机械设计基础第10章

1、第一节第一节 齿轮传动的失效形式和计算准则齿轮传动的失效形式和计算准则第二节第二节 齿轮的材料及热处理齿轮的材料及热处理第三节第三节 齿轮传动的精度齿轮传动的精度第四节第四节 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷第五节第五节 直齿圆柱齿轮传动的强度计算直齿圆柱齿轮传动的强度计算第六节第六节 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算斜齿圆柱齿轮传动的强度计算第七节第七节 直齿圆锥齿轮传动的强度计算直齿圆锥齿轮传动的强度计算第八节第八节 齿轮的结构齿轮的结构第九节第九节 齿轮传动的润滑及效率齿轮传动的润滑及效率第十节第十节 圆弧齿轮传动简介圆弧齿轮传动简介第十一节第十一节 渐开线

2、圆柱齿轮传动计算辅助设计简介渐开线圆柱齿轮传动计算辅助设计简介10第一节第一节 齿轮传动的失效形式和计算准则齿轮传动的失效形式和计算准则 齿轮传动的失效形式齿轮传动的失效形式轮齿折断疲劳点蚀齿面胶合齿面磨粒磨损齿面塑性变形开式传动开式传动齿轮外露，不能保证齿轮外露，不能保证良好润滑，且灰尘、杂质易使良好润滑，且灰尘、杂质易使齿面较快磨损，因而只宜用于齿面较快磨损，因而只宜用于低速传动。低速传动。半式传动半式传动齿轮封闭，可保证良齿轮封闭，可保证良好润滑、密封和工作环境。好润滑、密封和工作环境。10第二节第二节 齿轮的材料及热处理齿轮的材料及热处理 常用的齿轮材料是钢、铸铁，有时也采用非金属材料

3、。常用的齿轮材料是钢、铸铁，有时也采用非金属材料。一、钢及其热处理一、钢及其热处理优质碳素钢优质碳素钢合金结构钢合金结构钢表面淬火表面淬火渗碳淬火渗碳淬火调质调质正火正火渗氮渗氮软齿面软齿面铸钢毛坯铸钢毛坯10二二、铸铁、铸铁三三、非金属材料、非金属材料 一般用于高速、轻载的齿轮传动。 可以明显降低噪声。常用材料有尼龙尼龙、夹布胶木夹布胶木等。灰铸铁灰铸铁：铸造性能、加工性能、减磨性能、抗点蚀和抗胶合性能均较好；但抗弯强度、耐冲击和面磨损性能较差。球墨铸铁球墨铸铁：有较高的力学性能，有时用来代替铸钢。1010第三节第三节 齿轮传动的精度齿轮传动的精度 渐开线圆柱齿轮和锥齿轮精度有渐开线圆柱齿轮

4、和锥齿轮精度有12个精度等级；个精度等级； 根据运动准确性、传动平稳性和载荷分布均匀性的要求，根据运动准确性、传动平稳性和载荷分布均匀性的要求，每个等级的公差分三组。每个等级的公差分三组。10第四节第四节 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 一、齿轮上的作用力一、齿轮上的作用力10 圆周力 径向力 法向力 作用在主动轮和从动轮上各对力的大小相等，方向相反（如右图）。costan211tntrtFFFFdTF10二、计算载荷二、计算载荷 修正载荷的系数，包括使用系数修正载荷的系数，包括使用系数KA、动载系数、动载系数KV、齿间、齿间载荷分配系数载荷分配系数K及齿

5、向载荷分布系数及齿向载荷分布系数K。 则则使用系数使用系数KA KKKKFKFFVAnnnca考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。1010动载系数动载系数KV 32. 3)ln(852. 2)ln(14. 1)ln(504. 0ptnfmzC考虑齿轮制造精度、运转速度对轮齿内部附加动载荷影响的系数。考虑齿轮制造精度、运转速度对轮齿内部附加动载荷影响的系数。10齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数K 考虑同时啮合的各对轮齿是载荷分配不均匀影响的系数。考虑同时啮合的各对轮齿是载荷分配不均匀影响的系数。10齿向载荷分配系数齿向载荷分配系数K

6、 考虑沿齿宽方向载荷分布不均对应力影响的系数。考虑沿齿宽方向载荷分布不均对应力影响的系数。1010第五节第五节 直齿圆柱齿轮传动的强度计算直齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿弯曲疲劳强度计算一、轮齿弯曲疲劳强度计算计算依据计算依据齿根弯曲应力计算齿根弯曲应力计算式中FPFbmFYbShFWMtFaFFaFanF2061coscos)(cos)(62mSmhYFFaFaFa10齿根计算弯曲应力为)/(2mmNYYbmKFSaFatF10轮齿弯曲疲劳强度计算轮齿弯曲疲劳强度计算导出按模数设计的公式)/(222131mmNFPYYzmKTSaFadF)(23211mmYYzKTmFPSaFad10轮齿

7、弯曲疲劳许用应力轮齿弯曲疲劳许用应力)/(2minlimmmNYYYYYSxRrelTrelTNTSTFFFP101010二、齿面接触疲劳强度计算二、齿面接触疲劳强度计算计算依据计算依据齿面接触应力计算齿面接触应力计算整理后，齿面接触疲劳的理论应力HPH2221212101111EEbFnHuubdFZZtHEH11010小轮大轮uudKTZZZZdEHBH123111uudKTZZZZdEHDH12311210齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算 设计公式为轮齿接触疲劳许用应力轮齿接触疲劳许用应力1311112HPdEHBHuudKTZZZZXWRvLNTHHHPZZZZZZSminli

8、m3211112HPEHBdZZZZuuKTd101010小齿轮齿数z1的选择齿宽系数d d的选择模数的选择对修正载荷、修正 计算应力、修正许 用应力的系数和疲 劳极限等数据设计步骤10三、齿轮传动设计参数的选择和设计步骤三、齿轮传动设计参数的选择和设计步骤 设计要求：确定齿轮传动的主要参数、几何尺寸、齿轮设计要求：确定齿轮传动的主要参数、几何尺寸、齿轮结构、精度等级，最后绘出工作图。结构、精度等级，最后绘出工作图。1)选择齿轮材料、热处理 及精度等级2)承载能力计算3)当用设计公式初步计算 齿轮的分度圆直径d1时 的各系数4)计算齿轮的几何尺寸5)确定齿轮的结构尺寸6)绘制齿轮的工作图10第

9、六节第六节 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算斜齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿的受力分析一、轮齿的受力分析)cos/(cos)cos/(coscos/tancos/tantancos/211bttntnntantnrttFFFFFFFFFFFdTF1010二、齿根弯曲疲劳强度计算二、齿根弯曲疲劳强度计算核算公式设计公式FPSaFanFYYYYzbmKT121cos232121cos2FPSaFadnYYYYzKTm10三、齿面接触疲劳强度计算三、齿面接触疲劳强度计算核算公式设计公式HPdEHBHuuudKTZZZZZ12311321112HPEHBdZZZZZuuKTd1010第七节第七节 直齿圆锥

10、齿轮传动的强度计算直齿圆锥齿轮传动的强度计算一、轮齿上的作用力一、轮齿上的作用力11111111111sintansincostancos/2tatrmtFFFFFFdTF1010二、轮齿弯曲疲劳强度计算二、轮齿弯曲疲劳强度计算核算公式设计公式FPSaFaRRFYYumzKT1)5 . 01 (42321213221211)5 . 01 (4FPSaFaRRYYuzKTm10三、齿面接触疲劳强度计算三、齿面接触疲劳强度计算核算公式设计公式HPRREHBHudKTZZZZ3121)5 . 01 (432211)5 . 01 (4HPEHBRRZZZZuKTd10第八节第八节 齿轮的结构齿轮的结构

11、一、锻造齿轮一、锻造齿轮齿轮轴齿轮轴10盘式齿轮盘式齿轮10辐板式齿轮辐板式齿轮10二、铸造齿轮二、铸造齿轮1010第九节第九节 齿轮传动的润滑及效率齿轮传动的润滑及效率一、齿轮传动的润滑一、齿轮传动的润滑闭式齿轮传动的润滑闭式齿轮传动的润滑润滑方式的选择10润滑油的选择开式齿轮传动的润滑开式齿轮传动的润滑人工定期加油润滑人工定期加油润滑10二、齿轮传动的效率二、齿轮传动的效率 闭式齿轮传动的功率损耗包括：闭式齿轮传动的功率损耗包括：总效率为轮齿啮合磨擦损耗轮齿啮合磨擦损耗轴承中的磨擦损耗轴承中的磨擦损耗齿轮的搅油损耗齿轮的搅油损耗3211010第十节第十节 圆弧齿轮传动简介圆弧齿轮传动简介一

12、、单圆弧齿轮传动一、单圆弧齿轮传动10 圆弧齿轮传动具有下列特点：圆弧齿轮传动具有下列特点：1)圆弧齿啮合时，理论上为点接触，实际摩合后为面接触。2)单圆弧齿啮合传动时，只有一条平行于齿轮轴线的啮合线。3)比渐开线齿轮具有较高的抗疲劳点蚀能力。4)有利于油膜形成，齿面磨损小，磨擦损失小，传动效率高。5)无根切现象，小齿轮齿数可以很少，因此可减少齿轮尺寸。6)加工主要为滚切，且只需一把滚刀。1sintanntmbmb10二、双圆弧齿轮传动二、双圆弧齿轮传动10第十一节第十一节 渐开线圆柱齿轮传动计算机辅助设计（渐开线圆柱齿轮传动计算机辅助设计（CADCAD）简介）简介一、确定适用范围一、确定适用范围1)齿面硬度350HBS