【正文】 表 108 各類機(jī)器所用齒輪傳動的精度等級范圍 73 四、直齒圓柱齒輪設(shè)計的步驟 （總結(jié)） 選擇齒輪的材料、精度等級和熱處理 選擇齒數(shù)，選齒寬系數(shù) ?d 初 選載荷系數(shù) (如 Kt=) 按接觸強(qiáng)度確定直徑 d1 計算得 mH=d1/z1 按彎曲強(qiáng)度確定模數(shù) mF 確定模數(shù) mt=max{mH ,mF} 計算確定載荷系數(shù) K= KAKvKαKβ 修正計算模數(shù) 3 /tt KKmm ?m模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化 計算主要尺寸： d1=mz1 d2=mz2 … 計 算 齒 寬： b=?d d1 確定齒寬： b2=int(b) b1= b2+(5~10)mm 開 始 74 說明： 齒輪傳動設(shè)計時，按 主要 失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。 精度選擇是以傳動的 用途，使用條件，傳遞功率，圓周速度 等為依據(jù)來確定。其中 1級最高， 12級最低， 常用的為 6~9級精度 。 66 彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN 調(diào)質(zhì)鋼、珠光體、貝氏體球鐵、可鍛鑄鐵 滲碳淬火鋼、表面淬火鋼 氮化鋼、鐵素體球鐵、結(jié)構(gòu)鋼、灰鑄鐵 氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼 67 68 氮化及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的σ FE 灰鑄鐵的接觸疲勞極限 鑄鐵材料的接觸疲勞極限 69 正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼的接觸疲勞極限 調(diào)質(zhì)處理鋼的接觸疲勞極限 70 滲碳淬火鋼和表面淬火 鋼的接觸疲勞極限 滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的σ Hlim 71 三、 齒輪傳動的精度等級 誤差的影響： ，影響運(yùn)動的不準(zhǔn)確性； ，出現(xiàn)速度波動，引起振動、 沖擊和噪音影響運(yùn)動平穩(wěn)性； ，使輪齒提 前損壞，影響載荷分布的不均勻性。 ?d的選取可參考齒寬系數(shù)表 167。 其失效形式為磨損，點(diǎn)蝕形成之前齒面已磨掉。 3tt11 KKdd ?3tntn KKmm ?3211 ][???????????HEdZuuKTd?? 彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式： mm][z YYKTmFdSaFa32112???接觸強(qiáng)度設(shè)計公式： 63 齒輪傳動設(shè)計時，按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。若 K與 Kt接近，則不必修改原設(shè)計。 62 用設(shè)計公式初步計算齒輪分度圓直徑 d1(或模數(shù) mn)時，因載荷系數(shù)中的 KV、 Kα、 Kβ不能預(yù)先確定，故可先試選一載荷系數(shù) Kt。 M P azbm YYKT FSaFaF ][2121 ?? ??代入： d1 = m z1 59 三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 222121211111EELF nH????????????2s in111a? dPN ?? 2s in222 a? dPN ??赫茲公式： ―+‖用于外嚙合， “ ‖用于內(nèi)嚙合 節(jié)圓處齒廓曲率半徑： 齒數(shù)比 : u= z2 /z1 = d2 /d1 = ρ2 /ρ1 ≥ 1 211221)(11?????????as in)(22112dddd ??????? ?a 1s in211duuO2 ω2 （從動） O1 N1 N2 t t ω1 （主動） T1 c α α d1 2 d2 2 α P ρ1 ρ2 60 222121 1111EEZ E??? ?????令 彈性影響系數(shù) ac ostn KFKF ?節(jié)點(diǎn) 處，載荷由一對輪齒來承擔(dān)： ac os211dKT?將 ZE和 Fn代入赫茲公式 表 106 彈性影響系數(shù) ZE (MPa)1/2 彈性模量 E MPa 齒輪材料 配對齒輪材料 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛 鋼 夾布塑料 104 104 104 104 104 鍛 鋼 鑄 鋼 球墨鑄鐵 灰鑄鐵 注：表中所列夾布塑料的泊松比 μ為 ，其余材料的 μ均為 61 代入赫茲公式得： E111H1s in2c o s2 ZuudbdKT ?????aa?引入齒寬系數(shù)： φ d=b/d1 aa s inc o s2H ?Z令區(qū)域系數(shù) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度 校核 公式： ][ H21 1H ?? ???? uubdKTZ E得 設(shè)計 公式： 3211 ][???????????HEdZuuKTd??標(biāo)準(zhǔn)齒輪： ZH= 模數(shù) m不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的依據(jù)。 a?c o s)(c o s)(62msmhYFa –齒 形系數(shù) σF0 理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響： 56 105 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)對內(nèi)齒輪：當(dāng) α =20? 、 h*a= C*= 、 ρ = 時， 齒形系數(shù)： YFa = 。 齒頂受力： Fn，可分解成兩個分力： F1 = Fn cosγ F2 = Fn sinγ 產(chǎn)生彎曲應(yīng)力； 產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略 Fn A B B A σF σc 55 M P azbmYYKTbm dYKTFSaFaFF ][2212111 ?? ???∵ h和 S與模數(shù) m相關(guān)， 1102bm dYYKTY SaFaSaFF ?? ??輪齒彎曲強(qiáng)度計算公式： 故 YFa與模數(shù) m無關(guān)。齒頂嚙合時，即載荷作用在齒頂，忽略壓應(yīng)力。已知輸入端的轉(zhuǎn)向（如圖所示）。 ?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。（ 2） β2=8176。 二級受力分析 例題：設(shè)兩級斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如圖所示，試問：（ 1）低速級斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反？（ 2）低速級螺旋角 ?應(yīng)取何值才能使中間軸的軸向力互相抵消。 1. 直齒圓柱齒輪 用集中 作用于分度圓上齒寬中點(diǎn) 處的法向力 代替輪齒所受的分布力，將 分解，得： nF nF167。 1d主動輪 的方向與其 v相反； tF從動輪 的方向與其 v相同。mm）。 ； 對稱 布置 非對稱 布置 懸臂 布置 第十章 齒輪傳動 46 機(jī)械設(shè)計 將輪齒做成 鼓形齒 ， 可以 改善 齒向載荷分布 。 第十章 齒輪傳動 40 機(jī)械設(shè)計 第十章 齒輪傳動 41 機(jī)械設(shè)計 第十章 齒輪傳動 42 機(jī)械設(shè)計 Kα取決于輪齒剛度、 pb誤差、修緣量等。及 39。/39。+39。 齒輪連續(xù)傳動條件： εα≥1 — → 時而單齒對，時而雙齒對嚙合。 第十章 齒輪傳動 34 機(jī)械設(shè)計 第十章 齒輪傳動 35 機(jī)械設(shè)計 第十章 齒輪傳動 36 機(jī)械設(shè)計 ——滯后退出嚙合 ——主動輪修緣。 齒輪正確嚙合條件： pb1=pb2 。 第十章 齒輪傳動 31 機(jī)械設(shè)計 使用系數(shù) 工作機(jī)的工作特性 原動機(jī)工作特性及其示例 工作機(jī)器 電動機(jī)、勻速轉(zhuǎn)動的汽輪機(jī) 蒸汽機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)液壓裝置 多缸內(nèi)燃機(jī) 單缸內(nèi)燃機(jī) 均勻平穩(wěn) 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) ,輕微升降機(jī) ,包裝機(jī) ,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu) ,通風(fēng)機(jī) ,均勻密度材料攪拌機(jī)等 第十章 齒輪傳動 32 機(jī)械設(shè)計 動載系數(shù) Kv 考慮齒輪嚙合過程中因嚙合誤差和運(yùn)轉(zhuǎn)速度引起的內(nèi)部附加 動載荷系數(shù)。 實(shí)際情況 ： 外部影響：原動機(jī)、工作機(jī)影響 內(nèi)部影響：制造、安裝誤差；受載變形 (齒輪、軸等 ) 第十章 齒輪傳動 29 機(jī)械設(shè)計 實(shí)際情況 ： 外部影響：原動機(jī)、工作機(jī)影響 內(nèi)部影響：制造、安裝誤差；受載變形 (齒輪、軸等 ) ?a KKKKK vA ????使用系數(shù) 動載系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分配系數(shù) 第十章 齒輪傳動 30 機(jī)械設(shè)計 使用系數(shù) KA 考慮原動機(jī)、工作機(jī)、聯(lián)軸器等外部因素引起的動載荷而引入的系數(shù)。 第十章 齒輪傳動 28 機(jī)械設(shè)計 ? 在計算齒輪傳動強(qiáng)度時，應(yīng)按接觸線單位長度上的最大載荷，即計算載荷 pca(單位為N/mm)進(jìn)行計算。 4 齒輪傳動的計算載荷 ? 了便于分析計算，通常取沿齒面接觸線單位長度上所受的載荷進(jìn)行計算。 26 四、齒輪材料選用的基本原則 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； 6)鋼制軟齒面齒輪，其配對兩輪齒面的硬度