【正文】 9 38SiMnMo 700 550 217~269 40Cr 700 500 241~286 20Cr 650 400 300 20CrMnTi 1100 850 300 12Cr2Ni4 1100 850 320 35CrAlA 950 750 255~321 85HV 滲碳后淬火 調質 20Cr2Ni4 1200 1100 350 38CrMnAlA 1000 850 255~321 85HV 夾布膠木 100 25~35 調質后氮化 (氮化層 δ~) 23 熱處理方法 表面淬火 滲碳淬火 調質 正火 滲氮 一般用于 中 碳鋼和 中 碳合金鋼，如 4 40Cr等。 高頻淬火、火焰淬火 三、齒輪材料的熱處理和化學處理 2. 滲碳淬火 滲碳鋼為含碳量 ~%的 低 碳鋼和 低 碳合金鋼，如 20Cr等。 常用于受沖擊載荷 的重要傳動。 24 調質一般用于 中 碳鋼和 中 碳合金鋼，如 4 40Cr、35SiMn等。因為硬度不高，故 可在熱處理后精切齒形 ，且在使用中易于跑合。機械強度要求不高的齒輪可用中碳鋼正火處理。 滲氮是一種 化學 處理。氮化處理溫度低， 輪齒變形小， 適用于難以磨齒的場合，如內齒輪。當大小齒輪都是軟齒面時，因小輪齒根薄，彎曲強度低，故在選材和熱處理時，小輪比大輪硬度高 : 30~50HBS 表面淬火、滲碳淬火、滲氮處理后齒面 硬度高，屬硬齒面。常用于結構緊湊的場合。 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，應采用表面硬化處 理的高強度合金鋼； 第十章 齒輪傳動 27 機械設計 167。沿齒面接觸線單位長度上的平均載荷 p(單位為 N/mm)為 式中： Fn作用于齒面接觸線上的法向載荷，N； L 沿齒面的接觸線長， mm。即 ? 式中 K為載荷系數。（ P193 表 102） 這種動載荷取 決于原動機和工作機的特性，質量比，聯軸器類型以及運行狀態(tài)等。 齒形誤差、輪齒變形等造成基節(jié)誤差 ∴ K v=f(精度 ,v) 第十章 齒輪傳動 33 機械設計 具體影響因素： 1）基節(jié)誤差：制造誤差、彈性變形引起。 如果： pb2＞ pb1 ——提前進入嚙合 ——從動輪 修緣 。 如果： pb2＜ pb1 i≠const→ω 2 ≠ const → 沖擊、振動、噪音 2）齒形誤差 3）輪齒變形 精度 ↑ —— →K v↓ 第十章 齒輪傳動 37 機械設計 4） v↑ 、齒輪質量 ↓——動載荷 ↑ （ ∴ 不同精度齒輪限制 vmax ） 降低 Kv的措施： 1） ↑ 齒輪精度 2）限制 v 3）修緣齒（齒頂修削） 第十章 齒輪傳動 38 機械設計 齒間載荷分配系數 Kα 考慮同時嚙合的各對輪齒間載荷分配不均勻的系數。 第十章 齒輪傳動 39 機械設計 兩對齒同時嚙合的接觸線總長L=PP39。但由于齒距誤差及彈性變形等原因，總載荷 Fn并不是按 PP39。的比例分配在 PP39。這兩條接觸線上。 KHα——用于 σH KFα ——用于 σF 第十章 齒輪傳動 43 機械設計 齒間載荷分配系數 KHα、 KFα KAFt/b ≥100N/mm 100N/m 精度等級 Ⅱ 組 5 6 7 8 5級及更低 經表面硬化的斜齒輪 KHα ≥ KFα 未經表面硬化的斜齒輪 KHα ≥ 第十章 齒輪傳動 44 機械設計 齒向載荷分布系數 K ?第十章 齒輪傳動 45 機械設計 影響齒向載荷分布的因素有： ； ； 。 一、輪齒的受力分析 11t 2dTF ?ata ntr FF ?嚙合傳動中， 直輪齒的受力分析 圓周力： 徑向力： acostn FF ?法向力： 1T －－為 小輪 的名義轉矩（ N 式中： －－為 小輪 的分度圓直徑（ mm）。 tF徑向力 Fr 的方向指向各自的輪心（外齒輪）。 105 標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 d1 2 β F’ F’ β β 輪齒上的作用力 ω 1 T1 112dTFt ??tgFF ta ? ?ac os ntr tgFF ?圓周力： 徑向力： 軸向力： 輪齒所受總法向力 Fn可分解為三個分力 : Fr Ft Ft 長方體底面 長方體對角面即輪齒法面 F’=Ft /cosβ Fr = F’ tgαn αn Fr Fn F’ αn Fn P Fa Fa ?a?a c o sc o sc o sc o s ntbttnFFF ??1 主動 2 1tF2tF1aF2aF2rF1rF1 主動 2 1aF1 主動 2 1aF嚙合傳動中，輪齒的受力分析 將 Fn 分解 11t 2dTF ??ac o sta ntr nFF ?切向力： 徑向力： a ta ntFF ??軸向力： （ 10－ 5） 斜齒輪受力 軸向力 Fx的方向：用“主動輪左右手法則”判斷。 1）低速軸小齒輪左旋，大齒輪右旋，中間軸上兩齒輪旋向相同才能使軸向力相反。 16′04″ δ 1 dm1 2 p 112mt dTF ?111 c o sc o s39。sinδ 1=cosδ 2 cosδ 1=sinδ 2 當 δ 1+δ 2 = 90? 時，有： Ft1 =Fa2 Fa1 =Ft2 于是有： Fn α α α δ δ 輪齒受力分析 例題：如圖所示為一圓錐 —斜齒圓柱齒級減速器。試在圖中標出： (1)各輪的轉向； (2)欲使軸 Ⅱ 上所受的軸向力能相互抵消一部分，試確定斜齒輪 3和 4的旋向； (3)標出各齒輪在嚙合點處所受的軸向力 Fa、徑向力 Fr和圓周力 Ft的方向； Fa2 Fa3 54 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，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： 62bSW ?WMF ?0?彎曲應力： a?c o sc o s62bshKF t?2c o s6bshKF n ??危險截面： 齒根圓角 30? 切線兩切點連線處。 彎曲應力： a?c o s)(c o s)(62msmhbmKF t??mbdYKTYbmKF FaFt112??aWMF ?0? a?c o sc o s62bshKF t?對于標準齒輪 , YFa僅取決于齒數 Z，取值見下頁表。 應力校正系數： YSa = 57 11 12 13 14 15 16 18 20 25 30 40 50 100 400 齒 形系數 –YF 58 注意： 計算時取： 較大者，計算結果應圓整 , 且 m≥ 一般 YFα 1 ≠ YFα 2， YSα 1 ≠ YSα 2， ∴ σF1 ≠ σF2 引入齒寬系數： φ d=b/d1 mm][z YYKTmFdSaFa32112???得 設計 公式： ][ 111FSF YY?aa][ 222FSF YY?aa 在滿足彎曲強度的條件下可適當選取較多的齒數，以使傳動平穩(wěn)。 說明： ][ H311 ?? ????uudKTZdE 因兩個齒輪的 σH1= σH2 ，故按此強度準則設計齒輪傳動時，公式中應代入 [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，按下式修正原設計。 （ 1）軟齒面閉式齒輪傳動： 按接觸強度進行設計，按彎曲強度校核： （ 2）硬齒面閉式齒輪傳動： 按彎曲強度進行設計，按接觸強度校核 : （ 3）開式齒輪傳動： 按彎曲強度設計，再視具體需要將所求得的模數適當增大。 mmZuuKTdHEd3211 ][??????????? ?? M P azbmYYKTFSaFaF ][2121 ?? ??mm][z YYKTmFdSaFa32112??? M P auubdKTZE ][H211H ?? ????mm][z YYKTmFdSaFa32112???64 一、齒輪傳動設計參數的選擇 1．壓力角 a的選擇 2．齒數的選擇 一般，閉式齒輪傳動 : z1=20~40 3． 齒寬系數 ?d的選擇 a不變， 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 ↓節(jié)約費用 、滑動 率 ↓，磨損 ↓ ?d ↑ →齒寬 b ↑ → 強度 ↑ ，但 ?d過大將導致 Kβ↑ 一般情況下取 a =20176。 106 齒輪傳動的設計參數、許用應力與精度選擇 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 65 說明： 1)大小齒輪皆為硬齒面時， ?d應取小值，否則取大值； 2)括號內的數值用于人字齒輪； 3）機床中的齒輪，若傳遞功率不大時，