《齒輪傳動》課件

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1、第 十 章 齒 輪 傳 動本 章 學(xué) 習(xí) 要 求 ：1、 熟 悉 齒 輪 傳 動 的 特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用2、 掌 握 不 同 條 件 下 齒 輪 傳 動 的 失 效 形 式 ， 設(shè) 計 準(zhǔn) 則 ， 具 體 設(shè)計 方 法 ；3、 掌 握 不 同 類 型 、 不 同 尺 寸 齒 輪 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計復(fù) 習(xí) ：1、 漸 開 線 的 特 點(diǎn)2、 齒 輪 傳 動 特 點(diǎn) 、 正 確 嚙 合 和 連 續(xù) 傳 動 條 件3、 齒 輪 基 本 參 數(shù) 計 算 重 點(diǎn) ： 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計 原 理 和 強(qiáng) 度 計 算 方 法難 點(diǎn) ： 如 何 針 對 不 同 條 件 恰 當(dāng)

2、確 定 設(shè) 計 準(zhǔn) 則 一 、 齒 輪 傳 動 的 特 點(diǎn) 、 類 型 和 基 本 要 求 10-1 概 述1、 齒 輪 傳 動 的 主 要 特 點(diǎn) ：(1)效 率 高 ： 在 常 用 機(jī) 械 傳 動 中 以 齒 輪 的 傳 動 效 率 最 高齒 輪 (閉 式 )： 0.960.99帶 傳 動 (開 式 )(V帶 ):0.920.98鏈 傳 動 (閉 )： 0.970.98蝸 桿 傳 動 ： 自 鎖 (閉 ):0.40.45 非 自 鎖 ： 0.850.92(2)結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ： 與 帶 傳 動 、 鏈 傳 動 相 比 在 同 樣 的 使 用 條 件 下 ， 齒 輪傳 動 所 需 的 空 間

3、 一 般 較 小 ； 2、 齒 輪 傳 動 類 型(1)按 軸 的 布 置 分 ： 平 行 軸 齒 輪 傳 動 （ 圓 柱 齒 輪 ） 相 交 軸 （ 錐 齒 輪 ） 交 錯 軸 概 述(3)工 作 可 靠 、 壽 命 長(4)傳 動 比 穩(wěn) 定 ： 無 論 是 平 均 值 還 是 瞬 時 值 ， 傳 動 比 均 恒 定(5)與 帶 傳 動 、 鏈 傳 動 相 比 ， 齒 輪 傳 動 的 制 造 及 安 裝 精 度 要 求 高 ，價 格 貴 。 (2)按 齒 向 分 直 齒 輪 傳 動 斜 齒 輪 傳 動 人 字 齒 傳 動(3)按 齒 廓 分 漸 開 線 齒 廓 擺 線 齒 廓 圓 弧 齒

4、廓(4)按 用 途 分 動 力 齒 輪 傳 動 ： 以 動 力 傳 輸 為 主 ， 常 為 高 速 重 載 或 低 速 重 載 傳 動 傳 動 齒 輪 傳 動 ： 以 傳 達(dá) 準(zhǔn) 確 為 主 ， 一 般 為 輕 載 高 精 度 傳 動 (5)按 齒 面 硬 度 分 軟 齒 面 齒 輪 ： 齒 面 硬 度 350H BS 硬 齒 面 齒 輪 ： 齒 面 硬 度 350H BS 概 述 (6)按 工 作 條 件 分 開 式 齒 輪 傳 動 半 開 式 齒 輪 傳 動 閉 式 齒 輪 傳 動 開 式 ： 齒 輪 傳 動 沒 有 防 塵 罩 或 機(jī) 殼 ， 齒 輪 完 全 暴 露 在 外 邊特 點(diǎn) ：

5、 外 界 雜 物 極 易 侵 入 ， 且 潤 滑 不 良 ， 工 作 條 件 不 好 ， 齒 輪 極易 磨 損 ， 故 只 宜 用 于 低 速 傳 動 。 概 述 半 開 式 ： 齒 輪 傳 動 有 簡 單 的 防 護(hù) 罩 ， 有 時 還 把 大 齒 輪 部 分 侵入 油 池 中 ；特 點(diǎn) ： 工 作 條 件 較 開 式 有 所 改 善 ， 但 仍 不 能 做 到 嚴(yán) 密 防 護(hù) 外 界雜 物 的 侵 入 ； 閉 式 ： 齒 輪 封 閉 在 箱 體 內(nèi) ， 潤 滑 良 好 ， 多 用 于 重 要 場 合 。 二 、 齒 輪 傳 動 的 主 要 參 數(shù)1、 模 數(shù) ： m標(biāo) 準(zhǔn) 系 數(shù) (斜 齒

6、 輪 mn)，基 本 參 數(shù) 概 述3、 傳 動 基 本 要 求 ：(1)傳 動 平 穩(wěn) ： 在 傳 動 中 保 持 瞬 時 傳 動 比 不 變 ， 沖 擊 、 振 動 及 噪 音盡 量 小(2)承 載 能 力 大 ： 在 尺 寸 小 ， 重 量 輕 的 前 提 下 ， 要 求 齒 輪 的 強(qiáng) 度 高 ，耐 磨 性 好 及 壽 命 長 。 , * chzm an 3、 齒 寬 和 齒 寬 系 數(shù)2、 傳 動 比 i和 齒 數(shù) 比 u傳 動 比 ： 概 述112 zzu主從主從從主ddzznni ui ui 1 齒 數(shù) 比 ：減 速 傳 動 ：增 速 傳 動 ：齒 寬 ：齒 寬 系 數(shù) ： ab

7、db ad 或1 abdb ad 或1 一 般 ： 大 齒 輪 寬 ： 小 齒 輪 寬 ：（應(yīng)圓整）bb 2 mmbb )105(21 b1 b2 一 、 失 效 形 式 齒 輪 傳 動 的 失 效 主 要 發(fā) 生 在 輪 齒 部 分 ， 其 常 見 的 失 效 形 式 有 ：輪 齒 折 斷 、 齒 面 磨 損 、 齒 面 點(diǎn) 蝕 、 齒 面 膠 合 和 塑 性 變 形 五 種 。 齒 輪其 他 部 分 (如 齒 圈 、 輪 輻 、 輪 轂 等 )失 效 很 少 發(fā) 生 ， 通 常 按 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計 。 10-2齒 輪 傳 動 的 失 效 形 式 及 設(shè) 計 準(zhǔn) 則1、 輪 齒 折 斷(1)

8、產(chǎn) 生 原 因 及 類 型 突 然 斷 裂 ： 輪 齒 受 到 突 然 過 載 或 輪 齒 嚴(yán) 重 磨 損 后 齒 厚 過 分 減 薄使 輪 齒 折 斷 或 剪 斷此 時 ， 斷 口 均 為 新 斷 口 ， 發(fā) 亮 (3)危 害 ： 傳 動 失 效 需 進(jìn) 行 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算發(fā) 生 部 位 ： 齒 根(2)現(xiàn) 象直 齒 輪 ： 沿 齒 根 整 體 斷 裂斜 齒 輪 ： 沿 齒 根 斜 向 齒 頂 部 分 折 斷齒 輪 傳 動 的 失 效 形 式 及 設(shè) 計 準(zhǔn) 則 齒 根 疲 勞 折 斷 ： 正 常 工 況 下 的 主 要 原 因輪 齒 受 交 變 載 荷 時 ， 齒

9、根 處 產(chǎn) 生 的 彎 曲 應(yīng) 力 最 大齒 根 過 渡 部 分 截 面 突 變 及 加 工 刀 痕 大 的 應(yīng) 力 集 中使 得 齒 根 產(chǎn) 生 疲 勞 裂 紋 擴(kuò) 展 輪 齒 疲 勞 斷 裂此 時 ， 斷 口 部 分 已 氧 化 ， 顏 色 發(fā) 暗 加 大 齒 根 過 度 圓 角 半 徑 及 消 除 加 工 刀 痕 ， 從 而 降 低 應(yīng) 力 集 中 提 高 軸 及 支 承 件 的 剛 性 ， 使 齒 輪 接 觸 線 上 受 力 較 為 均 勻 采 取 合 適 的 熱 處 理 工 藝 ， 使 齒 輪 材 料 具 有 足 夠 的 韌 性 采 用 噴 丸 、 滾 壓 等 工 藝 措 施 對 齒

10、 根 表 層 進(jìn) 行 強(qiáng) 化 處 理 正 變 位 齒 輪 齒 輪 傳 動 的 失 效 形 式 及 設(shè) 計 準(zhǔn) 則(4)提 高 輪 齒 抗 折 斷 能 力 措 施 2、 齒 面 磨 損(1)原 因 ： 外 界 雜 質(zhì) 進(jìn) 入 嚙 合 面 ， 齒 面 被 逐 漸 磨 損 而 導(dǎo) 致 報 廢 磨 粒磨 損(2)危 害 ： 磨 損 引 起 齒 廓 變 形 ， 齒 厚 減 薄 ， 產(chǎn) 生 震 動 和 噪 聲 ， 甚 至 輪齒 過 薄 而 斷 裂 齒 輪 傳 動 的 失 效 形 式 及 設(shè) 計 準(zhǔn) 則(3)現(xiàn) 象 ： 齒 面 磨 損 ， 齒 形 變 瘦(4)發(fā) 生 場 合 ： 常 發(fā) 生 于 潤 滑 不

11、良 的 開 式 齒 輪 傳 動(5)提 高 抗 磨 粒 磨 損 措 施 開 式 閉 式 (最 有 效 方 法 ) 提 高 齒 面 硬 度 ， 降 低 齒 面 粗 糙 度 采 用 清 潔 的 潤 滑 油 齒 輪 傳 動 的 失 效 形 式 及 設(shè) 計 準(zhǔn) 則3、 齒 面 點(diǎn) 蝕(1)原 因 ： 接 觸 應(yīng) 力 作 用 下 ， 齒 面 出 現(xiàn) 初 始 裂 紋 ， 潤 滑 油 在 接 觸壓 力 作 用 下 擠 入 裂 紋 ， 促 使 裂 紋 擴(kuò) 展 ， 使 零 件 表 層 金 屬 脫 落 ，在 輪 齒 表 面 形 成 麻 點(diǎn) 狀 損 傷 ；(2)現(xiàn) 象 ： 齒 面 疲 勞 點(diǎn) 蝕 首 先 出 現(xiàn) 在

12、 齒 面 節(jié) 線 偏 齒 根 側(cè) ， 因 為 ， 節(jié)線 附 近 齒 面 相 對 滑 動 速 度 小 ， 油 膜 不 易 形 成 ， 摩 擦 力 大 ， 且 節(jié) 線處 同 時 參 與 嚙 合 的 輪 齒 對 數(shù) 少 ， 接 觸 應(yīng) 力 大 硬 齒 面 (350H BS)齒 輪 ， 一 旦 出 現(xiàn) 點(diǎn) 蝕 就 會 繼 續(xù) 擴(kuò) 展 擴(kuò) 展 性 點(diǎn) 蝕 軟 齒 面 (350H BS)的 新 齒 輪 ， 開 始 出 現(xiàn) 少 量 點(diǎn) 蝕 ， 但 隨 著 齒 面 的跑 合 ， 麻 點(diǎn) 凹 坑 被 碾 平 ， 點(diǎn) 蝕 不 再 擴(kuò) 展 ， 收 斂 性 點(diǎn) 蝕 (局 部 點(diǎn) 蝕 ) 齒 輪 傳 動 的 失 效 形

13、 式 及 設(shè) 計 準(zhǔn) 則(3)危 害 : 產(chǎn) 生 震 動 和 噪 音 ,以 致 不 能 正 常 工 作 而 失 效 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算(4)場 合 ： 潤 滑 良 好 的 軟 齒 輪(5) 提 高 抗 點(diǎn) 蝕 的 措 施 提 高 齒 面 硬 度 降 低 齒 面 粗 糙 度 在 齒 輪 間 加 注 潤 滑 油 ， 并 合 理 選 擇 潤 滑 油 的 粘 度 速 度 不 高 的 場 合 ， 采 用 粘 度 高 的 潤 滑 油 侵 入 裂 紋 能 力 差 速 度 高 的 場 合 ， 采 用 噴 油 潤 滑 (散 熱 )， 只 能 用 粘 度 低 的 潤 滑 油 采 用 正 變 位

14、 齒 輪 齒 輪 傳 動 的 失 效 形 式 及 設(shè) 計 準(zhǔn) 則4、 齒 面 膠 合(1)原 因高 速 重 載 齒 輪 傳 動 ， 因 齒 面 間 壓 力 大 ， 相 對 滑 動 的 速 度 大 ， 在 嚙合 處 摩 擦 發(fā) 熱 多 ， 產(chǎn) 生 瞬 間 高 溫 ， 使 油 膜 破 裂 ， 造 成 齒 面 金 屬 直接 接 觸 相 互 粘 接 ， 而 后 隨 齒 面 相 對 運(yùn) 動 ， 又 將 粘 接 金 屬 撕 破 ， 使齒 面 形 成 條 狀 溝 痕 ， 產(chǎn) 生 齒 面 熱 膠 合 。低 速 重 載 齒 輪 傳 動 (v350HBS的 齒 輪 硬 齒 面 齒 輪輪 坯 切 齒 后 經(jīng) 表 面

15、 硬 化 處 理 ， 形 成 硬 齒 面 ， 再 經(jīng) 磨 齒 后 精 度 可 達(dá) 5級 或 4級常 用 的 表 面 硬 化 熱 處 理 ： 表 面 淬 火 、 滲 碳 、 氮 化 等 。與 軟 齒 面 齒 輪 相 比 ， 硬 齒 面 齒 輪 大 大 提 高 齒 輪 的 承 載 能 力 ， 結(jié) 構(gòu) 尺寸 和 重 量 明 顯 減 小 ， 綜 合 經(jīng) 濟(jì) 效 益 顯 著 提 高 。 （ 2） 鑄 鋼 ：耐 磨 性 及 強(qiáng) 度 均 較 好 ， 但 力 學(xué) 性 能 比 鍛 鋼 差齒 輪 尺 寸 較 大 且 輪 坯 難 以 鍛 造 時 ， 可 用 鑄 鋼 ， 切 齒 前 需 經(jīng) 退 火 、 正火 及 調(diào)

16、制 處 理 。 齒 輪 的 材 料 及 其 選 擇2、 鑄 鐵 ： 較 脆 ， 抗 沖 擊 及 耐 磨 性 都 較 差 ， 但 抗 膠 合 及 抗 點(diǎn) 蝕 能 力較 好 ， 且 價 格 低 廉常 用 于 工 作 平 穩(wěn) 、 速 度 較 低 、 功 率 不 大 的 場 合 。3、 非 金 屬 材 料 ： 用 于 高 速 、 輕 載 及 精 度 不 高 場 合 的 小 齒 輪 ， 可 降低 噪 音 ， 大 齒 輪 仍 用 鋼 或 鑄 鐵 制 造 。常 用 材 料 及 其 力 學(xué) 性 能 見 表 10-1 齒 輪 的 材 料 及 其 選 擇三 、 齒 輪 材 料 的 選 擇 原 則1、 齒 輪 材

17、料 必 須 滿 足 工 作 條 件 的 要 求 ， 如 強(qiáng) 度 、 壽 命 、 可 靠 性 、經(jīng) 濟(jì) 性 等 ； 2、 應(yīng) 考 慮 齒 輪 的 尺 寸 大 小 ， 毛 坯 成 型 方 法 及 熱 處 理 和 制 造 工 藝 ； 大 尺 寸 齒 輪 ： 采 用 鑄 造 毛 坯 ， 可 選 用 鑄 鋼 或 鑄 鐵 做 齒 輪 材 料中 等 或 以 下 尺 寸 要 求 較 高 的 齒 輪 ： 常 選 用 鍛 造 毛 坯 ， 可 選 用 鍛 鋼小 尺 寸 要 求 不 高 的 齒 輪 ： 可 選 用 圓 鋼 做 毛 坯 齒 輪 表 面 硬 化 方 法 ： 滲 碳 、 氮 化 和 表 面 淬 火滲 碳 工

18、 藝 ： 應(yīng) 選 用 低 碳 鋼 做 齒 輪 材 料 氮 化 工 藝 ： 應(yīng) 選 用 中 碳 鋼 做 齒 輪 材 料 (Cr、 Mo、 Al、 Ti)表 面 淬 火 工 藝 ： 對 材 料 無 特 殊 要 求 ， 以 中 碳 鋼 為 宜 齒 輪 的 材 料 及 其 選 擇3、 考 慮 材 料 的 應(yīng) 用 場 合4、 考 慮 配 對 齒 輪 的 硬 度（ 1） 正 火 碳 鋼 ： 只 能 用 于 制 作 載 荷 平 穩(wěn) 或 輕 度 沖 擊 下 工 作 的 齒 輪 ，不 能 承 受 過 大 的 沖 擊 載 荷（ 2） 調(diào) 制 碳 鋼 ： 用 于 制 作 在 中 等 沖 擊 載 荷 下 工 作 的

19、齒 輪（ 3） 合 金 鋼 常 用 于 制 作 高 速 、 重 載 并 在 沖 擊 載 荷 下 工 作 的 齒 輪（ 4） 飛 行 器 中 齒 輪 ， 要 求 尺 寸 小 ， 應(yīng) 采 用 表 面 硬 化 處 理 的 高 強(qiáng) 度合 金 鋼 制 造 （ 1） 鋼 制 軟 齒 面 齒 輪 ， 小 齒 輪 的 齒 面 硬 度 應(yīng) 比 大 齒 輪 高 3050HBS （ 2） 硬 齒 面 齒 輪 傳 動 ， 兩 輪 的 齒 面 硬 度 可 大 致 相 同 ， 或 小 齒 輪 硬 度略 高 一 、 輪 齒 的 受 力 分 析 11t 2dTF tantr FF 嚙 合 傳 動 中 ， 直 輪 齒 的 受

20、力 分 析切 向 力 ：徑 向 力 ： cos tn FF 法 向 力 ：1T 為 小 輪 的 名 義 轉(zhuǎn) 矩 （ Nmm） 。式 中 ： 為 小 輪 的 分 度 圓 直 徑 （ mm） 。1d主 動 輪 的 方 向 與 其 轉(zhuǎn) 向 相 反 ；tF從 動 輪 的 方 向 與 其 轉(zhuǎn) 向 相 同 。tF徑 向 力 Fr 的 方 向 指 向 各 自 的 輪 心 （ 外 齒 輪 ） 。（ 直 齒 圓 柱 齒 輪 ） （ 10 3） 10-4 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 計 算 載 荷 用 集 中 作 用 于 分 度 圓 上 齒 寬 中 點(diǎn) 處 的 法 向力 代 替 輪 齒 所 受 的 分 布 力 ，

21、 將 分 解 ，得 ： nF nF 計 算 載 荷 1 ：齒向載荷分布系數(shù)：齒間載荷分配系數(shù)：動載系數(shù)：使用系數(shù) KKKKKKKKK AA vv載 荷 系 數(shù) 1、 公 稱 載 荷 ： 上 述 Fn 等 各 力 為 齒 輪 所 傳 遞 的 名 義 轉(zhuǎn) 矩 求 得 的 載荷 公 稱 （ 名 義 ） 載 荷 。 計 算 載 荷 為 ： Kpp ca 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 載 荷 計 算二 、 輪 齒 的 計 算 載 荷 和 載 荷 系 數(shù)2、 平 均 載 荷 ： 沿 齒 面 接 觸 線 單 位 長 度 上 受 的 載 荷平 均 載 荷 為 ： LFp n3、 計 算 載 荷 ： 實(shí) 際 由

22、于 原 動 機(jī) 及 工 作 機(jī) 性 能 影 響 ， 以 及 齒 輪 的 制 造及 安 裝 誤 差 、 齒 輪 及 其 支 撐 件 變 形 等 因 素 的 影 響 ， 實(shí) 際 作 用 于 齒 輪上 的 載 荷 要 比 公 稱 載 荷 大 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 載 荷 計 算（ 1） 使 用 系 數(shù) KA 定 義 ： 考 慮 齒 輪 嚙 合 時 外 部 因 素 引 起 的 附 加 載 荷 影 響 的 系 數(shù) 取 值 ： 取 決 于 原 動 機(jī) 和 從 動 機(jī) 械 的 特 性 、 質(zhì) 量 比 、 聯(lián) 軸 器 類 型 及運(yùn) 行 狀 態(tài) 等 ， 表 10-2（ 2） 動 載 系 數(shù) KV 定 義

23、： 考 慮 由 制 造 、 安 裝 誤 差 及 輪 齒 的 彈 性 變 形 等 內(nèi) 部 因 素 引 起的 附 加 動 載 荷 的 影 響 產(chǎn) 生 附 加 動 載 荷 的 主 要 因 素a:在 嚙 合 傳 動 中 ， 同 時 參 與 嚙 合 輪 齒 的 對 數(shù) 及 位 置 在 循 環(huán) 變 化 ， 輪 齒嚙 合 剛 度 也 隨 之 變 化 b:齒 輪 制 造 產(chǎn) 生 的 基 圓 （ 法 向 ） 節(jié) 距 誤 差 和 齒 形 誤 差 ； 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 載 荷 計 算c:輪 齒 受 載 變 形d:齒 輪 支 承 件 的 彈 性 變 形 等 因 素 導(dǎo) 致 嚙 合 節(jié) 點(diǎn) 位 置 變 化 ，

24、 故 從 動 輪轉(zhuǎn) 速 變 化 ， 產(chǎn) 生 動 載 荷 取 值 ： 圖 10-8 改 善 動 載 系 數(shù) KV的 措 施a:提 高 制 造 精 度 ， 增 加 輪 齒 及 支 承 件 剛 度b:齒 頂 修 緣 ： 把 齒 頂 一 小 部 分 齒 廓 曲 線 （ 分 度 圓 為 20 的 漸 開 線 ）修 整 為 20 的 漸 開 線p b2pb1， 對 從 動 輪 進(jìn) 行 修 緣pb1pb2， 對 主 動 輪 進(jìn) 行 修 緣 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 載 荷 計 算（ 3） 齒 間 載 荷 分 配 系 數(shù) K 定 義 ： 考 慮 同 時 嚙 合 的 各 對 輪 齒 間 載 荷 分 布 不 均

25、 的 影 響 影 響 載 荷 分 布 不 均 的 主 要 因 素a:受 載 后 輪 齒 變 形 ；b:輪 齒 的 制 造 誤 差 ， 特 別 是 基 圓 節(jié) 距 誤 差 ；c:齒 輪 的 跑 合 效 果 及 齒 廓 修 形 等 取 值 ： 一 般 不 需 做 精 確 計 算 的 直 齒 輪 和 30 的 斜 齒 輪 ， 可 查表 10-3 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 載 荷 計 算（ 4） 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) K 定 義 ： 考 慮 沿 齒 寬 方 向 （ 同 一 齒 面 接 觸 線 ） 分 布 不 均 勻 對 齒 輪 強(qiáng)度 影 響 的 系 數(shù) 影 響 齒 寬 方 向 載 荷 分

26、布 不 均 的 主 要 因 素a:齒 輪 制 造 和 安 裝 誤 差 ；b:輪 齒 、 軸 系 部 件 和 箱 體 的 變 形 ；c:齒 寬 及 齒 面 硬 度 等 取 值 ：K H： 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 用 的 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) ， 表 10-4KF： 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 用 的 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) ， 圖 10-13 提 高 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) 措 施a:提 高 齒 輪 的 制 造 和 安 裝 精 度b:提 高 軸 、 軸 承 、 軸 承 座 的 剛 度c:對 稱 布 置 軸 承d:改 變 齒 輪 形 狀 鼓

27、 形 齒e:沿 小 齒 輪 齒 寬 對 輪 齒 做 適 當(dāng) 修 形 螺 旋 角 修 形圓 柱 齒 輪 傳 動 的 載 荷 計 算 10-5 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算一 、 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算1、 計 算 準(zhǔn) 則 ： FF 2、 力 學(xué) 模 型（ 1） 將 輪 齒 視 為 懸 臂 梁（ 2） 假 設(shè) 全 部 載 荷 都 作 用 到 一 對 輪 齒 上 ，并 求 載 荷 作 用 在 齒 頂 時 的 齒 根 應(yīng) 力（ 3） 以 受 拉 邊 的 彎 曲 應(yīng) 力 為 計 算 依 據(jù) 30 30 pcapcatpcar sh 危 險 截 面 cF（ 4

28、） 危 險 截 面 的 確 定 ： 30 切 線 法做 兩 條 與 輪 齒 齒 廓 對 稱 中 線 成 30 的 直 線 與齒 根 過 渡 圓 弧 相 切 ， 連 接 兩 切 點(diǎn) 所 得 軸 向 截面 即 為 危 險 截 面 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算3、 計 算 危 險 截 面 彎 曲 應(yīng) 力（ 1） 理 論 彎 曲 應(yīng) 力 （ 單 位 齒 寬 ， 即 b=1） 220 cos661cos s hps hpWM cacaF costn nca shFF bKFKpp mKs mKh取 ： 代 入 上 式 ， 得 coscos6)(coscos6 220 s h

29、ts htF KKbmKFmKb mKKF 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算令 ： 齒 形 系 數(shù) ， 則bmYKF FatF 0coscos6 2 s hFa KKY其 中 ： YFa為 無 因 次 量 ， 只 與 齒 形 （ z、 x、 ） 有 關(guān) ,與 齒 大 小 (m)無 關(guān) Kh小 或 Ks大 的 齒 輪 ， YFa小 ， 齒 根 抗 彎 曲 強(qiáng) 度 高 載 荷 作 用 在 齒 頂 的 齒 形 系 數(shù) Y Fa可 查 表 10-5（ 2） 修 正 后 彎 曲 應(yīng) 力考 慮 齒 根 危 險 截 面 處 的 壓 應(yīng) 力 、 切 應(yīng) 力 和 過 渡 圓 角 引 起

30、 的 應(yīng) 力 集 中Ysa:載 荷 作 用 于 齒 頂 時 的 應(yīng) 力 校 正 系 數(shù) ， 表 10-5saFF Y 0 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算4、 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 校 核 式1dbd 0 FsaFatsaFF bm YYKFY 11112zdm dTFt令 ： 齒 寬 系 數(shù) ， 表 10-7代 入 ： 得 ： 2 21310 Fd saFasaFF zm YYKTY 5、 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計 式3 211 2 F saFad YYzKTm 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算二 、 齒 面 接 觸

31、 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算1、 計 算 準(zhǔn) 則 ： HH 2、 接 觸 應(yīng) 力 計 算 公 式 赫 茲 公 式 LEEFca H )1()1( )11( 2 221 21 21 為 計 算 方 便 ， 通 常 ， 取 接 觸 線 單 位 長 度 上 的 計 算 載 荷 ：LFp caca 令 ： )1()1( 1111 2 221 2121 EEZE 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算則 ： EcaH Zp 其 中 ： 嚙 合 齒 面 上 嚙 合 點(diǎn) 的 綜 合 曲 率 半 徑 ， mmEZ 彈 性 影 響 系 數(shù) ， ； 表 10-621MPa 3、 漸 開 線 齒 廓

32、 的 接 觸 應(yīng) 力標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算EcaH Zp 由 ，知 隨 和 變 化 caH p（ 1） 最 大 接 觸 應(yīng) 力 出 現(xiàn) 位 置maxH實(shí) 際 單 齒 嚙 合 區(qū) 的 C點(diǎn) （ 主 動 輪 齒 最 低 點(diǎn) ） （ 從 動 輪 齒 最 高 點(diǎn) ）接 觸 應(yīng) 力 最 大理 論 按 節(jié) 點(diǎn) 計 算 最 大 接 觸 應(yīng) 力 。 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算（ 2） 節(jié) 點(diǎn) 處 綜 合 曲 率 1211221 1221 1111 輪 齒 在 節(jié) 點(diǎn) 嚙 合 時 ， 兩 輪 齒 廓 曲 率 半 徑 之 比與 兩 輪 分 度 圓

33、 直 徑 或 齒 數(shù) 成 正 比 ， 即u zzdd 121212所 以 ： uu 111 1 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算 sin211 d對 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 ， 節(jié) 圓 與 分 度 圓 重 合 uud 1sin21 1 （ 3） 接 觸 應(yīng) 力 costn nca FF LKFKpp bL將 上 式 及 代 入 EcaH Zp 得 ： EHtH ZZuubdKF 11 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算其 中 ： 區(qū) 域 系 數(shù)（ 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 輪 ） cossin 2HZ 5.2,20 EZ（ 4） 接 觸 強(qiáng) 度 校 核 式將 代

34、 入 111 ,2 dbdTF dt EHtH ZZuubdKF 11校 核 式 12 311 HEHdH ZZuudKT 設(shè) 計 式 3 211 )(12 H EHd ZZuuKTd 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算若 將 ZH=2.5代 入 ， 得校 核 式 125.2 311 HdEH uudKTZ 設(shè) 計 式 3 211 )(1232.2 HEd ZuuKTd 三 、 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算 說 明1、 強(qiáng) 度 計 算 公 式 對 主 、 從 動 輪 都 適 用2、 由 知 FsaFat bm YYKF saFa Ft YYbmKF 齒 根 彎 曲

35、 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 時 ， 應(yīng) 將 兩 齒 輪 中 較 小 的代 入 設(shè) 計 公 式 進(jìn) 行 計 算 。 saFa FYY 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算5、 當(dāng) 配 對 齒 輪 的 齒 面 均 為 硬 齒 面 時 ， 兩 輪 的 材 料 、 熱 處 理 及 硬 度 均可 取 成 一 樣 。設(shè) 計 這 種 齒 輪 傳 動 ， 可 分 別 按 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 及 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng)度 進(jìn) 行 設(shè) 計 ， 并 取 其 中 較 大 者 作 為 設(shè) 計 結(jié) 果（ 軟 齒 面 齒 輪 也 按 此 設(shè) 計 ）4、 校 核 時 ， 兩 齒 輪 分 別

36、 校 核3、 因 配 對 齒 輪 的 接 觸 應(yīng) 力 一 樣 ， 即但 許 用 接 觸 應(yīng) 力 ， 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計 時 應(yīng) 將 較 小 的 代 入 設(shè) 計 公 式 。 21 HH 21 HH 21 HH 、 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算 3311 tntntt KKmmKKdd 或 6、 當(dāng) 用 設(shè) 計 公 式 初 步 計 算 齒 輪 的 分 度 圓 直 徑 d1（ 或 模 數(shù) m） 時 ， 動載 系 數(shù) KV， 齒 間 載 荷 分 配 系 數(shù) K及 齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) K不 能 預(yù) 先確 定 ， 此 時 ：（ 1） 試 選 載

37、 荷 系 數(shù) Kt， 一 般 取 Kt=1.21.4（ 下 標(biāo) t表 示 試 選 或 試 算 值 ）（ 2） 按 Kt計 算 分 度 圓 直 徑 d1t或 模 數(shù) mnt（ 3） 按 d1t計 算 齒 輪 圓 周 速 度 ， 然 后 查 取 KV， K， K， 計 算 K（ 4） 比 較 K和 Kt， 若 K與 Kt相 差 不 多 ， 則 不 修 正 原 計 算 若 K與 K t相 差 較 大 ， 則 按 下 式 修 正 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算7、 在 齒 輪 的 齒 寬 系 數(shù) 、 齒 數(shù) 、 材 料 已 選 定 的 情 況 下 ， 影 響 齒 根 彎 曲

38、疲 勞 強(qiáng) 度 的 主 要 因 素 是 模 數(shù) ，模 數(shù) 越 大 ， 齒 根 的 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 越 高 。在 齒 輪 的 齒 寬 系 數(shù) 、 傳 動 比 、 材 料 已 選 定 的 情 況 下 ， 影 響 齒 面 接 觸 疲勞 強(qiáng) 度 的 主 要 因 素 是 齒 輪 分 度 圓 直 徑 ，小 輪 分 度 圓 直 徑 越 大 ， 齒 面 的 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 越 高 。3 2 11 2 F saFad YYzKTm 3 21 1 )(12 H EHd ZZuuKTd 一 、 主 要 參 數(shù) 的 選 擇1 齒 寬 系 數(shù) dd 齒 寬 b 有 利 于 提 高 強(qiáng) 度 ， 但 d 過

39、 大 將 導(dǎo) 致 K見 表 10 7。 10-6 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計 參 數(shù) 、 許 用 應(yīng) 力 與 精 度 選 擇閉 式 固 定 傳 動 比 的 齒 輪 傳 動 ， 當(dāng) 齒 輪 精 度 高 并 且 軸 剛 度 大 時 ， d可 取 大 值標(biāo) 準(zhǔn) 圓 柱 齒 輪 減 速 器 ， 齒 寬 系 數(shù) 一 般 為 ：)1(5.0 1 ud baba 對 圓 柱 齒 輪 ： ad udb )1(5.01規(guī) 定 a： 0.2， 0.25， 0.30， 0.40， 0.50， 0.60， 0.80， 1.0， 1.2標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 減 速 器 ， 一 般 先 選 a然 后 據(jù) 上 式 換 算 d 2

40、 齒 數(shù) 的 選 擇當(dāng) d1已 按 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 確 定 時 ，z1 m重 合 度 e 傳 動 平 穩(wěn)齒 厚 s ， 抗 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 降 低齒 高 h 減 小 切 削 量 、 減 小 滑 動 率 ， 磨 損 膠 合因 此 ， 在 保 證 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 的 前 提 下 ， 齒 數(shù) 多 一 些 好 ！ 閉 式 軟 齒 面 : z1 = 20 40 閉 式 硬 齒 面 和 開 式 傳 動 : z 1 = 17 20， m1.52mm 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計 參 數(shù) 、 許 用 應(yīng) 力 與 精 度 選 擇標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 （ =20 ） ， 為 避 免

41、 產(chǎn) 生 根 切 ， 應(yīng) 使 z 117為 使 各 齒 磨 損 均 勻 ， 傳 動 平 穩(wěn) ， 一 般 兩 齒 輪 齒 數(shù) 互 質(zhì) 。 3 壓 力 角 的 選 擇齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計 參 數(shù) 、 許 用 應(yīng) 力 與 精 度 選 擇由 漸 開 線 特 點(diǎn) 知 ： sin r標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 ： sinsin r ， 則 ， 漸 開 線 齒 廓 平 坦 ， 齒 厚 s 我 國 標(biāo) 準(zhǔn) ： =20 ， 一 般 場 合 =25 ， 航 空 用 齒 輪 傳 動 直 齒 輪 接 觸 強(qiáng) 度 計 算 2二 、 齒 輪 的 許 用 應(yīng) 力齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計 參 數(shù) 、 許 用 應(yīng) 力 與 精 度

42、選 擇1、 極 限 應(yīng) 力 本 書 薦 用 的 疲 勞 極 限 應(yīng) 力 是 用 m=35mm，=20 ， b=1050mm， v=10m/s， 齒 輪 粗 糙 度 為 0.8的 直 齒 圓 柱 齒輪 副 試 件 ， 按 失 效 概 率 為 1%， 經(jīng) 持 久 疲 勞 試 驗(yàn) 確 定 。lim2、 實(shí) 際 極 限 應(yīng) 力 只 考 慮 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) 對 疲 勞 極 限 的 影 響 limlim NK實(shí)際3、 齒 輪 許 用 應(yīng) 力 SKN lim （ 1） S疲 勞 強(qiáng) 度 安 全 系 數(shù)接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 ， S=SH =1；彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 ， S=SF=1

43、.251.5； 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計 參 數(shù) 、 許 用 應(yīng) 力 與 精 度 選 擇hnjLN 60（ 2） KN考 慮 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) 影 響 的 系 數(shù) ， 稱 壽 命 系 數(shù)接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 壽 命 系 數(shù) ， KH N， 查 圖 10-19；彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 壽 命 系 數(shù) ， KFN， 查 圖 10-18；兩 圖 中 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) N的 計 算 方 法 ： lim（ 3） 齒 輪 疲 勞 極 限接 觸 疲 勞 極 限 ， 查 圖 10-20；彎 曲 疲 勞 極 限 ， 查 圖 10-21；其 中 ： YST： 試 驗(yàn) 齒 輪 的 應(yīng) 力 校 正 系

44、 數(shù)說 明 ：一 般 在 MQ和 ML之 間 選 值limH STFFE Y lim FE 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計 參 數(shù) 、 許 用 應(yīng) 力 與 精 度 選 擇 若 齒 面 硬 度 超 出 圖 中 薦 用 的 范 圍 ， 可 大 體 按 外 插 法 查 取 相 應(yīng) 的極 限 應(yīng) 力 值 。 圖 中 所 示 為 脈 動 循 環(huán) 應(yīng) 力 的 極 限 應(yīng) 力 ， 對 稱 循 環(huán) 應(yīng) 力 的 極 限 應(yīng)力 值 應(yīng) 為 脈 動 循 環(huán) 應(yīng) 力 的 70%。 三 、 齒 輪 的 精 度 等 級國 標(biāo) 中 對 圓 柱 齒 輪 和 錐 齒 輪 都 規(guī) 定 了 十 二 個 精 度 等 級 ， 1級 精 度

45、最 高 ， 12級 精 度 最 低 ， 常 用 5 9 級 。根 據(jù) 傳 動 的 用 途 、 使 用 條 件 和 齒 輪 的 圓 周 速 度 等 選 擇 精 度 等 級 。（ 見 表 10-8 和 圖 10 22）齒 輪 精 度 分 為 ： 第公 差 組 ： 控 制 運(yùn) 動 的 準(zhǔn) 確 性 。第公 差 組 ： 控 制 傳 動 的 平 穩(wěn) 性 。第公 差 組 ： 控 制 載 荷 分 布 的 均 勻 性 。例 如 ： 8 7 7 H K齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計 參 數(shù) 、 許 用 應(yīng) 力 與 精 度 選 擇四 、 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 強(qiáng) 度 設(shè) 計 將 Fn 分 解 11t 2dTF

46、 costantr nFF 切 向 力 ：徑 向 力 ： tana tFF 軸 向 力 ：軸 向 力 Fa的 方 向 ： “ 主 動 輪 左 右 手 法 則 ”二 級 受 力 分 析 ： 中 間 軸 上 兩 輪 旋 向 一 致 10-7 斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算一 、 受 力 分 析法 向 力 ： tb tnt FFF coscoscoscosn 斜 齒 輪 受 力 、 旋 向 、 轉(zhuǎn) 速 判 斷 方 法 e dcbaf 斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算二 、 計 算 載 荷斜 齒 輪 每 條 全 齒 寬 接 觸 線 總 長 ：1、 接 觸 線 長

47、度 bbcos接 觸 線 總 長 為 所 有 嚙 合 齒 上 接 觸 線 長 度 之 和 ： bb ecos2、 計 算 載 荷 ttbtb tnca b KFb KFLKFp ee coscoscoscos ： 端 面 重 合 度 圖 10-26e 310F 表、同直齒輪、 KK KKKKKKKK H VAVA 三 、 強(qiáng) 度 計 算 斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算斜 齒 圓 柱 齒 輪 的 強(qiáng) 度 計 算 是 以 其 當(dāng) 量 直 齒 輪 為 對 象 進(jìn) 行 的 ， 所 以 直齒 圓 柱 齒 輪 的 強(qiáng) 度 計 算 方 法 原 則 上 是 適 用 于 斜 齒 輪 傳 動

48、的 ， 僅 需 再考 慮 斜 齒 輪 的 傳 動 特 點(diǎn) 即 可 寫 出 其 強(qiáng) 度 計 算 公 式 。1、 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 失 效 現(xiàn) 象 ： 齒 根 斜 向 齒 頂 局 部 斷 裂 輪 齒 受 載 及 折 斷與 直 齒 輪 區(qū) 別 ：（ 1） 計 算 載 荷 比 直 齒 輪 多 一 個 （ 2） 斜 齒 輪 存 在 螺 旋 角 ， 計 入 螺 旋 角 影 響 系 數(shù) eY ttbtb tnca b KFb KFLKFp ee coscoscoscos 斜 齒 圓 柱 齒 輪 的 當(dāng) 量 齒 輪與 斜 齒 輪 法 面 齒 形 相 當(dāng) 的 直 齒 圓 柱 齒 輪 稱 為

49、 斜 齒 輪 的 當(dāng) 量 齒 輪當(dāng) 量 齒 輪 的 齒 數(shù) 稱 為 斜 齒 輪 的 當(dāng) 量 齒 數(shù)當(dāng) 量 齒 輪 將 C點(diǎn) 的 曲 率 半 徑 作 為 當(dāng) 量 齒 輪 的 分 度 圓 半 徑 22 cos2 dba v nzm齒 數(shù) ：壓 力 角 ：模 數(shù) ：分 度 圓 ：當(dāng) 量 齒 輪 n2 2 vnzm 當(dāng) 量 齒 輪 的 用 途仿 形 法 加 工 斜 齒 輪 時 ， 選 擇 銑 刀 ；彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 。選 擇 變 位 系 數(shù) 及 測 量 齒 厚標(biāo) 準(zhǔn) 斜 齒 圓 柱 齒 輪 不 發(fā) 生 根 切 的 最 小 齒 數(shù) ：一 般 不 是 整 數(shù)vz3coszzv 3cosvzz

50、 17cosz 3min 17 式 中 ： YFa 斜 齒 輪 齒 形 系 數(shù) ， 按 當(dāng) 量 齒 數(shù) 查 表 105。Y 螺 旋 角 影 響 系 數(shù) 的 數(shù) 值 可 查 圖 10 28。 3coszzYSa 斜 齒 輪 應(yīng) 力 校 正 系 數(shù) ， 按 當(dāng) 量 齒 數(shù) 查 表 10-5。設(shè) 計 式 ： 3 F21 21n cos2 e SaFad YYzYKTm 校 核 式 ： e nbm YYYKF saFatF F斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算 e tan318.0sin 1zmb dn 2、 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 斜 齒 輪 的 齒 面 接 觸 應(yīng)

51、力 仍 按 節(jié) 點(diǎn) 處 計 算 ， 以 法 面 齒 形 （ 當(dāng) 量 齒 輪 的齒 形 ） 進(jìn) 行 分 析 ， 并 綜 合 考 慮 螺 旋 角 的 影 響 。斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算（ 1） 節(jié) 點(diǎn) 處 綜 合 曲 率 tt d sin2 端 面 上 節(jié) 點(diǎn) 曲 率 半 徑 ： btn cos )1(sincos2111 121 uud tbnn EcaH Zp ttca b KFp e cos 代 入 ： 斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算得 ： HEHtH ZZuubdKF e 11其 中 ： 區(qū) 域 系 數(shù) ；對 n=20 的 標(biāo) 準(zhǔn) 斜 齒 輪

52、， 可 查 圖 10-30tt bHZ sincoscos2 。軟齒面許用接觸應(yīng)力，時，取當(dāng)2 22 21 23.123.1 2H HHHH HHH 式 中 ： 校 核 式 ： H1 tH 12 e HEZZuubdKF設(shè) 計 式 ： 3 2H11 12 e HEd ZZuuKTd斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算例 10-2， 10-3 強(qiáng) 度 計 算 以 齒 寬 中 點(diǎn) 處 的 當(dāng) 量 齒輪 作 計 算 依 據(jù) 10-8 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 錐 齒 輪 傳 動 強(qiáng) 度 計 算一 、 主 要 參 數(shù) 和 尺 寸 直 齒 錐 齒 輪 的 大 端 參 數(shù) 為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 。 直 齒

53、錐 齒 輪 傳 動 的 幾 何 參 數(shù)211212 tancot ddzzu 2 122 212221 udddR RbR bRdddd 5.015.0 22m11m )5.01()5.01( RmRm mmdd以及則有：令 R = b/R 齒 寬 系 數(shù) ， 設(shè) 計 中 常 取 R =0.250.35， 常 用 R =1/3 。齒 數(shù) 比 ：錐 距 ： b 2/bCt cos2 mdrV 齒 寬 中 點(diǎn) 處 ： coscos mv zmdmdz mmV 二 、 輪 齒 的 受 力 分 析 用 集 中 作 用 于 齒 寬 中 點(diǎn) 處 的 法 向 力 Fn 代 替 輪 齒 所 受 的 分 布 力

54、 。 將 Fn分 解 為 ： 切 向 力 Ft， 徑 向 力 Fr和 軸 向 力 Fa。 cos2cos 1m 1tn d TFF 軸 向 力 Fa的 方 向 總 是 由 錐 齒 輪 的 小 端 指 向 大 端 。錐 齒 輪 的 受 力 分 析 2111 costan atr FFF 2r111 sintan FFF ta 21m11 2 tt FdTF 直 齒 錐 齒 輪 傳 動2v2v1 uzzuV 三 、 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 FRt 5.01 bm YYFK saFaF校 核 式 ： 3 F22121 15.01 4 SaFaRR YYuzKTm 設(shè) 計 式 ：式 中

55、 ： YFa 按 當(dāng) 量 齒 數(shù) 查 表 105。coszz YSa 按 當(dāng) 量 齒 數(shù) 查 表 10-5。z 直 齒 錐 齒 輪 傳 動 KKKKK VA KA 查 表 10-2KV 查 圖 10-8KH =KF=1KH =KF=1.5KH be KH be 軸 承 系 數(shù) ， 表 10-9 三 、 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 按 齒 寬 中 點(diǎn) 處 的 當(dāng) 量 圓 柱 齒 輪 計 算 直 齒 錐 齒 輪 的 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 H31215.015 udKTZ RREH 校 核 式 ： 忽 略 重 合 度 的 影 響 。 3 212H1 5.01)(92.2 uKT

56、Zd RRE 設(shè) 計 式 ： 強(qiáng) 度 公 式 中 參 數(shù) 與 直 齒 圓 柱 齒 輪 完 全 相 同 。 直 齒 錐 齒 輪 傳 動 10-9 變 位 齒 輪 傳 動 強(qiáng) 度 計 算 一 、 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 SaFa YY 1、 彎 曲 強(qiáng) 度 計 算 仍 沿 用 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算 公 式2、 變 位 齒 輪 的 齒 形 系 數(shù) YFa和 應(yīng) 力 校 正 系 數(shù) YSa改 變正 變 位 齒 輪 的 減 小 ， 可 增 強(qiáng) 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 。 二 、 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 1、 高 度 變 位 齒 輪 ， 接 觸 疲 勞

57、 強(qiáng) 度 計 算 公 式 同 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪2、 角 度 變 位 齒 輪 傳 動 ， 輪 齒 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 的 改 變 用 區(qū) 域 系 數(shù) Z H體 現(xiàn)tancos 22 HZ直 齒 圓 柱 變 位 齒 輪 ： tancos cos22 tt bHZ 斜 齒 圓 柱 變 位 齒 輪 ： 變 位 齒 輪 傳 動 強(qiáng) 度 計 算 )( tt 或正 傳 動 ： ， 可 使 區(qū) 域 系 數(shù) ZH減 小 ， 接 觸 強(qiáng) 度 提 高三 、 變 位 齒 輪 應(yīng) 用 為 提 高 齒 輪 傳 動 彎 曲 強(qiáng) 度 、 接 觸 強(qiáng) 度 ， 增 強(qiáng) 耐 磨 性 及 抗 膠 合 能 力 ， 推薦 采 用 的

58、變 位 系 數(shù) 表 10-10按 表 中 所 列 變 位 系 數(shù) 設(shè) 計 制 造 的 齒 輪 傳 動 能 保 證 輪 齒 不 產(chǎn) 生 根 切 與 干涉 ， 端 面 重 合 度 及 齒 頂 厚 2.1 e斜 齒 輪 或 錐 齒 輪 傳 動 按 當(dāng) 量 齒 數(shù) 查 表 ；對 于 斜 齒 輪 傳 動 ， 查 得 變 位 系 數(shù) 為 法 面 變 位 系 數(shù) 。na ms 25.0 變 位 齒 輪 傳 動 強(qiáng) 度 計 算 10-10 齒 輪 傳 動 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計q 在 綜 合 考 慮 齒 輪 幾 何 尺 寸 ， 毛 坯 ， 材 料 ， 加 工 方 法 ， 使 用 要 求 及 經(jīng)濟(jì) 性 等 各 方

59、面 因 素 的 基 礎(chǔ) 上 ， 按 齒 輪 的 直 徑 大 小 ， 選 定 合 適 的 結(jié) 構(gòu)形 式 ， 再 根 據(jù) 推 薦 的 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 進(jìn) 行 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 計 算 。 q 常 見 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 有q 齒 輪 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 主 要 是 確 定 輪 緣 ， 輪 輻 ， 輪 轂 等 結(jié) 構(gòu) 形 式 及 尺 寸 大 小 。 輪 輻 式 結(jié) 構(gòu)實(shí) 心 式 齒 輪 齒 輪 軸 中 型 尺 寸 齒 輪 結(jié) 構(gòu)小 尺 寸 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 大 尺 寸 齒 輪 結(jié) 構(gòu)腹 板 式 結(jié) 構(gòu) q 齒 輪 和 軸 的 連 接 10-11 齒 輪 傳 動 的 效 率 與 潤 滑 傳 動 特 點(diǎn) ：

60、 壓 力 大 ， 相 對 滑 動 速 度 變 化 大 ， 摩 擦 大 。 二 、 齒 輪 傳 動 的 潤 滑 方 式 開 式 及 半 開 式 齒 輪 傳 動 ： 采 用 人 工 定 期 加 油 潤 滑 。 詳 細(xì) 介 紹一 、 齒 輪 傳 動 的 效 率 閉 式 齒 輪 傳 動 的 效 率 有 三 部 分 組 成 ： 321 式 中 ： 1 齒 輪 的 嚙 合 效 率 ；2攪 油 損 失 的 效 率 ；3軸 承 的 效 率 ；閉 式 齒 輪 傳 動 ： 浸 油 潤 滑 ：噴 油 潤 滑 ： 齒 輪 圓 周 速 度 12m s時 12m s時潤 滑 的 目 的 ： 減 小 摩 擦 、 減 小 磨 損 ， 還 有 散 熱 和 防 銹 蝕 作 用 。 潤 滑 劑 選 擇 ： 表 10-11和 表 10-12 10-12 本 章 小 結(jié) 1、 齒 輪 傳 動 特 點(diǎn)2、 失 效 形 式 和 設(shè) 計 準(zhǔn) 則3、 材 料 、 熱 處 理 和 選 擇 材 料 原 則5、 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 強(qiáng) 度 計 算 （ 掌 握 ）6、 標(biāo) 準(zhǔn) 斜 齒 圓 柱 /直 齒 錐 齒 輪 強(qiáng) 度 計 算 （ 理 解 ）7、 變 位 齒 輪 強(qiáng) 度 計 算 （ 了 解 ）8、 齒 輪 傳 動 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計9、 齒 輪 傳 動 的 潤 滑