【正文】 22 23 24 25 26 27 28 29 Z(Zv) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 ∞ ? ? M P a 0 FSaFatSaFF YYbmKFY ??? ???齒根彎曲強(qiáng)度條件式： σF0 理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響 式中： Ysa應(yīng)力校正系數(shù) ，其值查表 64。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 抗彎截面系數(shù)： 62bSW ?WMF ?0?彎曲應(yīng)力： 2co s6bshp ca ??? ?bmYKFWM FatF ??0?YFa –齒 形系數(shù) （二）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 167。 h pca F2 F1 S γ 彎矩： M = h pcacosγ 危險截面： 齒根圓角 30?切線兩切點連線處 齒頂受力： Fn分解成兩個分力： F1 = pca cosγ F2 = pca sinγ 產(chǎn)生彎曲應(yīng)力 產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略 pca A B A B ζF ζF 167。 rb O 30? 30? （二）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 假定載荷僅由一對輪齒承擔(dān)，按懸臂梁計算。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 （一）輪齒的受力分析 （ 主 ）： Ft1與 n1方向相反 （ 從 ）： Ft2與 n2方向相同 Fr1 、 Fr2 分別指向各自輪心 齒輪強(qiáng)度計算是根據(jù)齒輪可能出現(xiàn)的失效形式來進(jìn)行的。 64 齒輪傳動的計算載荷 112dTFt ??co s/tn FF ??t an21 trr FFF ??圓周力： 徑向力： 法向力： 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩： mmNnPPT ????16161 ?各作用力的大?。? O2 ω2 O1 ω1 T1 d1 2 d2 2 α Ft1 Fr1 Fn1 Fn2 167。 載荷集中 pmin 齒向載荷分布系數(shù) ─ Kβ pmax Kβ KHβ KFβ 用于接觸強(qiáng)度計算 用于彎曲強(qiáng)度計算 →圖 613 K Hβ K Hβ 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 2 3 4 圖 613 彎曲強(qiáng)度計算的齒向載荷分布系數(shù) K Fβ b/h= 3 ∞ 12 6 4 K Fβ 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）。 167。當(dāng)外部的機(jī)械與齒 輪裝置間通過撓性件相連接時， KA可適當(dāng)減小。 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)等。 64 齒輪傳動的計算載荷 齒面接觸線單位長度上所受的平均載荷： 接觸線單位長度上的最大載荷為： LKFKpp nca ??K載荷系數(shù) ： K＝ KA Kv Kα Kβ LFp n? Fn 輪齒所受的公稱法向載荷 式中 ： KA ─使用系數(shù) Kv ─動載系數(shù) Kα─齒間載荷分配系數(shù) Kβ─齒向載荷分布系數(shù) 167。 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差應(yīng)保 持在 30 ~ 50HBS或更多。 一般用齒輪用碳素鋼，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。 63 齒輪材料及選用原則 常用 齒輪 材料 鍛鋼 鑄鋼 鑄鐵 常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒輪材料； 適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。 一、對齒輪材料性能的要求 齒根要有較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗點蝕、抗磨損及抗膠合能力， 167。 ▲ 對高速重載齒輪傳動，除以上兩設(shè)計準(zhǔn)則外，還應(yīng) 按齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計。 ▲ 保證足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點蝕。 62 輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷 失效形式 一、輪齒的失效形式 從動齒 主動齒 從動齒主動齒 從動齒 主動齒 齒面膠合 齒面磨損 齒面點蝕 167。 措施： 1. 提高齒面硬度 2. 減小齒面粗糙度 3. 增加潤滑油粘度 低速 4. 加抗膠合添加劑 高速 167。 62 輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷 失效形式 一、輪齒的失效形式 齒面點蝕 齒面膠合 高速重載傳動中，常因嚙合區(qū)溫度升高而引起潤滑失效，致使齒面金屬直接接觸而相互粘連。軟齒面閉式齒輪傳動常因點蝕而失效。 62 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 潘存云教授研制 齒面接觸疲勞 齒面接觸應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，當(dāng)超過疲勞極限時，表面產(chǎn)生微裂紋、高壓油擠壓使裂紋擴(kuò)展、微粒剝落。 62 輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷 疲勞折斷 一、輪齒的失效形式 失效形式 過載折斷 局部折斷 1） 增大齒根過渡圓角半徑，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） 采用合適的熱處理，使齒芯材料具有足夠的韌性； 4） 采用噴丸、滾壓等工藝措施，對齒根表層進(jìn)行強(qiáng) 化處理。 6 1 概述 半開式傳動 閉式傳動 齒輪傳動 開式傳動 半開式傳動 閉式傳動 按裝置型式分 按使用情況分 硬齒面齒輪 （齒面硬度 ＞ 350HBS） 高速齒輪 低速齒輪 按齒面硬度分 軟齒面齒輪 （齒面硬度 ≤ 350HBS） 167。 167。 ▲ 制造及安裝精度要求高，價格較貴。 67 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 本章學(xué)習(xí)的基本要求： （一）熟練掌握的內(nèi)容 1）齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 2）齒輪常用材料及熱處理方法的選擇； 3）直齒和斜齒輪、直齒錐齒輪的受力分析； 4）圓柱齒輪接觸和彎曲疲勞強(qiáng)度計算的理論依據(jù)、計算公式及公式中各參數(shù)的物理意義、公式的運用； 5）直齒錐齒輪強(qiáng)度計算 （二）一般了解的內(nèi)容 1）圓柱齒輪和錐齒輪強(qiáng)度計算公式的推導(dǎo)； 2）齒輪傳動的計算載荷 本章的重點： 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計原理及強(qiáng)度計算方法 （一）齒輪傳動的特點： ▲ 傳動效率高 η 可達(dá) 99％； ▲ 結(jié)構(gòu)緊湊 。 610 齒輪傳動的潤滑和效率 167。 68 標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動的強(qiáng)度計算 167。 64 齒輪傳動的計算載荷 167。 63 齒輪材料及其選擇原則 167。第六章 齒輪傳動 167。 62 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 167。 66 設(shè)計參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 167。 65 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 167。 69 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 167。 61 概述 167。 ▲ 工作可靠，壽命長； ▲ 傳動比穩(wěn)定 。 學(xué)習(xí)本章的目的 本章學(xué)習(xí)的根本目的是掌握齒輪傳動的設(shè)計方法，即要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，設(shè)計出傳動可靠的齒輪。 61 概述 齒輪傳動是機(jī)械傳動中最重要的傳動之一 （二）分類 開式傳動 167。 62 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輕載齒輪 重載齒輪 167。 提高輪齒抗折斷能力的措施： 167。點蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越硬，抗點蝕能力越強(qiáng)。 齒面點蝕 167。當(dāng)齒面向?qū)瑒訒r，較軟的齒面沿滑動方向被撕下而形成溝紋。 62 輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷 失效形式 一、輪齒的失效形式 齒面膠合 齒面磨損 措施： ，清潔環(huán)境 (磨粒磨損 ) 齒面點蝕 167。 62 輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 輪齒折斷 失效形式 塑性變形 一、輪齒的失效形式 表面凸出 表面凹陷 二、齒輪的 設(shè)計準(zhǔn)則 ▲ 保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷。 由工程實踐得知： ▲ 閉式軟齒面齒輪傳動，以保證齒面接觸強(qiáng)度為主。 ▲ 閉式硬齒面或開式齒輪傳動，以保證齒根彎曲疲 勞強(qiáng)度為主。 63 齒輪材料及選用原則 要求： 齒面硬、芯部韌 167。 非金屬材料 二、常用的齒輪材料 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(jī)械性能，最適于用來制造齒輪。 含碳量為 ( ~ )%的碳素鋼或合金鋼。 表 61 常用齒輪材料及其力學(xué)性能 材料牌號 熱處理方法 強(qiáng)度極限 屈服極限 硬度 (HBS) ζB / MPa ζS / Mpa 齒芯部 齒面 HT250 250 170~241 HT300 300 187~255 HT350 350 197~269 QT5005 500 147~241 QT6002 600 229~302 ZG36570 常化 580 320 156~217 ZG340640 650 350 169~229 45 580 290