【正文】 0 241~286 20Cr 650 400 300 20CrMnTi 1100 850 300 12Cr2Ni4 1100 850 320 35CrAlA 950 750 255~321 85HV 滲碳后淬火 調(diào)質(zhì) 20Cr2Ni4 1200 1100 350 38CrMnAlA 1000 850 255~321 85HV 夾布膠木 100 25~35 調(diào)質(zhì)后氮化 (氮化層 δ~) 三、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。 含碳量為 ( ~ )%的碳素鋼或合金鋼。 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械性能，最適于用來制造齒輪。 103 齒輪材料及選用原則 要求： 齒面硬、芯部韌 167。 ▲ 閉式硬齒面或開式齒輪傳動，以保證齒根彎曲疲 勞強度為主。 由工程實踐得知： ▲ 閉式軟齒面齒輪傳動，以保證齒面接觸強度為主。 102 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度，以免發(fā)生齒根折斷。 102 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。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。 齒面點蝕 167。點蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越硬，抗點蝕能力越強。 提高輪齒抗折斷能力的措施： 167。 102 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 167。 102 輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 一、輪齒的失效形式 齒面膠合 167。 102 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 過載折斷 局部折斷 齒面磨損 (磨粒磨損 ) 167。 10 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。 107 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 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）直齒錐齒輪強度計算 （二）一般了解的內(nèi)容 1）圓柱齒輪和錐齒輪強度計算公式的推導(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 。 1010 齒輪傳動的潤滑和效率 167。 108 標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動的強度計算 167。 104 齒輪傳動的計算載荷 167。 103 齒輪材料及其選擇原則 167。第十章 齒輪傳動 167。 102 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 167。 106 設(shè)計參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 167。 105 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 167。 109 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 167。 101 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。 101 概述 齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一 （二）分類 開式傳動 167。 102 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。 102 輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 一、輪齒的失效形式 潘存云教授研制 齒面接觸疲勞 齒面點蝕 167。 102 輪齒的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 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。 102 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 化處理。 102 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展、微粒剝落。軟齒面閉式齒輪傳動常因點蝕而失效。 102 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。 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。 102 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。 ▲ 保證足夠的齒面接觸疲勞強度，以免發(fā)生齒面點蝕。 ▲ 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。 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)有較強的抗點蝕、抗磨損及抗膠合能力， 167。 103 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。 耐磨性及強度較好，常用于大尺寸齒輪。 一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。 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。 104 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。 不均勻 傳送的帶式輸送機或板式 輸送機、機床的主傳動機構(gòu)、重型升降機、工業(yè)與礦用風(fēng)機、重型離心機、變密度材料攪拌機等。 挖掘機、重型球磨機、橡膠揉合 機、破碎機、重型給水機、旋轉(zhuǎn)式鉆探裝置、壓磚機、帶材冷軋機、壓坯機等。當(dāng)外部的機械與齒 輪裝置間通過撓性件相連接時， KA可適當(dāng)減小。 167。 載荷集中 pmin 齒向載荷分布系數(shù) ─ Kβ pmax Kβ KHβ KFβ 用于接觸強度計算 用于彎曲強度計算 → 表 104 → 表 104 →圖 1013 K Hβ K Hβ 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 2 3 4 圖 1013 彎曲強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）。 104 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。 105 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 （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 齒輪強度計算是根據(jù)齒輪可能出現(xiàn)的失效形式來進(jìn)行的。 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。 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 σF σF 167。 105 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 抗彎截面系數(shù)： 62bSW ?WMF ?0?彎曲應(yīng)力： 2co s6bshp ca ??? ?bmYKFWM Fat