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1、第十章 齿 轮 传 动 第一节 齿轮传动的失效形式和计算准则 第二节 齿轮的材料及热处理 第三节 齿轮传动的精度 第四节 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 第五节 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 第六节 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 第七节 直齿圆锥齿轮传动的强度计算 第八节 齿轮的结构 第九节 齿轮传动的润滑及效率 第十节 圆弧齿轮传动简介 第十一节 渐开线圆柱齿轮传动计算辅助设计简介,机 械 设 计 基 础,10,第一节 齿轮传动的失效形式和计算准则,齿轮传动的失效形式 轮齿折断 疲劳点蚀 齿面胶合 齿面磨粒磨损 齿面塑性变形,开式传动齿轮外露，不能保证良好润滑，且灰尘、杂质易使齿面较快磨损，
2、因而只宜用于低速传动。 半式传动齿轮封闭，可保证良好润滑、密封和工作环境。,10,第二节 齿轮的材料及热处理,常用的齿轮材料是钢、铸铁，有时也采用非金属材料。 一、钢及其热处理,优质碳素钢 合金结构钢,表面淬火 渗碳淬火 调质 正火 渗氮,软齿面,铸钢毛坯,10,二、铸铁 三、非金属材料 一般用于高速、轻载的齿轮传动。 可以明显降低噪声。常用材料有尼龙、夹布胶木等。,灰铸铁：铸造性能、加工性能、减磨性能、抗点蚀和抗胶合性能均较好；但抗弯强度、耐冲击和面磨损性能较差。,球墨铸铁：有较高的力学性能，有时用来代替铸钢。,10,10,第三节 齿轮传动的精度,渐开线圆柱齿轮和锥齿轮精度有12个精度等级；
3、 根据运动准确性、传动平稳性和载荷分布均匀性的要求，每个等级的公差分三组。,10,第四节 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷,一、齿轮上的作用力,10,圆周力 径向力 法向力 作用在主动轮和从动轮上各对力的 大小相等，方向相反（如右图）。,10,二、计算载荷 修正载荷的系数，包括使用系数KA、动载系数KV、齿间载荷分配系数K及齿向载荷分布系数K。 则 使用系数KA,考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。,10,10,动载系数KV,考虑齿轮制造精度、运转速度对轮齿内部附加动载荷影响的系数。,10,齿间载荷分配系数K,考虑同时啮合的各对轮齿是载荷分配不均匀影响的系数。,10,齿向载荷分
4、配系数K,考虑沿齿宽方向载荷分布不均对应力影响的系数。,10,10,第五节 直齿圆柱齿轮传动的强度计算,一、轮齿弯曲疲劳强度计算 计算依据 齿根弯曲应力计算 式中,10,齿根计算弯曲应力为,10,轮齿弯曲疲劳强度计算 导出按模数设计的公式,10,轮齿弯曲疲劳许用应力,10,10,10,二、齿面接触疲劳强度计算 计算依据 齿面接触应力计算 整理后，齿面接触疲劳的理论应力,10,小轮 大轮,10,齿面接触疲劳强度计算 设计公式为 轮齿接触疲劳许用应力,10,10,10,小齿轮齿数z1的选择齿宽系数d的选择 模数的选择 对修正载荷、修正 计算应力、修正许 用应力的系数和疲 劳极限等数据 设计步骤,1
5、0,三、齿轮传动设计参数的选择和设计步骤 设计要求：确定齿轮传动的主要参数、几何尺寸、齿轮结构、精度等级，最后绘出工作图。,1)选择齿轮材料、热处理 及精度等级 2)承载能力计算 3)当用设计公式初步计算 齿轮的分度圆直径d1时 的各系数 4)计算齿轮的几何尺寸 5)确定齿轮的结构尺寸 6)绘制齿轮的工作图,10,第六节 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,一、轮齿的受力分析,10,10,二、齿根弯曲疲劳强度计算 核算公式 设计公式,10,三、齿面接触疲劳强度计算 核算公式 设计公式,10,10,第七节 直齿圆锥齿轮传动的强度计算,一、轮齿上的作用力,10,10,二、轮齿弯曲疲劳强度计算 核算公式 设
6、计公式,10,三、齿面接触疲劳强度计算 核算公式 设计公式,10,第八节 齿轮的结构,一、锻造齿轮 齿轮轴,10,盘式齿轮,10,辐板式齿轮,10,二、铸造齿轮,10,10,第九节 齿轮传动的润滑及效率,一、齿轮传动的润滑 闭式齿轮传动的润滑 润滑方式的选择,10,润滑油的选择 开式齿轮传动的润滑人工定期加油润滑,10,二、齿轮传动的效率 闭式齿轮传动的功率损耗包括： 总效率为,轮齿啮合磨擦损耗 轴承中的磨擦损耗 齿轮的搅油损耗,10,10,第十节 圆弧齿轮传动简介,一、单圆弧齿轮传动,10,圆弧齿轮传动具有下列特点： 1)圆弧齿啮合时，理论上为点接触，实际摩合后为面接触。 2)单圆弧齿啮合传
7、动时，只有一条平行于齿轮轴线的啮合线。 3)比渐开线齿轮具有较高的抗疲劳点蚀能力。 4)有利于油膜形成，齿面磨损小，磨擦损失小，传动效率高。 5)无根切现象，小齿轮齿数可以很少，因此可减少齿轮尺寸。 6)加工主要为滚切，且只需一把滚刀。,10,二、双圆弧齿轮传动,10,第十一节 渐开线圆柱齿轮传动计算机辅助设计（CAD）简介,一、确定适用范围 1)齿面硬度350HBS允许轮齿表面有一定的点蚀； 2)模数m=150mm之间（第一系列）； 3)齿轮材料限于：碳素钢调质或正火，合金钢调质，合金铸 钢，碳素铸钢。 二、指定程序变量名称（见教材表10-14） 三、画主程序流程图（见教材图10-27） 四、编制标准直齿、斜齿圆柱齿轮通用设计程序（源程序）,
