【正文】 7 8 5級(jí)及更低 KAFt/b ≥ 100N/mm 100N/mm 經(jīng)表面硬化的直齒輪 經(jīng)表面硬化的斜齒輪 ≥ 未經(jīng)表面硬化的直齒輪 未經(jīng)表面硬化的斜齒輪 ≥ K Hα K Fα K Hα K Fα K Hα K Fα K Hα K Fα ≥ ≥ ≥ ≥ 1)提高制造精度 2)減小齒輪直徑以降低圓周速度 3)齒頂修緣 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 受力變形 制造誤差 安裝誤差 載荷集中 齒向載荷分布系數(shù) ─Kβ 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 受力變形 制造誤差 安裝誤差 附加動(dòng)載荷 載荷集中 Fn b ( )max Fn b ( )min 齒向載荷分布系數(shù) ─Kβ 調(diào)質(zhì)齒輪 精度等級(jí) 小齒輪相對(duì)支撐的布置 Kβ 6 對(duì)稱 非對(duì)稱 懸臂 KHβ=++ 103b KHβ=+(1+) φ2d+ 103b KHβ=+(1+)φ2d+ 103b 7 對(duì)稱 非對(duì)稱 懸臂 KHβ=++ 103b KHβ=+(1+) φ2d+ 103b KHβ=+(1+)φ2d+ 103b 8 對(duì)稱 非對(duì)稱 懸臂 KHβ=++ 103b KHβ=+(1+) φ2d+ 103b KHβ=+(1+)φ2d+ 103b 表 齒向載荷分布系數(shù) K Hβ 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 續(xù)表 齒向載荷分布系數(shù) K Hβ K H β=++ 103 b K H β=+(1+ )φ2d + 103 b K H β=+(1+ )φ2d + 103 b K H β=++ 103 b K H β=+(1+ )φ2d + 103 b K H β=+(1+ )φ2d + 103 b K H β=++ 103 b K H β=+(1+ )φ2d + 103 b K H β=+(1+ )φ2d + 103 b 精度等級(jí) 小齒輪相對(duì)支撐的布置 對(duì)稱 非對(duì)稱 懸臂 5 6 硬 齒 面 齒 輪 K Hβ≤ 對(duì)稱 非對(duì)稱 懸臂 對(duì)稱 非對(duì)稱 懸臂 K H β=++ 103 b K H β=+(1+ )φ2d + 103 b K H β=+(1+ )φ2d + 103 b K Hβ≤ K Hβ K Hβ 限制條件 K Hβ 對(duì)稱 非對(duì)稱 懸臂 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 K Hβ K Hβ 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 2 3 4 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算用的齒向載荷分布系數(shù) K Fβ b/h= 3 ∞ 12 6 4 K Fβ 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 改善齒向載荷不均勻的措施： 1） 增大軸、軸承及支座的剛度； 5） 輪齒修形（腰鼓齒）。 挖掘機(jī)、重型球磨機(jī)、橡膠揉合 機(jī)、破碎機(jī)、重型給水機(jī)、旋轉(zhuǎn) 式鉆探裝置、壓磚機(jī)、帶材冷軋 機(jī)、壓坯機(jī)等。 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)。 式中： KA ─ 工況系數(shù) Kv ─ 動(dòng)載系數(shù) Kα─ 齒間載荷分配系數(shù) Kβ─ 齒向載荷分布系數(shù) 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 1）工況系數(shù) KA 2）動(dòng)載系數(shù) KV 考慮齒輪 制造誤差及彈性變形 引起的附加動(dòng)載荷 考慮了齒輪嚙合時(shí) ， 外部因素引起的附加動(dòng)載荷 對(duì)傳動(dòng)的影響 ， 它與原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的類型與特性 ， 聯(lián)軸器類型等有關(guān) 。 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 Fr Fn Fn α Ft O2 O1 t t ω1 （主動(dòng)） N1 N2 c α α d1 2 Fn 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算中所用的載荷，通常取沿齒面 接觸線單位長(zhǎng)度上所受的載荷 ，即： 實(shí)際傳動(dòng)中由于 原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)性能 的影響以及 制造誤差的影響，載荷會(huì)有所增大，且沿接觸線分布不均勻。常用于 結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合 。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。滲氮后齒面 硬度可達(dá)60~62HRC。通常滲碳淬火后 要磨齒 。齒面 硬度達(dá) 56~62HRC， 齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，齒芯韌性高 。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。因?yàn)橛捕炔桓撸士稍跓崽幚砗缶旋X形，且在使用中易于跑合。 調(diào)質(zhì)一般用于 中碳鋼和中碳合金鋼 ，如 4 40Cr、35SiMn等。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處理。熱處理后需磨齒、研齒等 精加工 。工藝簡(jiǎn)單，但 輪齒變形大 ， 芯部韌性差 。 一般 齒輪用 碳素鋼 ， 重要 齒輪用 合金鋼 。 耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于 大尺寸齒輪 。 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。 ? 高速大功率： 除以上設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，還應(yīng)進(jìn)行 散熱能力 計(jì)算。計(jì)算出的模數(shù)增大 1015%。 ? 對(duì)于硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)： 其齒面接觸承載能力較高，故通常先按 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核 齒面接觸疲勞強(qiáng)度 。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 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 小于等于 350HBW 大于 350HBW 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。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 分類 開(kāi)式傳動(dòng) 半開(kāi)式傳動(dòng) 閉式傳動(dòng) 按 齒型 分 按 裝置型式 分 按 使用情況 分 硬齒面齒輪 （齒面硬度 ＞ 350HBW） 直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 錐齒輪傳動(dòng) 人字齒輪傳動(dòng) 動(dòng)力齒輪 傳動(dòng)齒輪 按 齒面硬度 分 軟齒面齒輪 （齒面硬度 ≤ 350HBW） 半開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 閉式傳動(dòng) 單級(jí)圓柱齒輪 蝸桿傳動(dòng) 按 齒廓 曲線 漸開(kāi)線 圓弧 擺線 按 軸的布置 分 平行軸齒輪傳動(dòng) 交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng) 相交軸齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)的分類 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 輪齒折斷 失效形式 現(xiàn)象：①局部折斷 ②整體折斷 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 提高輪齒抗折斷能力的措施： 1）增大 齒根過(guò)渡圓角 半徑 ， 消除 加工 刀痕 ，減小齒根應(yīng)力集中； 2）增大 軸及支承的 剛度 ，使輪齒接觸線上受載較為均勻； 3） 采用合適的 材料 和 熱處理 形式使齒面 較硬 ，使輪齒芯部材料具有足夠的 韌性 ； 4） 采用 噴丸、滾壓 等工藝，對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。 最高達(dá) 300M/S，直徑 10M （ 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 。 （ 4） 傳動(dòng)比 準(zhǔn)確、恒定 。 98%以上 （ 2） 結(jié)構(gòu) 緊湊 。 汽車與交通工程學(xué)院 汽車工程系 機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)形式之一。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) 。 重點(diǎn)與難點(diǎn) 齒輪傳動(dòng)的 受力分析 、 強(qiáng)度計(jì)算 。 概 述 （ 1） 效率 高 。 （ 3） 工作 可靠、 壽命 長(zhǎng) 。 （ 5）適用的速度和功率 范圍廣 。 （ 7） 不宜 在兩軸中心距很大的場(chǎng)合使用。 汽車與交通工程學(xué)