齿轮传动设计课件

齒輪傳動設計11.1.1齒輪的失效形式2）齒面點蝕失效形式

1)輪齒折斷4）齒面膠合失效形式

3）齒面磨損11.1.1齒輪的失效形式5)齒面塑性變形失效形式11.1.1齒輪的失效形式1)輪齒折斷2）齒面點蝕3）齒面磨損4）齒面膠合5)齒面塑性變形11.1.1齒輪的失效形式1)閉式軟齒面齒輪傳動

(配對齒輪之一的硬度≤350HBS)，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，然後校核齒根彎曲疲勞強度。2）閉式硬齒面齒輪傳動（配對齒輪的硬度均>350HBS），先按齒根彎曲疲勞強度進行設計，然後校核齒面接觸疲勞強度。3）開式齒輪傳動，一般按齒根彎曲疲勞強度進行計算。對於磨損的影響可通過將設計所得模數放大10%～15%或降低許用應力加以考慮。設計準則11.1.1齒輪的失效形式11.1.2、齒輪傳動的材料及熱處理

1、選材原則：

1）使齒面具有足夠的硬度和耐磨性。2）合理選擇材料配對。(課本275頁）3）材料具有良好的加工工藝性。

2、常用材料：優質碳素結構鋼、合金結構鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料

3、常用熱處理方法

1)表面淬火

2)滲碳淬火

3)滲氮

4)調質

5)正火4合理選擇材料配對。軟齒面齒輪—小齒輪硬度=大齒輪硬度+30~50HBS硬齒面齒輪——兩齒輪硬度相當11.1.2、齒輪傳動的材料及熱處理

5、齒輪傳動的精度精度等級：高→低1，2，3，…5，6，7，8，9，10，11，12

遠等級常用精度規範：運動精度規範——第Ⅰ公差組；工作平穩性精度規範——第Ⅱ公差組；接觸精度規範——第Ⅲ公差組；齒輪副側隙；齒坯公差精度等級選擇，按用途、工作條件、傳動功率和圓周速度V來確定，可參考表

11.1.2、齒輪傳動的材料及熱處理11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算合成為一個法向合力FnFnFn=？

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算

一對齒輪之間力是作用力與反作用力的關係11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算力的方向判斷徑向力Fr：分別指向各自的輪心；圓周力Ft：主動輪圓周力對對其軸之矩與主動輪轉向相反；從動輪上的圓周力對其軸之矩與從動輪轉向相同。

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算Fn是理想情況下的載荷，稱為為名義載荷。在計算齒輪強度時，需要引入載荷係數K來考慮各種附加載荷的影響，從而有計算載荷

Fcn=KFn-----是設計計算的載荷依據載荷係數K的取值按表11-3選取。

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算齒面接觸疲勞強度計算

σH—齒面接觸應力；ZE—材料的彈性係數，表11-4；

K—載荷係數；T1—主動輪上的轉矩；

b—齒寬；

u—兩輪齒數比，u=z2/z1；

d1—小齒輪分度圓直徑；[σH]—許用接觸應力校核公式（檢驗是否產生疲勞點蝕的公式）11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算齒面接觸疲勞強度計算

得到分度圓直徑後，由d=mz可以進一步求出模數，從而求出齒輪尺寸。設計公式（保證不發生疲勞點蝕的設計公式）齒寬係數φd=b/d1

，表11-511.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算一對鋼制齒輪

校核計算公式設計計算公式11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算齒根彎曲疲勞強度計算

校核計算公式（檢驗是否產生輪齒折斷公式）

T1—主動輪轉矩；b—輪齒的接觸寬度；m—模數；z1—主動輪齒數；YF—齒形修正係數，見表11-6

；YS—應力修正係數，見表11-6；[σF]為輪齒的許用彎曲應力。

設計計算公式

（保證不發生輪齒折斷的設計公式）11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算主要參數的選擇和設計步驟

1)小齒輪齒數z1（選取）*閉式軟齒面齒輪

：d1大小不變且滿足齒根彎曲疲勞強度的條件下，宜採用較多齒數和較小模數。一般z1=20~40。

*閉式硬齒面齒輪和開式傳動齒輪

：採用較少齒數和較大模數。一般可以取z1=17~20*對於週期性變化的載荷，為避免最大載荷總是作用在某一對齒或某幾對齒上而使磨損過於集中，z1、z2應互為質數。11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算2)模數m——要取標準值*在滿足輪齒彎曲強度的條件下，取較小的模數，以利於增大齒數，減少切齒量。主要參數的選擇和設計步驟

*對於傳遞動力的齒輪傳動，為了防止因超載而導致輪齒折斷，一般模數m不小於2mm11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算3)齒寬係數φd

*齒寬係數不宜過大或過小，按推薦值選取。*一般精度的圓柱齒輪減速器中，為補償加工和裝配的誤差，應使小齒輪比大齒輪寬一些，小齒輪的齒寬取b1=b2+(5~10)mm。

主要參數的選擇和設計步驟

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算(1)選擇齒輪材料、熱處理方式

(4)計算齒輪的幾何尺寸(2)選擇精度等級(3)承載能力計算(5)確定齒輪的結構形式(6)繪製齒輪工作圖例：傳動功率P=7.5KW，電動機驅動，小齒輪轉速n1=950r/min，傳動比i=2.5，單向運轉，載荷平穩。單班制工作，預期使用壽命10年。

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算受力方向判斷：主動右旋齒輪，以右手四指彎曲的方向表示齒輪的轉動方向，則伸直拇指的指向即為主動輪上軸向力Fa1的方向，從動輪上軸向力Fa2的方向與其相反。對於主動左旋齒輪，則應以左手用同樣的方法來判定。斜齒輪的受力分析11.1.4斜直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算11.1.4斜直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算將當量齒輪的參數代入直齒圓柱齒輪的公式，並考慮斜齒輪重合度及齒面接觸線是斜線等因素對強度的影響，即可得到斜齒輪強度計算公式。斜齒輪接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的計算公式接觸疲勞強度彎曲疲勞強度11.1.4斜直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算＊有關直齒圓柱齒輪傳動的設計步驟及參數選擇原則對斜齒輪傳動基本上都是適用的。＊與直齒輪不同的是斜齒輪傳動的中心距與螺旋角β有關，在確定中心距時，可通過調整螺旋角β，使中心距圓整為個位數為0或5。＊直齒圓柱齒輪可以通過調整齒數和模數改變中心距。斜齒輪的設計計算

斜齒輪接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的計算公式11.1.4斜直齒圓柱齒輪傳動的設計、計算齒輪零件圖齒輪工作圖可按機械製圖標準中規定的簡化畫法表達。按GB6443－86的規定，工作圖上應標注分度圓直徑d、頂圓直徑da、齒寬b、其他結構尺寸及公差、定位基準及相應的形位公差和表