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1、第一章齿轮传动校核1.1齿轮传动的特点和其他机械传动相比较，齿轮传动具有工作可靠，使用寿命长，顺势传 动比为常数，传动效率高，结构紧凑，功率和速度适用范围广等优点。但是齿 轮的制造需要专用的机床和设备，成本较高，不宜使用在轴间距离比较大的传 动场所。1.2齿轮传动的主要参数和基本要求齿轮在传动的过程中需要满足两个基本要求：1）传动平稳；2）承载能 力高1.2.1主要参数1）基本齿廓：渐开线齿轮的基本齿廓及基本参数参见图1-1及表1-1和 2-2所示，或查阅相关机械设计手册。P=nm标准基本齿条肉廊；。基准践；齿画姓；I齿眼跋；相啮标准基本齿条齿廊图1-1：标准基本齿条齿廓和相啮标准基本齿条齿廓
2、符号意义单位CP标准基本齿条轮齿与相啮标准基本齿条轮齿之间的顶隙mmep标准基本齿条轮齿齿槽宽mmhap标准基本齿条轮齿尺顶高mmhfp标准基本齿条轮齿齿根高mmhFfp标准基本齿条轮齿齿根直线部分的高度mmhp标准基本齿条的齿高mmhwp标准基本齿条和相啮合标准基本齿条轮齿的有效齿高mmm模数mmp齿距mmsp标准基本齿条轮齿的齿厚mmuFP挖根量mmaFP挖根角（）ap压力角（）pfP基本齿条的齿根圆角半径mm表1-2：标准基本齿轮齿廓的几何参数项目标准基本齿条齿廓的几何参数值a p20hap1mCp0.25mhfp1.25mp fP0.38m2）模数：为了减少齿轮道具种类，规定了标准模数
3、见下表1-3所示或查 阅相关机械设计手册。斜齿轮及人字齿轮一般取法向模数为标准模数，锥齿轮取大端模数为标 准模数；标准模数中一般优先选用第一系列，括号中的模数值尽量不要选用。表1-3：标准基本齿轮齿廓的几何参数渐开线援助齿轮模数（GB/T1357-1978）mV 1.0mN1.0ISO 54-1996(6.5)尽量不采用系列系列系列系列系列IIIIIIIIIIIIIII0.10.120.150.20.250.30.350.40.50.60.80.70.911.251.522.5341.1251.3751.752.252.753.556810124.55.5(6.5)79111620253240
4、50141822283645注：1.GB/T 1357-1987 中，没有 1.125、1.375，而有（3.25）、（3.75）；2.ISO 54-1996中，没有m1.0的13个数据；3.第I系列模数值应优先采用，第II系列中的模数值6.5应避免使用。3）中心距：一般齿轮设计的中心距均选用圆整数据；推荐使用的中心距 可查阅相关机械设计手册。4）传动比i：主动轮的转速n1和从动轮转速n2的比值称为传动比i，即：=土n25）齿数比u：从动轮的齿数Z2与主动轮的齿数Z1的比值称为齿轮的齿数比u，即：u = qZi6）变位系数x：刀具从切制标准齿轮的位置移动到某一径向距离（通称 变位量）后切制的齿
5、轮，称之为变为系数。随着变位系数的改变，齿轮轮齿的 形状也跟着改变，因而可使渐开线齿轮上的不同部分作为工作齿廓，以改善啮 合性质。1.2.2齿轮精度等级的选择在渐开线圆柱齿轮和锥齿轮精度标准(GB10095.1-2001和GB10095.2- 2011)中规定了齿轮的13个精度等级：分别用0、1、2、.、12表示。0级 精度最高，12级精度最低。一般依据齿轮的使用用途、工作条件、速度、功率、振动和噪音等要求 来选择不同精度等级的齿轮，如下表1-4、1-5和1-6所示：表1-4:齿轮精度等级的分类精度等级分类0-2级精度非常高3-5级高精度等级6-9级中等精度等级10-12 级低精度等级表1-5
6、 :常用机器中齿轮采用的精度等级应用范围精度等级应用范围精度等级单啮仪、双啮仪2-5载重汽车6-9涡轮机减速器3-5通用减速器6-8金属切削机床3-8轧钢机5-10航空发动机4-7矿用绞车6-10内燃机车、电气机车5-8起重机6-9轿车5-8拖拉机6-10表1-6：齿轮常用精度等级的应用范围精度等级4级5级6级7级8级9级应用范围极其精密分 度机构的齿 轮，高速平 稳无噪声， 高速涡轮机齿轮，检查 7级齿轮的 理想精确齿 轮精密分度机 构的齿轮， 高速平稳无 噪声，高速涡轮机齿 轮，检查8 级、9级齿 轮的理想测 量齿轮高速、平 稳、无噪 声高效率 齿轮，航 空、机 床、汽车 中的重要 齿轮，
7、分 度机构的 齿轮，读 数机构齿 轮高速动力，小而 需逆转的 齿轮，机 床中的进 给齿轮，航空齿 轮，读数机构齿轮，具有 一定的速 度的减速 器齿轮一般机器 中的普通 齿轮，汽 车、拖拉 机、减速 器中的一 般齿轮， 航空器中 的不重要 的齿轮， 农机中的 重要齿轮精度要求低的齿轮齿轮圆周速度（m/s）直齿3520151062斜齿704030151041.2.3齿轮传动的失效形式齿轮传动的失效形式一般分为轮齿折断和齿面损伤两类。在对齿轮进行校 核的时候一般选择分别对齿面接触强度和弯曲疲劳强度进行校核。1.3齿轮强度校核此驱动轮中的减速箱结构如图1-2所示，采用一对行星齿轮组，满足设计 需求。图
8、1-2 :减速箱齿轮组示意1和2为外啮合的斜齿轮，3和4为内啮合的直齿轮材料选择：选取材质40Cr，渗碳淬火HRC43-53。精度等级：根据上述表2-4、2-5和2-6可知，叉车驱动轮一般工作转速不 高，此齿轮组使用于驱动轮中的减速箱中，故此选择8级精度。此驱动轮电机转速2650rpm，减速比为24.685，要求转速在110rpm左右， 采用二级减速箱结构，一级传动斜齿轮组，Zj20，Z2=72，模数mn=1.25，螺旋 角。=20 4642，二级传动直齿轮组Z=14，Z=96，模数m=1.5；传动比：i =全=72 = 3.6； i = 2 = 96；1 Z1202 z3141.3.1斜齿轮
9、组强度校核（以下公式、表、图均出自机械设计手1.3.1.1按齿面接触强度校核册）强度条件需要满足：H HP其中：oH :齿轮的计算接触应力，N/mm2oHP :齿轮的许用接触应力，N/mm2查询机械设计手册有:%1=ZB %0 KAKVKH P KH a%2=ZD %0 KAKVKHP KHa其中：aHi :小轮的计算接触应力，N/mm2oH2 :大轮的计算接触应力，N/mm2KA :使用系数KV :动载系数Kh膏接触强度计算的齿向载荷分布系数kh a:接触强度计算的齿间载荷分布系数ZB/ZD:小轮及大轮单对齿啮合系数aH0 :节点处计算接触应力的基本值，N/mm2查机械设计手册可知：小斜齿轮
10、和大斜齿轮的端面重合度靖和纵向重合度 靠分别为靖=1.532,靠=1.084。因为和 1.0，所以ZB=1，ZD = 1。已知：a = Z Z Z Z Ft U + 1H0 H e s p db u其中：Ft:端面内分度圆上的名义切向力，Nb：工作齿宽，mm （指一对工作齿轮中的较小宽度）d1:小齿轮分度圆直径，mmu：齿数比ZH :节点区域系数ZE :弹性系数Z :重合度系数Zp :螺旋角系数查询机械设计手册有:H01= ZHZEZ 气Ft u+1djb u2.362 x 189.8 x 0.808 x 0.967 x 242.342 x 36+1 = 344.106Mpa26.739x12
11、3.6H02= ZHZEZe 气Ft u+1d?b u2.362 x 189.8 x 0.808 x 0.967 x242.342 x 36+1 = 181.359Mpa96.261x123.6所以小斜齿轮和大斜齿轮的计算接触应力分别为:%1=ZB %01 KAKVKH P KH a=1 x 344.106 x 1.25 x 1.922 x 1 x 1.724 = 700.313Mpa%2=ZD%02 KAKVKH P KH a=1 x 181.359 x 1.25 x 1.922 x 1 x 1.724 = 369.096Mpa又因为：%G = %limZNTZLZvZRZWZX其中：oHG
12、 :计算齿轮的接触极限应力，N/mm2Hlim :试验齿轮的接触疲劳极限，N/mm2ZNT :接触强度计算的寿命系数ZL :润滑剂系数Zv :速度系数ZR :粗糙度系数ZR:工作硬化系数Zx :接触强度计算的尺寸系数所以：aHG = 1150 X 1.3 X 0.93 X 0.93 x 0.93 x 1 x 1 = 1202.514 Mpa所以:o = h = 1202.514 = 1202.514MpaHPSHmin1所以满足oH oHP，即小斜齿轮和大斜齿轮传动在齿面接触强度上满足设计要 求。1.3.1.2按齿轮弯曲强度校核（以下公式、表、图均出自机械设计手册）强度条件需要满足：Fp其中：
13、oF:齿轮的计算齿根应力，N/mm2oFp :齿轮的许用齿根应力，N/mm2查机械设计手册有：其中：oF0 :齿根应力的基本值Kf，：弯曲强度计算的齿向载荷分布系数kf a:弯曲强度计算的齿间载荷分配系数又因为靖=1.532 出1七 Yp=242-342 X 4.233 X 1.582 X 0.74 X 0.611 = 48.918Mpa12x1.25F02=bm；YFa2YSa2Y Yp=242.342 x 3.959 x 1.782 x 0.74 x 0.611 = 51.535Mpa12x1.25=48.918 x 1.25 x 1.992 x 1 x 1.724 =所以：aF1 = QF01KAKVKF p KF a 209.991Mpa%2 = QF02 KAKVKFp KFa221.227Mpa=51.535 x 1.25 x 1.992 x 1 x 1.724 =齿轮的许用齿根应力:% =事Fmin其中：G :计算齿轮的弯曲极限应力SFmin :弯曲强度的最小安全系数%lim :试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限yst :
