机械设计基础第九章齿轮传动

1、课程内容,第九章 齿轮传动 9.8 直齿圆锥齿轮传动 9.9 齿轮的构造 9.10 齿轮传动的润滑和效率,重 点 难 点,斜齿轮轮齿上的作用力（大小和方向）； 圆锥齿轮轮齿上的作用力（方向）。,回 顾,设计齿轮传动时，按主要失效形式进行设计计算，确定主要尺寸，然后按其它失效形式进行强度校核。,软齿面闭式齿轮传动（齿面点蚀）： 按接触强度进行设计，按弯曲强度校核：,硬齿面闭式齿轮传动： 按弯曲强度进行设计，按接触强度校核:,接触强度分析：,齿面接触强度仅与中心距的关系 a 齿面接触应力 齿面接触强度,为脉动循环变应力，且 ；但 、 不一定相等（取决于材料和硬度）。,公式中应代入小齿轮上的转矩T1

2、,轮齿弯曲强度分析：,（1）轮齿弯曲强度最主要取决于齿轮的模数 m：,模数 弯曲应力 弯曲强度,轮齿弯曲强度还与齿宽 b 以及齿数 z 有关：,b、z 弯曲强度。,（2）在计算齿轮2时，公式中只需改变齿形系数YF ，其它参数（T1、z1）不能变。这是因为这两个参数是由法向力 Fn 引入的。,YF1 YF2，,（3）,9-7 斜齿圆柱齿轮传动,一、轮齿上的作用力,圆周力：,径向力：,轴向力：,F=Ft /cos,Fr = F tgn,轴向力Fa的方向需根据以下方法确定： （1）只适用于主动齿轮；从动轮上的轴向力与主动齿轮上的相反； （2）按主动齿轮的旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指顺齿轮转动方

3、向，此时大拇指所指方向就是主动轮上轴向力的方向。,二、强度计算,校核公式：,设计公式：,1、接触强度,求得中心距之后，可选定齿数z1、z2和螺旋角，则模数mn为：,计算所得模数mn,圆整为标准值。,若给定模数mn,则螺旋角为：,通常螺旋角: = 8o 20o,人字齿轮取: = 27o 45o,设计公式：,其中模数mn为法面模数， YF为齿形系数。,校核公式：,根据当量齿数 ，由图表9-9查得。,2、弯曲强度,( i,计算根切极限,实际根切极限,标准齿轮,例9-2：,某两级斜齿圆柱齿轮减速机传递的功率P=40KW，高速级传动比i=3.3，高速轴转速n1=1470rpm，用电机驱动，长期工作，双向

4、传动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑，试计算此高速级齿轮传动。,解：,（1）选择材料及确定许用应力， 因要求紧凑故采用硬齿面,小齿轮用20CrMnTi，渗碳淬火 HRC59 （表 9-1） 大齿轮用20Cr ，渗碳淬火HRC59 （表 9-1）,查图97d，得：,Hlim1Hlim21440 N/mm2,查表97，得：,SH = 1.2,查图910d，得：,Flim1Flim2370 N/mm2,查表97，得：,SF = 1.5,F1 = F2 = 0.7Flim1/SF = 173 N/mm2,（2）按轮齿弯曲强度设计,设齿轮按8级精度制造。 查表95，K=1.3 (表9-5： 1.21.6)

5、， 中型减速器，a0.4,小齿轮转矩：,2.6105 Nmm,初选螺旋角、齿数。, = 15， z1=19，z2=iz1 = 62.7， z2 = 63。,查图99，得：,YF1=2.88， YF2=2.27。,故应将 代入设计公式计算。,按表2-1，取 mn=3 mm,中心距：,a = mn(z1+z2)/(2cos) = 127.34 mm,取：a = 130 mm,确定螺旋角：, = arccos mn(z1+z2)/2a = 185316,齿宽：,b = a a = 52 mm,取：b2=52 mm，b1=55 mm,安全,（4）齿轮得圆周速度：,v = d1n1 / 60/1000

6、= 4.6 m/s,对照表94，可知选用8级精度是合适的。,（3）验算齿面接触强度,+, 928 N/mm2 12 m/s时，采用油泵喷油润滑。,适用于多级齿轮，且大小不等的场合。,理由：1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区；,2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能；,3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。,润滑油与润滑脂的牌号表,齿轮传动的损耗：,啮合中的摩擦损耗；,搅动润滑油的油阻损耗；,轴承中的摩擦损耗。,本章小结： 1. 同工作条件齿轮的主要失效形式。 2. 直齿轮的作用力的计算，尤其是力的方向。 3. 对齿面接触强度和轮齿弯曲强度影响最主要的 参数是什么？如何理解 4. 齿面接

7、触强度和轮齿弯曲强度计算时应注意的问题。 5. 斜齿轮上作用力的计算及方向判断。 6. 圆锥齿轮上的作用力的方向判断。,直齿圆柱齿轮轮齿上的作用力：,斜齿圆柱齿轮轮齿上的作用力：,轴向力Fa的方向确定方法：（左右手定则） （1）只适用于主动齿轮；从动轮上的轴向力与主动齿轮上的相反； （2）按主动齿轮的旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指顺齿轮转动方向，此时大拇指所指方向就是主动轮上轴向力的方向。,直齿圆锥齿轮轮齿上的作用力：,小齿轮上的径向力和轴向力在数值上分别等于大齿轮上的轴向力和径向力，但其方向相反。 Fr1 = -Fa2 ， Fa1 = -Fr2,有一齿轮减速器，高速级为标准斜齿圆柱齿轮：Z1=23， Z2=69，mn=4, cos=0.92，n=20；低速级为轴交角是90的标准直齿圆锥齿轮：Z3=30,Z4=54, m=5, dm3=150mm, =20, sin30.58549； 已知T=200Nm，n=1500rpm，齿轮与轴承效率近似取1， 试求：(1)、轴的转矩T、T，转速n、n的大小和方向并标在图上 （n方向如图所示）； (2)计算d1、d2、a与