机械技术基础与设计 2

§第11章齿轮传动§11-2齿轮传动的失效形式和设计准则§11-3齿轮材料、热处理及精度§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§11-6直齿圆锥齿轮传动的强度计算§11-7齿轮的结构设计§11-8齿轮传动的设计方法和参数选择§11-9

蜗杆传动承载力计算§11-1概述§11-1

概述§11-1齿轮传动概述优点：◆传动效率高◆工作可靠、寿命长◆传动比准确◆结构紧凑◆功率和速度适用范围很广缺点：◆制造成本高◆精度低时振动和噪声较大◆不宜用于轴间距离较大的传动§11-1齿轮传动概述学习本章的目的

本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，也就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传动可靠的齿轮设计齿轮——设计确定齿轮的主要参数以及结构形式主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及齿宽b、中心距a、直径（分度圆、齿顶圆、齿根圆）、力的大小—根据装置形式：开式齿轮闭式齿轮半开式齿轮齿轮完全外露，润滑条件差，易磨损，用于低速简易设备的传动中齿轮完全封闭，润滑条件好有简单的防护罩—外形及轴线：齿轮类型：§11-1齿轮传动概述—根据齿面硬度(hardness)：硬度：金属抵抗其它更硬物体压入其表面的能力硬齿面齿面硬度≤350HBW

或≤38HRC齿面硬度＞350HBW

或＞38HRC软齿面硬度越高，耐磨性越好硬度检测方法：布氏硬度法（HBW）洛氏硬度法（HRC）§11-1齿轮传动概述1、轮齿折断(Toothbreakage)◆疲劳折断◆过载折断一、齿轮传动的失效形式§11-2齿轮传动的失效形式和设计准则§11-2齿轮传动的失效形式和设计准则齿根受弯曲应力初始疲劳裂纹裂纹不断扩展轮齿折断短时过载或严重冲击静强度不够疲劳折断是闭式硬齿面的主要失效形式！全齿折断—

齿宽较小的齿轮局部折断—斜齿轮或齿宽较大的直齿轮措施：增大模数（主要方法）、增大齿根过渡圆角半径、增加刚度（使载荷分布均匀）、采用合适的热处理（增加芯部的韧性）、提高齿面精度、正变位等2、疲劳点蚀(Fatiguepitting)产生机理：齿面受交变的接触应力产生初始疲劳裂纹润滑油进入裂纹并产生挤压表层金属剥落注意：◆凹坑先出现在节线附近的齿根表面上，再向其它部位扩展麻点状凹坑◆其形成与润滑油的存在密切相关◆常发生于闭式软齿面(HBW≤350)传动中◆开式传动中一般不会出现点蚀现象（磨损较快）措施：提高齿面硬度和质量、增大直径（主要方法）等§11-2齿轮传动的失效形式和设计准则3、齿面胶合产生机理：高速重载齿面金属直接接触并粘接齿面相对滑动摩擦热使油膜破裂低速重载不易形成油膜现象：齿面上相对滑动方向形成伤痕措施：采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度较软齿面金属沿滑动方向被撕落热胶合表面膜被刺破而粘着冷胶合（配对齿轮采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属强）§11-2齿轮传动的失效形式和设计准则4、齿面磨损是开式传动的主要失效形式5、齿面塑性变形措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油措施：改善润滑和密封条件磨损后齿廓形状破坏，齿厚减薄机理：现象：主动轮在节线附近形成凹沟；从动轮则形成凸棱若齿面材料较软齿面金属会沿摩擦力的方向流动且载荷及摩擦力很大§11-2齿轮传动的失效形式和设计准则二、齿轮传动的设计准则(designcriteria)主要失效：疲劳点蚀1、闭式软齿面主要针对轮齿疲劳折断和齿面疲劳点蚀这两种失效形式齿轮工作时，要保证足够的齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度先按sH≤sHP算出齿轮主要尺寸，再校核sF≤sFP按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度主要失效：轮齿折断2、闭式硬齿面按弯曲疲劳强度设计，校核接触疲劳强度先按sF≤sFP算出齿轮的主要尺寸，再校核sH≤sHP主要是：齿面磨损其次是：轮齿折断3、开式齿轮按弯曲疲劳强度设计，不需校核接触疲劳强度把模数增大10%左右考虑磨损的影响§11-2齿轮传动的失效形式和设计准则§11-3齿轮材料、热处理及精度§11-3齿轮材料、热处理及精度一、对齿轮材料性能的要求齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧

二、常用齿轮材料钢材韧性好，耐冲击，可通过热处理和化学处理来改善其机械性能，最适于用来制造齿轮金属材料45钢中碳合金钢铸钢低碳合金钢最常用，经济、货源充足铸铁35SiMn、40MnB、40Cr等20Cr、20CrMnTi等ZG311-570、ZG340-640等HT350、QT600-3等非金属材料塑料、夹布胶木等锻钢如何选材？考虑工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等二、热处理(heattreatment)调质正火表面淬火渗碳淬火表面氮化软齿面硬齿面§11-3齿轮材料、热处理及精度用于中碳或中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMn等。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr等。表面淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达52~56HRC，面硬芯软，能承受一定冲击载荷渗碳钢为含碳量0.15%~0.25%的低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr等。齿面硬度达56~62HRC，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传动。通常渗碳淬火后要磨齿一种化学处理方法。渗氮后齿面硬度可达60~62HRC。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：38CrMoAlA.§11-3齿轮材料、热处理及精度特点及应用：表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬齿面。其承载能力高，但一般需要磨齿。常用于结构紧凑的场合调质、正火处理后的硬度低，HBW≤350，属软齿面，工艺简单、用于一般传动注意：当大小齿轮都是软齿面时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时，小轮比大轮硬度高:30~50HBW三、齿轮传动的精度(accuracy)第Ⅰ公差组－反映运动精度，即运动的准确性第Ⅱ公差组－反映工作平稳性精度第Ⅲ公差组－反映接触精度，载荷分布的均匀性齿轮精度分为三个公差组：每个公差组有13个等级，0级最高，12级最低精度标注示例：常用6～9级，且三个公差组可取不同等级8－8－7－FLⅠⅡⅢ齿厚上偏差代号齿厚下偏差代号若3项精度相同，则记为：8－FLⅡ精度等级按表查取§11-3齿轮材料、热处理及精度齿轮副的侧隙：§11-3齿轮材料、热处理及精度齿厚上偏差齿厚下偏差一、受力分析§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算Fn1Fn2Fn1Ft1Fr1在节点C处进行分解设为标准齿轮，标准中心距安装，力集中作用在齿宽中点，忽略摩擦力cbaFn1

Fr1

T1Pd1αFt1

§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算1、力的大小将主动轮的Fn在节点C处进行分解：圆周力：径向力：法向力：扭矩：Fn1Ft1Fr1§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算作用在齿轮间只有一个法向力Fn，其方向不变，始终沿啮合线作用2、力的方向圆周力Ft：径向力Fr：沿节点处的圆周方向(即切线方向)，其指向：沿半径方向指向各自轮心Ft1Ft2Fr1Fr2主动轮上与其转向相反从动轮上与其转向相同3、力的对应关系圆周力Ft、径向力Fr各自对应§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算例：n2n1Fr1Ft1Ft2n1n2Fr2Ft2Ft112Fr2Fr1主视图左视图§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算二、计算载荷名义载荷：K：载荷系数计算载荷：载荷系数：①KA—考虑原动机与工作机的工作特性振动、冲击K＝KAKvKaKb原动机工作机械的载荷特性均匀中等冲击较大冲击电动机1.0～1.21.2～1.61.6～1.8多缸内燃机1.2～1.61.6～1.81.9～2.1单缸内燃机1.6～1.81.8～2.02.2～2.4KA见表§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算②动载系数Kv考虑齿轮副本身的啮合误差，如制造误差造成两基节不等，齿形误差，轮齿变形等附加动载荷直齿圆柱齿轮：Kv

＝1.05~1.4斜齿圆柱齿轮：

Kv

＝1.02~1.2精度↓Kv↑速度↑Kv↑③齿间载荷分配系数Ka考虑制造误差及轮齿弹性变形，对于同时参与啮合的两对轮齿载荷分配不等Ka=1~1.2Ka=1~1.4精度高取小值，反之取大值斜齿圆柱齿轮：直齿圆柱齿轮：§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算④齿向载荷分布系数Kb考虑齿轮非对称布置、轴的变形载荷集中§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算◆轴的弯曲变形：齿轮随之偏斜，引起偏载不对称布置时，靠近轴承一侧受载大悬臂布置时，偏载更严重◆轴的扭转变形：靠近转矩输入端的齿侧变形大，故受载大◆轴的弯曲、扭转变形的综合影响：若齿轮靠近转矩输入端布置，偏载严重若齿轮远离转矩输入端布置，偏载减小因此，齿轮在轴承间非对称布置时，齿轮应布置在远离转距输入、输出端！§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算vFFv例：请指出下列两种传动方案有何不同？哪一种更合理？左方案不合理，右方案合理§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算齿宽和齿面硬度对偏载的影响：齿轮越宽、硬度越大，越容易产生偏载软齿面——取Kβ

＝1.0～1.2硬齿面——取Kβ

＝1.1～1.35齿宽较小、对称布置、轴刚度大

——Kβ

取偏小值沿齿宽方向修形或做成鼓形齿，可减小偏载Kβ的取值：三、齿面接触疲劳强度的计算为使齿轮不发生疲劳点蚀，应保证最大接触应力许用接触应力1、接触应力（contactstress）μ1、μ2

－两圆柱体材料的泊松比E1、E2

－两圆柱体材料的弹性模量“+”号用于外接触，

“－”号用于内接触§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算节点区域系数（图11-11）材料系数一样大，作用与反作用的关系!一对相啮合的大小两轮，其接触应力一样吗？§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算2、许用接触应力sHP(allowablecontactstress)试验齿轮的接触疲劳极限接触强度计算的寿命系数接触强度计算的最小安全系数，表11-4◆接触疲劳极限sHlim根据材料、硬度、热处理方式按线MQ查，当硬度超出范围时，可作适当的线性延伸!ML：齿轮材料和热处理质量要求低时的取线MQ：齿轮材料和热处理质量中等要求时的取线ME：齿轮材料和热处理质量严格要求时的取线§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算◆寿命系数ZN（图11-18）转速r/min总工作时间h齿轮每转一圈，轮齿同侧齿面啮合的次数循环次数N为：

sHlim是按无限寿命试验所得，若为有限寿命,则疲劳极限值应提高，ZN>1单侧受载，σF为脉动循环双侧受载，σF为对称循环主动a=2a=1一个齿轮与多个齿轮啮合时，a如何确定？a=1a=1主动§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算齿面接触疲劳强度条件（简化）

—校核式按接触疲劳强度进行设计：—设计式一对齿轮的可能不等，故设计式中应以两者中的小值代入为限制齿宽，令：—齿宽系数§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算注意：齿面接触疲劳强度主要取决于分度圆直径dd越大，

接触强度越高

σH越小,齿宽b

的大小应适当，b过大会引起偏载(Fn

减小;齿廓平直)模数

m的大小对接触强度无直接影响

d1＝mz1两齿轮的接触应力相等，σH1＝σH2齿宽系数根据具体情况选取因σH1=σH2，而[σH]1≠[σH]2故一对齿轮传动时，接触强度通常不等。[σH]越小，强度越低，应按强度低的齿轮设计§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算求出d1→选择z1→计算m=d1/z1→计算a=m(z1+z2)/2模数m

应向大的方向靠标准值，且m≥1.5；按标准模数反算d1、d2，精确到小数点后三位；中心距a应为整数，便于箱体座孔的加工测量，若a不是整数，则将其圆整，并对齿轮进行变位。注意：§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算提高齿面接触疲劳强度的主要措施：•加大齿轮直径或中心距•适当加大b或yd•正变位•改善材料•提高齿轮的精度等级•改善热处理，提高齿面硬度两个齿轮的宽度一样吗？为保证有效啮合宽度，降低装配难度，取b1=b2+(5~10)mmb2=ψd

d1b1=b2b1>b2—影响最大的几何因素§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算四、直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算a)力学模型：悬臂梁b)危险截面：300切线法为防止轮齿的弯曲疲劳折断，须满足：Fn最大弯曲应力许用弯曲应力矩形,宽(齿根厚)SF,长b1、弯曲应力sF（bendingstress）c)产生最大弯矩时的载荷作用点单对齿啮合区间的上界点D（动画）300MNSFBDSFbE§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算但考虑到齿轮制造、安装误差的影响及计算方便，对于一般精度的齿轮，可近似的认为重合度为1Fn切向分力径向分力弯曲应力sF切应力t压应力sy值较小，暂不考虑，后引入系数进行修正略去齿面间的摩擦力FnFncosaFFnsinaFaFsFsyt此时，所有载荷由一对齿承担，并以齿顶作为载荷作用点§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算E§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算则齿根弯曲应力为：一对相啮合两个大小齿轮，其齿根弯曲应力大小一样吗？∵z1<z2但由于YFa的变化程度更剧烈一些，因此试验齿轮的弯曲疲劳极限弯曲强度计算的寿命系数(图11-19)弯曲强度计算的最小安全系数(表11-4)若齿轮受对称循环变应力作用，则查得的sFlim应乘0.7试验齿轮的应力修正系数，取YST=2◆

弯曲疲劳极限sFlim(图11-8)2、齿轮的许用弯曲应力sFP(allowablebendingstress)一对相啮合的大小两轮，其弯曲强度是否一样？故：一对齿轮的弯曲强度通常不等当时，两者强度才相等§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算校核弯曲疲劳强度：按弯曲疲劳强度进行设计：取两者中的大值代入向上圆整为标准值§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算3、轮齿弯曲强度的注意事项影响齿根弯曲疲劳强度的主要参数是模数mm↑→弯曲强度↑→齿厚

SF→截面积↑→σF↓↑配对大、小齿轮的弯曲应力不等：σF1≠σF2标准齿轮YFa1YSa1＞

YFa2YSa2故σF1＞σF2§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算因σF1＞σF2，且小齿轮应力循环次数多，故小齿轮的材料应选好些，齿面硬度稍高些

设计时，比较代入大值；校核时，两齿轮应分别计算与的大小，轮齿单侧受载时，σF看成脉动循环；双侧受载时，σF看成对称循环齿数z1的选取分度圆直径d一定时（即a、i不变）：z1↑

YFaYSa

m

→σF↓↓↓→σF

↑σF

↑z1↑εα

m

→平稳↓↑→h

↓→切削量少，省工省时原则：在保证齿根弯曲强度的前提下，选取尽可能多的齿数。闭式软齿面传动：z1=20~40；闭式硬齿面或开式传动：z1=17~25§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算轮齿双侧受载时，其齿面接触应力σH的性质如何？提高齿根弯曲疲劳强度的主要措施●增大模数m

；●适当增大齿宽b

；●提高齿轮精度等级、增大齿根圆角半径；●改用机械性能更好的齿轮材料；●改变热处理方法，提高齿面硬度。减小弯曲应力增大许用应力●采用正变位齿轮以增大齿厚；思考题：一对标准直齿圆柱齿轮传动，中心距、传动比和其他条件不变，若减少齿数同时相应增大模数，试问对齿轮传动有何影响？§11-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算—影响最大的几何因素1、斜齿圆柱齿轮的特点接触线倾斜，同时啮合的齿数多，重合度大，传动平稳，噪声低，承载能力高mn1=mn2an1=an2b1=-b22、斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件一、概述§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算二、斜齿圆柱齿轮的受力分析略去齿面间的摩擦力FnFrFtFfFaFnFrFtFfb一般齿轮：

b=10°~25°人字齿轮：b=25°~40°平稳性↑承载能力↑轴向力↑轴系复杂程度↑b↑Faan§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算力的方向：Ft和Fr：轴向力Fa：同直齿圆柱齿轮主动轮的Fa1用左右手法则判定由齿轮螺旋线旋向和转动方向共同决定“齿轮左旋用左手，右旋用右手。弯曲四指为转动方向，母指指向为Fa1方向”Ft1Fr1Fa1主动轮§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算从动轮的Fa2与Fa1方向相反力的对应关系：例：n1n212主视图§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算右旋左旋Fa2Fa1Ft1Ft2Fr2Fr1n2n1左视图Fa1Fa2Ft1Ft2Fr2Fr1注意：§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算三、斜齿圆柱齿轮的接触强度计算模数=斜齿轮法面模数mn

压力角=斜齿轮法面压力角αn齿数=当量齿数zv=z/cos3β法向力=

斜齿轮的法向力Fn1、用当量直齿圆柱齿轮的强度代替2、接触线倾斜，对接触强度有利，引入螺旋角系数Zb直齿圆柱齿轮：斜齿圆柱齿轮：在相同条件下，sH斜<sH直故：斜齿轮的接触强度大节点区域系数，图11-11螺旋角系数§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算接触强度的校核式：接触强度的设计式：§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算精确计算d1、d2

，保留小数点后三位设计出d1后，其他几何参数计算：初步选定齿数z1（闭式软齿面：20~40；闭式硬齿面或开式：17～25）初步选定螺旋角β，常用10°~15°计算mn=d1cosβ/z1，向上圆整成标准值且mn≥1.5计算中心距a=(d1+d2)/2=mn(z1+z2)/(2cosβ)，并圆整反算β=cos-1[mn(z1+z2)/2a]，精确到秒注意：应使：§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算四、斜齿圆柱齿轮弯曲疲劳强度计算斜齿圆柱齿轮：螺旋角系数用当量齿轮的弯曲强度代替，引入螺旋角系数Yb按当量齿数查

§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算弯曲强度的校核式：弯曲强度的设计式：大值代入§11-5斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§11-6直齿锥齿轮传动的强度计算◆

用于两相交轴之间的传动◆

轮齿分布在锥面上，逐渐收缩◆

载荷沿齿宽分布不均b本章只讨论轴交角为

90°的直齿锥齿轮一、锥齿轮传动的特点◆

振动和噪声较大，用于低速v≤5

m/s◆

齿形有直齿、斜齿、曲线齿等◆

大端参数定义为标准值为简化计算，假定：

●

法向力Fn作用于齿宽中点●

锥齿轮的强度＝齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮的强度0.5bFn大端§11-6直齿圆锥齿轮传动的强度计算二、直齿锥齿轮传动及齿宽中点当量齿轮的主要参数1)直齿锥齿轮传动的主要参数因大端模数m为标准值，故几何计算按大端进行大端分度圆直径：齿数比：u＝z2/z1

＝d2/d1分度圆锥角：锥距：齿宽系数：齿宽中点分度圆直径：齿宽中点模数：dm1●●§11-6直齿圆锥齿轮传动的强度计算2)齿宽中点当量直齿圆柱齿轮的主要参数dv

/2dv中点背锥齿宽中点当量齿轮的概念：当量直齿圆柱齿轮直径：齿数：齿数比：齿宽=锥齿轮齿宽b

模数=平均模数mm转矩：§11-6直齿圆锥齿轮传动的强度计算设法向力集中作用于齿宽中点节线处，且忽略摩擦力FnFtFrFfFaFt、Fr的方向和圆柱齿轮相同Fa的方向均指向齿轮大端Ff三、直齿锥齿轮传动受力分析§11-6直齿圆锥齿轮传动的强度计算

Ft2=－

Ft1

；Fr2=－

Fa1；Fa2=－

Fr1n2Fr2Fa2Fr1Ft1Fa1n1Ft2例：§11-6直齿圆锥齿轮传动的强度计算12校核式：设计式：四、齿面接触疲劳强度计算按齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮进行计算，并忽略重合度的影响取有效齿宽beH＝0.85b§11-6直齿圆锥齿轮传动的强度计算讨论：ZE、ZH、[σH]的查取同圆柱齿轮通常u≤5，限制大齿轮直径，利于锥齿轮加工设计出d1后，其他参数计算：初选z1计算m=d1/z1，并向上取标准值计算d1=mz1、z2、d2、u等R不能圆整！通常取

b1＝b2，便于安装调整，保证两轮锥顶重合§11-6直齿圆锥齿轮传动的强度计算直齿圆柱齿轮：五、齿根弯曲疲劳强度计算校核式：设计式：按当量齿数

查大值代入同理，根据当量齿轮推出锥齿轮的弯曲强度条件忽略重合度的影响，代入当量齿轮参数，由§11-6直齿圆锥齿轮传动的强度计算强度设计：如：齿数、模数、螺旋角等确定轮幅、轮毂的形式和尺寸确定齿轮的主要参数结构设计：(由齿顶圆直径决定)一、齿轮轴键槽顶部到齿根间的距离e：圆柱齿轮：e<2.5mn圆锥齿轮：e<1.6m§11-7齿轮的结构设计§11-7齿轮的结构设计二、实心式齿顶圆直径da≤200mm毛坯是锻造§11-7齿轮的结构设计三、腹板式齿顶圆直径da≤200~500mm毛坯是锻造§11-7齿轮的结构设计四、轮幅式齿顶圆直径da＞500mm毛坯是铸造材料为铸铁或铸钢§11-7齿轮的结构设计一、齿轮传动的设计步骤1、根据工作条件、载荷性质、使用要求，合理选择材料、齿面硬度、热处理方法及精度等级；2、根据主要失效形式，确定相应的设计准则；3、合理选择有关参数，设计计算d1

或m；4、考虑其他可能产生的失效形式，进行强度校核；5、几何尺寸计算及齿轮的结构设计。软齿面硬度≤350HBW，硬齿面硬度＞350HBW或＞38HRC载荷大小：重载、轻载工作环境：闭式、开式§11-8齿轮传动的设计方法和参数选择§11-8齿轮传动的设计方法和参数选择二、材料、精度及主要参数的选择原则1、材料及热处理方法要求轮齿具有足够的强度和韧性重载、要求结构紧凑：材料选好些、硬度选高些2、精度等级抵抗轮齿折断齿面应具有较高的硬度和耐磨性防止点蚀、胶合、磨损根据圆周速度v选择第Ⅱ公差组精度§11-8齿轮传动的设计方法和参数选择3、齿数z的选择对于闭式软齿面传动：对于闭式硬齿面或开式齿轮传动：一般取z1=20~40以便增大模数提高弯曲强度大、小齿轮的齿数最好互质，使磨损均匀一般取z1=17~25齿数多，则重合度大，运动平稳性好，噪声小。4、模数m（mn）的选择强度计算后得到，圆整成标准值，优先选用第一系列传递动力时，圆柱齿轮m≥1.5，锥齿轮m≥25、螺旋角β的选择一般取β=10°~20°平稳性↑承载能力↑轴向力↑轴承受力↑β↑§11-8齿轮传动的设计方法和参数选择6、齿宽系数ψd、ψR的选择对称布置、斜齿轮传动，ψd取偏大值；硬齿面、悬臂布置易产生偏载，故ψd取值很小；齿宽系数轴向尺寸易引起偏载齿宽b径向尺寸强度设计时，齿宽系数应选择适当：开式齿轮传动安装精度差，ψd取小值。锥齿轮传动：ψR不宜过大，常取ψR

=1/4～1/3§11-8齿轮传动的设计方法和参数选择传递的功率、传动比、小轮或大轮转速、工况设计：齿轮材料、热处理方式、齿数z1、z2、模数m、中心距a、齿宽b1、b2、分度圆直径d1、d2、齿顶圆直径da1、da2和齿根圆直径df1、df2、受力大小及齿轮的结构形式已知条件：例：设计一输送机的双级圆柱齿轮减速器的高速级斜齿圆柱齿轮传动，单向运转、平稳载荷、工作寿命5年、16h/天。已知：轴的刚性较小，电机驱动。§11-8齿轮传动的设计方法和参数选择三、设计内容及设计流程直齿圆柱齿轮1、选择材料和热处理方式2、计算许用接触应力、许用弯曲应力3、初选：z1、z2

、

yd，查取K、ZE、ZH闭式齿轮？3、初选：z1、z2

、yd

，查取K、

YFa、YSa4、计算模数并向上取标准值4、模数向上取标准值5、求a，b1、b2，d1、d2、da1、da2，df1、df25、求a，b1、b2，d1、d2、da1、da2，df1、df26、查

YFa、YSa，校核弯曲疲劳强度6、查取ZE、ZH，校核接触疲劳强度按弯曲强度设计，不需校核接触强度，只增大模数即可(以下略)YN软齿面？NY§11-8齿轮传动的设计方法和参数选择斜齿圆柱齿轮1、选择材料和热处理方式2、计算许用接触应力和许用弯曲应力3、初选：z1、z2

、yd、b0闭式齿轮？6、计算模数并向上取标准值mn

YN9、求b1、b2，d1、d2、da1、da2，df1、df27、求中心距a0，并圆整为a

：10、查取Ye、Yb，计算Zv1、Zv2，查YFa、Ysa，校核弯曲疲劳强度8、求实际螺旋角4、查取：K、ZE、ZH、

Ze、Zb?软齿面？YN自己思考N为制造、检测方便！精确到秒！§11-8齿轮传动的设计方法和参数选择一．失效形式和设计准则●失效形式：齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损