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1、第十一章 齿轮传动承载能力计算 齿轮传动计算的类型 齿轮传动的设计准则 轮齿的受力分析 轮齿的计算载荷 齿根弯曲强度计算 齿面接触强度计算 齿轮传动设计中参数的选择 齿轮的结构设计及传动的润滑密封一齿轮传动的计算类型1）设计计算 已知：齿轮传递的功率、主动齿轮的转速和传动比（或从动轮的转速）、原动机和工作机 的种类及工作特性。设计要求：选定齿轮材料、确定 齿轮传动的主要参数、几何尺寸、齿轮结构尺寸和精 度等级、绘制齿轮零件工作图。2）校核计算 已知：齿轮传动的功率、主动齿轮的转速和传动比（或从动轮的转速）、其它主要参数和 尺寸及齿轮材料、原动机和工作机的种类及工作特性 。校核齿轮传动是否工作安
2、全。二齿轮传动的设计准则 齿轮传动的设计准则与传动方式和齿面硬度有关1）闭式齿轮传动 软齿面（指齿面硬度HBS350），应按齿面接触疲 劳强度设计齿轮尺寸，而后校核齿根弯曲疲劳强度 ；硬齿面（指齿面硬度HBS350），应按齿根弯曲 疲劳强度设计齿轮尺寸，而后校核齿面接触疲劳强 度。 2）开式齿轮传动 由于开式齿轮传动，磨损是其主 要失效形式，考虑到磨损后，轮齿变薄，所以不论 软、硬齿面，都可按齿根弯曲疲劳强度设计尺寸， 并考虑磨损的影响，将设计出的模数加大 10%20%。校核时，也只进行齿根弯曲疲劳强度 校核计算。 什么叫齿面接触疲劳强度？齿根弯曲疲劳强度？三、轮齿的受力分析四、轮齿的计算载荷
3、三、齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算的目的，是为了防止轮齿根部的折断。 轮齿的疲劳折断，主要与齿根的弯曲应力大小有关。 把轮齿看 成是一根宽度为b的悬臂梁。考虑制造误差的影响，假定全部 法向力Fn由一对轮齿承担。当法向力Fn作用在齿顶时，轮齿根 部产生的弯曲应力最大 。齿根危险剖面按300切线法确定，即 作与轮齿对称中心线成300夹角并与齿根圆角相切的斜线，两切 点的连线就是危险剖面位置。危险剖面处的齿厚为sF。 齿根危险截面处的最大计算弯曲应力应小于或等于 轮齿材料的许用应力。即F F材料力学的弯曲应力公式得： F=FncosaFhF/bSF2/6列出齿根弯曲疲劳强度计算的设计式和校
4、核式。四、齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算的目的，是为了防止齿面点蚀 失效。齿面的疲劳点蚀，主要与齿面接触应力大小有 关。直齿圆柱齿轮在节点处为一对轮齿参与啮合，轮齿承受载荷最大，润滑条件不良，因而点蚀最容易发生在 节线附近，说明节线处的接触应力最大如图9.11.3所 示。因此，防止齿面点蚀的强度条件为：节点处的计 算接触应力应小于或等于齿轮材料的许用接触应力。即 H H齿面节线处的最 大接触应力，可 由弹性力学的赫 兹应力公式计算 。 最终列出齿根弯 曲疲劳强度计算 的设计式和校核 式。五、齿轮传动参数的选择 1 齿数和模数当齿轮分度圆直径确定后，增加齿数，相应 减小模数，可增大重合
5、度，有利于传动平稳，并可节省加工 工时和材料。对于软齿面闭式传动，在满足轮齿弯曲强度条 件下，可适当增加齿数，减小模数。一般z1=2040，模数可 按m=（0.0070.02）a选取；传递动力的齿轮，模数 m2mm，硬齿面常取z1=1720。 2 齿宽b和齿宽系数a 增大齿宽能减小齿轮径向尺寸，可 降低齿轮的圆周速度，且使齿轮传动结构紧凑。但宽度过大 ，载荷沿齿宽分布愈不均匀，载荷集中越严重。因此必须考 虑各方面的影响因素，合理地选择齿宽系数。对于标准圆柱齿轮减速器，a的标准值为：0.2、0.25、0.3 、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0等。一般轻型减速器可取 a=0.20.4；中型减
6、速器取a=0.40.6；重型减速器取 a=0.8； 3、传动比i减速传动,i=1/2=z2/z11。但传动比不宜过大， 一般直齿圆柱齿轮传动i5；斜齿圆柱齿轮传动i8。当i8 时，可采用多级传动。 4、许用弯曲应力和许用接触应力六、齿轮的结构设计及润滑密封齿轮的结构和尺寸，既要满足强度和刚度要求，又要满足工艺 要求。通常是根据经验和规范确定。常用的齿轮结构有：（1）齿轮轴-齿轮的齿顶圆直径da小于轴孔直径的2倍，或齿 根圆与键槽底部的距离 （22.5）mn（mn为法面模数）都 应将齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴。 ；（2）锻造齿轮 -齿顶圆直径da200mm时，锻造成实体型式； 齿顶圆直径da400-500mm时时，不宜锻锻 造，常用铸钢铸钢 或铸铸造铸铸造。当400mm5001000mm时，只能采用图图9.11.7（b）所示的轮辐轮辐 式 结结构；当齿轮齿轮 的齿顶圆齿顶圆 直径da1000mm，齿轮宽度大于 200mm时，应采用如图图9.11.7（c）所示的轮辐轮辐 式铸造结构 润滑与密封问题
