【正文】 系數(shù)，其值可按表45查取。表45 最小安全系數(shù)齒輪傳動的重要性SHminSFmin一般11齒輪失效會產(chǎn)生嚴重后果 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小齒輪相對于軸承的位置齒 面 硬 度軟齒面（硬度≤350HBS）硬齒面（硬度＞350HBS）對稱分布非對稱分布懸臂布置~~~~~~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。應用式（417）和式（418）進行彎曲疲勞強度計算時應注意以下幾點：(1)為了使計算得到的模數(shù)m能同時滿足一對嚙合傳動兩齒輪的彎曲強度條件，應將YFS1/[σF1]和YFS2/[σF2]中的較大值代入式（419）。(2)應將由式（419）計算得到的模數(shù)m圓整成標準值。傳遞動力的齒輪模數(shù)m一般應不小于2mm。(3)由于一對嚙合齒輪的齒面硬度和齒數(shù)不同，因此兩齒輪的許用應力和復合齒形系數(shù)也不相等，所以應使用式（418）分別驗算大、小齒輪的彎曲強度，即應使σF1≤[σF1]和σF2≤[σF2]。2．齒面接觸疲勞強度計算計算齒面接觸疲勞強度是為了防止發(fā)生齒面疲勞點蝕失效，其強度條件是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，應是線接觸，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|，接觸面上的局部應力，稱為接觸應力，此時，由該壓力引起的強度問題稱為接觸疲勞強度。圖417 平行圓柱體接觸應力簡圖一對漸開線齒輪嚙合時的狀況相當于以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。實踐證明，疲勞點蝕一般發(fā)生在兩齒輪嚙合的節(jié)線附近。因此，選取齒輪在節(jié)點處的接觸應力作為強度分析和計算依據(jù)。根據(jù)彈性力學接觸應力計算公式，經(jīng)整理后，得一對鋼制標準直齒輪圓柱齒輪齒面接觸疲勞強度校核公式為圖418 漸開線齒廓接觸應力計算簡圖 （420） （421）式中 σH———— 齒面接觸應力（MPa）； b———— 齒寬（mm）； d1————小齒輪分度圓直徑（mm）； T1————主動輪轉(zhuǎn)矩（Nmm）；［σH］————輪齒的許用接觸應力（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?。籗Hmin————齒根接觸強度的最小安全系數(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按齒面接觸疲勞強度條件，計算小齒輪直徑的設(shè)計公式 （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)計計算時，齒寬取小值。一對齒輪嚙合時，兩齒面接觸處的接觸應力相等，即σH1= σH2。但由于兩齒輪的材料及齒面硬度可能不同，兩齒輪的許用應力[σH1]和[σH2]也可能不同。故在接觸強度計算時，應取較小的許用應力值代入計算公式。如果設(shè)計一對非鋼制齒輪，則式中常數(shù)671應修正為671*ZE/，ZE為材料系數(shù)，可查表47選取。式（420）和式（422）中的正號用于外嚙合，負號用于內(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，應使大小齒輪強度趨于相等，故表中只取小齒輪材料優(yōu)于大齒輪材料的組合。齒輪傳動設(shè)計的主要內(nèi)容是:通過分析明確設(shè)計任務要求,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，如果提高齒輪傳動的重合度，使傳動平穩(wěn)，應適當增加齒輪齒數(shù)。因此，一般在滿足彎曲強度條件的前提下,齒數(shù)適當多些，模數(shù)取小些。對于閉式硬齒面齒輪傳動或開式傳動，齒數(shù)通常取z1 =17～30；對于閉式軟齒面齒輪傳動，通常取z1 =24～40。齒輪齒數(shù)的選取應滿足強度計算要求。一對嚙合傳動齒輪的齒數(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輪齒上。齒輪模數(shù)的確定應滿足齒輪的強度條件要求。并按表41選取標準值。對于一般齒輪傳動,常取i≤5～7；若i≥7，應采用多級傳動，以減少傳動裝置的尺寸。對于開式齒輪傳動，傳動比可以取得更大一些，imax = 8～12。一般情況下，齒輪的實際傳動比與名義傳動比的相對誤差允許值為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。但同時會使載荷在齒面上分布更不均勻，增大載荷系數(shù)K。因此，應合理選擇齒寬系數(shù)。支承剛性較好時，齒寬系數(shù)可以取大些，支承剛性較差時，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)計步驟雖然齒輪傳動的設(shè)計準則不同，但其設(shè)計步驟基本相同?，F(xiàn)在將一般設(shè)計步驟簡述如下:1．根據(jù)設(shè)計任務要求，選擇合適的齒輪材料、熱處理方法；2．根據(jù)設(shè)計準則；計算齒輪的模數(shù)m或分度圓直徑d1；3．確定齒輪傳動的主要參數(shù)和計算幾何尺寸；4．根據(jù)設(shè)計準則校核接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度；5．計算齒輪的圓周速度，確定齒輪精度；6．繪制齒輪零件圖。例42 試設(shè)計一級減速器中的直徑圓柱齒輪傳動，該減速器由電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)。傳遞功率P =11kW，主動齒輪轉(zhuǎn)速n1 = 980r/min，傳動比i=。解 減速器是閉式傳動，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)計算得[σF1]=550Mpa，[σF2]=380Mpa，[σH1]=700 Mpa，[σH2]=540Mpa。(2) 按接觸疲勞強度條件計算小齒輪直徑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)計算小齒輪直徑: (3) 確定齒輪的主要參數(shù)和計算幾何尺寸1)確定齒輪齒數(shù):取小齒輪z1=26，則大齒輪z2 = z1i==110,取Z2=110,傳動比誤差:△i =│i－│/i =│110/26－│%/ =＜3%，合格。i 為理論傳動比，i′為實際傳動比（i′= z2/z1）。2)確定齒輪模數(shù): m=d1/z1=，查表41取m = mm。3)計算齒輪傳動中心距:a = m (z1+z2)/2=(26+110)/2 mm =170 mm，中心距尺寸的尾數(shù)應為0或5。4)計算齒輪的幾何參數(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)計算從略。(4)校核齒輪傳動的彎曲疲勞強度 查圖415取標準齒輪(χ=0)的復合齒形系數(shù)YFS1=，YFS2 =；按式(417)驗算齒根彎曲疲勞強度σF1= = Mpa= Mpa＜[σF1]σF2=σF1 = Mpa = Mpa＜[σF2]經(jīng)驗算，齒根彎曲疲勞強度滿足要求，故合格。(5)計算齒輪的圓周速度，確定齒輪精度 齒輪的圓周速度查表48,根據(jù)圓周速度υ=，取齒輪傳動為8級精度。(6)繪制齒輪零件圖。（略）第六節(jié) 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計和齒輪傳動的維護齒輪(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，是通過強度計算確定的，而結(jié)構(gòu)設(shè)計主要確定輪輻、輪轂的形式和尺寸。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要同時考慮加工、裝配、強度、回用等多項設(shè)計準則，通過對輪輻、輪轂的形狀、尺寸進行變換，設(shè)計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結(jié)構(gòu)進行完善，有關(guān)細部結(jié)構(gòu)的具體尺寸數(shù)值，可參閱相關(guān)手冊。一、齒輪結(jié)構(gòu)可分成四種基本形式：齒輪軸對于直徑很小的齒輪，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))，則此處的強度可能不足，易發(fā)生斷裂，此時應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，軸也隨之報廢，不利于回用。故當x＞(圓柱齒輪)或x＞(錐齒輪)時，應將齒輪與軸分開制造。圖420 齒輪軸實心式齒輪當輪輻的寬度與齒寬相等時得到實心式齒輪結(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)對可靠性有特殊要求；(c)高速轉(zhuǎn)動時降低噪聲。為便于裝配和減少邊緣應力集中，孔邊及齒頂邊緣應切制倒角。對于錐齒輪，輪轂的寬度應大于齒寬，以利于加工時裝夾。 圖421 實心式齒輪腹板式齒輪當齒頂圓直徑da＞200～500mm時，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，以節(jié)省材料、減輕重量?？紤]到加工時夾緊及搬運的需要，腹板上常對稱的開出4～6個孔。直徑較小時，腹板式齒輪的毛坯常用可鍛材料通過鍛造得到，批量小時采用自由鍛(圖422)圖422腹板式齒輪輪輻式齒輪當齒頂圓直徑da＞400～1000mm時，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、齒輪傳動的潤滑與維護潤滑的作用：減少摩擦和磨損，降低噪聲幫助散熱和減少銹蝕等。（1）閉式齒輪傳動的潤滑v≤12m／s時，通常采用浸油（油浴或油池）潤滑 v＞12m／s時，采用噴油潤滑。 圖424 齒輪傳動潤滑（2）開式齒輪傳動的潤滑人工定期加油潤滑（3）選擇潤滑油選擇潤滑油時先根據(jù)齒輪的工作條件以及圓周速度查得運動粘度值，再根據(jù)選定的粘度確定潤滑油的牌號。（1）齒輪的正確安裝。(2)選用適合的潤滑劑，同時采用合理的潤滑方式，明確加油部位，加油量要合適。(3)一對新齒輪使用前，應先進行跑合運轉(zhuǎn)，即在空載和逐漸加載的方式下，至少要運轉(zhuǎn)十幾個小時。然后，洗凈箱體，更換潤滑油，才能進行滿載運轉(zhuǎn)使用。(4)保持良好的工作環(huán)境。(5)遵守操作規(guī)程，嚴防超載。(6)定期檢修，及早發(fā)現(xiàn)傳動失效或運轉(zhuǎn)不正。第五章 帶傳動帶傳動是通過中間撓性件帶與帶輪之間的摩擦，將主動軸的運動和轉(zhuǎn)矩傳給從動軸，它適合于遠距離傳動，且結(jié)構(gòu)簡單、維護方便。、成本低廉等優(yōu)點，因此在工程上得到了廣泛的應用。本任務主要是了解帶傳動的類型和特點、主要研究普通V帶和V帶輪的設(shè)計和尺寸選擇、并對帶傳動的工作能力進行分析、熟知帶傳動的張緊維護與安裝知識，對帶傳動的工作原理、特點、類型及應用有個全方面的認識。第一節(jié) 帶傳動概述一、 帶傳動的類型和特點帶傳動是一種應用很廣泛的機械傳動。當主動軸和從動軸相距較遠時,常采用這種傳動方式。 帶傳動由主動帶輪從動帶輪2和撓性帶3組成，借助帶與帶輪之間的摩擦或相互嚙合，將主動輪1的運動傳給從動輪2，如圖51所示。 帶傳動的類型根據(jù)工作原理不同，帶傳動可分為摩擦帶傳動和嚙合帶傳動兩類。1．摩擦帶傳動 摩擦帶傳動是依靠帶與帶輪之間的摩擦力傳遞運動的。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（見圖53a）；還有兩軸平行，轉(zhuǎn)向相反的交叉?zhèn)鲃樱ㄒ妶D53b）和兩軸在空間交錯90176。的半交叉?zhèn)鲃樱ㄒ妶D53c）。⑵V帶 V帶的橫截面為梯形，其工作面為兩側(cè)面。V帶傳動由一根或數(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帶傳動的摩擦力約為平帶傳動的三倍，能傳遞較大的載荷，故V帶傳動應用很廣泛。a） 平帶傳動 b）V帶傳動 c）多楔帶傳動 d）圓帶傳動圖52 帶傳動的類型⑶多楔帶 多楔帶相當于若干根V帶的組合（見圖52c）。傳遞功率大，傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，常用于