【正文】 后果 圖416 齒輪材料的σFlim值令齒寬系數(shù)ψd =b/d1，則將ψd代入式（417），整理得齒輪模數(shù)m（mm）的計(jì)算式m ≥ (419）齒寬系數(shù)ψd可按表46選取。表46 齒寬系數(shù)ψd小齒輪相對(duì)于軸承的位置齒 面 硬 度軟齒面（硬度≤350HBS）硬齒面（硬度＞350HBS）對(duì)稱分布非對(duì)稱分布懸臂布置~~~~~~注：直齒圓柱齒輪取小值，斜齒圓柱齒輪取大值，載荷穩(wěn)定、軸的剛度大取大值，反之取小值。應(yīng)用式（417）和式（418）進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)為了使計(jì)算得到的模數(shù)m能同時(shí)滿足一對(duì)嚙合傳動(dòng)兩齒輪的彎曲強(qiáng)度條件，應(yīng)將YFS1/[σF1]和YFS2/[σF2]中的較大值代入式（419）。(2)應(yīng)將由式（419）計(jì)算得到的模數(shù)m圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。傳遞動(dòng)力的齒輪模數(shù)m一般應(yīng)不小于2mm。(3)由于一對(duì)嚙合齒輪的齒面硬度和齒數(shù)不同，因此兩齒輪的許用應(yīng)力和復(fù)合齒形系數(shù)也不相等，所以應(yīng)使用式（418）分別驗(yàn)算大、小齒輪的彎曲強(qiáng)度，即應(yīng)使σF1≤[σF1]和σF2≤[σF2]。2．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度是為了防止發(fā)生齒面疲勞點(diǎn)蝕失效，其強(qiáng)度條件是σH≤[σH]。圖417所示，兩曲率半徑不同的平行圓柱體，無載荷接觸時(shí)，應(yīng)是線接觸，作用一法向力Fn后，接觸表面在壓力作用下產(chǎn)生彈性變形，變?yōu)槊娼佑|，接觸面上的局部應(yīng)力，稱為接觸應(yīng)力，此時(shí)，由該壓力引起的強(qiáng)度問題稱為接觸疲勞強(qiáng)度。圖417 平行圓柱體接觸應(yīng)力簡圖一對(duì)漸開線齒輪嚙合時(shí)的狀況相當(dāng)于以N N 2為圓心，ρρ2為半徑的兩圓柱體的接接觸情況（見圖418），法向力Fn作用于輪齒上。實(shí)踐證明，疲勞點(diǎn)蝕一般發(fā)生在兩齒輪嚙合的節(jié)線附近。因此，選取齒輪在節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力作為強(qiáng)度分析和計(jì)算依據(jù)。根據(jù)彈性力學(xué)接觸應(yīng)力計(jì)算公式，經(jīng)整理后，得一對(duì)鋼制標(biāo)準(zhǔn)直齒輪圓柱齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式為圖418 漸開線齒廓接觸應(yīng)力計(jì)算簡圖 （420） （421）式中 σH———— 齒面接觸應(yīng)力（MPa）； b———— 齒寬（mm）； d1————小齒輪分度圓直徑（mm）； T1————主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩（Nmm）；［σH］————輪齒的許用接觸應(yīng)力（MPa）；K————載荷系數(shù)，由表214選??； u————齒數(shù)比，u = ； ψd————齒寬系數(shù)，ψd=b/d1，其中b為齒寬，單位為mm，ψd可按表46選取；SHmin————齒根接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，其值可按表45查取。若將b =ψd代入式（420），經(jīng)整理得直齒圓柱齒輪傳動(dòng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件，計(jì)算小齒輪直徑的設(shè)計(jì)公式 （422）考慮到齒輪制造和安裝誤差，通常取小齒輪齒寬b1比大齒輪齒寬b2寬5~10mm，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，齒寬取小值。一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，兩齒面接觸處的接觸應(yīng)力相等，即σH1= σH2。但由于兩齒輪的材料及齒面硬度可能不同，兩齒輪的許用應(yīng)力[σH1]和[σH2]也可能不同。故在接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)取較小的許用應(yīng)力值代入計(jì)算公式。如果設(shè)計(jì)一對(duì)非鋼制齒輪，則式中常數(shù)671應(yīng)修正為671*ZE/，ZE為材料系數(shù)，可查表47選取。式（420）和式（422）中的正號(hào)用于外嚙合，負(fù)號(hào)用于內(nèi)嚙合。表47 材料系數(shù)ZE小齒輪材料大齒輪材料鋼鑄鋼球墨鑄鐵灰鑄鐵鋼鑄鋼球墨鑄鐵灰鑄鐵注:通常，應(yīng)使大小齒輪強(qiáng)度趨于相等，故表中只取小齒輪材料優(yōu)于大齒輪材料的組合。齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是:通過分析明確設(shè)計(jì)任務(wù)要求,合理選擇材料和熱處理方法,確定齒輪主要參數(shù)、幾何尺寸、結(jié)構(gòu)形式、精度等級(jí)等，最后繪制齒輪零件圖。1 參數(shù)選擇齒輪不根切的最小齒數(shù)為17，如果允許少量根切，齒數(shù)可以減少到14。但是，如果提高齒輪傳動(dòng)的重合度，使傳動(dòng)平穩(wěn)，應(yīng)適當(dāng)增加齒輪齒數(shù)。因此，一般在滿足彎曲強(qiáng)度條件的前提下,齒數(shù)適當(dāng)多些，模數(shù)取小些。對(duì)于閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)或開式傳動(dòng)，齒數(shù)通常取z1 =17～30；對(duì)于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，通常取z1 =24～40。齒輪齒數(shù)的選取應(yīng)滿足強(qiáng)度計(jì)算要求。一對(duì)嚙合傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)z1和z2最好互為質(zhì)數(shù)，以防止輪齒的磨損集中在幾個(gè)輪齒上。齒輪模數(shù)的確定應(yīng)滿足齒輪的強(qiáng)度條件要求。并按表41選取標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于一般齒輪傳動(dòng),常取i≤5～7；若i≥7，應(yīng)采用多級(jí)傳動(dòng)，以減少傳動(dòng)裝置的尺寸。對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比可以取得更大一些，imax = 8～12。一般情況下，齒輪的實(shí)際傳動(dòng)比與名義傳動(dòng)比的相對(duì)誤差允許值為177。3%。3齒寬系數(shù)Ψd由式(419)和式(422)可知，增大齒寬系數(shù)，可以提高齒輪承載能力，減小分度圓直徑。但同時(shí)會(huì)使載荷在齒面上分布更不均勻，增大載荷系數(shù)K。因此，應(yīng)合理選擇齒寬系數(shù)。支承剛性較好時(shí)，齒寬系數(shù)可以取大些，支承剛性較差時(shí)，齒寬系數(shù)可以取小些。一般直齒圓柱齒輪的齒寬系數(shù)可參考表46選取。2 設(shè)計(jì)步驟雖然齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不同，但其設(shè)計(jì)步驟基本相同。現(xiàn)在將一般設(shè)計(jì)步驟簡述如下:1．根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，選擇合適的齒輪材料、熱處理方法；2．根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；計(jì)算齒輪的模數(shù)m或分度圓直徑d1；3．確定齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)和計(jì)算幾何尺寸；4．根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則校核接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度；5．計(jì)算齒輪的圓周速度，確定齒輪精度；6．繪制齒輪零件圖。例42 試設(shè)計(jì)一級(jí)減速器中的直徑圓柱齒輪傳動(dòng)，該減速器由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)。傳遞功率P =11kW，主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速n1 = 980r/min，傳動(dòng)比i=。解 減速器是閉式傳動(dòng)，可以采用齒面硬度≤350HBS的軟齒面鋼制齒輪。(1) 選擇齒輪材料，確定熱處理方法 該齒輪傳動(dòng)無特殊要求，故可采用普通齒輪材料，根據(jù)表43，并考慮小齒輪的齒面硬度大于大齒輪的齒面硬度30～50HBS的要求，選小齒輪的材料42SiMn，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217～286HBS，大齒輪的材料45鋼，正火處理。齒面硬度170～210HBS。查圖416得σFlim1=550Mpa，σFlim2=380Mpa，查表45取SFmin =1。查圖416得σHlim1=700 Mpa，σHlim2=540Mpa，查表45取SHmin=1。由式(417)計(jì)算得[σF1]=550Mpa，[σF2]=380Mpa，[σH1]=700 Mpa，[σH2]=540Mpa。(2) 按接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算小齒輪直徑d1 首先確定式(422)中各參數(shù):查表(44)取K=,查表(46)取ψd=1，u =i=，T1=106 P/n1=10611/980Nmm =107194Nmm。[σH]使用較小的[σH2]=540Mpa。按公式(422)計(jì)算小齒輪直徑: (3) 確定齒輪的主要參數(shù)和計(jì)算幾何尺寸1)確定齒輪齒數(shù):取小齒輪z1=26，則大齒輪z2 = z1i==110,取Z2=110,傳動(dòng)比誤差:△i =│i－│/i =│110/26－│%/ =＜3%，合格。i 為理論傳動(dòng)比，i′為實(shí)際傳動(dòng)比（i′= z2/z1）。2)確定齒輪模數(shù): m=d1/z1=，查表41取m = mm。3)計(jì)算齒輪傳動(dòng)中心距:a = m (z1+z2)/2=(26+110)/2 mm =170 mm，中心距尺寸的尾數(shù)應(yīng)為0或5。4)計(jì)算齒輪的幾何參數(shù):分度圓直徑d1= mz1=26 mm,d 2= mz2 =110 mm =275 mm。齒寬b =ψdd 1 =165=65 mm，取b 2 =65 mm,b1=70 mm。其他幾何參數(shù)計(jì)算從略。(4)校核齒輪傳動(dòng)的彎曲疲勞強(qiáng)度 查圖415取標(biāo)準(zhǔn)齒輪(χ=0)的復(fù)合齒形系數(shù)YFS1=，YFS2 =；按式(417)驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度σF1= = Mpa= Mpa＜[σF1]σF2=σF1 = Mpa = Mpa＜[σF2]經(jīng)驗(yàn)算，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，故合格。(5)計(jì)算齒輪的圓周速度，確定齒輪精度 齒輪的圓周速度查表48,根據(jù)圓周速度υ=，取齒輪傳動(dòng)為8級(jí)精度。(6)繪制齒輪零件圖。（略）第六節(jié) 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪傳動(dòng)的維護(hù)齒輪(包括圓柱齒輪和錐齒輪)的主參數(shù)，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、齒高、螺旋角、分度圓直徑等，是通過強(qiáng)度計(jì)算確定的，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要確定輪輻、輪轂的形式和尺寸。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要同時(shí)考慮加工、裝配、強(qiáng)度、回用等多項(xiàng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，通過對(duì)輪輻、輪轂的形狀、尺寸進(jìn)行變換，設(shè)計(jì)出符合要求的齒輪結(jié)構(gòu)。齒輪的直徑大小是影響輪輻、輪轂形狀尺寸的主要因素，通常是先根據(jù)齒輪直徑確定合適的結(jié)構(gòu)形式，然后再考慮其他因素對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，有關(guān)細(xì)部結(jié)構(gòu)的具體尺寸數(shù)值，可參閱相關(guān)手冊(cè)。一、齒輪結(jié)構(gòu)可分成四種基本形式：齒輪軸對(duì)于直徑很小的齒輪，如果從鍵槽底面到齒根的距離x過小(如圓柱齒輪x≤，錐齒輪x≤，、m為模數(shù))，則此處的強(qiáng)度可能不足，易發(fā)生斷裂，此時(shí)應(yīng)將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸(圖323)，齒輪與軸的材料相同。值得注意的是，齒輪軸雖簡化了裝配，但整體長度大，給輪齒加工帶來不便，而且，齒輪損壞后，軸也隨之報(bào)廢，不利于回用。故當(dāng)x＞(圓柱齒輪)或x＞(錐齒輪)時(shí)，應(yīng)將齒輪與軸分開制造。圖420 齒輪軸實(shí)心式齒輪當(dāng)輪輻的寬度與齒寬相等時(shí)得到實(shí)心式齒輪結(jié)構(gòu)(圖324)，它的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便。適用條件：(a)齒頂圓直徑da≤200mm；(b)對(duì)可靠性有特殊要求；(c)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)降低噪聲。為便于裝配和減少邊緣應(yīng)力集中，孔邊及齒頂邊緣應(yīng)切制倒角。對(duì)于錐齒輪，輪轂的寬度應(yīng)大于齒寬，以利于加工時(shí)裝夾。 圖421 實(shí)心式齒輪腹板式齒輪當(dāng)齒頂圓直徑da＞200～500mm時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，以節(jié)省材料、減輕重量。考慮到加工時(shí)夾緊及搬運(yùn)的需要，腹板上常對(duì)稱的開出4～6個(gè)孔。直徑較小時(shí)，腹板式齒輪的毛坯常用可鍛材料通過鍛造得到，批量小時(shí)采用自由鍛(圖422)圖422腹板式齒輪輪輻式齒輪當(dāng)齒頂圓直徑da＞400～1000mm時(shí)，為減輕重量，可做成輪輻式鑄造齒輪(圖423)，輪輻剖面常為+字形。圖423輪輻式齒輪二、齒輪傳動(dòng)的潤滑與維護(hù)潤滑的作用：減少摩擦和磨損，降低噪聲幫助散熱和減少銹蝕等。（1）閉式齒輪傳動(dòng)的潤滑v≤12m／s時(shí)，通常采用浸油（油浴或油池）潤滑 v＞12m／s時(shí)，采用噴油潤滑。 圖424 齒輪傳動(dòng)潤滑（2）開式齒輪傳動(dòng)的潤滑人工定期加油潤滑（3）選擇潤滑油選擇潤滑油時(shí)先根據(jù)齒輪的工作條件以及圓周速度查得運(yùn)動(dòng)粘度值，再根據(jù)選定的粘度確定潤滑油的牌號(hào)。（1）齒輪的正確安裝。(2)選用適合的潤滑劑，同時(shí)采用合理的潤滑方式，明確加油部位，加油量要合適。(3)一對(duì)新齒輪使用前，應(yīng)先進(jìn)行跑合運(yùn)轉(zhuǎn)，即在空載和逐漸加載的方式下，至少要運(yùn)轉(zhuǎn)十幾個(gè)小時(shí)。然后，洗凈箱體，更換潤滑油，才能進(jìn)行滿載運(yùn)轉(zhuǎn)使用。(4)保持良好的工作環(huán)境。(5)遵守操作規(guī)程，嚴(yán)防超載。(6)定期檢修，及早發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)失效或運(yùn)轉(zhuǎn)不正。第五章 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)是通過中間撓性件帶與帶輪之間的摩擦，將主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩傳給從動(dòng)軸，它適合于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，且結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便。、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此在工程上得到了廣泛的應(yīng)用。本任務(wù)主要是了解帶傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)、主要研究普通V帶和V帶輪的設(shè)計(jì)和尺寸選擇、并對(duì)帶傳動(dòng)的工作能力進(jìn)行分析、熟知帶傳動(dòng)的張緊維護(hù)與安裝知識(shí)，對(duì)帶傳動(dòng)的工作原理、特點(diǎn)、類型及應(yīng)用有個(gè)全方面的認(rèn)識(shí)。第一節(jié) 帶傳動(dòng)概述一、 帶傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)帶傳動(dòng)是一種應(yīng)用很廣泛的機(jī)械傳動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)軸和從動(dòng)軸相距較遠(yuǎn)時(shí),常采用這種傳動(dòng)方式。 帶傳動(dòng)由主動(dòng)帶輪從動(dòng)帶輪2和撓性帶3組成，借助帶與帶輪之間的摩擦或相互嚙合，將主動(dòng)輪1的運(yùn)動(dòng)傳給從動(dòng)輪2，如圖51所示。 帶傳動(dòng)的類型根據(jù)工作原理不同，帶傳動(dòng)可分為摩擦帶傳動(dòng)和嚙合帶傳動(dòng)兩類。1．摩擦帶傳動(dòng) 摩擦帶傳動(dòng)是依靠帶與帶輪之間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)的。按帶的橫截面形狀不同可分為四種類型，如圖52所示。圖51 工作原理圖⑴平帶 平帶的橫截面為扁平矩形，其工作面為內(nèi)表面（見圖52a）。常用的平帶為橡膠帆布帶。平帶傳動(dòng)的形式一般有三種：最常用的是兩軸平行，轉(zhuǎn)向相同的開口傳動(dòng)（見圖53a）；還有兩軸平行，轉(zhuǎn)向相反的交叉?zhèn)鲃?dòng)（見圖53b）和兩軸在空間交錯(cuò)90176。的半交叉?zhèn)鲃?dòng)（見圖53c）。⑵V帶 V帶的橫截面為梯形，其工作面為兩側(cè)面。V帶傳動(dòng)由一根或數(shù)根V帶和帶輪組成（見圖52b）。V帶與平帶相比，由于正壓力作用在楔形截面的兩側(cè)面上，在同樣的張緊力條件下，V帶傳動(dòng)的摩擦力約為平帶傳動(dòng)的三倍，能傳遞較大的載荷，故V帶傳動(dòng)應(yīng)用很廣泛。a） 平帶傳動(dòng) b）V帶傳動(dòng) c）多楔帶傳動(dòng) d）圓帶傳動(dòng)圖52 帶傳動(dòng)的類型⑶多楔帶 多楔帶相當(dāng)于若干根V帶的組合（見圖52c）。傳遞功率大，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，常用于要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合，特別是需要V帶根數(shù)多的場合。⑷圓帶 圓帶的橫截面為圓形，一般用皮革或棉繩制成（見圖52c）。圓帶傳動(dòng)只能傳遞較小的功率，如