【正文】 (da ＞ 500mm) 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 5． 焊接齒輪 如果單件或小批生產(chǎn)大型齒輪可采用焊接結(jié)構(gòu)。 h2 = h1 。 ? = (~4) me 。 ? = (~4) me 。 δ =(.~4) mn ,但不小于 8 mm d0和 d按結(jié)構(gòu)取定。 1. 齒輪軸 二、常見的結(jié)構(gòu)形式 圓錐齒輪軸 圓柱齒輪軸 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 2. 實(shí)體式齒輪 (da≤160～ 200mm) e 圓柱齒輪： e mn e 圓錐齒輪： e m 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 d d0 b d s d h d a 斜度 1:10 lh δ c dh= ds 。 ?方法： 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主 ? 即在綜合考慮齒輪幾何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及經(jīng)濟(jì)性等各方面因素的基礎(chǔ)上， 按齒輪的直徑大小 ，選定合適的 結(jié)構(gòu)形式 ，再 根據(jù)推薦的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 a）浸油潤(rùn)滑 b）噴油潤(rùn)滑 理由： 1)v過(guò)高，油 被甩走 ，不能進(jìn)入嚙合區(qū)； 2)攪油過(guò)于激烈，使 油溫升高 ，降低潤(rùn)滑性能； 3)攪起 箱底沉淀的 雜質(zhì) ，加劇輪齒的磨損。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 在選擇潤(rùn)滑油時(shí)，先根據(jù)齒輪的 載荷 及 圓周速度 由表 413查得運(yùn)動(dòng)粘度值，再根據(jù)選定的粘度值確定潤(rùn)滑油的牌號(hào)。 表 44 使用系數(shù) KA 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 動(dòng)載系數(shù) Kv按比直齒輪低一級(jí)精度選取。 不均勻 傳送的帶式輸送機(jī)或板式 輸送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重 型升降機(jī)、工業(yè)與礦用風(fēng)機(jī)、重 型離心機(jī)、變密度材料攪拌機(jī)。sinδ1=cosδ2 cosδ1=sinδ2 徑向力指向各自的軸心； 當(dāng) δ1+δ2 = 90? 時(shí)，有： Fr1 =Fa2 Fa1 =Fr2 于是有： Fn α α α δ1 δ1 ?c ostnFF ?汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 在圖示減速器的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖中，圓柱齒輪均為斜齒，已給出主動(dòng)件的轉(zhuǎn)向，為使 Ⅱ 軸和 III軸上的軸承所受的軸向力最小，試回答下列問(wèn)題： 1）一律用水平箭頭（向左或向右），標(biāo)出其它各軸的轉(zhuǎn)向； 2）在圖上畫出各斜齒輪輪齒的旋向，并用文字標(biāo)出是左旋還是右旋。 對(duì)軸交角為 90186。 輪齒的失效形式 : ?局部折斷 ? ?FnSaFatF ???? ??bmYYYYKFYSa應(yīng) 力校正系數(shù)； Yβ螺旋角影響系數(shù)。 3) 齒頂面比齒根面具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度。已知 Ⅰ 軸的轉(zhuǎn)向和 1輪螺旋線旋向，試回答問(wèn)題： 1）一律用水平箭頭（向左或向右）分別標(biāo)出 Ⅱ 、 Ⅲ 軸的轉(zhuǎn)向； 2）欲使 Ⅱ 軸上的軸向力抵消一部分，要求在圖上畫出 4輪螺旋線旋向，并用文字標(biāo)出是左旋還是右旋； 3輪所受軸向力 和 的方向。 橡膠擠壓機(jī)、橡膠和塑料作間斷 的攪拌機(jī)、輕型球磨機(jī)、木工機(jī) 械、鋼坯初軋機(jī)、提升裝置、單 缸活塞泵等。 近似計(jì)算公式： bc os ?? ?bL ?btbαtncac o sc o sc o s????bKFLKFp ??代入得： tαtc os ??bKF?εα端面重合度 b=8186。 （ 3）接觸精度 指嚙合齒面沿齒寬和齒高的實(shí)際接觸程度（影響載荷分布的均勻性）。 5?i7?i2）齒數(shù) 1z對(duì)于 軟齒面閉式 傳動(dòng)一般可取 40~201 ?z對(duì)于 硬齒面閉式 傳動(dòng)及 開式 傳動(dòng)推薦 20~171 ?zz1↑ m↓ 重合度 e↑ →傳動(dòng)平穩(wěn) 抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低 齒高 h ↓ →切削量 ↓、刀具壽命 ↑、加工工時(shí) ↓ 滑動(dòng)系數(shù) ↓、傳動(dòng)效率 ↑ 毛坯外徑 ↓、齒輪質(zhì)量 ↓ 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 3）齒寬系數(shù) d?4）中心距 a 按承載能力要求算出后，盡可能 圓整成整數(shù) ，最好個(gè)位數(shù)為“ 0”或“ 5”。 mm)2~(?m（ 1）由于彎曲應(yīng)力與齒數(shù)有關(guān)，而相嚙合的齒輪一般齒數(shù)不等，所以 ； 2F1F ?? ?（ 2）由于兩齒輪的材料、熱處理方法不同，因而其 許用應(yīng)力 和 一般也 不相同 。 ??c o s)(c o s)(62msmhYFa –齒 形系數(shù) ζF0 理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響： 應(yīng)力校正系數(shù) 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 表 齒形系數(shù) YFa以及應(yīng)力校正系數(shù) YSa YFa YSa YFa YSa Z(Zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Z(Zv) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 ∞ 注： 1)基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為 α =20? 、 h*a= C*= 、 ρ = (m模數(shù) ) 2)對(duì)內(nèi)齒輪： 當(dāng) α =20? 、 h*a= C*= 、 ρ = 時(shí)， 齒形系數(shù)： YFa = 。齒頂嚙合時(shí)，彎矩達(dá)最大值。 (1)一對(duì)相嚙合的齒輪， 齒面接觸應(yīng)力相等 。 載荷狀態(tài) 發(fā)電機(jī)、均勻運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī) 蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī) 多 缸 內(nèi)燃機(jī) 單 缸 內(nèi)燃機(jī) 工 作 機(jī) 器 均勻平穩(wěn) 輕微沖擊 中等沖擊 嚴(yán)重沖擊 原動(dòng)機(jī) 注：表中所列值僅適用于減速傳動(dòng)，若為增速傳動(dòng)，應(yīng)乘以 當(dāng)外部的機(jī)械與齒輪裝置間通過(guò)撓性件相連接時(shí)， KA可適當(dāng)減小。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 發(fā)電機(jī)、均勻傳送的帶式輸送機(jī) 或板式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕 型升降機(jī)、包裝機(jī)、通風(fēng)機(jī)、均 勻密度材料攪拌機(jī)。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 齒輪材料的選擇原則 1) 齒輪材料必須滿足 工作條件 的要求，如強(qiáng)度、壽 命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等； 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 ，只能用于制作在載荷平穩(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； 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 6)鋼制軟齒面 齒輪，其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保 持在 30～ 50HBS或更多。氮化處理溫度低，輪齒變形小，適用于難以磨齒的場(chǎng)合 ，如內(nèi)齒輪。常用于受沖擊載荷的重要傳動(dòng)。 1)調(diào)質(zhì) 2)正火 3) 整體淬火 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 一般用于 中碳鋼和中碳合金鋼 ，如 4 40Cr等。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。不適于沖擊載荷。 含碳量為 (～ )%的碳素鋼或合金鋼。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 齒輪常用材料 常用的齒輪材料 齒輪的齒體應(yīng)有較高的 抗折斷能力 ，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的 抗點(diǎn)蝕 、 抗磨損 和較高的 抗膠合能力 ，即要求：齒面硬、芯部韌 加工工藝性能及熱處理性能良好。 ? 對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)： 按 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常 不校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 齒面接觸疲勞 齒面點(diǎn)蝕 輪齒折斷 失效形式 點(diǎn)蝕： 輪齒嚙合過(guò)程中，接觸面 間產(chǎn)生接觸應(yīng)力（兩物體相互接觸時(shí)，在表面上產(chǎn)生的局部壓力稱為接觸應(yīng)力），該應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變化的，在此應(yīng)力的反復(fù)作用下，齒面表層就會(huì)產(chǎn)生細(xì)微疲勞裂紋，封閉在裂紋中潤(rùn)滑油在壓力的作用下，產(chǎn)生楔擠作用使裂紋擴(kuò)大，最后導(dǎo)致表層金屬小片狀剝落，出現(xiàn)凹坑，形成麻點(diǎn)狀剝傷，稱為點(diǎn)蝕。 （ 5）適用的速度和功率 范圍廣 。 概 述 （ 1） 效率 高 。汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 第 4章 齒輪傳動(dòng) 教學(xué)基本要求 1)了解 齒輪傳動(dòng) 特點(diǎn)、分類 ； 2)掌握 齒輪傳動(dòng)的主要 失效形式 及 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ； 3)了解 常用齒輪 材料 及 熱處理方法 ； 4)掌握 齒輪傳動(dòng)的 受力分析 、 強(qiáng)度計(jì)算方法 及 主要參數(shù)的選擇 ； 5)了解 齒輪傳動(dòng) 潤(rùn)滑 及齒輪 結(jié)構(gòu) 。 （ 2） 結(jié)構(gòu) 緊湊 。 （ 6）要求加工精度和安裝精度較高，制造時(shí)需要專用工具和設(shè)備，因此 成本比較高 。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 措施： 1)提高齒面硬度 2)使用粘度大的潤(rùn)滑油 點(diǎn)蝕 收斂性點(diǎn)蝕 擴(kuò)展性點(diǎn)蝕 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 齒面點(diǎn)蝕 齒面膠合 措施： 1)加抗膠合添加劑 2)減小齒面粗糙度 3)增加潤(rùn)滑油粘度 4)降低齒高，減小模數(shù) 輪齒折斷 失效形式 膠合： 在高速重載傳動(dòng)中，常因齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度比較高而產(chǎn)生瞬時(shí)高溫而導(dǎo)致潤(rùn)滑失效，造成齒面間的粘焊現(xiàn)象，粘焊處被撕脫后，輪齒表面沿滑動(dòng)方向形成溝痕，這種現(xiàn)象稱為齒面膠合 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 齒面膠合 齒面磨損 措施： 1)減小齒面粗糙度 2)改善潤(rùn)滑條件，清潔環(huán)境 磨粒磨損 跑合磨損 齒面點(diǎn)蝕 輪齒折斷 失效形式 3)提高齒面硬度 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 從動(dòng)齒 主動(dòng)齒 主動(dòng)齒 從動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒齒面膠合 齒面磨損 齒面點(diǎn)蝕 輪齒折斷 失效形式 齒面塑性變形 表面凸出 表面凹陷 措施 :1)提高齒面硬度 2)采用黏度大的潤(rùn)滑油 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則取決于齒輪可能出現(xiàn)的失效形式。計(jì)算出的模數(shù)增大 1015%。 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(chǎng)合的齒輪材料； 適用于 高速 、 輕載 、且要求降 低噪聲 的場(chǎng)合。 一般 齒輪用 碳素鋼 ， 重要 齒輪用 合金鋼 。熱處理后需磨齒、研齒等 精加工 。 調(diào)質(zhì)一般用于 中碳鋼和中碳合金鋼 ，如 4 40Cr、35SiMn等。表面淬火后 輪齒變形小 ， 可不磨齒，硬度可達(dá) 52~56HRC， 面硬芯軟 ，能承受一定沖擊載荷。通常滲碳淬火后 要磨齒 。材料為： 38CrMoAlA. 6) 滲氮 5) 滲碳淬火 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 特點(diǎn)及應(yīng)用： 調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低， HBS ≤ 350， 屬軟齒面，工藝簡(jiǎn)單、 用于一般傳動(dòng) ；當(dāng)大小齒輪都是軟齒面時(shí)，因小輪齒根薄，彎曲強(qiáng)度低，故在選材和熱處理時(shí)， 小輪比大輪硬度高 : 20~50HBS 表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面 硬度高 ，屬硬齒面。 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(qiáng)度合金鋼； 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷 T1 112dTFt ??c o s/tn FF ??tgFFF trr ?? 21圓周力： 徑向力： 法向力： 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩： mmNnPPT ????16161 ?P為傳遞的功率 （ KW） ω1小齒輪上的角速度 n1小齒輪上的轉(zhuǎn)速 d1小齒輪上的分度圓直徑 α 壓力角 各作用力的方向如圖： O2 ω2 （從動(dòng)） O1 N1 N2 t t ω1 （主動(dòng)） T1 c α α d1 2 d2 2 α Fn Fn α O2