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1、作用：不仅用来传递运动、而且还要传递动力。,要求：运转平稳、足够的承载能力。,分类,开式传动,有简单防护罩，大齿轮浸入油池，润滑得到改善、适于非重要应用；,裸露、灰尘、易磨损，适于低速传动。,6.1概述,半开式传动,闭式传动,全封闭、润滑良好、适于重要应用。,按类型分,按装置型式分,按使用情况分,软齿面齿轮（齿面硬度350HBS）,直齿圆柱齿轮传动,斜齿圆柱齿轮传,锥齿轮传动,人字齿轮传动,动力齿轮,传动齿轮,按齿面硬度分,硬齿面齿轮（齿面硬度350HBS）,以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。,以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。,轮齿折断,一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳
2、折断。,6.2.1 齿轮传动的失效形式,失效形式,轮齿疲劳折断,轮齿过载折断,6.2齿轮传动的失效形式及设计准则,提高轮齿抗折断能力的措施：（1）增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，减小齿根应力集中；,（2）增大轴及支承的刚度，使轮齿接触线上受载较为均匀；,（3）采用合适的热处理，使轮齿芯部材料具有足够的韧性；,（4）采用喷丸、滚压等工艺对，对齿根表层进行强化处理。,齿面接触应力按脉动循环变化当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹扩展、微粒剥落。点蚀首先出现在节线处，齿面越硬，抗点蚀能力越强。软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。,齿面点蚀,轮齿折断,失效形式,6.2.1 齿轮传动的失
3、效形式,轮齿疲劳折断,轮齿过载折断,措施：1.提高齿面硬度；,2.使齿轮齿面接触应力HH。,齿面点蚀,高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，致使齿面金属直接接触而相互粘连。当齿面向对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。,措施：1.提高齿面硬度,2.减小齿面粗糙度,3.增加润滑油粘度低速,4.加抗胶合添加剂高速,轮齿折断,失效形式,6.2.1 齿轮传动的失效形式,轮齿疲劳折断,轮齿过载折断,齿面胶合,齿面胶合,齿面磨损,措施：1.减小齿面粗糙度,磨粒磨损,跑合磨损,跑合磨损、磨粒磨损。,齿面点蚀,轮齿折断,失效形式,6.2.1 齿轮传动的失效形式,3.提高齿面硬度,轮齿疲劳
4、折断,轮齿过载折断,2.改善润滑条件，清洁环境,轮齿疲劳折断,轮齿过载折断,齿面胶合,齿面磨损,齿面点蚀,轮齿折断,失效形式,齿面塑性变形,6.6.1 齿轮传动的失效形式,表面凸出,措施：1.提高齿面硬度,2.采用塑性好的材料。,表面凹陷,6.2.2 齿轮传动的设计准则,保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断,保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀,由工程实践得知：,对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应 按齿面抗胶合能力的准则进行设计,闭式钢制硬齿面或铸铁齿轮传动，主要失效形式是齿根弯曲折断，故按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，再按齿面接触疲劳强度进行校核。,闭式钢制软齿面齿
5、轮传动，主要失效形式是齿面点蚀，故按齿面接触疲劳强度进行设计计算，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。,开式齿轮传动，主要失效形式是齿面磨损，严重磨损后齿根弯曲折断，故按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算即可。,对齿轮材料性能的要求,齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧。,6.3齿轮常用材料和许用应力,常用齿轮材料,锻钢,铸钢,铸铁,常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿轮材料；,适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。,非金属材料,6.3.1齿轮常用材料,钢材的韧性好，耐冲击，通过热处理和化学处理可改善材料的机械性能，最适于用来制造齿轮。,
6、耐磨性及强度较好，常用于大尺寸齿轮。,含碳量为0.15%0.6%的碳素钢或合金钢。一般用齿轮用碳素钢，重要齿轮用合金钢。,热处理方法,表面淬火,渗碳淬火,调质,正火,渗氮,一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr等。表面淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达5256HRC，面硬芯软，能承受一定冲击载荷。,1.表面淬火,高频淬火、火焰淬火,齿轮材料的热处理和化学处理,2.渗碳淬火,渗碳钢为含碳量0.15%0.25%的低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr等。齿面硬度达5662HRC，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传动。通常渗碳淬火后要磨齿。,调质一般用于中碳钢和中碳
7、合金钢，如45、40Cr、35SiMn等。调质处理后齿面硬度为：220260HBS。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合。,3.调质,4.正火,正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。,渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面硬度可达6062HRC。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：38CrMoAlA.,5.渗氮,特点及应用：调质、正火处理后的硬度低，HBS 350，属软齿面，工艺简单、用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时
8、，小轮比大轮硬度高:2050HBS,表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬齿面。其承载能力高，但一般需要磨齿。常用于结构紧凑的场合。,齿轮材料选用的基本原则,(1)齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿 命、可靠性、经济性等；,(2)应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理 和制造工艺；,(3)正火碳钢，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击 下工作的齿轮；调质碳钢可用于在中等冲击载荷 下工作的齿轮；,(6)钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应保 持在3050HBS或更多。,(4)合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工 作的齿轮；,(5)航空齿轮要求尺寸尽可能小，应采用表面硬化处
9、 理的高强度合金钢；,6.3.2 齿轮传动的许用应力,许用接触应力,Hlim、Flim 分别为接触疲劳极限和弯曲疲劳极 限,由图6-33和图6-34查得。,S H、S F齿面接触和齿根弯曲疲劳强度安全系数，查下表确定。,Y ST试验齿轮应力修正系数，可YST=2.0,K HN、K FN分别为齿面接触和齿根弯曲疲劳寿命 系数，可查图6-31和图6-32查得。,图中N为应力循环次数,j 齿轮每转一圈是同一齿面的啮合次数。,Lh齿轮工作寿命。,n齿轮转速,6.4齿轮传动的计算载荷和载荷系数,齿轮传动强度计算中所用的载荷，通常取沿齿面接触线单位长度上所受的载荷，即：,实际传动中由于原动机、工作机性能的
10、影响以及制造误差的影响，载荷会有所增大，且沿接触线分布不均匀。,接触线单位长度上的最大载荷为,Fn 为作用于齿面接触线上的法向载荷。,L 为接触线长度。,pca 为作用于齿面接触线上的计算载荷。,K为载荷系数，其值为：KKA Kv K K,式中KA 使用系数,Kv 动载系数,K齿间载荷分配系数,K齿向载荷分布系数,1.使用系数KA,使用系数KA是考虑齿轮系统外部原因引起的附加动载荷影响的系数,它取决于原动机和工作机的运转特性、联轴器的缓冲性能,KA其值按表6.2选取。,动载系数KV是考虑大、小齿轮啮合振动产生的内部附加动载荷影响的系数,造成轮齿间啮合振动的因素主要有：1)齿轮的齿距和齿形误差引
11、起的运动误差；2)齿轮圆周速度和啮合频率；3)轮齿啮合过程中的刚度及其变化等。而起决定作用的是齿轮制造精度、齿轮圆周速度,所以动载系数KV 可根据齿轮制造精度和圆周速度v从图6.10查取。,2.动载系数KV,3.齿间载荷分配系数K,考虑齿轮啮合时一般不为一对齿啮合,而有时为两对齿啮令,但在进行载荷计算时一般是认为载荷均匀分配,但是由于齿距误差及弹性变形等原因,其载荷不可能均匀分配,故引入齿间载荷分配系数K,K其值对于一般精度的直齿轮传动取K=1；对于斜齿轮传动取K=11.4，精度低、齿面硬度高时取大值，反之取小值。,受力变形,制造误差,安装误差,附加动载荷,载荷集中,4.齿向载荷分布系数K,改
12、善齿向载荷不均匀的措施：,（1）增大轴、轴承及支座的刚度；,（5）轮齿修形（腰鼓齿）。,（4）尽可能避免悬臂布置；,（3）适当限制轮齿宽度；,（2）对称轴承配置；,为了计算轮齿强度，设计轴和轴承，有必要分析轮齿上的作用力。,6.5齿轮传动的受力分析及计算载荷,各作用力的方向如图,6.5.1 轮齿受力分析,圆周力,径向力,法向力,小齿轮上的转矩,P传递的功率(kw)，,1小齿轮上的角速度，,n1小齿轮上的转速，,d1小齿轮上的分度圆直径，,压力角。,圆周力Ft的方向：对主动轮与转动方向相反,对从动轮与运动方向相同。,径向力Fr的方向：对两轮都始终指向自己的轮心。,齿轮强度计算是根据齿轮可能出现的
13、失效形式来进行的。在一般闭式齿轮传动中，轮齿的失效主要是齿面接触疲劳点蚀和轮齿弯曲疲劳折断。齿面疲劳点蚀与齿面接触应力的大小有关，而齿面的最大接触应力可近似用赫兹公式进行计算。,赫兹公式,“+”用于外啮合，“-”用于内啮合,6.5.2 齿面接触疲劳强度计算,实验表明：齿根部分靠近节点处最容易发生点蚀，故取节点处的应力作为计算依据。,节圆处齿廓曲率半径,齿数比 u=z2/z1=d2/d1=2/1 1,材料系数，又称弹性影响系数，由表6.3查得。,节点处，载荷由一对轮齿来承担,将ZE和Fn代入赫兹公式,代入赫兹公式得,引入齿宽系数d=b/d1，则b=dd1,区域系数，查图6.19；,齿面接触疲劳强
14、度校核公式,得设计公式,标准齿轮ZE=2.5,2)两轮的材料、热处理方法、齿面硬度不同,故两齿轮的许用接触应力不同,即H 1H 2。,3)校核时应校核两个齿轮中较小者,即要求H H 小。,4)设计时，公式中 H 的值应将H 1与H 2 中的较小者代入设计公式计算。,注 意：,1)相互啮合的两齿轮产生的接触应力是相等的,即H1=H2。,齿面接触疲劳强度校核公式,齿面接触疲劳强度设计公式,5)齿面接触强度主要取决于小齿轮分度圆直径d1或传动的中心距a，模数m不能成为衡量齿轮接触强度的依据。,6.5.3 齿根弯曲疲劳强度计算,假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶啮合时，弯矩达最大值。,危险截
15、面：齿根圆角30 切线两切点连线处。,齿顶受力Fn，可分解成两个分力：,F1=Fn cos F2=Fn sin,产生弯曲应力,产生压应力，可忽略,分量F2产生压缩应力可忽略不计，,弯曲力矩 M=KFnhcos,危险截面的弯曲截面系数,弯曲应力,因为h和S与模数m相关，,轮齿弯曲强度计算公式：,故YFa与模数m无关。,弯曲应力,对于标准齿轮,YFa仅取决于齿数z，取值见下页图。,F0理论弯曲应力，考虑齿根处应力集中的影响：,YFa 齿形系数,注 意：,得设计公式,代入 d1=m z1,齿根弯曲疲劳强度校核公式：,1)由于YFa、YSa是按齿数查取,而两个齿轮的齿数不同,故两轮的YFa1、YSa1
16、和YFa2、YSa2不同,所以两轮的弯曲应力也不同,即F1F2。,引入齿宽系数d=b/d1，,3)校核时必须分别校核两个齿轮的弯曲强度,即,、,5)齿根弯曲疲劳强度主要取决于模数,在满足弯曲强度的条件下可适当选取较多的齿数，以使传动平稳。,2)两轮的材料、热处理方法、齿面硬度不同,故两齿轮的许用弯曲应力不同,即F1F2。,用设计公式初步计算齿轮分度圆直径d1(或模数m)时，因载荷系数中的KV、K、K不能预先确定，故可先试选一载荷系数Kt=1.21.4。代入公式计算出d1t(或 mt）后，用d1t再查取KV、K、K从而计算K。若K与Kt接近，则不必修改原设计;否则，按下式修正原设计。,弯曲强度设
17、计公式,接触强度设计公式,一、齿轮传动设计参数的选择,2压力角a的选择,3齿数的选择,一般，闭式软齿面齿轮传动 z1=2040,当d1已按接触疲劳强度确定时，,z1,m,重合度e,传动平稳,抗弯曲疲劳强度降低,齿高h,切削量、滑动率,因此，在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数选得多一些好！,一般情况下取 a=20,6.5.4齿轮传动的主要参数和传动精度的选择,闭式硬齿面齿轮传动和开式齿轮传动 z1=1720 z2=uz1,1齿数比u,大、小齿轮的齿数比u不宜过大,否则整个传动尺寸太大,应使u57,一般情况u=24,这时结构尺寸较合理且美观,若要传动比大时,可考虑采用二级或三级传动。,说明：1)大小
18、齿轮皆为硬齿面时，fd应取小值，否则取大值；2)括号内的数值用于人字齿轮；3)机床中的齿轮，若传递功率不大时，fd可小到0.2;4)非金属齿轮可取：fd=0.51.2。,4齿宽系数fd的选择,fd 齿宽b 强度，但fd过大将使载荷分布 不均匀性 导致K；具体查表6.5。,fd的选取可参考齿宽系数表,5齿宽b,大齿轮：b=fd d1(取整)，小齿轮：b1=b+(510)mm,齿面接触疲劳强度校核公式,齿根弯曲疲劳强度校核公式：,公式中b 应代b2，而不能代b1。,如,1.齿轮传动设计时，按主要失效形式进行强度计算，确定主要尺寸，然后按其它失效形式进行必要的校核。,1）闭式软齿面钢制齿轮传动：按齿
19、面接触强度进行设计，按齿根弯曲强度校核,其失效形式为磨损，点蚀形成之前齿面已磨掉。,总结：,3）开式齿轮传动：按齿根弯曲强度设计。,2）闭式硬齿面钢制齿轮传动或铸铁齿轮传动：按齿根弯曲强度进行设计，按齿面接触强度校核,2.直齿圆柱齿轮设计的步骤,选择齿轮的材料和热处理,选择齿数，选齿宽系数fd初选载荷系数(如Kt=1.2),按接触强度确定直径d1t,按弯曲强度确定模数mt,计算确定载荷系数K=KAKvKK,m模数标准化,计算主要尺寸：d1=mz1 d2=mz2 b=fd d1,确定齿宽：b2=int(b)b1=b2+(510)mm,开 始,若为软齿面,若为硬齿面,修正计算模数修正计算分度圆直径
20、,软齿面，按弯曲强度校核F1和F2,硬齿面，按接触强度校核H,长方体底面,F=Ft/cos,Fr=Ftann,6.6标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,6.6.1 轮齿的受力分析,圆周力,轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力:,轴向力,径向力,长方体对角面即轮齿法面,圆周力,径向力,轴向力,方向,主动轮与转动方向相反,从动轮与转动方向相同,方向：指向各自轮心,主动轮轴向力方向：用左右手定则,左旋左手，右旋右手；,四指弯曲方向主动轮转向；,拇指指向为主动轮轴向力方向。,如右图已知各轮齿数，每对齿轮的法面模数mn12、mn34以及第一对齿轮的螺旋角12及旋向，求第二对齿轮的螺旋角34及旋向,解：,1.
21、各轮转向及受力方向如下,2.由分析可得齿轮3为右旋，齿轮4为左旋,3.求螺旋角,由于Fatanb，为了不使轴承承受的轴向力过大，螺旋角b不宜选得过大，常在=820之间选择。,6.6.2 齿面接触疲劳强度计算,法面曲率半径,综合曲率半径,对于斜齿轮齿面接触疲劳强度计算仍可按赫兹公式进行计算,但应注意其参数为法面参数。,对于直齿轮，L=b。对于斜齿轮，为右图中接触区内几条实线长度之和。不断变化,对于斜齿轮接触线是斜线,其接触线的长度受重合度的影响,所以斜齿轮总接触线长度L为：,近似计算公式,端面重合度,代入齿面接触强度公式：,螺旋角系数，考虑螺旋角的影响,载荷系数KKA Kv K K，其中各系数的
22、查取与直齿轮相同。,令：,斜齿轮区域系数,查表6.40,重合度系数，一般取,引入齿宽系数d=b/d1，,校核计算公式,设计计算公式,强调协齿轮的 H与直齿轮不同！,注意：,1)相互啮合的两齿轮产生的接触应力是相等的,即H1=H2。,2)两轮的材料、热处理方法、齿面硬度不同,故两齿轮的许用接触应力不同,即H1 1H2，其取法与直齿轮不同。,特别注意：斜齿轮的H 取法与直齿轮不同！,原因分析,在同一齿面上会出现齿顶面与齿根面同时参与啮合的情形。,(1)斜齿轮的的接触线是倾斜的；,因小齿轮材质好，齿面硬度高而不易点蚀,(2)小齿轮比大齿轮的接触疲劳强度要高;,即使大齿轮的齿根部分e2P段出现点蚀，而
23、导致载荷向齿顶面e1P段转移，只要不超出承载能力，大齿轮的齿顶面和小齿轮的齿面也不会出现点蚀而导致的传动失效。,曲率半径大,所以齿面接触强度同时取决于大齿轮和小齿轮。,(3)齿顶面比齿根面具有较高的接触疲劳强度。,故近似取,3)校核时应校核两个齿轮中较小者,即要求 H H平均。,4)设计时，公式中 H 的值应代计算值H平均。,但当计算出的 H平均为 H平均1.23 H2时,则应取 H 平均=1.23 H2；,5)齿面接触强度主要取决于小齿轮分度圆直径d1或传动的中心距a，模数m不能成为衡量齿轮接触强度的依据。,斜齿圆柱齿轮传动的强度计算是按轮齿的法面进行的，其基本原理与直齿轮相同。但是，斜齿轮
24、的重合度大，同时啮合的轮齿较多，轮齿的接触线是倾斜的，在法面内斜齿轮的当量齿轮的分度圆半径较大，因此斜齿轮的接触强度和弯曲强度较直齿轮低。,6.6.3 齿根弯曲疲劳强度计算,斜齿轮齿面上的接触线为一斜线。,轮齿的失效形式:局部折断,斜齿轮齿根弯曲应力计算应按法面当量直齿圆柱齿轮传动进行,故仍可用直齿轮弯曲强度的计算公式，只是改用法面参数，另外考虑到斜齿轮接触线是偏斜的,其接触长度与重合度有关,所以引入重合度系数Y，同时考虑到螺旋角对弯曲强度的影响，则引入一个螺旋角影响系数Y,所以斜齿轮弯曲强度计算公式为：,式中,校核公式：,设计公式：,则斜齿轮弯曲强度计算公式为,YFa、YSa 按当量齿数查表
25、6.4。,Y螺旋角系数,一般取Y=0.850.92，角大时取小值，反之取大值。,式中,注意：1)由于YFa、YSa是按当量齿数查取,而两个齿轮的齿数不同,故两轮的YFa1、YSa1和YFa2、YSa2不同,所以两轮的弯曲应力也不同,即F1F2。,Y 重合度系数，一般取Y=0.630.87，端面重合度大时取小值，反之取大值。,与,3)校核时必须分别校核两个齿轮的弯曲强度,即,5)齿根弯曲疲劳强度主要取决于模数。,6)对于螺旋角=820,设计之初取=1315。,2)两轮的材料、热处理方法、齿面硬度不同,故两齿轮的许用弯曲应力不同,即F1F2。,例题 设计双级斜齿圆柱齿轮减速器。已知高速级小齿轮传递
26、的功率为15kw，转速n1=1460 r/min，传动比i=3.5，载荷平稳，单向运转，每天工作8h，使用10年。,1.选小齿轮材料为40Cr调质，大齿轮材料为45钢调质，由表6.1(P107)得,解:一、选择齿轮材料、精度及许用应力,小齿轮齿面硬度HBS1=260,大齿轮齿面硬度HBS2=220,例题 设计双级斜齿圆柱齿轮减速器。已知高速级小齿轮传递的功率为15kw，转速n1=1460 r/min，传动比i=3.5，载荷平稳，单向运转，每天工作8h，使用10年。,1.选小齿轮材料为40Cr调质，大齿轮材料为45钢调质，由表6-7(P105)得,解:一、选择齿轮材料、精度及许用应力,小齿轮齿面
27、硬度HBS1=260，大齿轮齿面硬度HBS2=220。,2.取8级精度。,4.初选=13。,3.取小齿轮z1=23，z2=i z1=3.523=80.5，取z2=81。,5.由图6-31b(P106)得：,由图6.32b(P106)得：,Hlin1=710 N/mm2,Hlin2=560 N/mm2,Flin1=300 N/mm2,Flin2=220 N/mm2,6.N1=60n1 j L h=6014601108300=2.1109,N2=N1/i=2.1109/3.5=6108,由图6.6(P108)得：,由图6.7(P109)得：,KHN1=1,KHN2=1.03,KFN1=KFN2=1
28、,6.N1=60n1 j L h=6014601108300=2.1109,N2=N1/i=2.1109/3.5=6108,由图6.6(P108)得：KHN1=1,KHN2=1.03 由图6.7(P109)得：KFN1=KFN2=1；,7.取SH=1，SF=1.4,YST=2,则：,二、按齿面接触疲劳强度设计计算,1.试选 K t=1.5,2.,3.由表6.5(P121),取 d=1.1(不对称布置),二、按齿面接触疲劳强度设计计算,6.许用接触应力,1.试选 K t=1.5,2.,3.由表6.5(P121)取 d=1.1(不对称布置),4.取Z=0.8,5.,取,7.由表6.3(P117)得
29、：,ZE=189.8,8.由图6.19(P126)得：,ZH=2.44,9.计算,10.求K1)由表6.2(P112)得：,取KA=1.0,由图6.10(P114)得：,K v=1.15,3)取K=1.2,10.求K1)由表6.2(P112)得：,2）,KA=1.0,4)由图6.13a(P115)得：,K=1.1,5)K=KA K v KK=11.151.21.1=1.518,11.修正,三、几何尺寸计算,1.,取,2.,取,3.修正,4.,5.,取b2=70 mm,b1=75 mm,四、按齿根弯曲疲劳强度校核,1.,2.由表6.4(P120)得：,YFa1=2.63,YSa1=1.585,Y
30、Fa2=2.21,YSa2=1.775,4.取Y=0.75,5.校核,所以强度足够。,五、结构设计（略）,3.取Y=0.88,2.由表6.4(P120)得：,YFa1=2.63,YSa1=1.585,YFa2=2.21,YSa2=1.775,dm是平均分度圆直径,强度计算时，是以锥齿轮齿宽中点处的当量齿轮作为计算时的依据。,6.7标准直齿锥齿轮传动的强度计算,对轴交角为90的直齿锥齿轮传动：,6.7.1 锥齿轮齿宽中点的当量齿轮传动及其几何计算,大端参数为标准值，,锥距,当量齿轮的锥距 Rm=R-0.5b,两个三角形相似,令fR=b/R为齿宽系数，设计中常取,fR=0.250.35,当量齿轮分
31、度圆直径,当量齿轮的齿数,当量齿轮的齿数比,为了保证不根切，应有 zv17,平均模数,6.7.2 轮齿受力分析和载荷系数,轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力,Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动论上与运动方向相同；,圆周力,径向力,径向力指向各自的轴心；,轴向力,轴向力Fa的方向由小端指向大端。,sin1=cos2,cos1=sin2,当1+2=90 时，有,于是有,Fr1=Fa2,Fa1=Fr2,载荷系数K的计算KKA Kv K K,其中取K 1,KA由表6.2查取,K可取K=1.11.3,6.7.3 齿面接触疲劳强度计算,直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度，仍按齿宽中点处的当量圆柱齿轮计
32、算。,直齿圆锥齿轮的齿面接触强度,仍按齿宽重点处的当量圆柱齿轮计算,工作齿宽即为圆锥齿轮的齿宽b,其综合曲率半径为：,校核计算公式,代入到直齿轮齿面强度公式中去得：,式中：,校核计算公式,设计计算公式,6.7.4 齿根弯曲疲劳强度计算,把直齿锥齿轮的平均模数代入直齿轮齿根弯曲强度计箅公式即得：,式中：,校核公式,设计公式,计算所得模数m,应圆整为标准值。,说明：,1.YFa、YSa是按当量齿数ZV=Z/cos查取表6.4；,4.应取b=b1=b2；,2.H取小值；,3.取大值；,5.初选载荷系数Kt=1.21.4；,6.其它系数与直齿轮的查法相同。,6.9齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑,由强度
33、计算只能确定齿轮的主要参数，如齿数z、模数m、齿宽b、螺旋角b、分度圆直径d 等。,方法：经验设计为主 即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，再根据推荐的经验数据进行结构尺寸计算。,齿轮结构设计的内容：主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小。,其它尺寸由结构设计确定,6.9.1 齿轮的结构设计,直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴。否则可能引起轮缘断裂。,1.齿轮轴,潘存云教授研制,6.9.2 常见的结构形式,圆柱齿轮轴,锥齿轮轴,2.实心式齿轮,潘存云教授
34、研制,3.腹板式齿轮,潘存云教授研制,适用于中型尺寸的齿轮。,D3=1.6 D4(钢制)，D3=1.7 D4(铸铁);D4为轴的直径，由轴设计定；l=(1.2.1.5)D4,并使l b c=0.3b;=(2.5.4)mn,但不小于8 mm,D3=1.6 D4(钢制)，D3=1.7 D4(铸铁);D4为轴的直径，由轴设计定；D1=(D0+D3)/2;D2=(0.250.35)(D0D3);当d 较小时可不开孔；l=(1.2.1.5)D4,并使l b c=0.3b;=(2.5.4)mn,但不小于8 mm,3.腹板式齿轮,潘存云教授研制,3.腹板式齿轮,D3=1.6 D4(钢制)，D3=1.7 D4
35、(铸铁);D4为轴的直径，由轴设计定；D1=(D0+D3)/2;D2=(0.250.35)(D0D3);当d a较小时可不开孔；l=(11.2)D4,C=(34)m;1=(2.5.4)mn,但不小于8 mm,潘存云教授研制,D3=1.6 D4(钢制)，D3=1.7 D4(铸铁);D4为轴的直径，由轴设计定；D1=(D0+D3)/2;D2=(0.250.35)(D0D3);当d a较小时可不开孔；l=(11.2)D4,C=(34)m;1=(2.5.4)mn,但不小于8 mm,潘存云教授研制,4.轮辐式齿轮,这种结构适用于大型尺寸的齿轮。,b240mm,=(34)mn,但不小于10 mm,2(11
36、.2),D3=1.6 D4(钢制)，D3=1.7 D4(铸铁);D4为轴的直径，由轴设计定；H0.8D4(铸钢);H0.9D4(铸铁);H10.8H；CH/5;C1H/6;l=(1.2.1.5)D4,l b,轮辐数常取为6。,6.10齿轮传动的润滑和效率,润滑方式：开式及半闭式或低速齿轮传动常采用人工定期润滑。可用润滑油或润滑脂。,闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度v确定。,齿轮传动时，齿面间产生摩擦和磨损，增加能量消耗。,润滑的目的：减少摩擦磨损、散热和防锈蚀。,齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就会产生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率。,油池润滑,当v 12 m/s时，采用油池
37、润滑。,采用惰轮的油池润滑,当v 12 m/s时，采用油泵喷油润滑。,hmin浸一个齿高但10mm,hmaxr/3(r齿轮分度圆半径),喷油润滑,当v 25 m/s时，喷嘴可位于啮入或啮出处。,当v 25 m/s时，喷嘴则应位于啮出处。,高速齿轮传动采用喷油润滑的理由：(1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区；,(2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能；,(3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。,润滑剂的选择：,齿轮传动常用的润滑剂为润滑油或润滑脂。选用时，应根据齿轮的工作情况（转速高低、载荷大小、环境温度等），选择润滑剂的粘度、牌号。,齿轮传动的损耗：,啮合中的摩擦损耗；,搅动润滑油的油阻损耗；,轴承中的摩擦损耗。,重点：1.轮齿的失效形式及设计准则；,2.轮齿的受力分析；,4.齿轮传动设计中各参数的选择原则。,作业：Page142 6.1、6.3、6.4、6.5*。,3.齿轮传动的强度计算；,
