机械设计基础教学课件-第四部分

1、六、带传动的使用和维护1 安装时不能硬撬（应先缩小a或顺势盘上），两带轮轴线应在同一平面，避免带扭曲而使其侧面过早磨损。2 带的根数较多时，其长度不能相差太大，以免受力不均3 V带在轮槽中的位置要正确，不能过高或过低4 防护罩5 不能新旧带混用（多根带时），以免载荷分布不匀6 带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，以免腐蚀带，不能曝晒7 定期张紧8 安装时两轮槽应对准，处于同一平面107 链传动的特点和应用一.链传动的结构和类型链传动是一种具有中间挠性件(链条)的啮合传动，组成：主动链轮、从动链轮和中间挠性件(链条)组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。类型： 122112221

2、1100060100060zznnipnzpnzv按工作特性分：起重链，牵引链，传动链 传动链接形式分：滚子链；齿形链特点与带传动相比，链传动能没有滑动能保持准确的平均传动比；张紧力小，故对轴的压力小；效率比带传动高；对工做条件要求低 可在高温、油污、潮湿等恶劣环境下工作。但其瞬时传动比变化造成从动轮瞬时转速不均匀，高速传动平稳性差，工作时有噪声，应用：一般多用于要求平均传动比准确，中心距较大的两平行轴间，工作条件恶劣不宜用带传动和齿轮传动地低速场合。 链传动适用的一般范围为：传递功率P100kW，中心距a5-6m，传动比i6，链速v15ms，传动效率为095098。二.链传动的特点和应用一.

3、滚子链1.组成：内链板与套筒、外链板与销轴间均为过盈配合，套筒与销轴、滚子与套筒间均为间隙配合。内、外链板交错联接而构成铰链。108 滚子链和链轮外链板内链板套筒滚子销轴3.主要参数：链节数常用偶数，接头处用开口销或弹簧卡固定。一般前者用于大节距，后者用于小节距。当采用奇数链节时，需采用过渡链节。过渡链节的链板为了兼作内外链板，形成弯链板，受力时产生附加弯曲应力，易于变形，导致链的承载能力大约降低20%。因此，链节数应尽量为偶数。 相邻两滚子轴线间的距离称为链节距，用P表示，P越大，链条尺寸越大，其承载能力也越高4.类型：(1)两个系列： A级链：重载高速重要场合 B级链：一般传动(2)单排链

4、 多排链：大功率传动（一般不超过四排）5.滚子链标记：链号链号排数排数链节数链节数 标准号标准号例如：节距为例如：节距为15.875mm, 15.875mm, 单排，单排，8686节节A A系列滚子链其标记为：系列滚子链其标记为：10A10A1 186 GB1243.186 GB1243.183836.滚子链材料：热处理的碳素钢或合金钢二.链轮1.齿形要求：便于链节平稳顺利进入退出啮合，受力良好 ，不易脱链，便于加工2.齿形：双圆弧齿形三圆弧一直线齿形：当采用这种齿形并用相应的标准刀具加工时，链轮齿形在工作图上可不画出，只需在图上注明链轮的基本参数和主要尺寸并注明“齿形按3R，GB1244-8

5、5规定制造即可。 3.基本参数：相配的链条节距p,滚子外径d1,排距pt,齿数z4.链轮的材料 中碳钢低速轻载 中碳钢淬火中速中载 低碳钢或低碳合金钢渗碳淬火中碳钢或中碳合金钢表面淬火高速重载* 小链轮的材料应好于大链轮链轮的结构 整体式 孔板式 组合式在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链条的节距的边长等于链条的节距 p p。链的平均速度为：链的平均速度为：1000601000602211pnzpnzv链传动的平均传动比为：链传动的平均传动比为：1221zznni链条铰链链条铰链A A点的前进分

6、速度点的前进分速度cos11Rvx上下运动分速度上下运动分速度sin11Rvy1051059 9链传动的运动特性链传动的运动特性因为链传动工作时，因为链传动工作时， 是变化的（是变化的（=-180/z1180/ z1），所以链条的前进速度），所以链条的前进速度和上下运动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就和上下运动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。越大。前进速度变化导致从动轮角速度变化，产生角加速度，引起动载荷。前进速度变化导致从动轮角速度变化，产生角加速度，引起动载荷。上下运动速度变化导致链条上下抖动，同时造成啮合冲击。上下运动速度变化导致

7、链条上下抖动，同时造成啮合冲击。当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。都是周期性变化的，因此链传动不宜用于对运动精度有较高要求的场合。链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边链传动的不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。 链轮的节距越小，齿数越多，链传动的多边形效应越不明显。链轮的节距越小，齿数越多，链传动的多边形效应越不明显

8、。因为从动链轮的角速度为：因为从动链轮的角速度为：coscoscos21122RRRvx所以链传动瞬时传动比为：所以链传动瞬时传动比为：coscos1221RRi 也是变化的（也是变化的（ =-180/z2180/ z2）, ,所以所以 是变化的是变化的210101010滚子链传动的设计计算滚子链传动的设计计算一一.链传动的主要失效形式链传动的主要失效形式1.链板的疲劳破坏（松紧边拉力不同）链板的疲劳破坏（松紧边拉力不同）2.多次冲击破断（啮合冲击，冲击载荷）多次冲击破断（啮合冲击，冲击载荷）3.链条铰链的磨损（开式传动，结果：节距增大易脱链）链条铰链的磨损（开式传动，结果：节距增大易脱链）4

9、.销轴与套筒的胶合（高速润滑不良）销轴与套筒的胶合（高速润滑不良）5.静强度拉断（低速重载或严重过载）。静强度拉断（低速重载或严重过载）。二二.功率曲线图功率曲线图在规定试验条件下，把标准中不同节距的链条在不在规定试验条件下，把标准中不同节距的链条在不同转速时所能传递的功率，称为额定功率同转速时所能传递的功率，称为额定功率P0P0，链传动，链传动的试验条件：的试验条件：1)1)、两链轮安装在水平轴上并共面；、两链轮安装在水平轴上并共面；2)2)、小链轮齿数、小链轮齿数Z1=19 Z1=19 链长链长LP=100LP=100节；节；3)3)、单排链，载荷平稳；、单排链，载荷平稳；4)4)、按规定

10、润滑方式润滑；、按规定润滑方式润滑；5)5)、满载荷连续运转、满载荷连续运转15000h15000h；6)6)、链条因摩损而引起的相对伸长量不超过、链条因摩损而引起的相对伸长量不超过3%3%；7)7)、链速、链速v0.6m/s v0.6m/s 。三、链传动的设计计算三、链传动的设计计算已知：已知：P P，载荷性质，工作条件，转速，载荷性质，工作条件，转速n n1 1、n n2 2；求：链轮齿数；求：链轮齿数Z Z1 1、Z Z2 2，节距，节距P P，列数，中心距列数，中心距a a，润滑方式等。，润滑方式等。中、高速链传动（中、高速链传动（V0.6m/sV0.6m/s）对于中、高速链传动，其主

11、要失效形式是链条的疲劳破坏，它可按功率曲线对于中、高速链传动，其主要失效形式是链条的疲劳破坏，它可按功率曲线图进行设计。当实际工作条件与上述条件不同时，应对查得的图进行设计。当实际工作条件与上述条件不同时，应对查得的P P0 0值加以修正。则值加以修正。则链传动的功率链传动的功率P P为：为：PPPP0 0K Kz zK Ki iK KK Kptpt/K/KA A式中：式中：P P名义功率，名义功率，kWkW； K KA A为工作情况系数，查表为工作情况系数，查表5 51515；K Kz z为小链轮系数，查表为小链轮系数，查表5 51616；K Ki i为传动比系数，查表为传动比系数，查表5

12、51717； K K为中心距系数，查表为中心距系数，查表5 51818；K Kptpt为多排链系数，查表为多排链系数，查表5 519.19.低速链传动（低速链传动（V0.60.6m/sV0.60.6m/s）对于低速传动，其主要失效形式为链条过载拉断，必须对静强度进行计算。对于低速传动，其主要失效形式为链条过载拉断，必须对静强度进行计算。通常是校核链条的静强度安全系数通常是校核链条的静强度安全系数S S，其计算公式为：，其计算公式为：S=FS=FQ Q/K/KA AF4-8F4-8式中：式中：FQFQ为极限拉伸载荷，表为极限拉伸载荷，表5-115-11。F F为链的工作拉力，为链的工作拉力，N

13、N。 四、链传动主要参数的选择四、链传动主要参数的选择1.1.链节距链节距链节距链节距P P越大，承载能力越大，但引起的冲击，振动和噪音也越大。为使传动越大，承载能力越大，但引起的冲击，振动和噪音也越大。为使传动平稳和结构紧凑，应尽量选用节距较小的单排链，高速重载时，可选用小节距的平稳和结构紧凑，应尽量选用节距较小的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。多排链。2 2链轮齿数链轮齿数选择小链轮齿数选择小链轮齿数Z Z1 1 计算大链轮齿数计算大链轮齿数Z Z2 2= =iZiZ1 1。小链轮齿数小链轮齿数Z Z1 1过少过少运动不平稳严重。运动不平稳严重。小链轮齿数小链轮齿数Z Z1 1过

14、大过大增大了传动的尺寸和质量增大了传动的尺寸和质量 。另为使磨损均匀，链轮齿数宜取奇数。另为使磨损均匀，链轮齿数宜取奇数。中心距中心距a a过小过小链条绕转次数增多，加剧磨损和疲劳；链条绕转次数增多，加剧磨损和疲劳； 链条在小轮上的包角变小，易跳齿和脱链；链条在小轮上的包角变小，易跳齿和脱链；中心距中心距a a过大过大从动边垂度过大，造成松边颤动。从动边垂度过大，造成松边颤动。一般初选中心距一般初选中心距 a a0 0=(30-50)=(30-50)p ap a0max0max= =8080p p计算链节数计算链节数0212210)2(22apzzzzpaLp圆整取偶数圆整取偶数计算理论中心距

15、计算理论中心距)2( 8)2()2(421222121zzzzLzzLpapp3 3中心距和链节数中心距和链节数一.链传动的布置 布置原则： 两链轮轴线应平行，回转平面应在同一铅垂平面内； 两链轮中心连线最好是水平的； 一般情况下，紧边在上，松边在下。 倾斜布置倾角由小于45 若铅垂布置应可调中心距或加张紧装置水平布置，倾斜布置，垂直布置10101111链传动的布置，张紧和润滑链传动的布置，张紧和润滑张紧方法： 调整中心距张紧； 链条磨损变长后从中去除此1-2个链节； 加张紧轮.（一般紧压在松边靠近小链轮处）弹簧力张紧砝码张紧定期调整张紧二.链传动的张紧链传动张紧的目的，主要是为了避免磨损后链

16、条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动，跳齿和脱链现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。三.链传动的润滑 润滑油推荐采用牌号为：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全损耗系统用油。 对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。 良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。链传动中销轴与套筒之间产生磨损，链节就会伸长，这是影响链传动寿命的最主要因素。因而，润滑是延长链传动寿命的最有效的方法。润滑的作用对高速重载的链传动尤为重要。第十一章 齿轮传动 特点特点效率高，效率高， 结构紧凑，传动可靠，寿命长结构紧凑，传动可靠，寿命长缺点缺点安装精度要求高，成本较高，不

17、宜用于安装精度要求高，成本较高，不宜用于远距离传动，无过载保护远距离传动，无过载保护工作工作开式，闭式开式，闭式应用应用功率可达功率可达10万万kw；圆周速度可达；圆周速度可达200m/s一、齿轮的失效形式一、齿轮的失效形式v 轮齿折断轮齿折断 疲劳断裂：疲劳断裂：轮齿根部弯曲应力最大，且有应力集中变载荷产生裂纹裂纹扩大疲劳断裂 局部折断：局部折断： 斜齿轮传动因制造安装不良齿轮轴弯曲变形轮齿局部受载局部折断 突然过载折断；突然过载折断； 磨损过度折断磨损过度折断 增大齿根过度圆角半径，消除加工刀痕以减小应力集中减小应力集中增大支撑刚度使轮齿在接触线上受载均匀受载均匀采用合适的热处理增强齿芯韧

18、性增强齿芯韧性 对齿面进行强化处理，如喷丸、滚压等，提高齿面硬度提高齿面硬度提高齿面硬度；低速传动可采用较高粘度的润滑油；高速传动可采用喷油润滑；使油难于侵入点蚀裂缝v 齿面点蚀齿面点蚀脉动循环变化的接触应力齿面疲劳产生麻点麻点扩大形成裂纹裂纹发展并脱落形成浅坑点蚀常发生在闭式传动，软齿面，节线至齿根面之间。因相对速度低，难以形成油膜，且受载大改用闭式；注意润滑、清洁；适当提高齿面硬度与光洁度v 齿面磨损齿面磨损发生在开式传动，灰尘，磨粒进入齿面磨粒进入齿面磨损破坏齿形引起振动进一步磨损齿厚变薄导致折断v 齿面胶合齿面胶合采用抗胶合的润滑油；在油中加入抗胶合的添加剂热胶合：高速，重载，高温，润

19、滑条件差冷胶合：低速，重载，油膜破坏高速重载高温齿面发生粘连因相对滑动，粘连部分被撕破齿面伤痕，即胶合油膜破坏滚压塑变：过大的应力，较低的齿面硬度，材料处于屈服状态，轮齿相互滚压与滑动引起材料塑性流动，主动轮被碾成沟槽，从动轮被挤成脊棱 锤击塑变：因冲击而产生与轮齿啮合线相一致的沟槽提高齿面硬度，采用高粘度润滑油主动齿轮从动齿轮v 塑性变形塑性变形闭式齿轮传动：闭式齿轮传动：以保证齿面接触强度为主，对齿面强度高但齿芯强度低或材质脆的齿轮则以保证齿根弯曲强度为主 开式：开式：以保证齿根弯曲强度为设计准则 高速大功率齿轮传动：高速大功率齿轮传动：除以上计算外，还要计算齿面胶合能力基本要求基本要求齿

20、面硬齿面硬 齿芯韧齿芯韧一、常用材料一、常用材料1. 钢钢 锻钢：锻钢：碳钢，合金钢韧性好，耐冲击，可热处理，化学处理一般齿轮：齿面硬度350HBS7-8级精度调质，常化处理切齿高精度齿轮：调质，常化处理(正火）切齿表面硬化处理（淬火，渗碳，氮化等）磨齿硬度58-65HRC4-5级精度 铸钢：铸钢：用于尺寸较大齿轮，切齿前要经退火或常化处理，消除铸造时残余内应力和硬度不均匀现象2. 铸铁铸铁材质脆，抗冲击与耐磨性较差，但抗胶合与抗点蚀能力较好，3. 非金属材料非金属材料常用于载荷平稳，速度较低，功率不大的场合弹性模量小，不易出现点蚀，耐热性差，易出现胶合常用于高速、轻载、精度要求不高的场合，或

21、小轮为非金属材料，大轮仍用钢或铸铁二、齿轮材料的选择原则二、齿轮材料的选择原则1. 必须满足工作条件要求必须满足工作条件要求2. 考虑齿轮尺寸大小考虑齿轮尺寸大小3. 考虑热处理制造工艺考虑热处理制造工艺4. 软齿面齿轮传动要有软齿面齿轮传动要有一定的硬度差一定的硬度差表11-1列出常用齿轮材料及其力学性能一般：45钢调质、常化处理，软齿面组合，并有一定硬度差重要：选合金钢，调质、淬火，硬齿面组合，HRC1 HRC2大型：铸钢低速、轻载、无冲击、开式：铸铁轻载、要求低噪声：工程塑料 一、齿轮的计算载荷一、齿轮的计算载荷工作载荷112tTFd计算载荷tctFKF载荷系数KKKKKVA二、载荷系数

22、二、载荷系数1. 使用系数使用系数KA考虑外部因素：原动机类型，工作机载荷状态等对载荷的影响（表11-3）2. 动载系数动载系数KV制造装配误差21bbPP 瞬时传动比不为常数产生角加速度引起动载荷或冲击单双对齿啮合过渡啮合齿对刚度变化动载荷考虑齿轮本身的啮合振动产生的内部附加动载荷影响的系数(图11-2）取决于齿轮的制造精度和圆周速度提高制造精度减小齿轮直径以降低齿轮圆周速度对齿顶进行修缘考虑同时啮合的齿对之间载荷分配不均匀的影响系数力作用点位置的改变啮合齿对刚度相应变化同时啮合的齿对间载荷分配不均匀21bbPP 同时啮合的齿对间载荷分配不均匀K 见表11-4取决于齿轮啮合的重合度，制造精度

23、，啮合刚度考虑载荷沿齿宽方向分布不均匀影响的系数取决于齿轮轴系的刚度，齿轮在轴上的位置，齿宽，以及制造和安装误差轴弯曲变形齿轮偏斜载荷沿齿宽方向分布不均增大轴、轴承支撑的刚度；对称的配置轴承，若不对称，齿轮应远离输入端；尽量避免悬臂布置齿轮；适当的限制齿宽，沿齿宽修形（鼓形）K 分为软齿面与硬齿面由（图11-3）查取 高于8级降低5%-10%但不小于1，低于8级增大5%-10%11.4 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算为对齿轮进行强度计算；作为轴与轴承设计的依据 力的作用点节点P 力的方向见图 力的大小 (N)cos;tan;211tntrtFFFFdTF11611

24、055. 9nPT其中：d1 :小轮节圆直径 (mm)； :压力角()(Nmm)为避免轮齿折断 齿根弯曲强度与齿根弯曲应力和齿轮材料的许用弯曲应力有关，计算齿根弯曲应力时可把齿轮视为悬臂梁，其危险截面可用用30切线法确定，这种方法是在端面内作与轮齿对称中线成30夹角并去齿根过渡曲线相切的两条直线，连接两切点并平行于齿轮轴线的截面就是危险截面。实际上：对常用的7、8、9级精度的齿轮传动用简化方法取较安全的齿顶齿顶作为产生最大弯曲应力的力的作用点其中：对齿根产生弯曲应力忽略FcosnFaFsinnFaFcosnFaFsinnFaFhcosnFaFFa应力计算公式应力计算公式齿根弯曲应力为：2cos

25、6nFaFFFFhMbSW-齿宽bFh-力臂FS-危险截面齿厚设： 再考虑齿根圆角引起的应力集中对齿根弯曲应力的影响，引入应力校正系数 (图11-11)和重合度系数(图11-12)则：式中：111122mzTdTFt1(1)2aamzba齿宽系数1216()cos2() cosFFaFFhKTmSbd mm26()cos() cosFFaFaFhmYSm齿形系数(图11-10查取)考虑计算载荷，用替换上式中的，并改写得nFncFYsaY112()FFasaFKTY Y YMPabd m带入上式：13214(1)FasaaFY Y YKTmz式中的在计算时应取，两者中的大值，初步计算模数时，可试

26、选一个综合系数，可取，待参数确定后，最后求得，如果两者相差较大，模数按进行修正。FasaFY Y1FasaFY Y2FasaFY YtmttK Y0.8 1.4ttK YKYtttKYmmK Y22121211()()nHHFLEE按照第八章给出的赫兹应力计算公式取：112coscostncnKFKTFKFd12121212()1112(1)sinsinddd dd1122sin2sin2dd齿轮传动比2211zdzd2bLZL接触线长度Z由图11-6查得，斜齿轮的轴向重合度sinnbm)1()1(1222121EEZE122212112221111sincos()()HKTZbdEEEZ弹性

27、系数(表11-5)2sincosHZ节点区域系数(图11-7查取)HZ12121HHEKTZ Z ZMPabd12121HHEHKTZ Z Zbd,aabbaa则321(1)() ()2HEaHZ Z ZKTamm 齿面接触疲劳强度条件为：引入齿宽系数带入上式，得：许用接触应力取小轮与大轮中的小值。H1H2 H用上式进行初步设计时，因载荷系数与不能预先确定，先试选一个综合系数，一般取，可计算得到试算值。载荷平稳，齿轮精度高，圆周速度低并对称布置时，取小值。直齿轮适当取大值，斜齿轮适当去小值。待参数确定后再按进行校核KZ2ttK Z20.8 1.5ttK Zta2ttK ZHH1. 压力角压力角

28、： 一般：取=202. 齿数齿数z:闭式传动：z1=2040开式传动： z1=1720z2=u z1 3. 齿宽系数齿宽系数闭式传动： =0.30.6(最常用0.4或0.35 )开式传动： =0.10.3(最常用0.3 )aaa21zz4、齿数比，为了避免齿轮结构过大，一般减速传动1,6 85、齿数z及模数对于闭式传动，设计时一般按齿面接触强度确定中心距a,模数由经验公式估算并取标准值。齿数按下式确定：(0.007 0.02)ma1212(1)azmzz6、齿轮圆周速度参考教材表11-6选择limlimHHNXHZ ZS式中： 接触强度最小安全系数，一般取SH=1; 接触强度寿命系数，用以考虑

29、齿轮在有限寿命时，基础疲劳极限的提高，查图11-14得到，图中n:齿轮转速(r/min)j:齿轮每转一圈，同一齿面啮合次数Lh:齿轮工作寿命(h)limHSNZ60hNnjLXZ 接触强度尺寸系数，考虑接触疲劳中的尺寸效应，与模数有关，查图11-15得到.1、许用接触应力，按下式计算：2、许用弯曲应力，按下式计算：limminFSTFNXFYY YS式中： 弯曲疲劳强度最小安全系数，一般 ; 弯曲疲劳强度计算的寿命系数，用以考虑齿轮在有限寿命时，弯曲疲劳极限的提高，查图11-17得到，图中n:齿轮转速(r/min)j:齿轮每转一圈，同一齿面啮合次数Lh:齿轮工作寿命(h)minFSNY60hN

30、njLXY 弯曲疲劳强度尺寸系数，考虑弯曲疲劳中的尺寸效应，与模数有关，查图11-18得到.min1.4FS 试验齿轮的应力修正系数，一般 ; STY2STY见教材189页例11-1直齿圆柱齿轮传动设计图示带式运输机，闭式齿轮传动，电机计算功率P=4.5Kw, n1=960r/min ,载荷平稳，传动比u=6 ,工作时间10年，每年300工作日，每天8小时。解：解：1. 确定齿轮类型，精度等级，材料及齿数确定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 选用直齿圆柱齿轮 选用8级精度 材料与热处理小轮：45钢，调质，HB1=217255大轮：45钢，常化，HB2=162217表11-15. 齿轮主要几何参数

31、齿轮主要几何参数 模数：mmzdm16. 2272 .5811取：mmm5 . 2 直径：mhddmmhddmmmzdmmmzdaaaa4105 . 2240525 .725 . 225 .6724051625 . 25 .67275 . 222112211 齿宽：mmdbd815 .672 . 11mmbmmb818521 中心距：mmdda25.236)(21214. 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度3. 验算齿面接触疲劳强度验算齿面接触疲劳强度2. 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计11.6 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿的受力分析一、轮齿

32、的受力分析(作用点，方向，大小)将法向力Fn分解： 圆周力12111;2tttFFdTF 径向力12111costantanrrntttrFFFFF 轴向力1121tanataaFFFF 法向力1211coscosnnntnFFFF一般208二、强度计算齿轮强度计算与直齿轮类似，也包括齿面接触强度和齿根弯曲强度计算。 由于轮齿倾斜，齿轮具有轴向重合度 ，接触线长度增加，承载能力提高，故在齿面接触强度和齿根弯曲强度计算中，分别引入螺旋角系数 和 来考虑轮齿倾斜给强度提高带来的有利影响。Z12121()HHEHKTZ Z Z ZMpabdY斜齿轮齿面接触疲劳强度条件为：321(1)() ()2HE

33、aHZ Z Z ZKTamm 设计式为：齿根弯曲疲劳强度条件为：112()FFasaFKTY Y Y YMPabd m13214(1)FasaaFY Y Y YKTmz设计式为：Z为接触强度计算的螺旋角系数，由图11-20查取，为弯曲强度计算的螺旋角系数，由图11-21查取，其余各参数及系数的意义、单位和确定方法与直齿轮基本相同，只是齿形系数和应力修正系数应按当量齿数分别由图11-10和图11-11查取，为避免斜齿轮的轴向力过大，一般螺旋角,人字齿轮一般取，常用稍大于030YFaYsaY3/cosvzz008 150025 40齿数z及模数对于闭式传动，设计时一般按齿面接触强度确定中心距a,模

34、数由经验公式估算并取标准值。齿数按下式确定：(0.007 0.02)nma1212(1)nazmzznm对和取整后按下式修正螺旋角：121(1)()cosarccos22nnm zm zzarcaa1z2z最后验算齿根弯曲疲劳强度。斜齿轮轴向重合度系数计算公式为：sinnbm图示带式运输机，闭式齿轮传动，电机计算功率P=4.5Kw, n1=960r/min ,载荷平稳，传动比u=6 ,工作时间10年，每年300工作日，每天8小时。解解：1. 确定齿轮类型，精度等级，材料及齿数确定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 选用斜齿圆柱齿轮 选用8级精度 材料与热处理小轮：45钢，调质，HB1=217255

35、大轮：45钢，常化，HB2=162217表11-1 选小轮齿数z1=27，则大轮齿数z2=u z1=6*27=162 初选=132. 按齿面接触强度确定中心距按齿面接触强度确定中心距 （与直齿轮不同的是要验证传动比误差与修正螺旋角）（与直齿轮不同的是要验证传动比误差与修正螺旋角）3. 验算齿面接触疲劳强度验算齿面接触疲劳强度4. 验算齿根弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳强度5. 齿轮主要几何参数齿轮主要几何参数一、圆柱齿轮一、圆柱齿轮1.齿轮轴e2mt2. 实心轮da160mm3. 腹板式da500mm4. 轮辐式400mmda1000mm5. 组装齿圈式6. 非金属齿轮二、圆锥齿轮二、圆锥齿轮1

36、.齿轮轴e1.6m其余同圆柱齿轮一、润滑方式一、润滑方式1. 人工周期加油开式2. 浸油润滑闭式，V12m/s若V25m/s喷嘴位于轮齿啮出一侧1.齿轮失效形式齿轮失效形式 轮齿折断：疲劳折断，脆断 齿面失效： 点蚀：闭式传动，软齿面磨损：开式传动胶合：重载的闭式传动（高、低速）塑性变形2.齿轮设计准则齿轮设计准则 闭式软齿面：按齿面接触强度设计，齿根弯曲强度校核； 闭式硬齿面：按齿面接触强度校核，齿根弯曲强度设计，取较大值； 开式软齿面：只按齿根弯曲强度设计 高速大功率齿轮传动：除以上计算外，还要校核胶合准则3.齿轮材料选择齿轮材料选择 基本原则：齿面硬，齿芯韧 软齿面：HBS350,注意硬

37、度差， HBS1- HBS2=3050 HBS 硬齿面： HBS 350，HRC1=HRC24. 齿轮传动受力分析齿轮传动受力分析（作用点，方向，大小）112dTFttantrFFcostnFF 1112dTFtcos11taFFntnFFcoscos11111costantrFF111sintantaFFcos11tnFF圆周力 径向力 轴向力 法向力直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮直齿圆锥齿轮)5 . 01 (2211111RmtdTdTFcostan1nrF 5. 齿轮传动的计算载荷齿轮传动的计算载荷KKKKKVA掌握各系数的含义及其对齿轮传动的影响6. 齿轮传动的强度计算齿轮传动的强度计算比较

38、斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮传动强度计算的异同；总结强度计算公式中各参数的物理意义，选取原则，各图表的具体使用方法第十二章 蜗杆传动 121 蜗杆传动的类型及特点 蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构(交错角一般为90)。由主动件蜗杆和从动件蜗轮组成蜗杆的形状象个圆柱形螺纹的螺杆蜗杆的旋向：右旋蜗杆和左旋蜗杆 （一般为右旋）蜗杆的头数：单头蜗杆(蜗杆上只有一条螺旋线，即蜗杆转一周，蜗轮转过一齿)双头蜗杆(蜗杆上有两条螺旋线，即蜗杆转一周，蜗轮转过两个齿)依此类推，设蜗杆头数为 （一般z1 ），蜗轮齿数为z2 、则传动比i为： 蜗轮形状象斜齿轮，只是它的轮齿沿齿长方向又弯曲成圆弧形，以便与蜗

39、杆更好地啮合。 圆柱面蜗杆传动 wolunwoganchuandong.swf一、蜗杆传动的特点二、蜗杆传动的类型1.按蜗杆形状:其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。阿基米德蜗杆（ZA）渐开线蜗杆(ZI)法向直廓蜗杆(ZN) 锥面包络蜗杆(ZK)圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制而成的。其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10360)；

40、承载能力和效率较高；可节约有色金属。 2.按轮齿旋向3.按工作条件: 闭式,开式,半开半闭 圆弧圆柱蜗杆的轴向齿廓为凹圆弧形，相配蜗轮的齿廓为凸圆弧形。在中间平面内，蜗杆与蜗轮间形成凹凸齿廓啮合。圆弧圆柱蜗杆传动具有效率高（达90以上），承载能力大（约为普通圆柱蜗杆传动的1.5 2.5倍），传动的比范围大，体积小等优点，适用于高速重载传动，有逐渐取代普通圆柱蜗杆传动的趋势。 圆柱面蜗杆传动 环面蜗杆传动锥蜗杆传动122 蜗杆传动的基本参数及几何尺寸一、蜗杆传动主要参数1.模数和压力角中间平面:通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面(蜗杆轴面,蜗轮端面) 蜗杆传动的设计计算都是以中间平面内

41、的参数和几何关系为标准。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。 正确啮合条件ma1=mt2=ma1=t2=200=2、导程角 在m和d1为标准值时，z1越大传动效率越高，传递动力时要求效率高=15 -30 且应采用多头蜗杆越小传动效率越低,要求反行程自锁时28)，否则将使传动平稳性变差。 z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。（Z1与Z2的荐用值表）a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)5.中心距4、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q 由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，蜗杆的尺寸参数与

42、加工蜗轮的蜗轮滚刀尺寸参数相同，为了限制滚刀的数目及便于滚刀的标准化，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。直径d1与模数m的比值(q= d1 m)称为蜗杆的直径系数。q=d1/m q称为蜗杆的直径系数d1=mqq值越小，即蜗杆直径 d1 越小，则升高越大，传动效率越高，但直径 d1 变小会导致蜗杆的刚度和强度削弱，设计时应综合考虑。 二.蜗杆传动的几何尺寸d1=mq d2=mZ2 ha1=ha2=ha*m=m hf1=hf2=(ha*+c*)m=1.2mda1=d1+2ha1=(q+2)m da2=d2+2ha2=(z2+2)mdf1=d1-2hf1=(q-2.4)m

43、 df2=d2-2hf2=(z2-2.4)ma=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)1111tandmzdmz123 蜗杆传动的失效形式，材料和结构一、齿面间滑动速度一、齿面间滑动速度VS 较大的较大的V VS S引起：引起：1 1、易发生齿面磨损、易发生齿面磨损和胶合和胶合2 2、如润滑条件良好、如润滑条件良好（形成油膜条件）则较（形成油膜条件）则较大的大的V VS S则有助于形成润则有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率损，提高传动效率 、 分别为蜗杆、蜗分别为蜗杆、蜗轮在节点轮在节点C C的速度的速度为蜗杆导程角为蜗杆导程角二、蜗杆传动的失效形式及计算

44、准则 1、蜗杆传动的失效形式（主要是蜗轮失效）闭式传动：胶合 点蚀开式传动：磨损 按齿面接触疲劳强度设计 校核齿根弯曲疲劳强度 计算热平衡 2、蜗杆传动的强度计算准则 闭式传动：开式传动: 齿根弯曲疲劳强度计算 三、蜗杆、蜗轮的常用材料蜗杆、蜗轮的常用材料要求：1）足够的强度；2）良好的减摩、耐磨性；3）良好的抗胶合性；因此常采用青铜作蜗轮齿圈，与淬硬磨削的钢制蜗杆相配。 蜗杆常用材料为碳素钢和合金钢，要求齿面光洁并且有较高硬度。一般蜗杆可采用45，40等碳素钢，调质处理，硬度为220250 HBS。对高速重载的蜗杆常用20Cr，20 crMnTi，渗碳淬火到5662 HRc；或40r，38

45、SiMnMo，表面淬火到4555HRC，并应磨削。 蜗轮常用材料为青铜和铸铁。铸造锡青铜，如zCuSnl0P1，zcuSn5Pb5Zn5，抗胶合，耐磨性能好，易切削加工，但价格贵，一般用于高速(v25 ms)重要场合。铝铁青铜，如zCuA1l0Fe3，具有足够强度，并耐冲击，价格也低，但切削性能和抗胶合性能较差，故不适于高速，常用于Vs80-100)时才进行轮齿弯曲疲劳强度计算。对于开式传动，则按蜗轮轮齿的弯曲疲劳强度进行设计。蜗轮轮齿弯曲强度的计算方法，在此不予讨论。一、蜗杆传动的效率h1啮合效率；321h2轴承效率；h3溅油效率；h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：)tan(tan

46、1v11tandmz因为所以 Z1式中： 蜗杆的导程角；v当量摩擦角。124 蜗杆传动的强度计算 设计时，蜗杆传动的效率可估取为：闭式传动： Z1=1 =0.650.75 Z1=2 =0.750.82 Z1=4,6 =0.820.92 自锁时 0.5开式传动：Z1=1,2 =0.600.70 二、蜗杆传动的润滑三、蜗杆传动热平衡计算 润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合。 效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降原因设蜗杆传动功率为P1（ K W）,效率为 蜗杆传动转化热量所消耗的功率为： 1)1 (1000PPS经箱体散发热量的相当功率为： 01ttAkPSCkS箱体表面散热系数 A 箱体散热

47、面积 t1 油的工作温度 t0环境温度 达到热平衡时 AttkPS01110001可得到热平衡时的温度 )()1 (1000101ttCAKPttS【t1】 油的许可工作温度一般 【t1】=7090 a为中心距当油温 t1或散热条件不符合要求时，可采用以下措施。1.增加散热片 2.在蜗杆轴端加轴流风扇 3.在油池中安装冷却水管 4.用循环油冷却三.蜗杆传动的精度等级与标记GB/T10089-1988对蜗杆、蜗轮传动规定了12个精度等级，1级精度最高，12级最低。 普通圆柱蜗杆传动的精度，一般以6-9级应用得最多。 6级精度可用于蜗轮圆周速度v5m/s的场合；7级精度常用于v7.5m/s的动力传

48、动；8级精度常用于每昼夜只有短时工作的低速传动（v3m/s)。1.蜗杆传动的精度等级2.蜗杆传动的标记蜗杆的标记：类型，m,d1,旋向（R,L）,Z1蜗轮的标记：相配蜗杆类型，m,z2蜗杆传动标记：分子：蜗杆代号；分母：蜗轮齿数例题：m=10mm,d1=90mm,右旋,Z1=2的普通圆柱蜗杆与齿数为60的蜗轮组成的蜗杆传动蜗杆的标记：ZA1090R2蜗轮的标记：ZA1080蜗杆传动标记：8029010RZA第十三章第十三章 轴及轴毂联接轴及轴毂联接 131 概述概述 一、轴的用途与分类一、轴的用途与分类 1、功用：、功用：1）支承回转零件；）支承回转零件；2）传递运动和动力）传递运动和动力 2

49、、分类：、分类： 按承载情况分：按承载情况分： 转轴转轴扭矩和弯矩扭矩和弯矩 心轴心轴只受弯矩只受弯矩 传动轴传动轴主要受扭矩主要受扭矩 按轴线形状分按轴线形状分 直轴：直轴：阶梯轴阶梯轴 光轴光轴曲轴：曲轴： 空心轴和钢丝软轴空心轴和钢丝软轴(变速器的转速传变速器的转速传到仪表板到仪表板) 二二. .轴的材料（见表轴的材料（见表13-113-1）轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：1.1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；轴的强度、刚度及耐磨性要求；2.2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；3.3.轴的材料来

50、源和经济性等。轴的材料来源和经济性等。轴的常用材料是碳素钢和合金钢。轴的常用材料是碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.250.250.5%0.5%的中碳素钢。尤其是的中碳素钢。尤其是4545号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235AQ235A等普通碳等普通碳素钢。合金钢具有比碳素钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较

51、敏感，素钢。合金钢具有比碳素钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi等低碳等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV20CrMoV、38CrMoAl38CrMoAl等合金钢，有良好的等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。值得注意的是：由于常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此当其他值得注意的是：由于常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此当其他条件相同时，如想通过选用合金钢来提高轴的刚度是难以实现的。条件相同时，如想通过选用合金钢来提高轴的刚度是难以实现的。球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，