【正文】 4 40Cr 含碳量 % ~%低碳鋼 和低碳合金鋼 齒面接觸強(qiáng)度 高，耐磨性好， 而齒芯部仍保 持較高的韌性 20Cr 氮化處理溫度低，齒的變形小，故適用于內(nèi)齒輪和難以磨削的齒輪 常用于含鉛、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼 中碳鋼和中 碳合金鋼 硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進(jìn)行 消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能 中碳鋼、鑄鋼 4 40Cr、 35SiMn 38CrMoAlA 220～ 280HBS 60～ 62HRC 56～ 62HRC 40～ 55HRC 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 常用的齒輪材料、熱處理硬度和應(yīng)用舉例 材 料 牌號(hào) 熱處理方法 硬 度 應(yīng)用舉例 齒輪芯 HBS 齒面 HRC 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 35 正火 150~180 低速輕載的齒輪或中速中載的大齒輪 45 162~217 50 180~220 45 調(diào)質(zhì) 217~255 合 金 鋼 35SiMn 217~269 40Cr 241~286 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 35 表面淬火 180~210 40~45 高速中載、無(wú)劇烈沖擊的齒輪。 （ 2）硬齒面（齒面硬度 350HBS）閉式傳動(dòng) 齒輪材料及熱處理 齒輪的表面應(yīng)具有較高的硬度，以增強(qiáng)它抵抗磨損、膠合和塑性變形的能力，芯部要有較好的韌性，以增強(qiáng)它承受沖擊的能力。 主要失效形式為輪齒折斷，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，然后用齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核其承載能力。 齒輪傳動(dòng)的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則 1．齒輪傳動(dòng)的失效形式 （ 1）輪齒折斷 齒面點(diǎn)蝕 產(chǎn)生原因及現(xiàn)象： 脈動(dòng)偱環(huán)的接觸應(yīng)力 → → 小坑（麻點(diǎn)） → 齒面產(chǎn)生微 在齒輪的擠壓下潤(rùn)滑油壓上升 小裂紋， 裂紋擴(kuò)展，小塊 金屬剝落 （ 2）疲勞點(diǎn)蝕 齒面膠合 產(chǎn)生原因： 高速重載時(shí)散熱不好，低速重載時(shí)，壓 力過(guò)大，使油膜破壞，金屬熔焊在一起而發(fā)生膠合。 齒輪傳動(dòng)可分為閉式和開(kāi)式傳動(dòng)兩種 （ 1）閉式傳動(dòng)是將齒輪封閉在剛性的箱體內(nèi)，因此潤(rùn)滑及維護(hù)等條件較好，重要的齒輪傳動(dòng)都采用閉式傳動(dòng)。 蝸輪材料為鑄造錫青銅（ZCuSn10P1,ZCuSn5Pb5Zn5），鑄造鋁鐵青銅（ZCuAl1010Fe3）及灰鑄鐵（ HT150、 HT200）等。 蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成：一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用 45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 。 由于蝸桿傳動(dòng)嚙合面間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大， 效率低 ， 發(fā)熱量大 ， 在潤(rùn)滑和散熱不良時(shí) ， 膠合和磨損為 主要失效形式 。 2）、判定圖中蝸輪、蝸桿的回轉(zhuǎn)方向或螺旋方向。 ?（ 3） 蝸桿導(dǎo)程角（螺旋升角） γ （ 4）蝸桿分度圓直徑 d1，蝸桿直徑系數(shù) q 11 ta n ??zmd1tan?? zq1 ?d qm1 1 1 1 11 1 1ta n ?? ??? ? ? ?xz p z m z m zd d d q111111tandmzdpzdl x ??????πmx1 l πd1 γ ?tan11zmd ? 蝸桿傳動(dòng) （ 5）中心距 ? ? ? ?1 2 1 2122? ? ? ?ma d d z z蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸 名 稱 符 號(hào) 蝸 桿 蝸 輪 分度圓直徑 中心距 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 蝸輪最大 外圓直徑 蝸輪齒頂 圓弧半徑 蝸輪齒根 圓弧半徑 d1d 22?d m za ? ?12 2??a d da 11 2ad d m22 2??ad d mf ??f d m ??f d m2ed2aRf ead d m21 d m左、右手法則 n1 n1 n2 n2 轉(zhuǎn)動(dòng)方向的確定 Fa1—— 蝸桿左右手螺旋定則 軸向力 蝸輪轉(zhuǎn)向的判別 ： 左手或右手：蝸桿旋向 四指環(huán)繞方向：蝸桿轉(zhuǎn)向 拇指指向：蝸桿所受軸向力方向 Fa1的反向即為蝸輪的角速度 w2方向 （即拇指的反方向） 如圖所示蝸桿傳動(dòng)，已知蝸桿的螺旋線旋向和旋轉(zhuǎn)方向，試求蝸輪的轉(zhuǎn)向。由于摩擦較大，發(fā)熱量高，齒面容易磨損，加工也較困難。 （ 4）蝸桿傳動(dòng)效率低，一般認(rèn)為蝸桿傳動(dòng)效率比齒輪傳動(dòng)低。 （ 2）傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音。 直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 1 2 2 22 1 1 1si nsi nzdizd??? ? ? ? 設(shè) 和 分別為小齒輪和大齒輪的分度圓錐角， 為兩軸線的交角可由傳動(dòng)要求確定， 1?2 ?傳動(dòng)比 ： 1 2 2 122 1 1c o t ta nzdi zd? ???? ? ? ? ?在大多數(shù)情況下， ， 這時(shí) 1290??? ? ? ? 蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu) γ β1 β2 2） 根據(jù)頭數(shù)分 單頭 多頭 雙頭 ?1） 根據(jù)旋向分 左旋 右旋 蝸桿傳動(dòng)的類型 阿基米德蝸桿 漸開(kāi)線蝸桿 法向直廓蝸桿 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿 圓柱蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 錐蝸桿傳動(dòng) 普通圓柱蝸桿傳動(dòng) 圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng) 其蝸桿的螺旋面是用刃邊為凸圓弧形 的車刀切制而成的。如圖所示，其傳動(dòng)可視為兩個(gè)錐頂共點(diǎn)的圓錐體相互作純滾動(dòng)。 Σ ＝ 90176。 3）齒頂高系數(shù) :正常齒制 h a *=1 4)頂隙系數(shù) : c*= 5)分度圓錐角 二、幾何尺寸 直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 2 直齒圓錐齒輪 齒廓曲面 與當(dāng)量齒數(shù) 直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)以大端為準(zhǔn)，直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)有大端模數(shù) m，齒數(shù) z z2，壓力角 α=20186。 軸間夾角 Σ ＝ 90176。 主要缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向力 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸 （ 1）螺旋角 β （ 2）齒距與模數(shù) c osntpp ?? c osmm ?（ 3）壓力角 斜齒輪的法面壓力角 和端面壓力角 之間的關(guān)系 t?nta n ta n c osnt? ? ??斜齒輪的法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) （ 4）齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù) ? ?()? ? ? ?? ? ? ?f a t t t a n n nh h c m h c mc os ????tncc ????t t n nc c m c mc os ??ntmm c os ????at anhha at t an nh m h m 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 分度圓 直徑 d 齒根圓 直徑 df 齒頂高 ha ha=mn*ha*（ ha*=1） 全齒高 h 齒頂圓 直徑 da da =d+2h 標(biāo)準(zhǔn)中 心距 a 齒根高 hf hf = ? ?? ?1212122( ) 2( ) 2 c ostna d dm z zm z z ???????? ?c ostnd m z m z ???2ffd d h?? f nh h h m? ? ? 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)和當(dāng)量齒數(shù) 1212212n n nn n nm m m? ? ?????????? ???內(nèi) 嚙 合外 嚙 合1）兩斜齒輪的法面模數(shù)相等； 2）兩斜齒輪的法面壓力角相等； 3）兩斜齒輪的螺旋角大小相等，方向相反。斜齒輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，輪齒所受的載荷是逐漸加上，再逐漸卸去的。 斜齒圓柱齒輪 斜直線 KK在空間所走過(guò)的軌跡為 漸開(kāi)線螺旋面 ，該螺旋面即為斜齒圓柱齒輪齒廓曲面， β b稱為基圓柱上的螺旋角。 ()v m s 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直 齒圓柱齒輪的受力分析 受力分析 112023tTFd?徑向力 圓周力 ta nrtFF ??法向力 costn FF ??119550 PTn? 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直 齒圓柱齒輪的受力分析 計(jì)算載荷 在進(jìn)行齒輪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，為了減小附加動(dòng)載荷和齒輪的制造誤差等的影響，應(yīng)當(dāng)按計(jì)算載荷 進(jìn)行計(jì)算 。 8 ≤ 5 ≤ 9 ≤ 3 無(wú)需特別精密的一般機(jī)械制造用齒輪；分度鏈以外的機(jī)床傳動(dòng)齒輪；航空、汽車制造業(yè)中不重要齒輪；起重機(jī)構(gòu)用齒輪；農(nóng)業(yè)機(jī)械中的小齒輪；通用減速器齒輪。 6 ≤ 15 ≤ 30 ≤ 9 要求最高效率且無(wú)噪聲的高速平穩(wěn)工作的齒輪；分度機(jī)構(gòu)的齒輪；特別重要的航空、汽車齒輪；讀數(shù)裝置中特別精密傳動(dòng)的齒輪。 齒輪的切削加工和變位齒輪 齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)的選擇及應(yīng)用 精度 等級(jí) 圓 周 速 度 工 作 條 件 與 適 用 范 圍 直齒圓 柱齒輪 斜齒圓 柱齒輪 直齒圓 錐齒輪 4 35 70 特別精密分度機(jī)構(gòu)中或在最平穩(wěn)、且無(wú)噪聲的極高速情況下工作的齒輪；特別精密分度機(jī)構(gòu)中的齒輪；高速汽輪機(jī)齒輪；檢測(cè) 6～ 7級(jí)齒輪用的測(cè)量齒輪。輪齒同側(cè)齒面偏差規(guī)定了齒距偏差、齒廓偏差、切向綜合偏差和螺旋線偏差等 4種 11項(xiàng)偏差。齒輪精度等級(jí)可根據(jù)齒輪的不同類型、傳動(dòng)用途和圓周速度等從表 157中選取，而常用的精度等級(jí)為 6~9級(jí)。 aa????1 2 m in2 34z z z? ? ? 齒輪的切削加工和變位齒輪 （ 3）負(fù)傳動(dòng) ( ) 120sx x x? ? ?正傳動(dòng)變位齒輪的中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距，即 ，壓力角 , 要求 ，必須采用正傳動(dòng)，以提高輪齒的承載能力。 高度變位齒輪傳動(dòng)的必要條件為 ，且 。