第八章齿轮传动(2)

第九讲圆柱齿轮齿轮的设计计算（第八章第7节）,机械原理单个渐开线齿轮的基本参数,（1）齿数z在齿轮的整圆周上轮齿总数，用z表示，显然z应为整数。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。,（2）模数m模数m实际上就是确定周节p,也就是确定齿厚。模数m越大，周节p越大，齿厚s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。,（3）分度圆压力角，国标规定的标准值为20,（4）螺旋角,一对渐开线齿轮的基本参数,（5）传动比u,（6）中心距a,（7）齿宽b,斜齿轮的正确啮合条件,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,8.7.1齿轮传动主要参数的选择,1、模数m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按齿面接触疲劳强度计算齿轮尺寸时，得到d1或a；从d1=mz1可知，m和z1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z1，然后计算出m值。,当模数m小，齿数z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，提高抗胶合能力故一般取z1=1830。,模数m：,按齿面弯曲疲劳强度计算齿轮尺寸时，得到m；由于m主要影响弯曲强度，故该值较大，为了避免传动尺寸过大故一般取z1=1720,2、齿宽系数d、a,一般a=0.11.2闭式传动a=0.30.6,通用减速器取a=0.4开式传动a=0.10.3为保证装配后接触宽度，b1比b2大5-10mm,计算时b=b2,闭式软齿面：1830闭式软齿面：1720开式：1720，模数取较大值一般：z117避免根切z1、z2应互为质数，使轮齿均匀磨损；,fd齿宽b有利于提高强度，但fd过大将导致齿向载荷分布更加不均。,如果用d参考表8.6，其中,3、分度圆压力角齿根厚度齿面曲率半径齿面接触强度和弯曲强度径向力Fr轴承所承受的载荷（一般=20，航空齿轮25）4、齿数比u（一般u=3-7）原则：整个传动结构尺寸最小重量最轻5、螺旋角小，传动平稳性和承载能力不明显；大，轴向力大(初取8-15,人字齿25-30),8.7.2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,，MPa,1、许用接触应力H,Hlim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。,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,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,详见P146,2、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?,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.,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,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,齿轮零件图的标注实例：,画图注意事项,尺寸及其偏差,形位公差,粗糙度,技术要求,特性表,标题栏,渐开线圆柱齿轮的精度（GB1009598）Precisionsininvolutecylindricalgears,一、精度等级及其标注(Precisiongradeanddimensioning),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.,8FKGB10095-98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,齿轮各项公差的分组,二、推荐的检验项目,三、齿轮精度数值表,齿轮有关Fr、Fw、ff、fpt、fpb、及F,中心距极限偏差fa值，m,四、公法线长度及其偏差,表1公法线长度Wk*（m=1，=20）,表3公法线长度,国家标准中规定了14种齿厚极限偏差，按偏差数值由小到大的顺序依次用字母C、D、E、S表示。每个代号代表齿