yīng)將錐齒輪傳動布置在高速級，以減小其尺寸。 67 斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 特別注意： 斜齒輪的 [σ H] 取法與直齒輪不同！ e1 P e2 接觸疲勞強度同時取決于大、小齒輪 [ζH] =（ [ζH] 1 + [ζH] 2 ） / 2 原因分析： 即使大齒輪的齒根部分 e2P段出現(xiàn)點蝕，而導(dǎo)致載荷向齒頂面 e1P段轉(zhuǎn)移，只要不超出承載能力，大齒輪的齒頂面和小齒輪的齒面也不會出現(xiàn)點蝕而導(dǎo)致傳動的失效。 （二） 計算載荷 εαpbt εαpbt L為參與嚙合接觸線長度之和。 mmZuuKTdHEd3211 ][????????????? M P azbmYYKTFSaFaF ][2121 ?? ??mm][zψ YYKTmFdSaFa32112?? M PauubdKTZE ][H211H ?? ????mm][zψ YYKTmFdSaFa32112??（一）設(shè)計參數(shù)的選擇 1．壓力角 α的選擇 2．齒數(shù)的選擇 z1↑ m↓ 重合度 e↑ →傳動平穩(wěn) 抗彎曲疲勞強度降低 齒高 h ↓ →切削量 ↓ 、 滑動率 ↓ 一般情況下?。?α =20176。 m↑， 彎曲疲勞強度 ↑。 64 齒輪傳動的計算載荷 受力變形 制造誤差 安裝誤差 附加動載荷 輪齒變形和誤差還會引起附加動載荷 ，且精度越低，圓周速度越高，動載荷越大。 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。點蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越硬，抗點蝕能力越強。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 167。 67 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 本章學(xué)習(xí)的基本要求： （一）熟練掌握的內(nèi)容 1）齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(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度計算的理論依據(jù)、計算公式及公式中各參數(shù)的物理意義、公式的運用； 5）直齒錐齒輪強度計算 （二）一般了解的內(nèi)容 1）圓柱齒輪和錐齒輪強度計算公式的推導(dǎo)； 2）齒輪傳動的計算載荷 本章的重點： 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計原理及強度計算方法 （一）齒輪傳動的特點： ▲ 傳動效率高 η 可達(dá) 99％； ▲ 結(jié)構(gòu)緊湊 。 措施： 1. 提高齒面硬度 2. 減小齒面粗糙度 3. 增加潤滑油粘度 低速 4. 加抗膠合添加劑 高速 167。 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，其配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保 持在 30 ~ 50HBS或更多。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 （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 齒輪強度計算是根據(jù)齒輪可能出現(xiàn)的失效形式來進(jìn)行的。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 222121 1111EEZ E??? ?????令 彈性影響系數(shù)，見表 63 21111??? ???LFp caca ?綜合曲率 計算載荷 ? ?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。 66 齒輪傳動的設(shè)計參數(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 彎曲疲勞強度極限值 , 查圖 69 SF 疲勞強度安全系數(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。 輪齒的失效形式 : ?局部折斷 167。 68 標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪傳動的強度計算 （一）設(shè)計參數(shù) 大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值， 21211212 c ot ?? tgddddzzumm ?????222122 ?????????????? ddR錐距： R d 1 d2 B B/2 δ 1 δ 2 dm2 d m1 R ??RbRdddd 22m11m ???當(dāng)量齒輪的錐距： Rm=R 兩個三角形相似 令： ?R=b/R齒寬系數(shù) 　)( Rm ??? dd?R = ~ R d 1 d2 B B/2 δ 1 δ 2 dm2 d m1 167。否則可能引起 輪緣斷裂。 h2 = h1 。 610 齒輪傳動的潤滑和效率 表 69 齒輪傳動潤滑油粘度薦用值 塑料 鑄鐵、青銅 齒輪材料 強度極限 圓周速度 v (m/s) 運動粘度 v/cSt（ 40℃ ） 滲碳或 表面淬火鋼 鋼 350 5~ ~25 25 ~5 1~ ~1 220 150 100 80 55 450~1000 1000~1250 1250~1580 500 350 220 150 100 80 500 500 350 220 150 100 900 500 500 350 220 150 55 80 100 167。 當(dāng) v≤ 12 m/s 時，采用油池潤滑 。 lh= (.~) ds ； c = ( ~ )b 。 68 標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪傳動的強度計算 注意： 1. 錐齒輪的制造工藝較復(fù)雜，尺寸大時加工更加困難，因此設(shè)計時應(yīng)注意減小尺寸。 ) 167?！?20186。 軟齒面閉式齒輪傳動： 按接觸強度進(jìn)行設(shè)計，按彎曲強度校核： 硬齒面閉式齒輪傳動： 按彎曲強度進(jìn)行設(shè)計，按接觸強度校核 : 開式齒輪傳動： 按彎曲強度設(shè)計。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 注意： 由設(shè)計公式可見，當(dāng)齒輪的 材料 、 u 、 φd已給定時，影響齒輪彎曲強度的主要因素是模數(shù) m。 167。 63 齒輪材料及選用原則 常用 齒輪 材料 鍛鋼 鑄鋼 鑄鐵 常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒輪材料； 適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。 62 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 潘存云教授研制 齒面接觸疲勞 齒面接觸應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，當(dāng)超過疲勞極限時，表面產(chǎn)生微裂紋、高壓油擠壓使裂紋擴(kuò)展、微粒剝落。 64 齒輪傳動的計算載荷 167。 ▲ 工作可靠，壽命長； ▲ 傳動比穩(wěn)定 。 62 輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷 失效形式 一、輪齒的失效形式 齒面膠合 齒面磨損 措施： ，清潔環(huán)境 (磨粒磨損 ) 齒面點蝕 167。 4) 合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工 作的齒輪； 5) 航空齒輪要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處 理的高強度合金鋼； 167。在一般閉式齒輪傳動中，輪齒的失效主要是齒面接觸疲勞點蝕和輪齒彎曲疲勞折斷。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 ρ2 2s in111?? dCN ??2s in222?? dCN ?? 齒根部分靠近節(jié)點處最容易發(fā)生點蝕，故取節(jié)點處的應(yīng)力作為計算依據(jù)。 66 齒輪傳動的設(shè)計參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 2. 彎曲疲勞許用應(yīng)力 : MP aSKFEFNFF ][?? ?說明 : lim 在 MQ ~ ML之間查取； 2. 按外插法查取相應(yīng)的 σlim 。 67 斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 強度計算： ? 按輪齒的法面當(dāng)量齒輪進(jìn)行的 YFa 齒 形系數(shù)； 直齒輪與斜齒輪彎曲強度計算的對比： YSa應(yīng) 力校正系數(shù)； Yβ 螺旋角影響系數(shù) 一般取 － 。 68