【正文】 ) 閉式 傳動 大功率齒輪傳動 →散熱計算 一、對齒輪材料性能的要求 齒輪的 齒體 應(yīng)有較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強的抗點蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求： 齒面硬、芯部韌。 103 齒輪材料及選用準(zhǔn)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。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。齒面硬度達(dá) 56~62HRC，齒面接觸強度高，耐磨性好，齒芯韌性高。通常滲碳淬火后 要磨齒 。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度為：220~260HBS 。 4. 正火 正火能 消除內(nèi)應(yīng)力 、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和切削性能。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。滲氮后齒面硬度可達(dá)60~62HRC。材料為： 38CrMoAlA. 5. 滲氮 總結(jié)：特點及應(yīng)用 調(diào)質(zhì)、正火處理后的硬度低， HBS ≤ 350 ， 屬軟齒面，工藝簡單、用于一般傳動。其承載能力高，但一般需要磨齒。 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，如強度、壽 命、可靠性、經(jīng)濟性等； 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差應(yīng)保 持在 30~50HBS或更多。 104 齒輪傳動的計算載荷 一、計算載荷 Pca 實際傳動中由于原動機、工作機性能的影響以及制造誤差的影響，載荷會有所增大，且沿接觸線分布不均勻。 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) 齒輪傳動強度計算中所用的載荷，通常取沿齒面接觸線單位長度上所受的載荷，即： K為載荷系數(shù)，其值為： K＝ KA Kv Kα Kβ 表 102 使用系數(shù) KA 使用系數(shù) KA 動載系數(shù)Kv 0 10 20 30 40 50 m/s Kv 十分精密的齒輪裝置 10 8 7 6 9 表 103 齒間載荷分配系數(shù) Kα 精度等級 II組 5 6 7 8 5級及更低 KAFl/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 ≥ ≥ ≥ ≥ 動載系數(shù) KV 齒間載荷分配系數(shù) Kα （ 1） KHβ： 表 104 齒向載荷分配系數(shù) KHβ 受力變形 制造誤差 安裝誤差 附加動載荷 載荷集中 Fn b ( )max Fn b ( )min 齒向載荷分布系數(shù) ─Kβ 續(xù)表 104 齒向載荷分配系數(shù) KHβ （ 2） KFβ 1） 增大軸、軸承及支座的剛度； 5） 輪齒修形（腰鼓齒）。 105 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 α O2 O1 t t ω1 （主動） N1 N2 P α α d1 2 Fn 一、 輪齒受力分析 作用力的方向判斷及關(guān)系： Ｆ t －Ｆ t1(主 ): Ft1 Fr1 Ft1 Fr1 Fr2 Ft2 Ft2 Fr2 Ｆ r1 Ｆ r2 與Ｖ 1 反 向 與Ｖ 2 同 向 ＼Ｆ t2 (從 ) : ｝ —分別指向各自輪心 ※ ：畫受力圖時，各分力畫在嚙合點上 關(guān)系： Ｖ 1 = Ｖ 2 關(guān)系： Ｆ t1 = － Ｆ t2 Ｆ r1 = － Ｆ r2 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 Fn F2 F1 S γ 彎曲力矩： M=KFnhcosγ 危險截面的彎曲截面系數(shù)： 62bSW ?WMF ?0?彎曲應(yīng)力： a?c osc os62bshKF t?2c o s6bshKF n ??危險截面： 齒根圓角 30? 切線兩切點連線處。 彎曲應(yīng)力： a?c o s)(c o s)(62msmhbmKF t??mbdYKTYbmKF FaFt112??aWMF ?0? a?c osc os62bshKF t?對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪 , YFa僅取決于齒數(shù) Z，取值見下頁表。 應(yīng)力校正系數(shù)： YSa = 注意： 計算時?。? 較大者，計算結(jié)果應(yīng)圓整 , 且 m≥ 一般 YFα 1 ≠ YFα 2， YSα 1 ≠ YSα 2， ∴ σF1 ≠ σF2 引入齒寬系數(shù)： φ d=b/d1 mm][z YYKTmFdSaFa32112???得 設(shè)計 公式： ][ 111FSF YY?aa][ 222FSF YY?aa 在滿足彎曲強度的條件下可適當(dāng)選取較多的齒數(shù)，以使傳動平穩(wěn)。 說明： ][ H311 ?? ????uudKTZdE 因兩個齒輪的 σH1= σH2 ，故按此強度準(zhǔn)則設(shè)計齒輪傳動時，公式中應(yīng)代入 [σH] 1和 [σH] 2中較小者。算出 d1t(或 mnt）后，用 d1t再查取 KV、 Kα、 Kβ從而計算 K 。否則，按下式修正原設(shè)計。 （ 1）軟齒面閉式齒輪傳動： 按接觸強度進(jìn)行設(shè)計，按彎曲強度校核： （ 2）硬齒面閉式齒輪傳動： 按彎曲強度進(jìn)行設(shè)計，按接觸強度校核 : （ 3）開式齒輪傳動： 按彎曲強度設(shè)計，再視具體需要將所求得的模數(shù)適當(dāng)增大。 mmZuuKTdHEd3211 ][??????????? ?? MP azbmYYKTFSaFaF ][2121 ?? ??mm][z YYKTmFdSaFa32112??? M P auubdKTZE ][H211H ?? ????mm][z YYKTmFdSaFa32112???一、齒輪傳動設(shè)計參數(shù)的選擇 1．壓力角 a的選擇 2．齒數(shù)的選擇 一般，閉式齒輪傳動 : z1=20~40 3．齒寬系數(shù) ?d的選擇 z1↑ m↓ 重合度 e↑ →傳動平穩(wěn) 抗彎曲疲勞強度降低 齒高 h ↓ →切削量 ↓ 、滑動率 ↓ ?d ↑ →齒寬 b ↑ → 強度 ↑ ，但 ?d過大將導(dǎo)致 Kβ↑ 一般情況下取 a =20176。 106 齒輪傳動的設(shè)計參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 開式齒輪傳動 : z1=17~20 z2=uz1 4．齒寬 b 大齒輪： b= ?d d1 ,小齒輪： b1=b+(5~10) mm 說明： 1)大小齒輪皆為硬齒面時， ?d應(yīng)取小值，否則取大值； 2)括號內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪； 3）機床中的齒輪，若傳遞功率不大時， ?d可小到 4)非金屬齒輪可?。? ?d =~ 表 107 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表 ?d =b/d1 裝置狀況 兩支撐相對小齒輪對稱布置 兩支撐相對小齒輪作非對稱布置 懸臂布置 ?d ~ (~) ~ (~) ~ 二、齒輪傳動的許用應(yīng)力 MP aSK N lim][ ?? ?許用應(yīng)力： σ lim 疲勞極限 (σ FE、 σ Hlim ), 由實驗確定 , S 疲勞強度安全系數(shù)， K N壽命系數(shù) (KFN、 KHN)，可查圖求得。 國標(biāo) GB1009588給齒輪副規(guī)定了 12個精度等級。 按照誤差的特性及它們對傳動性能的主要影響，將齒輪的各項公差分成三組，分別反映傳遞運動的 準(zhǔn)確性 ，傳動的 平穩(wěn)性 和載荷分布的 均勻性 。 766XX 877XX 655XX 766XX 圓柱齒輪傳動 0 20 40 60 80 100 400 300 200 100 0 Pca(N/mm) v(m/s) 圓錐齒輪傳動 0 20 40 60 80 100 400 300 200 100 0 Pca(N/mm) v(m/s) 機器名稱 精度等級 機器名稱 精度等級 汽輪機 3~6 拖拉機