第八章齿轮传动2

机械设计机械设计 第九讲 圆柱齿轮齿轮的设计计算（第八章第 7节） 机械设计机械设计 机械原理机械原理 单个渐开线齿轮的基本参数单个渐开线齿轮的基本参数（ 1）齿数）齿数 z 在齿轮的整圆周上轮齿总数，用在齿轮的整圆周上轮齿总数，用 z表示，显然表示，显然 z应应为整数。齿轮的齿数是根据设计需要确定的，如：传动比、中为整数。齿轮的齿数是根据设计需要确定的，如：传动比、中心距要求、接触强度等。心距要求、接触强度等。（ 2）模数）模数 m 模数模数 m实际上就是确定周节实际上就是确定周节 p,也就是确定齿厚。模也就是确定齿厚。模数数 m越大，周节越大，周节 p越大，齿厚越大，齿厚 s越大。故模数越大，轮齿的抗弯越大。故模数越大，轮齿的抗弯强度越大。原则上根据轮齿的抗弯强度选择齿轮的模数。强度越大。原则上根据轮齿的抗弯强度选择齿轮的模数。（ 3）分度圆压力角）分度圆压力角 ，国标规定，国标规定 的标准值为的标准值为 20（ 4）螺旋角）螺旋角 机械设计机械设计 一对渐开线齿轮的基本参数一对渐开线齿轮的基本参数（ 5）传动比）传动比 u（ 6）中心距）中心距 a（ 7）齿宽）齿宽 b1.模数相等2.压力角相等3.螺旋角大小相等，外啮合时应旋向相反，内啮合时应旋向相同斜齿轮的正斜齿轮的正确啮合条件确啮合条件 机械设计机械设计 齿面接触疲劳强度的设计公式齿面接触疲劳强度的设计公式 :齿面弯曲疲劳强度的设计公式齿面弯曲疲劳强度的设计公式 : 机械设计机械设计 齿轮传动的设计准则齿轮传动的设计准则1、软齿面闭式齿轮传动： 常因齿面点蚀而失效，故通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。2、硬齿面闭式齿轮传动： 其齿面接触承载能力较高，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度 。3、开式齿轮传动： 主要失效形式是齿面磨损，而且在轮齿磨薄后往往会发生轮齿折断。故目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数适当增大 机械设计机械设计 8.7.1 齿轮传动主要参数的选择齿轮传动主要参数的选择1、模数、模数 m和齿数和齿数 z1主要影响齿根弯曲强度，对齿面接触强度无直接影响主要影响齿根弯曲强度，对齿面接触强度无直接影响按齿面接触疲劳强度计算齿轮尺寸时，得到按齿面接触疲劳强度计算齿轮尺寸时，得到 d1或或 a；从从 d1=mz1可知，可知， m和和 z1可以任意组合。按可以任意组合。按 m=(0.010.02)a确定后取标准值；或先确定齿数确定后取标准值；或先确定齿数 z1，然后计算出，然后计算出 m值。值。当模数当模数 m小，齿数小，齿数 z多，重合度增大，传动平稳；还可以多，重合度增大，传动平稳；还可以降低齿高，减小滑动速度，减小损耗，提高抗胶合能力降低齿高，减小滑动速度，减小损耗，提高抗胶合能力故一般取故一般取 z1=1830。模数模数 m：按齿面弯曲疲劳强度计算齿轮尺寸时，得到按齿面弯曲疲劳强度计算齿轮尺寸时，得到 m；由于；由于 m主主要影响弯曲强度，故该值较大，为了避免传动尺寸过大要影响弯曲强度，故该值较大，为了避免传动尺寸过大故一般取故一般取 z1= 1720 机械设计机械设计 2、齿宽系数、齿宽系数 d、 a一般一般 a=0.1 1.2闭式传动闭式传动 a=0.3 0.6,通用减速器取通用减速器取 a=0.4开式传动开式传动 a=0.1 0.3为保证装配后接触宽度，为保证装配后接触宽度， b1比比 b2大大 5-10mm,计算时计算时 b=b2闭式软齿面：闭式软齿面： 1830闭式软齿面：闭式软齿面： 1720开式：开式： 1720，模数取较大值，模数取较大值一般：一般： z1 17避免根切避免根切z1、 z2应互为质数，使轮齿均匀磨损；应互为质数，使轮齿均匀磨损；d 齿宽齿宽 b 有利有利于提高强度，但于提高强度，但 d过过 大大将导致齿向载荷分布更将导致齿向载荷分布更加不均。加不均。 机械设计机械设计 如果用 d参考表 8.6，其中 机械设计机械设计 3、分度圆压力角、分度圆压力角 齿根厚度齿根厚度 齿面曲率半径齿面曲率半径 齿面接触强度和弯曲强度齿面接触强度和弯曲强度 径向力径向力 Fr 轴承所承受的载荷轴承所承受的载荷 （一般（一般 =20 ，航空齿轮，航空齿轮 25 ）4、齿数比、齿数比 u（ 一般一般 u=3-7）原则：整个传动结构尺寸最小原则：整个传动结构尺寸最小 重量最轻重量最轻5、 螺旋角螺旋角 小，传动平稳性和承载能力不明显；小，传动平稳性和承载能力不明显； 大，轴向力大大，轴向力大(初取 8-15, 人字齿 25-30) 机械设计机械设计 8.7.2 齿轮传动的许用应力齿轮传动的许用应力许用应力 设计零件时计算应力允许打到的最大值，是极限应力和许用安全系数的比值，用 和 表示。极限应力 按照强度准则设计机械零件时，根据材料性质及应力种类而采用材料的某个应力极限值， lim， lim 机械设计机械设计 ， MPa1、许用接触应力、许用接触应力 HHlim 试验齿轮的齿面接触疲劳极限， MpaZN 接触强度计算的寿命系数SH 齿面接触强度计算安全系数，一般取 1.0。 机械设计机械设计 ZN-接触强度计算的寿命系数查图 (注意图下小字说明 )式中 : 应力循环基数 N0和疲劳曲线指数 m与材料及热处理方法有关：n-齿轮转速， r/min；a-齿轮转一周，同一侧齿面啮合的次数 (见下一张 slide)Lh-齿轮的工作寿命，小时 机械设计机械设计 若轮 1主动：轮 2双齿侧工作，啮合次数为 1a=1 若轮 2主动：轮 2单齿侧工作，啮合次数为 2a=2 机械设计机械设计 详见 P146 机械设计机械设计 2、许用弯曲应力、许用弯曲应力Flim 计入了齿根应力修正系数之后 ,试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限应力 ， Mpa如轮齿为双侧面工作时，如惰轮，应将查表值乘以 0.7YN 弯曲强度计算的寿命系数SF 齿根弯曲强度计算安全系数，一般取 1.25。为什么 SFSH? 机械设计机械设计 YN-弯曲强度计算的寿命系数查图 8.30(注意图下小字说明)式中 :N0、 m 由试验获得，随材料而异 . 机械设计机械设计 机械设计机械设计 标准圆柱齿轮设计过程选择齿轮的 材料和热处理确定设计公式确定计算参数初定齿轮传动及齿轮主要尺寸校核计算齿轮结构设计已知条件及设计要求绘制齿轮零件工作图 机械设计机械设计 机械设计机械设计 算例： P148 调整中心距 a的方法； 圆整； 有效数字位数； 第四次大作业 机械设计机械设计 齿轮零件图的标注实例 ：画图注意事项画图注意事项尺寸及其偏差尺寸及其偏差形位公差形位公差粗糙度粗糙度技术要求技术要求特性表特性表标题栏标题栏 机械设计机械设计 渐开线圆柱齿轮的精度 （ GB1009598 ）Precisions in involute cylindrical gears一、精度等级及其标注(Precision grade and dimensioning)渐开线圆柱齿轮精度国家标准对齿轮及齿轮副规定 12个精度等级， 1级最高， 12级最低 .887 FK GB10095-98齿厚上下偏差接触精度（载荷分布均匀性）工作平稳性精度（平稳性、振动、噪声 ）运动准确性精度（运动准确性） 机械设计机械设计 8 FK GB10095-98代表什么含义？一般传动，选精度等级 6-9级。对应三组精度等级，由三个公差组：精度组 对应 公差组运动准确性精度 第 公差组传动平稳性精度 第 公差组接触精度 第 公差组此外还有： fa， 轴线平行度公差，齿坯公差 机械设计机械设计 齿轮各项公差的分组 机械设计机械设计 二、推荐的检验项目 机械设计机械设计 三、齿轮精度数值表齿轮有关 Fr 、 Fw、 ff、 fpt、 fpb、 及 F 机械设计机械设计 中心距极限偏差 fa值， m 机械设计机械设计 四、公法线长度及其偏差表 1 公法线长度 Wk*（ m=1， =20） 机械设计机械设计 表 3 公法线长度