过程机械设计基础：第四章 连续回转传动1

1、1第四章第四章 连续回转传动连续回转传动直接接触的啮合传动（齿轮传动）直接接触的啮合传动（齿轮传动）有中间挠性件的啮合传动（链传动）有中间挠性件的啮合传动（链传动）直接接触的摩擦传动（摩擦轮传动）直接接触的摩擦传动（摩擦轮传动）有中间挠性件的摩擦传动（带传动）有中间挠性件的摩擦传动（带传动）啮合传动啮合传动摩擦传动摩擦传动连续回转传动连续回转传动23平行轴齿轮传动平行轴齿轮传动 相交轴齿轮传动相交轴齿轮传动 交错轴齿轮传动交错轴齿轮传动 567优点：优点：1 1）传动效率高传动效率高 2 2）传动比恒定传动比恒定 3 3）结构紧凑结构紧凑 4 4）工作可靠、寿命长工作可靠、寿命长缺点：缺点：1

2、 1）制造、安装精度要求较高制造、安装精度要求较高 2 2）不适于中心距不适于中心距a a较大两轴间传动较大两轴间传动 3 3）使用维护费用较高使用维护费用较高 ）精度低时、噪音、振动较大）精度低时、噪音、振动较大 类型：类型：闭式齿轮传动闭式齿轮传动用于重要场合用于重要场合开式齿轮传动开式齿轮传动易进杂物、污染润滑、容易磨损、用于不重易进杂物、污染润滑、容易磨损、用于不重要、低速场合要、低速场合基本要求：基本要求：1.1.传动准确平稳传动准确平稳 2.2.具有足够承载能力具有足够承载能力8变速箱结构图9 按轮齿齿廓曲线形状的不同，齿轮传动又可分为传动、传动、传动和传动等。 优点：优点：齿轮传

3、动具有传动准确可靠，传动效率高，齿轮传动具有传动准确可靠，传动效率高，寿命长，结构紧凑，适用的载荷和速度范围广（传递功寿命长，结构紧凑，适用的载荷和速度范围广（传递功率可达率可达10MW10MW，线速度可达，线速度可达300m/s300m/s），能在空间任意），能在空间任意两轴间传递运动和动力等优点。两轴间传递运动和动力等优点。 缺点：缺点：传动要求较高的制造和安装精度，制造成本传动要求较高的制造和安装精度，制造成本高，不适合远距离传动。高，不适合远距离传动。一、渐开线形成与特性一、渐开线形成与特性发生线基圆F向径展角压力角a aKa aKq qKK基圆半径 rbVKrKrb图图4-2渐开线的

4、形成渐开线的形成 (点击图片演示动画点击图片演示动画)K渐开线特性渐开线特性1. BK = BA .2. 法线切于基圆 .3. BK = rK .4. 渐开线形状取决于 rb .5. 基圆内无 渐开线 .BArK r rb b,渐开线渐开线直线；直线；12kbkrr /cosa图图4-3 4-3 基圆大小与渐开线的形状基圆大小与渐开线的形状131 1、传动比恒定不变、传动比恒定不变 二、渐开线齿轮的啮合特点二、渐开线齿轮的啮合特点2 2、中心距允许偏差、中心距允许偏差传动比不变传动比不变3 3、传递压力的方向不变、传递压力的方向不变沿公法线沿公法线方向方向4 4、齿廓间相对滑动、齿廓间相对滑动

5、造成摩擦损失造成摩擦损失和齿廓摩擦和齿廓摩擦 12121221bbrrrrCOCOi 14 21o2o1nnkCvk2vk1tt 作平面啮合的一对齿廓，它们作平面啮合的一对齿廓，它们的瞬时接触点的的瞬时接触点的 公法线，必与两公法线，必与两齿轮的连心线交于相应的节点齿轮的连心线交于相应的节点C，该节点将齿轮连心线分成两个线该节点将齿轮连心线分成两个线段，与该对齿轮的角速比成反比。段，与该对齿轮的角速比成反比。 一对齿廓在一对齿廓在K点接触时点接触时，vk1vk2但其法向分量应相同但其法向分量应相同。否则要么分离、要么嵌入有：有： i12=1/2O2 C/O1C根据三心定律可知：根据三心定律可知

6、：C点为相对瞬心。点为相对瞬心。如果要求传动比为常数，则应使如果要求传动比为常数，则应使O2 C /O1C为常数为常数。由于由于O2 、O1为定点，故为定点，故C必为一个定点。必为一个定点。两节圆相切于两节圆相切于C点，且两轮节点处速度相同，故点，且两轮节点处速度相同，故两节圆作纯滚动两节圆作纯滚动。15三、渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数和尺寸三、渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数和尺寸设计计算的基准圆设计计算的基准圆分度圆分度圆, ,其上的其上的mm与与 均为标准值。均为标准值。 d d =m=mz z齿距齿距 p p =m=m齿高齿高中心距中心距 mchhaf* 212121zzmrra 0.35

7、 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第二系列第二系列 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45标准模数系列表（标准模数系列表（GB135787） 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8第一系列第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50为了便于制造为了便于制造、检验和互换使用，检验和互换使用，国标国标GB1357-87规定了规定了标准模数系列。标准模数系列。pm 17四、渐开线直齿圆柱齿

8、轮的正确啮合条件四、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件 和连续传动条件和连续传动条件1 1、正确啮合条件、正确啮合条件：两齿轮的模数相等、压力角相等。：两齿轮的模数相等、压力角相等。2 2、连续传动条件：、连续传动条件：一对齿轮在任何瞬时必须有一对或一对齿轮在任何瞬时必须有一对或一对以上的齿处于啮合状态。一对以上的齿处于啮合状态。mmm 21a aa aa a 211 1）渐开线齿轮的啮合过程）渐开线齿轮的啮合过程 理论啮合线段理论啮合线段N N1 1N N2 2 实际啮合线段实际啮合线段B B1 1B B2 2 齿廓工作段齿廓工作段2 2）正确啮合的条件）正确啮合的条件 保证前后两对轮齿有可能

9、同时在保证前后两对轮齿有可能同时在啮合线上相切接触。啮合线上相切接触。条件：条件：21bbpp 121212122121zzddddddnnibb 2221222211111111coscoscoscosa a a a a a a a mzdzdpmzdzdpbbbb传动比传动比m1 = m2 = ma a1 = a a2 = a a正确啮合条件正确啮合条件1 1 渐开线直齿圆柱齿轮传动渐开线直齿圆柱齿轮传动19n2n1PP n2n1PP n2n1PP 2 2、齿轮传动的中心距及啮合角、齿轮传动的中心距及啮合角（侧隙为零、顶隙为标准值）（侧隙为零、顶隙为标准值）a1 1）节圆）节圆 d d 、

10、啮合角、啮合角 a a2 2）具有标准顶隙的中心距）具有标准顶隙的中心距a = r1 + r2= r1 (h*+c*) m +c* m + r2 + h*m = rf1 +c+ ra2rf1ra2= r1 + r2标准中心距标准中心距3 3）侧隙为零的中心距）侧隙为零的中心距无侧隙啮合条件无侧隙啮合条件: :S1 = e2 ; e1 = S2 S S1 1= e= e2 2 = e = e1 1= S= S2 2标准齿轮标准齿轮: S = e = : S = e = m/2m/2 当两标准齿轮按分度圆相切来安装当两标准齿轮按分度圆相切来安装, , 则则满足传动条件。满足传动条件。 正确安装正确

11、安装a a分度圆与节圆重合分度圆与节圆重合由于由于 m m1 1 = m = m2 2nPBB21121bpBB重合度重合度分析：分析：1 1） =1 =1 表示在啮合过程中，始终只有一对齿工作；表示在啮合过程中，始终只有一对齿工作； 2 2） 1 1 2 2 表示在啮合过程中，有时是一对齿啮合，表示在啮合过程中，有时是一对齿啮合， 有时是两对齿同时啮合。有时是两对齿同时啮合。 重合度重合度传动平稳性传动平稳性承载能力承载能力 。3 3、连续传动条件、连续传动条件22五、渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数五、渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数（成型法）（成型法） 精度低、生产率低精度低、生

12、产率低A. A. 圆盘铣刀圆盘铣刀 B. B. 指形铣刀指形铣刀刀具的选择与刀具的选择与mm、a a、z z有关。有关。1 1、切削原理、切削原理刀号12345678加工齿数范围12 1314 1617 20 21 25 26 34 35 54 55 134135 每把刀的刀刃形状,按它加工范围的最少齿数最少齿数齿轮的齿形来设计。切削切削 （沿轮坯轴向）（沿轮坯轴向）进刀和让刀进刀和让刀 （沿轮坯径向）（沿轮坯径向）范成运动范成运动 （模拟齿轮啮合传动）（模拟齿轮啮合传动）刀具与轮坯以刀具与轮坯以i i1212= = 1 1/ / 2 2=Z=Z2 2 /Z/Z1 1回转回转 用同一把刀具用同

13、一把刀具, ,通过调节通过调节i i1212 , ,就可以就可以加工相同模数、相同加工相同模数、相同压力角压力角 , ,不同齿数不同齿数的齿轮。的齿轮。齿轮插刀齿轮插刀齿条插刀齿条插刀齿轮滚刀齿轮滚刀2626图图6 616 16 齿条插刀切齿示意齿条插刀切齿示意( (点击图片演示动画）点击图片演示动画） 2 2、根切现象、不根切的最少齿数和变位修正法、根切现象、不根切的最少齿数和变位修正法 用范成法切削标准齿轮时用范成法切削标准齿轮时, ,如果齿轮的如果齿轮的齿数过少，刀具的齿顶就会切去轮齿根部齿数过少，刀具的齿顶就会切去轮齿根部的一部分，这种现象称为的一部分，这种现象称为根切根切。PN1aB

14、2PN1 PB2harrsinaa hasinamZ 2sina msina*ha得得: : Z Zsin2a*ha2当当 a a= 20= 200 0、*ha= 1、Zmin = 17不根切条件不根切条件3.3.避免发生根切的措施避免发生根切的措施限制小齿轮的最小齿数；减少齿顶高系数(重合度减少、非标准刀具)；增大分度圆压力角(正压力径向力增大、非标准刀具)；BPN1axm（x x 变位变位系数，系数，m m 模数）模数） 通过改变刀具与轮坯的相互位置通过改变刀具与轮坯的相互位置以避免根切，从而达到可以制造较少以避免根切，从而达到可以制造较少齿数的齿轮。这样制造出来的齿轮称齿数的齿轮。这样制

15、造出来的齿轮称为为变位齿轮变位齿轮。切齿刀具所移动的距离切齿刀具所移动的距离 xm xm 称为称为移距移距。 采用变位修正法：采用变位修正法：最小变位系数最小变位系数x xmm 变位量（移距）变位量（移距） x x 变位系数变位系数 x0 x0 正变位齿轮正变位齿轮 x0 x350HBS)350HBS)表面淬火，渗碳淬火和渗氮。表面淬火，渗碳淬火和渗氮。 如果一对齿轮均用钢材制造，考虑到小齿轮的齿根厚度较小，应力循环次数较多，以及有利于抗胶合等原因，在选择轮齿的热处理方法时，一般应使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高出2050HBS，甚至更多。硬齿面硬齿面 齿面硬度齿面硬度 350HBS 或或 38H

16、RC 齿面硬度齿面硬度 350HBS 或或 38HRC 软齿面软齿面 57齿轮材料选用的基本原则齿轮材料选用的基本原则 1) 1) 齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、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；可靠性、经济性等； 2)2)应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理制造工应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理制造工艺；艺； 3)3)正火碳钢，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作正火碳钢，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；的齿轮；调质碳钢可用于在中等冲击载荷下工作的齿轮； 6)6)钢制软齿面齿轮

17、，其钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差配对两轮齿面的硬度差应应保持保持在在303050HBS50HBS或更多。或更多。 4)4)合金钢用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮；合金钢用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮； 5)5)航空齿轮要求尺寸航空齿轮要求尺寸尽可能小尽可能小，应采用表面硬化处理的，应采用表面硬化处理的高强度合金钢；高强度合金钢； 齿轮传动的精度等级齿轮传动的精度等级制造和安装齿轮传动装置时，不可避免会产生齿形误制造和安装齿轮传动装置时，不可避免会产生齿形误差、齿距误差、齿向误差、两轴线不平行误差等。差、齿距误差、齿向误差、两轴线不平行误差等。. .误差的影响：误

18、差的影响：1.1.转角与理论不一致，影响运动的不准确性；转角与理论不一致，影响运动的不准确性；2.2.瞬时传动比不恒定，出现速度波动，引起震动、瞬时传动比不恒定，出现速度波动，引起震动、 冲击和噪音影响运动平稳性；冲击和噪音影响运动平稳性；3.3.齿向误差导致轮齿上的载荷分布不均匀，使轮齿提齿向误差导致轮齿上的载荷分布不均匀，使轮齿提 前损坏，影响载荷分布的不均匀性。前损坏，影响载荷分布的不均匀性。国标国标GB10095-88GB10095-88给齿轮副规定了给齿轮副规定了1212个精度等级个精度等级。其中其中1 1级最高级最高，1212级最低级最低，常用的为常用的为6 69 9级精度级精度。

19、按照误差的特性及它们对传动性能的主要影响，将齿轮的按照误差的特性及它们对传动性能的主要影响，将齿轮的各项公差分成三组，分别反映传递运动的准确性，传动的各项公差分成三组，分别反映传递运动的准确性，传动的平稳性和载荷分布的均匀性。平稳性和载荷分布的均匀性。齿轮传动精度等级的选择及其应用齿轮传动精度等级的选择及其应用精度等级精度等级直齿圆直齿圆柱齿轮柱齿轮9级级斜齿圆斜齿圆柱齿轮柱齿轮直齿圆直齿圆锥齿轮锥齿轮圆周速度圆周速度 v(m/s)8级级7级级6级级 15 10 5 3 25 17 10 3.5 9 6 3 2.5应应 用用高速重载齿轮传动，如飞机、高速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要

20、齿轮；分汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。度机构的齿轮传动。高速中载或低速重载齿轮传动，高速中载或低速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。齿轮；分度机构的齿轮传动。机械制造中对精度无特殊要求机械制造中对精度无特殊要求的齿轮。的齿轮。低速及对精度要求低的齿轮低速及对精度要求低的齿轮60二、齿轮的受力分析与计算载荷二、齿轮的受力分析与计算载荷 1 1、受力分析、受力分析圆周力圆周力 ：径向力：径向力： 法向力：法向力： NdT11t2F1r12TFtgdcos1dT2F11n 圆周力Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动轮上与运

21、动方向相同。径向力Fr的方向均为由作用点指向齿轮转动中心。法向力的方向均指向自己齿的实体。61n2n1Fr1Ft1Ft2n1n2Fr2Ft2Ft112Fr2Fr1主视图主视图左视图左视图二、齿轮的受力分析与计算载荷二、齿轮的受力分析与计算载荷622 2、 计算载荷计算载荷F Fn n-名义载荷名义载荷受力变形受力变形制造误差制造误差安装误差安装误差附加动载荷附加动载荷载荷集中载荷集中用计算载荷用计算载荷KFKFn n代替名义载荷代替名义载荷F Fn n以考虑载荷集中和附加以考虑载荷集中和附加动载荷的影响，动载荷的影响，K-载荷系数载荷系数表表4-3 4-3 载荷系数载荷系数原动机原动机电动机电

22、动机多缸内燃机多缸内燃机单缸内燃机单缸内燃机均均 匀匀中等冲击中等冲击大的冲击大的冲击工作机械的载荷特性工作机械的载荷特性1.11.21.21.61.61.81.82.01.11.21.61.81.61.81.92.12.22.4节点节点C三、直齿圆柱齿轮传动的强度计算三、直齿圆柱齿轮传动的强度计算HHP222121211111EEbFnH r rr r 1 1、齿面接触强度计算、齿面接触强度计算1 1、齿面接触强度计算、齿面接触强度计算 接触强度接触强度验算式：验算式： 设计式：设计式： 式中：式中： u u 大齿轮与小齿轮的齿数比，大齿轮与小齿轮的齿数比，u u z z2 2/z/z1 1

23、 1 1，在直齿圆柱齿，在直齿圆柱齿轮传动中，一般取轮传动中，一般取u5u5； K K 载荷系数，见表载荷系数，见表4-34-3 T T1 1 小齿轮转矩小齿轮转矩, Nmm, Nmm。 b b 齿宽，齿宽，mmmm 外啮合取外啮合取+ +，内啮合取。，内啮合取。 64三、直齿圆柱齿轮传动的强度计算三、直齿圆柱齿轮传动的强度计算MPaubduKTHH)1(670211 mmuuKTddH3121)1()670( 11611055. 9nPT 65 d d 齿宽系数齿宽系数 d db/db/d1 1 齿宽系数，（见表齿宽系数，（见表4-44-4） 许用接触应力，许用接触应力，MPaMPa注意事项

24、：注意事项： 以上两式适于一对钢齿轮。以上两式适于一对钢齿轮。E=206GPaE=206GPa， =0.3=0.3 验算式中验算式中 为任一齿轮，因为任一齿轮，因 ，两式中，两式中 为为H1与与H2中较小者，因二轮一般不同。中较小者，因二轮一般不同。 ，即增大，即增大d d1 1或齿宽即可降低或齿宽即可降低 。 HH21HH Hb11Hd H662 2、齿根弯曲强度计算、齿根弯曲强度计算67验算式：验算式： MPaMPa；设计式：设计式： mmmm。式中：式中：y yF F齿形系数，见表齿形系数，见表4 45 5，仅与齿数有关。，仅与齿数有关。 F F许用弯曲应力，许用弯曲应力，MPaMPa（

25、见表（见表4 42 2）。）。 F12F1Fzbmy2KT 32112FdFzyKTm 1 1）弯曲疲劳强度）弯曲疲劳强度68682 2）注意事项）注意事项 通常通常 , , 故大、小齿故大、小齿轮应分别验算。轮应分别验算。 设计式中设计式中 项大，大小齿轮通常不同，取较大者代项大，大小齿轮通常不同，取较大者代入。入。 ，增大模数对降低弯曲应力最显著。，增大模数对降低弯曲应力最显著。 开式齿轮一般将开式齿轮一般将 乘以乘以0.70.80.70.8作为许用应力。作为许用应力。,yy212121FFFFFF FFy12FFbzmy F69表表4-5 齿形系数齿形系数YF齿数齿数 z 16 17 1

26、8 19 20 21 22 24 26 28 30 YF 3.03 2.96 2.90 2.84 2.79 2.75 2.72 2.67 2.60 2.56 2.52 齿数齿数 z 32 35 37 40 45 50 60 80 100 150 YF 2.48 2.46 2.43 2.40 2.37 2.33 2.28 2.23 2.21 2.18 2.06 703 3 设计准则设计准则 齿面间的接触疲劳点蚀齿面间的接触疲劳点蚀轮齿的弯曲疲劳折断轮齿的弯曲疲劳折断齿面接触疲劳强度条件齿面接触疲劳强度条件HPH轮齿弯曲疲劳强度条件轮齿弯曲疲劳强度条件FPF失效形式失效形式设计准则设计准则胶合、磨

27、损、塑性变形等失效运用上述准则，并作相应考虑具胶合、磨损、塑性变形等失效运用上述准则，并作相应考虑具体工作条件下，如何运用上述准则体工作条件下，如何运用上述准则闭式传动闭式传动软齿面软齿面 ( (硬度硬度 350HBS)350HBS)按齿面接触疲劳强度条件设计按齿面接触疲劳强度条件设计按轮齿弯曲疲劳强度条件校核按轮齿弯曲疲劳强度条件校核硬齿面硬齿面( (硬度硬度 350HBS) 350HBS)按轮齿弯曲疲劳强度条件设计按轮齿弯曲疲劳强度条件设计按齿面接触疲劳强度条件校核按齿面接触疲劳强度条件校核开式传动开式传动按轮齿弯曲疲劳强度条件设计按轮齿弯曲疲劳强度条件设计工作条件工作条件设计准则设计准则

28、计算时通常将许用弯曲应力降低计算时通常将许用弯曲应力降低20%30%。71 例例4-24-2 用于运输机的单级圆柱齿轮减速器由电动机驱用于运输机的单级圆柱齿轮减速器由电动机驱动，单向运转，载荷较平稳，传动比动，单向运转，载荷较平稳，传动比i i4 4，输入功率，输入功率P P1 1 = = 7.5kW7.5kW，转速，转速n n1 1 970 r 970 rminmin。试设计此减速器的齿轮并。试设计此减速器的齿轮并计算其尺寸。计算其尺寸。 解：1 1）选择齿轮材料及确定许用应力 小齿轮材料用40MnB，调质， H1670Nmm2 ， F1285Nmm2。 大齿轮材料用45钢，调质， H256

29、0Nmm2，F2215Nmm2。 由选材及热处理，可知两齿轮均为软齿面。 2 2）按齿面接触强度设计 取载荷综合系数K1.2（表4-3），齿宽系数d0.9（表4-4）。 小齿轮上的转矩T19.55106P1n19.551067.597073840（Nmm）72按式（4-14）求小齿轮直径齿数：取z1 = 24，则z2 = uz1 = 424 = 96。齿轮模数：m = d1 / z1 = 56.06 / 24 = 2.34 (mm)取m = 2. 5 mm (表4-1)。小齿轮分度圆直径：d1 = m z1 = 2.524 = 60（mm）齿宽：b = dd1 = 0.960 = 54（mm）

30、考虑到齿轮安装时的误差，取b b2 2=54mm, b=54mm, b1 1=60mm=60mm。3）校核轮齿弯曲强度齿形系数YF1 = 2.67, YF2 = 2.21（表4-5）。 按式（4-15）校核轮齿弯曲强度（按最小齿宽b = 54 mm计算） （Nmm2） （Nmm2）F1F1，F2F2，可见弯曲强度足够。4）齿轮尺寸计算（略）设计步骤设计步骤已知条件已知条件：功率：功率P，小齿轮转速，小齿轮转速n1，传动比，传动比i。冲击情况。冲击情况。设计过程：设计过程： 选择齿轮材料，确定许用应用力及设计校核准则选择齿轮材料，确定许用应用力及设计校核准则； 按设计准则设计，计算传动力矩按设计

31、准则设计，计算传动力矩T1，确定大小齿轮齿，确定大小齿轮齿数，中心距，模数，齿宽等齿轮参数；数，中心距，模数，齿宽等齿轮参数； 按校核准则进行校核。按校核准则进行校核。 计算齿轮圆周速度。计算齿轮圆周速度。74一、斜齿圆柱齿轮传动一、斜齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮的轮齿与柱体母线倾斜一定角度（螺旋角），分左旋和右旋。啮合条件：两齿轮模数、压力角分别相等，旋向相反。特点：传动平稳，冲击、噪声和振动小，承载能力强，使用寿命长。 用于高速、重载等场合。 1 受力分析受力分析 如图所示如图所示 圆周力：圆周力：径向力：径向力：轴向力：轴向力：ntnnrtgcos FtgFF 平平11td2TF tg

32、FFta 76n1n2FF r1r2FF a1a2FF t1t2FF 例：例：n1n212Fa2Fa1Ft1Ft2Fr2Fr1n2n1Fa1Fa2Ft1Ft2Fr2Fr12 强度计算强度计算验算式验算式： （Mpa） 设计式设计式： （mm） 式中式中305是指钢对钢齿轮、钢对铸铁、铸铁对铸铁分别是指钢对钢齿轮、钢对铸铁、铸铁对铸铁分别改为改为260、228. 中心距中心距a应为圆整成末位数为应为圆整成末位数为0或或5. H213HubakT1u305 3a12HukT3051ua (2)弯曲疲劳强度弯曲疲劳强度验算式验算式： （MPa）设计式设计式： （mm）FnFFzbmykT121cos

33、6 . 13F212F1nz1u4acosy3.2kTm79二、直齿圆锥齿轮传动二、直齿圆锥齿轮传动 用于传递两相交轴之间的运动和动力，通常两轴之用于传递两相交轴之间的运动和动力，通常两轴之间夹角为间夹角为9090。特点特点：承载能力较低，传动噪声大。用于低速、轻载、：承载能力较低，传动噪声大。用于低速、轻载、平稳的场合。平稳的场合。标准参数：标准参数：大端模数、压力角为标准值大端模数、压力角为标准值。 1 受力分析受力分析 圆周力圆周力：径向力径向力：轴向力轴向力： 为小齿轮分度圆锥平均直径为小齿轮分度圆锥平均直径112mtdTF sintgFFta 11sin1 bddm ctgFFrto

34、s 81 Ft2 = Ft1 ； Fr2= Fa1； Fa2= Fr1n2Fr2Fa2Fr1Ft1Fa1n1Ft22 强度计算强度计算(1) 接触疲劳强度接触疲劳强度验算式验算式： （MPa）设计式设计式： （mm）式中：式中：R锥距，锥距，mm； 齿宽系数，一般取齿宽系数，一般取 HHubkTubR 13215 . 0335 ukTuRRHR 12325 . 013351 R3 . 025. 0R (2) 弯曲疲劳强度弯曲疲劳强度验算式验算式： （MPa）设计式设计式： （mm） FmFFzbmykT 1212 3212115 . 014FRRFmzuykTm 841 1、齿轮轴、齿轮轴：小

35、齿轮：小齿轮2 2、实心式、实心式： ，锻钢，锻钢3 3、腹板式、腹板式： ，锻钢或铸钢，锻钢或铸钢4 4、轮幅式、轮幅式： ，铸钢、铸铁，铸钢、铸铁mmda160mmda500160mmda500一、齿轮的结构一、齿轮的结构85图图4-12 4-12 实心式齿轮实心式齿轮毛坯是锻造86图图4-13 4-13 齿轮轴齿轮轴87b)b)腹腹板板式式圆圆锥锥齿齿轮轮a)a)腹板式圆柱齿轮腹板式圆柱齿轮c)c)带加强筋的腹板式带加强筋的腹板式铸造圆锥齿轮铸造圆锥齿轮毛坯是锻造89毛坯是铸造材料为铸铁或铸钢轮幅式齿轮轮幅式齿轮90焊接结构的齿轮焊接结构的齿轮二、齿轮传动的润滑二、齿轮传动的润滑91润滑

36、的作用：润滑的作用：减摩、减磨、散热、防锈、减振、降噪减摩、减磨、散热、防锈、减振、降噪开式：脂、油、人工定期开式：脂、油、人工定期 润滑的方式润滑的方式线速度线速度 时，采用时，采用闭式闭式油池润滑油池润滑线速度线速度 时，采用时，采用 喷油润滑喷油润滑smv/12smv/129293齿轮传动润滑油运动粘度推荐值齿轮传动润滑油运动粘度推荐值 润滑油的粘度润滑油的粘度是选择润滑油牌号的主要指标，可根据齿轮传动的工作条件、齿轮材料及其圆周速度来选择。例如的润滑油，具体选择详见有关手册。其中闭式传动一般采用N68N320号中负荷工业齿轮油；而则通常由人工定期在齿面上涂抹或充填或。齿轮材料强度极限B

37、/MPa圆周速度/（m/s）25运动粘度40/（10-6m2/s）塑料、铸铁、青铜3502201501008055钢450100050035022015010080551000125050050035022015010080渗碳或表面淬火的钢1250158090050050035022015010094齿轮的功率损失：齿轮的功率损失：表表4-6 4-6 齿轮传动的平均效率齿轮传动的平均效率钢6 6级或级或7 7级精度的闭式传动级精度的闭式传动8 8级精度的闭式传动级精度的闭式传动开式传动圆柱齿轮圆锥齿轮0.980.980.970.970.970.970.960.960.950.950.930.

38、9395环环面面蜗蜗杆杆传传动动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 圆圆柱柱蜗蜗杆杆传传动动 一、一、 蜗杆传动的组成与原理蜗杆传动的组成与原理蜗杆与蜗轮的转向关系蜗杆与蜗轮的转向关系: : 蜗杆右旋蜗杆右旋 蜗杆左旋蜗杆左旋 蜗杆为主动件时，传递运动和动力；为被动件时机蜗杆为主动件时，传递运动和动力；为被动件时机构自锁。构自锁。右手法则右手法则：右手握蜗杆，四指顺：右手握蜗杆，四指顺 n n1 1方向，拇指的方向，拇指的 反向即为蜗轮线速度方向反向即为蜗轮线速度方向 蜗杆传动的传动比：蜗杆传动的传动比：962v122112/ZZnni 蜗杆与蜗轮的受力分析蜗杆与蜗轮的受力分析21221dTFFta a

39、atgFFFtrr 22111221dTFFat (1) 失效形式：失效形式：点蚀、胶合、磨损、断齿，其中胶合、磨点蚀、胶合、磨损、断齿，其中胶合、磨 损常见，损常见，蜗轮先损坏蜗轮先损坏(2)材料材料一般用一般用40、45钢调质，表面硬钢调质，表面硬220250HBS;高速重载用高速重载用20Cr、20CrMnTi钢渗碳淬火、钢渗碳淬火、表面硬度表面硬度5662HRC;中速重载用中速重载用40Cr、42SiMn、45钢表面淬火，钢表面淬火，4455HRC. 铸造锡青铜、铝铁青铜、灰铸铁等。这些材铸造锡青铜、铝铁青铜、灰铸铁等。这些材 料抗胶合、减摩、耐磨，但价高，分别用于料抗胶合、减摩、耐磨，但价高，分别用于 不同的滑动速度。不同的滑动速度。(3) 蜗杆、蜗轮结构蜗杆、蜗轮结构蜗杆的结构蜗杆的结构蜗轮的结构蜗轮的结构主要失效形式是主要失效形式是胶合胶合与与磨损磨损，但无法计算。，但无法计算。限制接触应力可以减少胶合与磨损。限制接触应力可以减少胶合与磨损。蜗杆与蜗轮中蜗杆与蜗轮中蜗轮先坏蜗轮先坏，只对蜗轮齿面进行接触疲劳只对蜗轮齿面进行接触疲劳强度计算。强度计算。验算式验算式：设计式设计式： 式中：式中： q 蜗杆直径系数，见表蜗杆直径系数，见表6-7