华理工机械设计教案8.8~8.11斜齿圆柱齿轮传动的强度计算、直齿锥齿轮传动、齿轮传动的效率与润滑、齿轮结构

课程名称：《机械设计》第14讲次授课题目第八章齿轮传动8-8斜齿圆柱齿轮传动的强度计算8-9直齿锥齿轮传动8-10齿轮传动的效率与润滑8-11齿轮结构【目的要求】掌握斜齿轮传动的受力分析方法；斜齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的计算；【重点】斜齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的计算；【难点】斜齿轮传动的受力分析方法；内容第八章齿轮传动8-8斜齿圆柱齿轮传动的强度计算一、齿面接触疲劳强度计算校核式：（8-20）设计式：（8-21）式中――螺旋角系数，按下式（8-22）计算――重合度系数，按下式（8-23）计算其它参数的意义和确定方法以及计算中应注意的问题，与直齿圆柱齿轮相同。按式（8-21）求出小齿轮直径d1后，可根据选定的齿数和初选的螺旋角，按下列公式依次计算确定中心距a、模数和螺旋角。，，需注意，中心距应圆整（最好为0或5结尾的整数），模数应取为标准值（表8-7），螺旋角的计算应精确到“秒”。二、齿根弯曲疲劳强度计算斜齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲疲劳强度是按其当量齿轮分析的。因此，强度计算公式中的模数为法向模数，各相关系数也都按其当量齿轮的参数确定。校核式：（8-25）将和代入上式，可得设计式：（8-26）式中――法向模数；――齿形系数，应根据当量齿数zv查图8-18；――应力修正系数，根据当量齿数zv查图8-19；――螺旋角系数，查图8-31；――重合度系数，按下式（8-27）计算式中其它参数的意义和确定方法以及计算中应注意的问题，与直齿圆柱齿轮相同。8-9直齿锥齿轮传动锥齿轮用于相交轴之间的传动。两轴交角可根据需要确定，但大多为90。，即两轴垂直相交传动形式。锥齿轮传动分为直齿、斜齿和曲线齿三种类型。其中斜齿锥齿轮传动应用较少。曲线齿推出轮传动具有工作平稳、承载能力高、使用寿命长等许多优点，适于高速、重载应用场合。其主要缺点是制造难，要求具备专用加工机床。所以，一般场合不便推广。目前，应用最多的仍为直齿锥齿轮传动，这主要是因为其设计、制造都比较简单。但由于比制造精度普遍较低．工作中振动和噪声较大，故圆周速度不宜过高。一般可用于＜5m／s场合。一、主要几何参数直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准值，强度计算时，是以锥齿轮齿宽中点处的当量齿轮作为计算时的依据。直齿锥齿轮传动的几何参数对轴交角为90º的直齿锥齿轮传动：直齿锥齿轮传动的几何参数令fR=b/R为锥齿轮传动的齿宽系数，设计中常取fR=0.25～0.35。二、轮齿的受力分析直齿锥齿轮的轮齿受力分析模型如下图，将总法向载荷集中作用于齿宽中点处的法面截面内。Fn可分解为圆周力Ft，径向力Fr和轴向力Fa三个分力。轴向力Fa的方向总是由锥齿轮的小端指向大端。三、齿面接触疲劳强度计算直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度，仍按齿宽中点处的当量圆柱齿轮计算。工作齿宽取为锥齿轮的齿宽b。按齿宽中点处的当量齿轮相应参数，可得锥齿轮齿面接触疲劳强度计算公式如下：校核计算公式：设计计算公式：四、齿根弯曲疲劳强度计算直齿锥齿轮的弯曲疲劳强度可近似地按齿宽中点处的当量圆柱齿轮进行计算。采用直齿圆柱齿轮强度计算公式，并代入当量齿轮的相应参数，得直齿锥齿轮弯曲强度校核式和设计式如下：校核计算公式：设计计算公式：式中：载荷系数K=KAKVKαKβ。8-10齿轮传动的效率与润滑一、齿轮传动的效率闭式齿轮传动的效率η由下式计算η=η1η2η3式中η1——考虑齿轮啮合损失的效率；η2一—考虑搅油损失的效率；η3—一轴承的效率。二、齿轮传动润滑齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就会产生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率。对齿轮传动进行润滑，就是为了避免金属直接接触，减少摩擦磨损，同时还可以起到散热和防锈蚀的目的。开式及半开式齿轮传动或速度较低的闭式齿轮传动，通常采用人工周期性加油润滑。通用的闭式齿轮传动，常采用浸油润滑和喷油润滑。润滑剂的选择：齿轮传动常用的润滑剂为润滑油或润滑脂。选用时，应根据齿轮的工作情况（转速高低、载荷大小、环境温度等），选择润滑剂的粘度、牌号。8-11齿轮结构齿轮的结构设计齿轮的结构设计主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式