【文章內(nèi)容簡介】 準(zhǔn)中心距：m/2(z1+z2)。單個齒輪有固定的分度圓和分度圓壓力角而無嚙合角和節(jié)圓。兩齒輪嚙合時才有節(jié)圓合嚙合角。連續(xù)傳動的嚙合條件：實際嚙合長度/基圓齒距=重合度，一般取 ~。 基圓齒距= 實際嚙合線長度=（~）*。第三章 齒輪傳動過程中的常見問題 齒輪傳動的失效形式齒輪傳動的失效主要發(fā)生在輪齒部分，其常見失效形式有：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合和塑性變形等五種。齒輪其他部分（如齒圈、輪輻、輪轂等）失效很少發(fā)生，通常按經(jīng)驗設(shè)計。3輪齒在工作過程中，齒根部受較大的交變彎曲應(yīng)力，并且齒根圓角及切削刀痕產(chǎn)生應(yīng)力集中。當(dāng)齒根彎曲應(yīng)力超過材料的彎曲疲勞極限時，輪齒在受拉一側(cè)將產(chǎn)生疲勞裂紋，隨著裂紋的逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致輪齒疲勞折斷。齒寬較小的直齒輪常發(fā)生整齒折斷。齒寬較大的直齒輪，因制造裝配誤差易產(chǎn)生載荷偏置一端，導(dǎo)致局部折斷。斜齒輪及人字齒輪的接觸線是傾斜的，也容易產(chǎn)生局部折斷。輪齒受到短期過載或沖擊載荷的作用，會發(fā)生過載折斷。1）疲勞折斷。疲勞折斷是循環(huán)彎曲應(yīng)力作用的結(jié)果。2）過載折斷。是由于短時的嚴(yán)重過載或沖擊載荷，使齒輪因靜強(qiáng)度不足而發(fā)生的突然折斷。齒輪工作是齒輪廓曲面上將產(chǎn)生循環(huán)變化的接觸應(yīng)力。當(dāng)接觸應(yīng)力超過表層材料的接觸疲勞極限時，齒面就會出現(xiàn)疲勞點蝕。從觀察實際失效齒輪得知，疲勞點蝕一般多出現(xiàn)在齒根表面靠近線處。齒根的疲勞裂紋齒面疲勞點蝕是閉式軟齒面?zhèn)鲃拥闹饕问?。在開式傳動中，由于齒面磨損較快，在沒有形成疲勞點蝕之前，部分齒面已被磨掉，因而一般看不到點蝕現(xiàn)象。從宏觀上看，輪齒表面是十分光滑的。但從微觀上看，輪齒表面卻是凹凸不平的。正常工作時，齒面被潤滑油膜覆蓋著。在低速重載時，齒面間不易形成潤滑油膜；在高速重載時，由于嚙合區(qū)的溫度使?jié)櫥叙ざ冉档?，從而使?jié)櫥湍て屏?。這些均會導(dǎo)致兩齒面金屬直接接觸，出現(xiàn)峰點黏著現(xiàn)象。隨著齒面的相對滑動，黏著點被撕脫，從而在較軟齒面上留下與滑動方向一致的粘撕溝痕。齒面點蝕和膠合齒輪傳動時，由于兩齒輪廓間的相對滑動，在載荷作用下齒面會產(chǎn)生磨粒磨損?；覊m、污物、金屬微粒進(jìn)入嚙合齒面間也會起到磨粒作用，產(chǎn)生磨粒磨損。在開式傳動中，齒輪暴露在外，齒面磨粒磨損是齒輪失效的主要形式。齒面磨損嚴(yán)重時，不僅失去正確的齒形，而且齒輪變薄，易引起折斷。在重載作用下，較軟的齒面在節(jié)線處產(chǎn)生局部塑性變形，使齒面失去正確的齒形。這種失效形式多發(fā)生在低速、重載和啟動頻繁的軟齒面?zhèn)鲃又?。在齒面設(shè)計中，除遵4循正確的設(shè)計準(zhǔn)則外，提高齒面硬度、降低齒面粗糙度值、增大齒根過渡曲線圓角半徑、選用黏度較大的潤滑油，均可減少或避免上述的失效形式的發(fā)生。 設(shè)計準(zhǔn)則齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則依照失效形式而定。對于一般用途的齒輪傳動，通常只按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計計算。在閉式齒輪傳動中，齒面點蝕和輪齒折斷兩種失效形式均可能發(fā)生，所以需計算兩種強(qiáng)度。對于閉式軟齒輪傳動，其抗點能力比較低，所以一般先按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，在校核其彎曲疲勞強(qiáng)度；對于閉式硬齒面齒輪傳動，其抗點蝕能力較高，所以一般先按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，再校核其接觸疲勞強(qiáng)度。在開式齒輪傳動中，主要失效形式是齒面磨粒磨損和齒面折斷。因為目前齒面磨損尚無可靠的計算方法，所以一般只計算出模數(shù)增大 10%——15%，然后再取標(biāo)準(zhǔn)值。1）許用接觸應(yīng)力。極限應(yīng)力 安全系數(shù)許用接觸應(yīng)力2）計算小齒輪分度圓直徑。 小齒輪轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù) 載荷系數(shù) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 彈性系數(shù) 小齒輪直徑。齒數(shù) 模數(shù) 分度圓直徑 中心距 齒寬極限應(yīng)力 安全系數(shù) 許用切應(yīng)力 齒輪的材料及熱處理由齒輪的失效形式可知，齒面應(yīng)具有較高的抗點蝕、耐磨損、抗膠合以及抗塑性變形的能力，齒根要有較高的抗折斷能力。因此，齒輪材料應(yīng)具有齒面硬度高、齒芯韌性好的基本功能。此外還應(yīng)具有良好的加工性能，以便獲得較高的表面質(zhì)量和精度，而且熱處理變形小。常用的齒輪材料是鍛鋼，其次是鑄鋼和鑄鐵，某些情況下，也采用非金屬材料，如尼龍、聚甲醛等。鋼制齒輪毛坯一般用鍛造方法獲得，鍛鋼金屬內(nèi)部組織細(xì)密。按齒面硬度不同齒輪可分為軟齒面齒輪和硬齒面齒輪兩種。1）軟齒面齒輪。軟齒面齒輪的齒面硬度≤350HBS。這類齒輪通常用5340Cr、35SiMn 等中碳鋼和中碳合金鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火后在進(jìn)行切削精加工。由于小齒輪轉(zhuǎn)速高于大齒輪，即小齒輪的輪齒嚙合次數(shù)較大齒輪多，并且在標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動中，小齒輪齒根厚度較小，所以小齒輪的齒面硬度最好比大齒輪齒面硬度高出 HBS30，多用于對強(qiáng)度、硬度和精確度沒有過高要求的一般機(jī)械中2）硬齒面齒輪。硬齒面齒輪的齒面硬度大于 350HBS。這類齒輪通常用20Cr、20CrMnTi 等低碳合金鋼經(jīng)表面滲碳淬火，或 440Cr 等中碳鋼、中碳合金鋼經(jīng)表面淬火，進(jìn)行最終熱處理。為了消除熱處理引起的輪齒變形，還需對輪齒進(jìn)行磨削和研磨。這類齒輪制造工藝復(fù)雜，多用于高速、重載、要求尺寸和重量較小的機(jī)械中，如航空發(fā)動機(jī)、機(jī)床、汽車及拖拉機(jī)等。當(dāng)齒輪結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，或直徑大于 400mm 以上，齒輪毛坯不易鍛造時，可采用鑄鋼，如 ZG270500、ZG31057ZG340640 等。因為鑄造收縮率大，內(nèi)應(yīng)力大，所以需進(jìn)行正火或回火處理，以消除其內(nèi)應(yīng)力鑄鐵中的石墨有自潤滑作用。但其抗彎強(qiáng)度和抗沖擊能力較低，所以鑄鐵主要用語吧開式、低速輕載、無沖擊及尺寸較大的齒輪傳動中常用的鑄鐵有 HT200、HT300 和QT5007 等。下表為常見的齒輪材料。幾種常見的齒輪材料材料 熱處理方法 齒面硬度接觸疲勞極限δHim/MPa彎曲疲勞極限δFim/MPa正火 HBS162217調(diào)質(zhì) HBS217286+380 +27545表面淬火 HRC4050 10HRC+670HRC＜52 時，+195HRC≥52 時，740調(diào)質(zhì) HBS240285 +350 +38040Cr表面淬火 HBS4855 10HBC+670HRC＜52 時，+195HRC≥52 時，740620Cr 滲碳淬火 HRC5662 1500 860ZG310570 正火 HBS163207 +320 +220HT300 — HBS187255 HBS+135 +20QT5007 — HBS147241 +240 +220注：（1）本表是根據(jù) GB/T10063—1988 按 MQ 級（中等質(zhì)量要求）編制的。（2）疲勞極限計算式中的 HBS 和 HRC 分別表示布氏和洛氏硬度值，齒面硬度列表中HBS 和 HRC 為硬度單位。第四章 齒輪加工工藝過程分析 設(shè)計中的結(jié)構(gòu)問題齒輪的結(jié)構(gòu)因直徑不同而異，常用的結(jié)構(gòu)類型有一下幾種：對于直徑較小的鋼制圓柱齒輪，若齒根圓至鍵槽的距離 e≤（）mn（mn 為法面模數(shù)）時；對于圓錐齒輪，若小端齒根圓至鍵槽底部的距離 e≤（）m（m 為大端模數(shù)）時，皆應(yīng)將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸，此種齒輪軸常用鍛造毛坯。當(dāng)e 值超過上述尺寸時，則應(yīng)將齒輪與軸分開制造。如下圖當(dāng)齒頂圓直徑 da ≤200mm 時，可采用實體式結(jié)構(gòu)，此種齒輪常用鍛鋼制造。如下7圖當(dāng)頂圓直徑 da=200500 時，為減輕質(zhì)量，可采用腹板式結(jié)構(gòu)，腹板上開孔的數(shù)目按結(jié)構(gòu)尺寸大小及需要而定。在圖（a）中，D1=；D2=da10mn；D0=（D1+D2） ；do=（D2D1） ；S=，但不小于 10mm；當(dāng) b=（）ds 時，取 L=d，否則 L=（）ds。在圖（b）中，D1=；D2 由結(jié)構(gòu)固定；D0=（D1+D2） ；