武汉理工大学机械设计考研课件——齿轮传动

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1、,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,*,,*,第二章 齿轮传动,,§,2-4,,直齿圆柱齿轮传动的设计计算,§,2,—,1,齿轮传动概述,§,2-2,齿轮传动的失效形式及计算准则,§,2-3,齿轮材料及热处理,,齿轮传动,—,,依靠主、从动件上的牙齿相互嵌合传递,,运动和动力，为线接触高副机构。,一．齿轮传动的特点及应用,,二）应用,—,—,广泛用于对传动比要求严格、高速重载场合，如,,机床、汽车、拖拉,机的变速箱从实现主、从动轴间运,,动和动力传递。,,一）,齿轮机构传动的特点,①,制造和安装精度,,要求较高；,②,不适宜用于两

2、轴间,,距离较大的传动,。,缺点：,,③,工作可靠性高；,①,传动比稳定,；,②,传动效率高；,④,结构紧凑；,⑤,使用寿命长,。,优点：,,§,2,—,1,齿轮传动概述,一）按两轮轴线相对位置及齿向分,,1,．圆柱齿轮传动（直、斜、人字齿、内啮合齿轮,、,齿轮齿条件）,——,用于两平行轴间传动；,2,．圆锥齿轮传动,——,用于垂直相交轴间传动,3,．螺旋齿轮传动,——,用于空间交错轴间传动,直齿圆柱齿轮传动,,,二,.,齿轮传动分类,斜齿圆柱齿轮传动,人字齿轮传动,齿轮传动分类,内啮合齿轮传动,,,齿轮齿条,直齿锥齿轮,螺旋齿轮,,齿轮传动分类,齿轮传动分类,闭式齿轮传动,:,齿轮封闭在箱体

3、内，润滑条件好,开式齿轮传动,:,齿轮完全暴露在空气中， 易进灰,,、砂，润滑不良易磨损,半开式齿轮传动,:,有简单护罩，较开式传动好，,,仍易进灰、砂等。,二）按齿轮传动情况工作分,,软齿面齿轮,——,HBS≤350,的齿轮,硬齿面齿轮,——,HBS>350,的齿轮用,HRC,表示，,,,1HRC≈10HBS,三）按齿轮齿面硬度分,,,1,．保证传动的平稳性,—,,即要求瞬时传动比,,为常数，为此要研究齿轮廓及啮合原理,2,．保证传动的承载能力,—,,在有足够强度前提下使齿轮齿尺寸小、重量轻、寿命长等。,,三． 齿轮传动,,设计需满足的,,基本要求,1.,齿轮传动类型、特点及应用；,2,．齿

4、轮传动失效形式及计算准则、材料选择；,,四,.,本章,,主要内,,容,3,．,齿轮传动受力分析,(,直、斜、锥齿轮传动）,及参数选,,择。－,重点,4.,直齿圆柱齿轮传动的强度计算,5.,斜,齿圆柱齿轮传动的设计特点,6.,直,齿锥齿轮传动的设计特点,7.,齿轮传动设计实例分析,§,2-2,齿轮传动的失效形式及计算准则,,一．齿轮传动的失效形式,——,,指轮齿失效,， 轮齿主要失效形式有：,1,．,轮齿折断,——,有过载折断（短时突然过载引起）、疲劳折断（循环弯应力作用引起）两种情况,,轮齿,,轮体,,断齿原因,,——,,齿根弯曲应力过大，即：,σ,F,＞,σ,FP,（,许用弯曲应力），齿根有

5、应力集中。,,,,,,F,n,,强度措施,,——,б,F,≤б,FP,,2,．齿面点蚀,——,齿面金属脱落而形成麻点状小坑，称为齿面疲劳点蚀。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,疲劳点蚀原因,,——,,循环变化的接触应力,б,H,过大，即：,,,σ,H,＞,σ,HP,（,许用接触应力）,强度措施,,——,б,H,≤б,HP,,齿轮传动的失效形式,3,．齿面磨损,——,,轮齿接触表面上材料因摩擦而发生损耗的现象。其后果，使轮齿磨薄导致轮齿断裂。,,,,,4,．齿面胶合,——,是一种严重的粘着磨损现象。,,,,,,5,．齿面塑性变形,,——,,轮齿材料因屈服产生塑性流动而形成齿面的塑性变

6、形。其后果，使齿面失去正确的齿形，在齿面节线处产生凸棱。,,,,,,,,,齿轮传动的失效形式,,对于闭式齿轮传动,，,当一对齿轮或一轮齿为软齿面,时，轮,,齿的主要损伤形式是齿面疲劳点蚀，也可能发生轮齿折断及其,,他失效形式，故应,按接触疲劳强度的设计公式确定主要尺寸，,,然后校核弯曲疲劳强度,。,二．齿轮传动的计算准则,,若,一对齿轮均为硬齿面,时，轮齿的主要失效形式可能是轮,,齿折断，也可能发生点蚀、胶合等失效，则,应按弯曲疲劳强,,度的设计公式确定模数，然后校核接触疲劳强度。,,对于,开式齿轮传动,，其主要失效形式是齿面磨损，但往往又,,因轮齿磨薄后而发生折断，故仍,按轮齿齿根弯曲疲劳强

7、度设计,,，但适当降低（,20%,）许用应力以考虑磨损的影响。,,§,2-3,齿轮材料及热处理,轮齿齿面,—,,有足够的硬度和耐磨性，有利于提高,,齿面抗点蚀、胶合、磨损及塑性变形的能力；,轮齿芯部,—,,有足够的抗弯曲强度及冲击韧性；,,齿轮加工及热处理性能好；,一．对齿轮材料的基本要求,,非金属材料,—,,夹布胶 木、塑料,…,用于高速、小功,,率、精度不高或要求低噪声的齿轮,中碳钢,—,45,、,50,钢,…,中碳合金钢,—,40 Cr,、,35,SiMn,低碳合金钢,—,20 Cr,、,20,SiMnTi,ZG310-570,、,ZG340-640,…,用于尺寸大齿轮,灰铸铁,—,HT

8、250,、,HT300,…,球墨铸铁,—,QT500-5,、,QT600-2,铸钢,—,锻,,钢,,铸,,铁,,二．常,,用材料,,,中小,,尺寸,,齿轮,,低速轻载、尺寸要求不严的开式齿轮,,三,.,齿轮的热处理方法,1,．,软齿面齿轮,（硬,度,≤350HBS,）,处理方法,—,,加热、保温、空冷,齿面硬度,—,150,～,230 HBS,适用钢材,—,,中碳钢、中碳合金钢,应 用,——,,重型、大尺寸齿轮,处理方法,—,,淬火后高温回火,齿面硬度,—,180,～,350 HBS,适用钢材,—,,中碳钢、中碳合金钢,应 用,——,中低速、中小载荷，无特殊结构要求的齿轮,热处理方法,,正

9、火,,调质,,特 点,,——,可在热处理后进行切齿,注意事项,—,当一对齿轮均为软齿面齿轮时，由于小齿轮的啮合次数较大,,齿轮多，所以小齿轮的齿面硬度一般应比大齿轮高,30—50HBS,。,齿轮的热处理方法,2,．,硬齿面齿轮,（硬,度,>350HBS,）,处理方法,—,调质后，表面加热（高频或火焰），水冷,齿面,—,40,～,45 HRC,,适用钢材,—,,中碳钢、中碳合金钢,应用,—,高速、重载，要求结构紧奏的齿轮，如变速箱齿轮,热处理方法,,表面淬火,,芯部,—,,调质硬度,硬度,,特点,—,热处理后齿面将产生变形，一般都需要经过磨齿,特,,点,,—,热处理后齿面将产生变形，一般都需要

10、磨齿,处理方法,—,表面渗碳后，淬火（高频或火焰加热，水冷）,渗碳淬火,,芯部,—,,低碳钢本身的硬度（低硬度）,齿面,—,58,～,62 HRC,硬,,度,,适用钢材,,—,低碳钢、低碳合金钢,应用,—,高速重载，有很大冲击齿轮，如汽车拖拉齿轮,齿轮的热处理方法,处理方法,—,,用化学方法对齿面渗氮,齿面硬度,—,,大于,850 HV,适用钢材,—,38CrMoAlA,特点及应用,—,齿面硬度要求高，而又不便磨齿的,,齿轮，如内齿轮,渗 氮,,齿轮的热处理方法,,T,1,,n,1,,T,2,,n,2,F,n,12,,,,,F,t,,2,F,r,,2,F,t,,1,F,r,,1,,α,′,=

11、,α,,,,,,d,2,d,1,d,b,2,d,b,1,,C,,N,1,,N,2,O,1,,O,2,,F,n,21,F,n,F,r1,,α,,§,2,–,4,直齿圆柱齿轮设计计算,一,.,轮,齿受力,分析和计算载荷,F,t1,n,2,n,1,,F,t1,,,F,r1,,F,r,2,F,t2,,圆周力,(,切,,向力,) F,t,径向力,F,r,一）轮齿受力分析,法向力,F,n,,,分解为,,各力表示方法,,,两轮轮齿上各,,力之间关系,：,,F,n1,= - F,n2,F,t1,= - F,t2,F,r1,= - F,r2,,,,,各力,的大小,,,,,,各力方向判定,,,圆周力,F,t,,,

12、主动轮,——,受阻力，,F,t1,与力作用点线速,,度的方向相反；,从动轮,——,受驱动力，,F,t2,与力作用点线速,,度的方向相同。,径向力,F,r,—,,分别指向各自的轮心。,式中：,d,1,—,小齿轮分度圆直径，,mm,；,,α,—,分度圆压力角 ，通常,α= 20,°,；,,T,1,——,小齿轮传递的名义转矩，,,P,1,,—,,小齿轮传递的名义功率,(kW);,,n,1,,—,,小齿轮转速,n,1,(r,／,min),从动轮,—,受驱动力，,F,t2,与力作用点线速度的方向相同。,主动轮,——,受阻力，,F,t1,与力作用点线速度的方向相反；,径向力,F,r,—,,分别指向各自的轮

13、心。,,,圆周力,F,t,,,各力方向判定,,,,圆周力,(,切向力,) F,t,,：,径向力,F,r,,：,法向力,F,n,,各,力,,的大,,小,,两轮轮齿,,上各力之,,间关系,：,,F,n1,= - F,n2,F,t1,= - F,t2,F,r1,= - F,r2,二）计算载荷,计算载荷,——,计入零件实际工作中的各种附加动载荷影响后的,,载荷，是用于零件设计计算的计算值。,计算载荷,F,nc,：,式,中：,K——,载荷系数,K =,K,A,,,K,V,,K,β,,K,α,使用系数,动载系数,齿向载荷分布系数,齿间载荷分配系数,设计时，可近似取,K=1.3,～,1.7,,二,.,直齿圆

14、柱齿轮轮齿,强度计算,,轮齿,强,,度计算,,,齿根弯曲强度计算,,齿面接触强度计算,,一）齿根弯曲强度计算,,1,．轮齿受载时齿根应力状况,,垂直分力：,F,n,sinα,Fɑ,,—,,使齿根产生压应力,б,Y,水平分力：,F,n,cosα,Fɑ,,—,,使齿根产生弯应力,б,b,F,n,分解,,受拉一侧,——,б,F,= б,b,- б,Y,,受压一侧,——,б,F,= б,b,+ б,Y,合成应力,,,,,,F,n,cosα,Fɑ,F,n,sinα,Fɑ,F,n,α,Fɑ,,,α,Fɑ,б,b,,б,Y,б,F,拉,б,F,压,S,F,,计算弯曲应力时，可将轮齿视为,,悬臂梁，,б,F,

15、的计算以刘易斯,,(w,．,Lewis),公式,式中：,b,——,轮齿宽度，,mm,；,,α,F,——,法向载荷作用角；（不等于,,齿顶压力角,α,a,）,,h,F,——,载荷作用的弯曲力臂，,mm;,,S,F,——,齿根危险截面的齿厚，,mm,。,其中,α,F,,、,h,F,,与,F,n,在轮齿上作用点的位置有关，,S,F,与齿根危,,险截面的位置有关，要计算,б,F,必须确定载荷作用点的位置和,,齿根危险截面的位置。,,,,,F,n,cosα,Fɑ,F,n,α,Fɑ,,,α,Fɑ,S,F,h,F,2,．齿根弯应力,б,F,的计算,1,）产生,M,max,时，载荷作用,,点的位置确定,,,,

16、,,,h,F,,h,F,,,载荷作用点的位置,,p,b,p,b,单齿啮合,双齿啮合,双齿啮合,,,,,,A,,,,,,B,C,,,,,,,D,,,,,,E,,,,,,,,r,1,r,a2,r,2,r,b2,r,a1,r,b1,N,1,N,2,o,2,o,1,,,ω,1,ω,2,应以,M,max,处（如,D,点）为,б,F,的,,计算点，但按此处计算比较复,,杂，为简化计算，对于一般精,,度的齿轮，,近似按,F,n,全部作用,,于齿顶且由一对轮齿承受来计,,算,б,F,。,,,,,通常用,30,°,的切线法确定齿根危险,,截面的位置。,作与轮齿对称线成,,30,°,角的两直线与齿根圆角过渡曲,,

17、线相切，过两切点并平行于齿轮轴,,线的截,面即为齿根的危险截面,，其,,齿厚用,S,F,表示。,,2,）,轮齿齿根危险截面位置确定,S,F,30,°,,,30,°,,,齿根危险截面,,3,）齿根弯曲应力,б,F,的计算公式,,,式中：,,F,tl,——,,作用于小齿轮上的圆周力；,,,m,——,,模数；,,,——,,为载荷作用于齿顶的齿形系数,,Y,Fa,是,反映轮齿齿形（几何形状）抗弯曲能力的系数，,Y,fa,,愈,小，轮齿的弯曲强度愈高。,Y,Fa,只与影响轮齿几何形状的,,参数（齿数,Z,、,压力角,α,、,变位系数,X,、,齿顶高系数,h,a,*,有关,,），而与齿轮的模数,m,无关。

18、,,齿数对齿形影响,,,,,,,,,Z→∞,Z>17,Z<17,,,,,,α,>20,o,α,,=20,o,r,b,r,b,r,压力角对轮齿齿廓影响,,,,,,,,,,,,,,负变位齿轮,正变位齿轮,标准齿轮,分度圆,,,,,,变位系数,X,的,影响,3,．齿根弯曲强度计算,1,）强度校核计算,——,齿轮参数已知，校核齿轮的工作能力,,考虑压应力、切应力和应力集中等对,б,F,,的影响，引入,,重合度系数,Y,ε,及,载荷作,用于齿顶时的应力修正系数,Y,sa,,，,并令,Y,FS,=,Y,Fa,,Y,sa,。,并代人,F,tlc,= 2000 KT,1,/d,1,和,d,1,=mz,1,则可

19、得齿根弯曲强度校核式：,,式中：,K ——,载荷系数,Y,ε,——,重合度系数,，,b,2,,,,,,,,,b,,b,1,b——,两轮的有效接触齿宽,Y,Fs,——,为载荷作用于齿顶时的复合齿形系数，由图,5—25,查取,图,5-25,,X=0,4.6,16,,注意：,通常两啮合齿轮材料的,б,FP1,和,б,FP2,不同，复合齿形,,系数,Y,FS1,和,Y,FS2,也不相同，,故应,分别校核两啮合齿轮的齿根弯,,曲疲劳强度,。即：,,,2,）设计计算,——,根据齿轮工作能力决定齿轮参数（模数,m,）,,方法取齿宽系数,ψ,d,=b/d,1,，,代入上式可得,设计公式,mm,或,mm,,2,

20、）对于,开式齿轮,传动，只按弯曲疲劳强度设计，但考虑到齿,,面磨损的影响，,将求得的模数增大,10%-15%,，再圆整为标,,准模数，或将许用应力降低,20%,,。,1,）设计式中,Y,FS,/,б,FP,= max,（,Y,FS1,/,б,FP1,与,Y,FS2,/,б,FP2,）,，,因比值,,大的齿轮齿根弯曲疲劳强度较弱，,mm,设计计算公式使用说明：,计算步骤：,选择齿轮材料及热处理方法,→,选择齿数,Z,1,、,,齿宽,,系数,ψ,d,,→,计算,m,c,→,圆为标准模数,m,4,．提高轮齿弯曲疲劳强度的主要措施,强度条件：,б,F,≤,б,FP,，,若出现,б,F,≥б,FP,,的

21、情况，则必需,,采取措施来提高其齿根弯曲强度。,增大模数,m,适当增加齿宽,b,选用正变位（,x>0,）,б,FP,一定,（材,,料不变）,减,,小,б,F,,提高弯曲强度措施,,б,F,一定,（参数不变）,增大,б,FP,,,改用高强度的材料，如合金钢,改变热处理方法，如改软齿面齿轮为硬齿面,,齿轮传动是线接触的高副机构，受载时接触线变成狭小的,,接触面，其上产生局部压应力，称为表面接触应力，用,σ,H,,表示,。齿轮在交变接触应力作用下，轮齿表面产生疲劳点,,蚀，要避免点蚀，则应使,σ,H,≤,σ,HP,（,许用,接触应力）,二）齿面接触强度计算,1,．齿面接触应力,σ,H,计算,,1)

22、σ,H,计算依据,——,两弹性圆柱体接触应力公式（赫兹,(H,．,,,Hertz),公式）,二,.,直齿圆柱齿轮轮齿,强度计算,,一）齿根弯曲强度计算,,,,σ,H,σ,H,,,,,L,未受,载荷为接触线,受载荷时变为狭窄接触面,,,,,L,ρ,2,ρ,1,式中：,F,n,——,作用于两圆柱体上的法向力，,N,；,,,,L,——,两圆柱体接触长度,,mm,；,E,1,、,E,2,——,两圆柱体材料的弹性模量；,,μ,1,、,μ,2,——,两圆柱体材料的泊松比。,ρ,Σ,——,综合曲率半径， ，其中,ρ,1,、,ρ2,分,,别为两圆柱体的曲率半径，,mm,,“,+,”,号用于

23、,外啮,,,合,，,“,-,”,号用于,内啮合,；,Z,E,,—,材料的弹性系数,,,弹性系数用以考虑材料弹性模,,量,E,和泊松比,μ,对赫兹应力的影响，,Z,E,值列于表,,,5-4,中。,,,,,,,,齿轮材料,配对齿轮材料,,,,,,弹性模量,E/,MPa,,,,,,灰铸铁,球墨铸铁,铸 钢,锻 钢,夹布塑胶,,11.8,×,10,4,17.3,×,10,4,20.2,×,10,4,20.6,×,10,4,0.875,×,10,4,锻 钢,162.0,181.4,188.9,189.8,56.4,铸 钢,161.4,180.5,188.0,—,—,球墨铸铁,156.6,173.

24、9,—,—,—,灰铸铁,143.7,—,—,—,—,表,5-4,弹性系数,锻 钢,锻 钢,锻 钢,铸 钢,188.9,189.8,,a,）,外接触,b,）,内接触,,,σ,H,σ,H,,,,,,,,,,σ,H,σ,H,Fn,Fn,,,,,L,两轮齿啮合时，由于齿,,廓啮合点位置在啮合线,,上变化，各啮合点处的,,齿廓曲率半径是变化的,,，而在节线附近一般为齿对啮合，,2,）齿轮齿面接触应力,σ,H,,计算点位置的选择,,,,,,N,1,N,2,o,2,o,1,,,ω,1,ω,2,p,b,p,b,单齿啮合,双齿啮合,双齿啮合,,,,,,A,,,,,,B,C,,,,,,,D,,,,,,E,

25、,,,,,,,,,,,,,,节线,点蚀,点蚀,通常首先发生在节,,线附近的齿根部,计算点：,一般按节点,C,处的接触应力进行条件性计算。,,,,,o,2,o,1,N,1,N,2,,,,,,,,,,,,,,,,C,ρ,2,ρ,1,当两标准齿轮标准安装（,a′=a,）,,时，两轮齿廓在节点,C,处的曲率半,,径分别为：,,3,） 齿轮齿面接触应力,σ,H,计算公式,设两齿的齿数比 ，,则,b,圆柱体的长度,L =,齿轮的齿宽,b,,a,ρ,2,,a,ρ,1,将,L=b,（,齿宽），,F,n,=,F,nC,= KF,t1,/cos a,，,,代入,σ,H,算式中，并考虑重

26、合度的影响，可得：,——,称为,节点区域系数,。,用以考虑节点处齿廓曲率对接触应力的影响，并将分度圆上,,圆周力折算为节圆上的法向力的系数。,Z,ε,——,重合度系数，直齿圆柱齿轮传动取,Z,ε,= 0.85,～,0.92.,2,．,齿面接触疲劳强度计算,1,）齿面接触疲劳强度校核计算,将， ， 代人式中，可得：,,①,两轮的齿面接触应力为作用力与反作用力的关系，而,σ,H,,计算时综合考两轮的材料和曲率半径，故两轮齿面接触应力,,相等。即：,σ,H1,=σ,H2,=σ,H,,说明：,②,因两齿轮的材料、齿面硬度等可能不同，则两轮的许

27、用接,,触应力不一定相等,(,σ,HP1,≄σ,HP2,),，,因此，计算时，许用接,,触应力应取,σ,HP,= min,（,σ,HP1,，,σ,HP2,）,。,令为齿宽系数， 则,b = ψ,d,·,d,1,,，,将其代人上式，,,整理后即得按齿面接触疲劳强度计算的小齿轮分度圆直径,2,）按齿面接触疲劳强度设计计算式,选择齿轮材料及热处理方法,→,选择齿数,Z,1,、,齿宽系数,ψ,d,,→,,计算,d,c,→,按所选,Z,l,求出,→,根据标准模数系列确定,,模数,m,设计计算步骤：,三．许用应力,一）许用弯曲应力,б,FP,—,,,S,Fmin,——,弯曲强度的最小安全系

28、数。一般传动取,S,Fmin,=1.3,—,1.5,；,重要传动取,S,Fmin,=1.6,–,3.0,,式中：,,,б,Flim,——,试验齿轮齿根的弯曲疲劳极限，查,P83,图,5,—,28,；,Y,ST,——,试验齿轮的应力修正系数，本书采用国家标准给定,,的,б,F,lim,。,值计算时，,Y,ST,= 2,；,Y,N,——,,弯曲疲劳强度计算的寿命系数，一般取,Y,N,=1,。,当考虑齿轮工作在有限寿命时，弯曲疲劳许用应力可以提高的系数，查图,5-30,；,,,Y,X,——,弯曲疲劳强度计算的尺寸系数，一般取,Y,X,=1,。,当模数,,m>5 mm,时，,Y,X,由,图,5-31,

29、查出。,,,,,,,,,,,,图,5-43,250,230,,3,．对于开式齿轮传动，用降低,20%,左右的许用弯曲应力来考虑磨损的影响。,б,Flim,,取值说明：,1,．图中给出的,б,Flim,，,是齿轮材质及热处理质量达到中等要求时的中限（,MQ,）。,2,．,对双向传动齿轮，即在对称循环变应力下工作的齿轮（如行星齿轮、中间齿轮等），其值应将图示值乘以系,0.7,。,,O,2,,,,O,3,,,,,,,,,,,,,O,1,,,,,,n,3,,n,1,,n,2,γ,σF1,=0,γ,σF2,= -1,γ,σF3,= 0,齿根弯应力,,循环特性,,1.7,0.94,15,,N,0,=3×1

30、0,5,,10,5,Z,W,——,工作硬化系数，它是用以考虑经磨齿的硬齿面小齿轮,,与调质钢大齿轮相啮合时，对大齿轮齿面产生冷作硬化的,,作用，从而使大齿轮的,б,Hlim,得到提高的系数，大齿轮的,Z,W,,,小齿轮的,Z,W,应略去，当两轮均为硬,当两轮均为硬齿面或软,,齿面时，,Z,W,=1,。,二）齿面许用接触应力,б,HP,,—,式中：,б,Hlim,——,试验齿轮的接触疲劳极限；图,-29,S,hmin,——,接触强度的最小安全系数，,,一般传动取,S,Hmin,=1.0,～,1.2,，,重要传动取,S,Hmin,=1.3,～,1.6;,Z,N,——,接触疲劳强度计算的寿命系数，一

31、般,Z,N,=1,，,当考虑,,齿轮只要求有限寿命时，接触疲劳许用应力可以提高的,,系数；,,,Z,N,N,,5,×,10,7,,3,×,10,8,,1.06,10,9,,,2,×,10,6,,,,,,,,图,5-48,220,1.14,当要求按有限寿命计算时，齿轮的循环次数,N,计算式为,：,,,N = 60 n,a,t,,n——,齿轮转速，,r,／,min,；,,a,——,齿轮每转一转时，轮齿同侧齿面啮合次数；,,,t——,齿轮总工作时间，,h,。,,一）精度等级,—,,国标规定精度等级为：,1,、,2,、,3,…,12,个等级，,1,级为最高级，,12,级为最低级，常用,6,、,7,、,

32、8,级。,,对传动影响,—,,精度等级,↑,，则内部动载荷,↓,、噪,,音,↓,、传动平稳性,↑,，但造价提高，成本增加,精度选择,—,,一般按工作机的要求和齿轮的圆周速,,度确定精度等级,,,圆周速度与精度等,,级的关系见表,5,—,5,。,齿轮,精度,,等级选择,,四．设计参数的选择,,Z,1,、,m,,选择,满足不根切条件：,Z,1,≥ Z,1min,（,直齿圆柱齿轮,Z,1min,= 17,）,满足轮齿弯曲强度要求,:,对于动力传动,m≥1.5,～,2 mm,闭式硬齿面齿轮及开式齿轮：,为保证有较大的模数,m,，,,,,推荐,Z,1,≥17,～,25,闭式软齿面齿轮：,在满足轮齿弯曲强

33、度条件下，,Z,1,,,尽量选大，推荐取,Z,1,=24-40,二）齿数和模数,,,Z,1,、,m,对传,,动的影响,,在,σ,HP,σ,FP,,一定时，齿轮强度,↑,σ,H,↓,σ,F,↓,Z,1,↑,，,m↑,,则,d,1,↑,,,,Z,1,↑,,d,1,一定时,m↓,ε,α,↑,，,平稳性,↑,，,e↓,，,h,a,↓,，,材料,↓,，胶合,↓,，接触强度不变,但,σ,F,↑,，,σ,FP,一定时，弯曲强度,↓,,三）齿宽系数,ψ,d,,,ψ,d,对传,,动影响,,ψ,d,↓↓,T,1,一定时：,d,1,↑,，,传动尺寸,↑,d,1,一定时,b ↓,,σ,F,↑,，,σ,FP,一定时，弯

34、曲强度,↓,σ,H,↑,，,σ,HP,,一定时，接触强度,↓,,ψ,d,↑↑,径向尺寸（,d,1,、,ɑ,）,↓,轴向尺寸,↑,，沿齿宽偏载严重,Ψ,d,选择：,,根据齿轮,,相对于轴,,承布置选,,对称布置：偏载小，,ψ,d,↑,，,ψ,d,=0,．,8-1,．,4,；,非对称布置时：偏载大，,ψ,d,= 0,．,6,—,1,．,2,；,悬臂布置：偏载严重，,ψ,d,↓,，,ψ,d,=0,．,3,—,0,．,4,,对称布置,,非对称布置,,悬臂布置,,根据齿面,,硬度选,,一对软齿面齿轮：,ψ,d,↑,两轮均为硬齿面齿轮：,ψ,d,↓,，,ψ,d,值相应减小,50,％,,根据使用条件选,,减

35、速器齿轮：齿轮数目少，轴向尺寸要求不,,严，,ψ,d,↑,变速箱齿轮：齿轮数目多，轴向尺寸不过,,大，,ψ,d,↓,，,ψ,d,≥0.2,四）齿数比,u,齿数比,u,——,u,与传动比,i,的区别,,减速传动,——,u = i,增速传动,——,u = 1/i,,u↑,则大小齿轮的尺寸相差悬殊大，传动装置的结构尺寸大。,,u,的选择,直齿圆柱齿轮,——,u≤5,；,斜齿圆柱齿轮,——,u≤6-7,；,开式传动或手动传动齿轮,——,u,可取到,8,—,12,。,本章,内容小结,1,．齿轮传动失效形式及计算准则、材料选择；,2,．,齿轮传动受力分析,——,重点,O,2,O,1,,,,,,F,a2,,

36、F,t1,F,r1,,,F,t2,F,r2,F,a1,n,2,n,1,,斜齿圆,,柱齿轮,,直齿圆,,柱齿轮,,直齿锥,,齿轮,圆周力,F,t,径向力,F,r,圆周力,F,t,径向力,F,r,轴向力,F,a,圆周力,F,t,径向力,F,r,轴向力,F,a,F,r1,,F,r2,,,,F,t2,F,t1,n,1,n,2,,,,,,n,1,n,2,F,r2,F,a2,F,a1,F,t2,F,t1,F,r1,各力方向判定,,,圆周,,力,F,t,,,主动轮,——,受阻力，,F,t1,与力作用点线速度的方向相反；,从动轮,——,受驱动力，,F,t2,与力作用点线速度的方向相同,径向力,F,r,—,,分

37、别指向各,,自的轮心,斜齿轮传动,——,用,“,主动轮左、右手定则,”,来判断,轴向力,F,a,,锥齿轮传动,——,分别指向各轮轮齿的大端,F,t1,=,- F,t2,F,r1,=,- F,r2,F,t1,=,- F,t2,F,r1,=,- F,r2,F,a1,=,- F,a2,F,t1,=,- F,t2,F,r1,=,- F,a2,F,a1,=,- F,r2,作业：,5-2,，,5-6,，,5-8,，,5-11,，,5-12,，,5-14,，,5-17,4,．,齿轮,强度计算,3.,齿轮传动的,参数选择,——,重点,齿数,Z,1,,闭式软齿面,齿轮,——Z,1,=20,～,,40,闭式,硬齿,面,齿轮,——Z,1,=17,～,,25,开式齿轮,—— Z,1,=17,～,,20,模数,m ——,,在满足齿根弯曲强度要求的前提下，尽可能取小些，对于,,动力传动齿轮必须使,m,≥ 1,.,5 mm,。,,Z,2,=,i,Z,1,——,圆为整数,齿宽系数,,圆柱齿轮,锥齿轮,= 0.25,,～,0.3,斜齿轮的螺旋角,β,——,,一般取,β =,,8,°,,～,20,°,，,最佳,,β =,,10,°,,～,15,°,，,,,β max,≤,,25,°,,结束,制作：,