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1、桑塔纳轿车的主传动系统桑塔纳轿车的主传动系统第第1111章章 齿轮传动齿轮传动第第1111章章 齿轮传动齿轮传动11.1 齿轮传动的失效形式及计算准则齿轮传动的失效形式及计算准则11.2 齿轮材料及精度选择齿轮材料及精度选择11.3 齿轮传动的载荷计算齿轮传动的载荷计算11.4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算直齿圆柱齿轮传动的强度计算11.5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算斜齿圆柱齿轮传动的强度计算11.6 直齿圆锥齿轮传动的强度计算直齿圆锥齿轮传动的强度计算11.7 齿轮的结构设计齿轮的结构设计11.8 齿轮的润滑齿轮的润滑重点：重点： 1.1.齿轮的失效形式、计算准则齿轮的失效形式、计算准则2.2
2、.齿轮传动受力分析齿轮传动受力分析( (直齿、斜齿、锥齿直齿、斜齿、锥齿) )3.3.齿轮传动强度计算齿轮传动强度计算作业：（作业：（11.15）、）、11.7、11.9 、11.11 介绍直齿圆柱、斜齿圆柱、直齿圆锥齿轮传动的设计。 按工作 条件 分 类按载荷 情况分 类 闭式传动硬齿面 HBS350开式传动齿轮传动的分类齿轮传动的分类:低速轻载: V13m/S ; Fn510KN中速中载: 3m/SV10m/S ;10KNFn50KN高速重载: V10m/S ; Fn50KN软齿面 HBS350前 言11.1 轮齿的失效形式及计算准则轮齿的失效形式及计算准则(一一)轮齿的失效形式轮齿的失效
3、形式疲劳折断过载折断全齿折断(齿根)(直齿)局部折断(斜齿受载不均)1.轮齿折断轮齿折断3.各种场合的主要失效形式2.齿面失效齿面点蚀齿面胶合齿面磨损齿面塑性变形(二二) 齿轮传动常用计算准则齿轮传动常用计算准则疲劳折断疲劳折断：轮齿受的弯曲应力是循环变化的，在齿根的过渡圆角处具有较大的应力集中。易发生轮齿疲劳折断疲劳折断。过载折断过载折断：齿轮受到过载或冲击时,引起轮齿的突然折断突然折断。闭式闭式硬齿面、硬齿面、脆性脆性材料齿轮传动的主要破坏形式轮齿折断机理轮齿折断机理发生部位：发生部位：一般出现在一般出现在节节线附近靠近齿根表面处。线附近靠近齿根表面处。（载荷大；速度低难形成油膜)H反复裂
4、纹扩展麻点状脱落2.齿面失效齿面失效闭式闭式软齿面软齿面齿轮传动的主要破坏形式。1) 1) 齿面疲劳齿面疲劳点蚀点蚀齿面点蚀齿面点蚀机理机理齿形破坏、轮齿变薄齿形破坏、轮齿变薄1）磨粒磨损磨粒磨损：由于金属微粒，灰石砂粒进入齿轮引起的磨损。2）跑合磨损跑合磨损：一般指新机器。开式齿轮传动开式齿轮传动易发生磨粒磨损。2)2)齿面磨粒磨损齿面磨粒磨损当齿面所受的压力很大且润滑效果差，或压力很大而速度很高时，由于发热大，瞬时温度高，相啮合的齿面发生粘联现象，此时两齿面有相对滑动，粘接的地方被撕裂。 热胶合热胶合。润滑失效润滑失效表面粘连表面粘连沿运动方向撕裂沿运动方向撕裂 低速重载的齿轮，油膜遭破坏
5、也发生胶合现象。齿面温度无明显增高，冷胶合。冷胶合。高速重载、低速重载闭式高速重载、低速重载闭式传动的主要破坏形式。3) 3) 齿面胶合齿面胶合齿面沿摩擦力方向塑性变形主凹、从凸主凹、从凸21低速重载低速重载软齿面软齿面闭式闭式传动传动的主要破坏形式。的主要破坏形式。4)4)齿面塑性变形齿面塑性变形从动齿从动齿节线节线起起脊脊主动齿主动齿节线节线出沟出沟折断折断:疲劳折断过载折断全齿折断(齿根)(直齿)局部折断(斜齿受载不均)H反复裂纹扩展麻点状脱落靠近节线的齿根表面 齿面胶合齿面胶合:齿面磨粒磨损齿面磨粒磨损:润滑失效表面粘连沿运动方向撕裂磨粒磨损齿形破坏齿面塑性变形齿面塑性变形: 齿面沿摩
6、擦力方向塑性变形 主凹、从凸主凹、从凸齿面点蚀齿面点蚀:.齿面失效:提高轮齿的抗疲劳折断能力：提高轮齿的抗疲劳折断能力：提高齿面硬度、增大齿根圆角半径、降低表面粗糙度值、采用表面强化处理、选用韧性好的材料等提高齿面抗点蚀能力：提高齿面抗点蚀能力：齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。此外，提高润滑油的粘度和采用适当的添加剂，对防止点蚀有明显的效果。防止或减轻齿面磨粒磨损：防止或减轻齿面磨粒磨损：提高齿面硬度、降低表面粗糙度值、注意润滑油的清洁和定期更换，开式传动中注意环境清洁等。增强抗胶合能力：增强抗胶合能力：提高齿面硬度，减小粗糙度，采用有抗胶合添加剂的润滑油以及合适的材料配对等。 防止和减轻塑性变
7、形：防止和减轻塑性变形：提高轮齿硬度和润滑油黏度均有利于。 *闭式传动 *开式传动 *闭式高速重载传动软齿面硬齿面齿面点蚀轮齿折断齿面磨粒磨损齿面胶合*低速重载软齿面 齿面塑性变形3.各种场合的主要失效形式(二二) 齿轮传动常用计算准则齿轮传动常用计算准则: 防齿面点蚀防齿面点蚀防轮齿折断防轮齿折断齿面接触接触疲劳强度计算求中心距求中心距a齿根弯曲弯曲疲劳强度计算求模数求模数常用的计算方法计算方法: 硬硬齿面(折断):按齿面强度设计(先求先求a) 按弯曲弯曲强度校核校核按弯曲强度设计(先求先求m )按齿面齿面强度校核校核按弯曲强度设计(求求m ) 考虑磨损磨损将F (0.70.8) (许用弯曲
8、应力许用弯曲应力)软软齿面(点蚀): 开式开式传动: (磨损)闭式闭式传动按主要失效形式进行强度计算，确定主要按主要失效形式进行强度计算，确定主要尺寸，再对其他失效形式进行必要校核。尺寸，再对其他失效形式进行必要校核。 1.齿面要硬齿面要硬, 齿芯要韧齿芯要韧 2.易于加工及热处理易于加工及热处理对齿轮对齿轮材料的基本要求：材料的基本要求：一一. 常用的常用的齿轮材料齿轮材料二二. 齿轮齿轮材料的选择材料的选择11.2 齿轮材料及精度选择齿轮材料及精度选择 三三. 齿轮齿轮精度精度一一. 常用的常用的齿轮材料齿轮材料 钢钢 用于开式、低速传动的齿轮强度差,易成型 1. 灰口铸铁 HT200、H
9、T300 2. 球墨铸铁 QT500-7 用于小功率、速度高低噪音含碳量为0.10.6常用 性能最好(可通过热处理提高机械性能)1.锻钢钢材经锻造, 性能提高最常用 45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo 2.铸钢齿轮较大(d400600mm)时采用 ZG310-570、ZG340-640 铸铁铸铁非金属材料非金属材料常用齿轮材料及其机械性能：表11-11.齿轮材料必须满足工作条件的要求齿轮材料必须满足工作条件的要求用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，必须选择机械性能高的合金钢；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高
10、，往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，常选用工程塑料作为齿轮材料。2.应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸、要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。二二. 齿轮齿轮材料的选择材料的选择3.应考虑热处理方法及工艺应考虑热处理方法及工艺齿轮常用的热处理方法有：整体淬火整体淬火 ：常用材料为中碳钢或中碳合金钢。这种热处理工艺较简单，但轮齿变形较大，心部韧度较低，质量
11、不易保证，不适于承受冲击载荷。热处理后必须进行磨齿、研齿等精加工。表面淬火表面淬火 ：常用材料为中碳钢或中碳合金钢。由于芯部韧度高，能用于承受中等冲击载荷。因只在薄层表面加热，轮齿变形不大，可不最后磨齿，但若硬化层较深，则变形较大，应进行最后精加工。 渗碳淬火渗碳淬火 ：常用材料为低碳钢或低碳合金钢。低碳钢渗碳淬火后，因其芯部强度较低，且与渗碳层不易很好结合，载荷较大时有剥离的可能，轮齿的弯曲强度也较低，重要场合宜采用低碳合金钢。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨齿。渗氮渗氮 ：常用渗氮钢为38CrMoA1A等。渗氮齿轮硬度高、变形小，适用于内齿轮和难于磨削的齿轮。由于硬化层很薄，在冲击
12、载荷下易破碎，磨损较严重时也会因硬化层被磨掉而报废，宜用于载荷平稳、润滑良好的传动。碳氮共渗碳氮共渗 ：碳氮共渗工艺时间短，且有渗氮的优点，可以代替渗碳淬火，其材料和渗碳淬火的相同。正火和调质正火和调质：材料为中碳钢或中碳合金钢。4.金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为为3050HBS或更多或更多当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差，且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20，但应注意硬度高
13、的齿面，粗糙度值也要相应地减小。相对运动 储存润滑剂 组: 传递运动的准确性组: 传递运动的平稳性组: 载荷分布的均匀性GB12级, 常用69级齿轮精度等级齿轮精度等级标准齿轮标准齿轮:理论上 (分度圆)齿厚=齿槽 实际上齿厚齿槽齿轮副侧隙齿厚减薄选择选择:表11-2 齿轮传动的质量和承载能力齿轮传动的质量和承载能力 1-2级是待发展的精度等级，35级为高精度等级，68级为中等精度等级，912级为低精度等级。 三三. 齿轮齿轮精度精度制造时 齿形误差 齿距误差 齿向误差 安装时(两轴线不平行)齿轮副侧隙齿轮副侧隙(二二)斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮传动作用力分析(三三)直齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮传动
14、作用力分析 (四)计算载荷计算载荷11.3 齿轮传动载荷计算齿轮传动载荷计算 设一对标准齿轮正确安装，齿廓在C点接触，略去f不计轮齿间的总压力为n , 沿啮合线指向齿面(一一)直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮传动作用力分析圆周力圆周力t ：径向力径向力r ：Fn Ft2T1/1 FrFt tan Fn Ft / cosFrFnFtP功率功率kW，n转速转速r/min2. 作用力的大小：作用力的大小：1:小齿轮转矩小齿轮转矩mm,1:小齿轮分度圆直径小齿轮分度圆直径mm, :压力压力角角1. n 的分解的分解：圆周力圆周力t ：径向力径向力r ：Fn沿分度圆切线方向指向齿面沿半径方向指向齿面3. 作用力
15、的方向及判断作用力的方向及判断与1 反向 与2 同向t2 (从):由啮合点指向轮心 (外)Ft2Fr2Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2示意图示意图Ft1C12Ft2Ft1Fr2Fr1Vt1 (主):tr切向力径向力法向力大小大小切向力:径向力:法向力:方向方向关系关系(一一)直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮传动作用力分析(二二)斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮传动作用力分析传动作用力分析右右 左 左1. n 的分解的分解：其轮齿沿螺旋线方向均匀地分布在圆柱体左、右旋端面轴面Fn法面1XYZ过C建立OXYZ坐标切面FrXYZFtFan 圆周力t ：沿分度圆 切线方向指向齿面 轴向力轴向力a ：与轴线与轴线 平行并
16、指向齿面平行并指向齿面径向力r ：沿半径方 向指向齿面FnrFtFrFan1F切面：F = Ft/cos Fa= Ft tan法面：Fr= F tan n 圆周力: t21d1径向力: rt tan ncos 轴向力: at tan(11-2) 2. 作用力的大小作用力的大小：3. 作用力的方向及判断作用力的方向及判断：Ft1Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2Fr2左左右右Fa1Fa1Fa2Fa2Ft2 主动轮主动轮用左右手定则用左右手定则 (左旋左手、右旋右手、左旋左手、右旋右手、 四指转向、拇指轴向四指转向、拇指轴向) 示意图示意图主主从从轴向力轴向力a ：与轴线平行并指向齿面与轴线平行并指向
17、齿面tt1（主）主）: 与与1 反向反向 t2（从）：与从）：与2 同向同向 r 由啮合点指向轮心由啮合点指向轮心 a 切向力径向力轴向力法向力大大小小切向力:径向力:轴向力:方方向向(二二)斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮传动作用力分析传动作用力分析 * 配对齿轮旋向相反 Ft1Ft2Fr1Fr2Fa1Fa2Ft3Fr3Fa3Ft4Fr4Fa4同轴齿轮 旋向相同 (非同级齿轮)例题：例题：(三三)直齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮传动作用力分析传动作用力分析1.n 的分解的分解：与斜齿轮类似与斜齿轮类似(三三)直齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮传动作用力分析传动作用力分析2. 作用力的大小作用力的大小 :分度圆锥角分度
18、圆锥角当1+ 2=90sin 1= cos2sin2 = cos 1法面：法面：F=Ft tan 轴面：轴面：Fr=F cos Fa=F sin Ft21m1rttan cos attan sin FnFtFaFr1.n 的分解的分解：(11-3)Fr2Z1Z2a 由小端指向大端由小端指向大端Ft1Ft2Fa1Fa2Fr1示意图示意图t t1（主）主）:与与1 反向反向 t2（从）从）:与与2 同向同向r 由啮合点指向轮心由啮合点指向轮心3. 作用力的方向及判断：作用力的方向及判断：切向力:径向力:轴向力：方方向向切向力径向力轴向力法向力大大小小关系关系(三三)直齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮传动作用
19、力分析传动作用力分析计算载荷: Fc = KFn (实际载荷不均匀,附加动载荷) Fn名义载荷，K载荷系数查表11-3 p.190(四四)计算载荷计算载荷载荷状态工作机举例原动机的工作特性及其示例均匀平稳轻微冲击中等冲击严重冲击电动机、汽轮机、液压马达多缸内燃机单缸内燃机平稳轻微冲击均匀加料的运输机和喂料机、发电机、透平鼓风机和压缩机、机床辅助传动等11.21.21.61.61.8中等冲击不均匀加料的运输机和喂料机、重型卷扬机、球磨机、多缸往复式压缩机等1.21.61.61.81.82.0较大冲击冲床、剪床、钻机、轧机、挖掘机、重型给水泵、破碎机、单缸往复式压缩机1.61.81.92.12.2
20、2.4注：1、斜齿、圆周速度低、精度高、齿宽系数小时取小值；直齿、圆周速度高、精度低、齿宽系数大时取大值；齿轮在两轴承间对称布置取小值，非对称布置或悬臂布置时取大值 2、对于增速传动，根据经验建议取表中值的1.1倍。全方位准椭球齿轮柔性关节按主要失效形式决定按主要失效形式决定按齿面强度设计按弯曲校核按弯曲强度设计按齿面校核 按弯曲强度设计考虑磨损将 F (0.70.8)齿轮强度计算齿轮强度计算:开式传动: (磨损):式 硬齿面(折断):闭 软齿面(点蚀):11.5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算直齿圆柱齿轮传动的强度计算 接触强度(H)表面强度(p, p, H)点、线接触，接触。特点： F12 与
21、 成正比接触小,且分布不均中心1.5接触面小，大在反复作用下 疲劳裂纹扩展点蚀振动、噪音。(受载弹性变形)小矩形、小椭圆。(一)齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算 -综合曲率半径 泊松比E1,E2 弹性系数计算式(赫兹公式)一对圆柱体Fn-轮齿上的法向力 b-齿寛E-综合弹性模量 -综合曲率半径-外接触；一一-内接触1. 强度条件强度条件 1.以赫兹公式为基础一对圆柱 体(线接触)接触面上的接触应 力HH 2.以节点作为计算点 以齿 廓节点处的作为圆柱体 的半径2. 齿面接触齿面接触疲劳强度公式疲劳强度公式: 1.校核公式校核公式 (尺寸参数已知校核齿面强度)当配对齿轮非钢制当配对齿轮非
22、钢制.192 倒5式中式中: H轮齿齿面接触应力接触应力 MPa; 泊松比E1,E2 弹性系数 ; T1小轮传递的转矩 Nmm ; 中心距中心距 mm ; K载荷系数(表11-3) ; u齿数比(uz大大z小小) ; i=z从/z主 ; b(大)齿轮的宽度mm , b=b2 , b1= b2+(510) 。当 一对钢制齿轮钢制齿轮E1= E2=2.06 105 MPa 1 20.3 , 202.设计公式设计公式 H轮齿的许用接触应力MPa 当配对齿轮非钢制非钢制.192 倒5 Hlim查图11-11 p.193SH查表(11-4) p.192mm 当 20,一对钢制齿轮钢制齿轮E=2.0610
23、5MPaHlim(MPa)图11-11(b)(按齿面强度确定主参数中心距 )-齿宽系数齿宽系数, p192: 4.(3)中心距中心距 (d1)成对计算取较小H代入计算当一对齿轮的材料、传动比、齿宽系数一时，轮齿的表面接触强度仅取决于 H1 H2 ; H1 H2F接触强度分析接触强度分析:舍去（二）（二） 齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算 强度强度公式建立的依据公式建立的依据: 1. 载荷作用在齿顶, 仅由一对轮齿承担(79级)2. 30切线法确定危险截面一一.公式的建立：公式的建立：2.求求W:F2FnF1F(弯曲)(压) s1.求求M: l30FnYF:齿形系数齿形系数与与齿形齿形(
24、尺寸比例尺寸比例)有关有关, 与与m无无关关 (l和和s均与模数成正比均与模数成正比 ) zYF F 令：令：图图11-13 YFz(zV)斜:zV=z/cos3锥:zV=z/cos= YFYF齿形系数齿形系数 YF一齿形系数 查图11-13 ; z1一小轮齿数 F一许用弯曲应力MPa MPamm1.校核公式校核公式:2.设计公式设计公式:a齿宽系数； u齿数比二二. 强度计算公式强度计算公式:Flim弯曲疲劳极限 ( =0) (图11-14 p.195) 当 = -1 数据0.7 p.194倒7 SF安全系数 表11-4, p.192三三.弯曲强度计算说明强度计算说明:当轮齿单侧工作, F
25、当轮齿双侧工作, F F1 F2 ; F1 F2 轮齿的弯曲强度主要取决于取决于，必取标准值 查表(5-1 ) p.72。 传递动力齿轮模数m1.5mm分别计算 分别校核0 (脉动循环应力)1(对称循环应力)校核时:设计时:取 与 中较大者计算z1宜取多宜取多 (2040) 保证平稳z1不宜过多不宜过多(1720)平稳,弯曲强度z1宜取少宜取少 保证轮齿弯曲强度 z1 17(1720)(标准齿轮)重合度大，平稳性好m小，轮齿弯曲强度差z1多 小轮齿数z1:闭式软闭式软齿面闭式硬闭式硬齿面开式开式 例例11-1：设计起重机用传动装置中的高速级标准直齿圆柱：设计起重机用传动装置中的高速级标准直齿圆
26、柱齿轮传动。已知：原动机为电机，传递功率齿轮传动。已知：原动机为电机，传递功率P=7 kW，小，小齿轮转速齿轮转速n1=960r/min，传动比，传动比i=3，单向传动，载荷有中，单向传动，载荷有中等冲击。等冲击。解： (1)设采用8级精度软齿面闭式传动(表表11-2, p.186)。根据计算准则，按接触疲劳强度进行设计计算，按弯曲疲劳强度校核计算。选材料选材料, 定定 H , F小齿轮用40Cr调制，齿面硬度270HB（表11-1,p.185）；大齿轮用45钢调制，齿面硬度240HB（表11-1）；查图11-11(c),p.193，Hlim1=710MPa，Hlim2=570MPa查表11-
27、4,p.192，SH=1.1， SF=1.3查图11-14,p.195，Flim1=245MPa，Flim2=195MPa(2)按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计H = H2 =518MPa, 齿宽系数a= 0.3, p.192, u=i=3,初求中心距初求中心距 a=149.1mm 。 取齿数z1=30, z2=iz1=90。P.195求模数取标准模数取标准模数m=2.5mm确定实际中心距：确定实际中心距： 齿宽：b=a=0.3a=45mm = b2 , b1=b2+5=50mm取载荷系数K=1.6(表11-3)p.190(3) 验算轮齿弯曲疲劳强度验算轮齿弯曲疲劳强度查齿形系数(
28、图11-13,p.194)得：YF1=2.60，YF2=2.22。验算轮齿弯曲强度安全(4) 齿轮的圆周速度齿轮的圆周速度对照表11-2，p.187选用8级精度是合适的。（按（按b=b2=45mm计算）计算）斜齿轮强度:斜齿轮传动的特点:1.重合度大承载力大斜齿轮 左旋螺旋角 参 轮齿 右旋 (分度圆柱) 数端面t, t法面n, n标准标准3.当量齿轮 分度圆直径大 zv较多斜齿轮 接触强度 弯曲强度直齿轮直齿轮与法面当量直齿圆柱齿轮的相当 11.5 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动2.轮齿接触线倾斜逐渐进入及退出啮合平稳zv=z/cos3注意注意:MPa mm 校核校核设计设计一对钢制标准齿
29、轮1.当配对齿轮非钢制p.197第14(一)齿面接触疲劳强度公式2.求 选z、=820 求mn , 取标准取标准重算 , 取整取整修正修正 (精确到小数后34位) (d、da、df)MPa mm 注意注意: 1.YF用zV查例11-2 p.197 自学校核：校核：设计设计（二） 弯曲强度公式2.设计先选z1、=820求mn , 取标准求 取整修正 (精确到小数后34位) (d、da、df)11.6 直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动只介绍=90直齿圆锥齿轮传动的强度设计 其轮齿在分度圆锥上与轴线相交(分度圆锥角)沿齿宽d,m,齿廓大小均不同大端齿廓大承载力大,小端反之载荷沿齿宽分布不均假设Fn集
30、中作用于齿宽中点处,即dm处。(m , d 大端)以齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮作为强度计算依据zV=z/cos(一)齿面接触强度公式 (=90,钢钢)校核公式:设计公式: mm齿宽系数 R = b/RR外锥距mm;b齿寛mmu齿数比求求R 选齿数选齿数z1、z2求求mmm平均模数mmYF齿形系数 (按zV查 图图11-13 p.194)m1小齿轮齿寛中点的分度圆直径mm(二)齿根弯曲强度公式:校核公式:(11-20)设计公式:(11-21) ; m大端模数mm(三)锥齿轮接触强度分析:1.zVmin=17 , zmin=zVmincos=17cos17, 取Z=1630 ;R=0.250.3
31、2.锥齿轮接触强度,弯曲强度直齿轮直齿轮3.锥齿轮加工困难,(尤其是m较大)改变轴的方向才采用尽量置于高速轴,使m。4.锥齿轮精度低,振动噪音大用于V较低处1、通过强度计算确定出了齿轮的齿数z、模数m、齿宽b、螺旋角、分度圆直径d 等主要尺寸。3 3、在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及经济性等、在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及经济性等各方面因素的基础上，按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，再根据各方面因素的基础上，按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，再根据推荐的经验数据进行结构尺寸计算。推荐的经验数据进行结构尺寸计算。 4 4、常见的齿轮结构形
32、式、常见的齿轮结构形式2 2、齿轮的结构设计主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小。、齿轮的结构设计主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小。 实心式齿轮齿轮轴小尺寸齿轮小尺寸齿轮腹板式结构中型尺寸齿轮中型尺寸齿轮轮辐式结构大尺寸齿轮大尺寸齿轮11.7 齿轮的结构设计齿轮的结构设计由直径确定由直径确定齿轮轴 (22.5)mn或da2D1d 很小 d500mm d400mm 锻或铸 实心实心齿轮 腹板式腹板式齿轮(或带加强筋)铸铁、铸钢 轮幅轮幅式齿轮组装组装式齿轮(螺栓或过盈联接)11.7 齿轮的结构设计齿轮的结构设计开式或半开式传动定期人工加油润滑定期人工加油润滑v 12 m/
33、s的闭式传动喷油润滑喷油润滑11.8 齿轮的润滑齿轮的润滑(一)齿轮传动的润滑惰轮蘸油润滑 (多级)喷油润滑: V12m/s最高油面最低油面hmaxhmin惰轮闭式传动油池润滑: 最低油面=1全齿高h10mmV12m/S 最高油面(1/31/6) r速度高,油甩出,达不到啮合区；搅油损耗大，t , 润滑性；轴承摩擦损耗大 (二)齿轮传动的效率齿轮传动的功率损失主要包括：1)啮合中的摩擦损失；2)润滑油被搅动的油阻损失；3)轴承中的摩擦损失。闭式齿轮传动的效率： = 1 2 31 -考虑齿轮啮合损失时的效率2 -考虑油阻损失时的效率3 -轴承的效率减小齿轮传动的尺寸和质量的主要途径，在于设法提高
34、其承载能力。工业中广泛使用的渐开线齿轮传动已有两百多年的历史。具有易于加工及传动可分性特点，但综合曲率半径不能增加很多，载荷沿齿宽分布不均匀，啮合损失较大，提高承载能力受到了一定的限制不能满足如冶金、采矿、动力等重要工业部门所提出的越来越高的要求新的齿轮传动-圆弧齿圆柱齿轮传动简称圆弧齿轮传动。圆弧齿轮传动简介圆弧齿轮传动简介 泊松比E1,E2 弹性系数计算式(赫兹公式)一对圆柱体-综合曲率半径-外接触；一一-内接触 与 成正比 通常将小齿轮齿廓做成外凸圆弧形，大齿轮做成内凹圆弧形，且凹圆弧半径稍大于凸齿的圆弧半径圆弧齿轮传动啮合齿轮的综合曲率半径较大，齿轮具有较高的接触强度。由实验得知，对于
35、软齿面(350HBS)、低速和中速的圆弧齿轮传动，按接触强度而定的承载能力至少为渐开线直齿圆柱齿轮传动的1.75倍，甚至有时达到22.5倍。-外接触；一一-内接触(二)单圆弧齿轮的优缺点一一.优点优点 1.齿面接触强度高，其接触强度为渐开线齿轮的1.52.5倍。2.齿廓形状利于润滑，效率较高。3.齿面容易跑合。4.无根切，故齿数可较少。二二.缺点缺点 1.对中心距及切齿深度的精度要求较高，这二者的误差会显著降低其承载能力。2.噪声较大，故高速传动中应用受限。3.通常轮齿弯曲强度较低。4.切削同一模数的凸圆弧齿廓和凹圆弧齿廓需要不同的滚刀。双圆弧齿轮传动较之单圆弧者，不仅接触弧线长，而且主、从动
36、齿轮的齿根都较厚，不论齿面接触强度、齿轮根弯曲强度以及耐磨性都更高。双圆弧齿轮的齿高较大，齿轮的刚度就较小，故啮合时的冲击、噪声也小，因而双圆弧齿轮传动更具发展前途。 小结： 1.分类 , 5.作用力分析：tt1（主）： t2（从）：r a 斜齿: 锥齿轮:正确啮合条件2.失效形式 ; 计算准则 ; 3.结构尺寸、参数计算及选择（直、斜）4.直、斜齿轮特点及强度比较常用的计算方法与1 反向与2 同向由啮合点指向轮心主动轮用左右手定则由小端指向大端2)强度计算说明: (1)接触强度:主要取决于中心距成对计算(2)弯曲强度: 主要取决于 F1 F2 ; F1 F2分别计算轮齿单侧工作(F) 双侧工作 校核时分别校核 ; 设计时应取 YF/F 中大者0 1 H1 H2 ; H1 H2=取较小 H代入计算3)强度公式(不用记)中参、系数的含义及选择计算1)强度公式建立的依据:6.强度计算画出2、3的Ft、Fa、Fr
