【正文】 ⑤ 掌握 直齒 圓柱齒輪的齒面接觸疲勞強度計算和齒根彎曲疲勞強度計算的理論依據(jù)，以及力學(xué)模型、應(yīng)力的類型與變化特性；掌握推導(dǎo)公式的思路、公式中各參數(shù)的意義及應(yīng)用公式的注意事項。影響齒輪強度的因素分析及主要參數(shù)的選擇。 107 表 1011 齒輪傳動常用的潤滑劑 108 續(xù)表 1011 齒輪傳動常用的潤滑劑 109 四、齒輪傳動的損耗 表 1012 齒輪傳動的平均效率 圓柱齒輪 圓錐齒輪 傳動裝置 6級或 7級精度 的閉式傳動 8級精度的 閉式傳動 開式傳動 嚙合中的摩擦損耗； 攪動潤滑油的油阻損耗； 軸承中的摩擦損耗。可用潤滑油或潤滑脂。 ② 當(dāng) v 12 m/s時，采用油泵噴油潤滑。 h2 = h1 b d s d h d a 斜度 1:20 c δ lh h1 e e h2 s 4. 輪輻式齒輪 這種結(jié)構(gòu)適用于大型尺寸的齒輪。 但不小于 10 mm δ = (.~4) mn ,但不小于 8 mm h1 = ds 。 s=。 lh= (.~) ds c= (~)b 。 lh=(.~) ds ,并使 lh ≥b c= 。否則可能引起 輪緣斷裂。 109 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由強度計算只能確定齒輪的主要參數(shù)： 如齒數(shù) z、模數(shù) m、齒寬 b、螺旋角 ?、分度圓直徑 d 等?？芍苯犹子弥饼X輪的計算公式，代入當(dāng)量齒輪參數(shù)。 ?a? tgFFF tr ??圓周力： 徑向力： 軸向力： ?a si ntgFFta ?輪齒所受總法向力 Fn可分解為三個分力 : ω 1 T1 Ft Fa Fr F’ Fn Ft F’ Fr Fa atgFF t?39。 167。 當(dāng) [σH] [σH] 2 ，應(yīng)取 [σH] = [σH] 2， [σH] 2為較軟齒面的許用接觸應(yīng)力。 應(yīng)力校正系數(shù)： YSa = 84 Yβ 0 10? 20? 30? 40? β 螺旋角影響系數(shù) Yβ ≥ 1 ε β=0 10 .3 1 8 ta nd z?e ? ??85 三、齒根彎曲疲勞 強度計算 YFa 齒 形系數(shù)； YSa –應(yīng) 力校正系數(shù)； Yβ 螺旋角影響系數(shù)。～ 20186。（ 2） β2=8176。 75 d1 2 β F’ F’ β β 167。 72 766XX 877XX 655XX 766XX 圓柱齒輪傳動 0 20 40 60 80 100 400 300 200 100 0 Pca(N/mm) v(m/s) 圓錐齒輪傳動 0 20 40 60 80 100 400 300 200 100 0 Pca(N/mm) v(m/s) 機器名稱 精度等級 機器名稱 精度等級 汽輪機 3~6 拖拉機 6~8 切削機床 3~8 通用減速器 6~8 航空發(fā)動機 4~8 鍛壓機床 6~9 輕型汽車 5~8 起重機 7~10 載重汽車 7~9 農(nóng)機 8~11 注：主傳動齒輪或重要齒輪傳動，選靠上限； 輔助齒輪傳動或一般齒輪傳動，居中或靠下限選擇。 國標 GB1009588給齒輪副規(guī)定了 12個精度等級。 mmZuuKTdHEd3211 ][??????????? ?? M P azbmYYKTFSaFaF ][2121 ?? ??mm][z YYKTmFdSaFa32112??? M P auubdKTZE ][H211H ?? ????mm][z YYKTmFdSaFa32112???64 一、齒輪傳動設(shè)計參數(shù)的選擇 1．壓力角 a的選擇 2．齒數(shù)的選擇 一般，閉式齒輪傳動 : z1=20~40 3． 齒寬系數(shù) ?d的選擇 a不變， 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 ↓節(jié)約費用 、滑動 率 ↓，磨損 ↓ ?d ↑ →齒寬 b ↑ → 強度 ↑ ，但 ?d過大將導(dǎo)致 Kβ↑ 一般情況下取 a =20176。否則，按下式修正原設(shè)計。 說明： ][ H311 ?? ????uudKTZdE 因兩個齒輪的 σH1= σH2 ，故按此強度準則設(shè)計齒輪傳動時，公式中應(yīng)代入 [σH] 1和 [σH] 2中較小者。 彎曲應(yīng)力： a?c o s)(c o s)(62msmhbmKF t??mbdYKTYbmKF FaFt112??aWMF ?0? a?c o sc o s62bshKF t?對于標準齒輪 , YFa僅取決于齒數(shù) Z，取值見下頁表。試在圖中標出： (1)各輪的轉(zhuǎn)向； (2)欲使軸 Ⅱ 上所受的軸向力能相互抵消一部分，試確定斜齒輪 3和 4的旋向； (3)標出各齒輪在嚙合點處所受的軸向力 Fa、徑向力 Fr和圓周力 Ft的方向； Fa2 Fa3 54 rb O 30? 30? 二、齒根彎曲疲勞強度計算 假定： 載荷僅由一對輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計算。 16′04″ δ 1 dm1 2 p 112mt dTF ?111 c o sc o s39。 105 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 d1 2 β F’ F’ β β 輪齒上的作用力 ω 1 T1 112dTFt ??tgFF ta ? ?ac os ntr tgFF ?圓周力： 徑向力： 軸向力： 輪齒所受總法向力 Fn可分解為三個分力 : Fr Ft Ft 長方體底面 長方體對角面即輪齒法面 F’=Ft /cosβ Fr = F’ tgαn αn Fr Fn F’ αn Fn P Fa Fa ?a?a c o sc o sc o sc o s ntbttnFFF ??1 主動 2 1tF2tF1aF2aF2rF1rF1 主動 2 1aF1 主動 2 1aF嚙合傳動中，輪齒的受力分析 將 Fn 分解 11t 2dTF ??ac o sta ntr nFF ?切向力： 徑向力： a ta ntFF ??軸向力： （ 10－ 5） 斜齒輪受力 軸向力 Fx的方向：用“主動輪左右手法則”判斷。 式中： －－為 小輪 的分度圓直徑（ mm）。 KHα——用于 σH KFα ——用于 σF 第十章 齒輪傳動 43 機械設(shè)計 齒間載荷分配系數(shù) KHα、 KFα KAFt/b ≥100N/mm 100N/m 精度等級 Ⅱ 組 5 6 7 8 5級及更低 經(jīng)表面硬化的斜齒輪 KHα ≥ KFα 未經(jīng)表面硬化的斜齒輪 KHα ≥ 第十章 齒輪傳動 44 機械設(shè)計 齒向載荷分布系數(shù) K ?第十章 齒輪傳動 45 機械設(shè)計 影響齒向載荷分布的因素有： ； ； 。的比例分配在 PP39。 第十章 齒輪傳動 39 機械設(shè)計 兩對齒同時嚙合的接觸線總長L=PP39。 如果： pb2＞ pb1 ——提前進入嚙合 ——從動輪 修緣 。（ P193 表 102） 這種動載荷取 決于原動機和工作機的特性，質(zhì)量比，聯(lián)軸器類型以及運行狀態(tài)等。沿齒面接觸線單位長度上的平均載荷 p(單位為 N/mm)為 式中： Fn作用于齒面接觸線上的法向載荷，N； L 沿齒面的接觸線長， mm。常用于結(jié)構(gòu)緊湊的場合。氮化處理溫度低， 輪齒變形小， 適用于難以磨齒的場合，如內(nèi)齒輪。機械強度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處理。 24 調(diào)質(zhì)一般用于 中 碳鋼和 中 碳合金鋼，如 4 40Cr、35SiMn等。 高頻淬火、火焰淬火 三、齒輪材料的熱處理和化學(xué)處理 2. 滲碳淬火 滲碳鋼為含碳量 ~%的 低 碳鋼和 低 碳合金鋼，如 20Cr等。 20 軟齒面齒輪加工工藝：鍛坯 ——加工毛坯 ——熱處理（正火、調(diào)質(zhì) HB160~300） ——切齒 精度 9級。 非金屬材料 二、常用齒輪材料 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械性能，最適于用來制造齒輪。 由工程實踐得知（ 常用的 計算方法 ）： ▲ 對高速重載齒輪傳動，除以上兩設(shè)計準則外，還應(yīng) 按齒面抗膠合能力的準則進行設(shè)計。 15 從動齒 主動齒 從動齒主動齒 齒面膠合 齒面磨損 齒面點蝕 輪齒折斷 失效形式 塑性變形 一、輪齒的失效形式 表面凸出 表面凹 低速重載 軟齒面 閉式 傳動 的主要破壞形式。 低速重載 ——P↑ 、 v ↓ ，不易形成油膜 → 冷膠合。 12 齒面點蝕 齒面膠合 輪齒折斷 失效形式 一、輪齒的失效形式 高速重載、低速重載閉式 傳動 的主要破壞形式。 發(fā)生部位： 一般首先出現(xiàn)在 靠近節(jié)線的齒根面上。 102 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準則 輪齒折斷 一、輪齒的失效形式 失效形式 閉式 硬齒面、 脆性 材料 齒輪傳動的主要破壞形式 5 原因： ? 疲勞折斷 ① 輪齒受多次重復(fù)彎曲應(yīng)力作用，齒根一側(cè)產(chǎn)生疲勞裂紋。 本章學(xué)習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動的設(shè)計方法，也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，能設(shè)計出傳動可靠的齒輪。 101 概述 半開式傳動 閉式傳動 按類型分 按裝置型式分 按使用情況分 軟齒面齒輪（齒面硬度 ≤350HBS） 直齒圓柱齒輪傳動 斜齒圓柱齒輪傳 動 錐齒輪傳動 人字齒輪傳動 動力齒輪 傳動齒輪 按齒面硬度分 硬齒面齒輪（齒面硬度＞ 350HBS） 3