8.11齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

4.2.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，所依據(jù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則取決于齒輪可能出現(xiàn)的失效形式。1.閉式齒輪傳動(dòng)

⑴閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)：

（接觸疲勞點(diǎn)蝕失效為主）∴按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)→按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核；⑵閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)：（彎曲疲勞折斷失效為主）∴按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)→按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核；開(kāi)式齒輪傳動(dòng)∵磨損失效（為條件性計(jì)算）為主→折斷失效∴只按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，求出

m→將

m

增大5～15%，以補(bǔ)償磨損的影響。8.12.1常用的齒輪材料1、對(duì)材料的基本要求*齒面有足夠的硬度；*輪芯有足夠的強(qiáng)度和韌性；*具有良好的機(jī)械加工和熱處理工藝性；*價(jià)格低。8.12齒輪常用材料及許用應(yīng)力2、制造齒輪常用材料：鋼、鑄鐵、非金屬材料熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝。3、齒輪熱處理

熱處理方法表面淬火后再低溫回火。１）表面淬火高頻淬火火焰淬火5）滲氮２）滲碳淬火３）調(diào)質(zhì)4）正火4、齒輪材料的選擇原則（1）滿足工作條件的要求。如強(qiáng)度、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等（4）綜合考慮庫(kù)存與經(jīng)濟(jì)性的要求。（2）合理選擇材料配對(duì)。其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持在30~50HBS或更多。

（3）考慮熱加工工藝及熱處理工藝的要求。1、許用接觸應(yīng)力

壽命系數(shù)，根據(jù)材料、熱處理及循環(huán)次數(shù)N查圖可得。接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)

，查表齒輪材料接觸疲勞極限,查圖8.12.2許用應(yīng)力2．許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式為——齒輪的齒根彎曲疲勞極限——彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)——彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)

8.13齒輪傳動(dòng)的受力分析及計(jì)算載荷小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：P為傳遞的功率（KW）ω1----小齒輪上的角速度，n1----小齒輪上的轉(zhuǎn)速d1----小齒輪上的分度圓直徑，α----壓力角8.13.1直齒圓柱齒輪的受力分析分析：在不計(jì)摩擦力的情況下，沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷Fn垂直于齒面。FnFt(圓周力)Fr(徑向力)1、作用力的大小圓周力：徑向力：法向力：Ft=2T1/d1Fr=FttanFn=Ft/cos2、作用力的方向作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的各對(duì)力大小相等，方向相反。3、主、從動(dòng)輪受力關(guān)系Ft：主動(dòng)輪上，與轉(zhuǎn)向相反；從動(dòng)輪上，與轉(zhuǎn)向相同。Fr：分別指向各自輪心Fn：指向齒面8.13.2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)受力分析8.13.3直齒圓錐齒輪傳動(dòng)受力分析圓周力方向，主動(dòng)輪Ft與其回轉(zhuǎn)方向相反，從動(dòng)輪Ft與其回轉(zhuǎn)方向相同；徑向力Fr方向，都指向兩輪各自的輪心；軸向力Fa方向，分別沿各自的軸線指向輪齒的大端?！锪Φ姆较颍骸飳?duì)應(yīng)關(guān)系：8.13.4計(jì)算載荷齒輪傳動(dòng)在實(shí)際工作時(shí)，由于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作特性不同，會(huì)產(chǎn)生附加載荷。齒輪、軸、軸承的加工、安裝誤差及彈性變形會(huì)引起載荷集中，使實(shí)際載荷增加。Fc=KFn其中：K為載荷系數(shù)，按下式計(jì)算:K

=KA

Kv

K

KKA—使用系數(shù)Kv—?jiǎng)虞d系數(shù)K—齒間載荷分配系數(shù)K—齒向載荷分布系數(shù)為了簡(jiǎn)化計(jì)算，一般的齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，直接由表8.10查取后代入公式計(jì)算。2齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算8.14齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算1齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算8.14.2斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算8.14.1直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算8.15齒輪傳動(dòng)的參數(shù)和精度選擇8.15.1設(shè)計(jì)參數(shù)選擇8.15.2精度等級(jí)的選擇精度共分13級(jí)，0級(jí)精度最高，12級(jí)精度最低（6-9級(jí)常用）。

每個(gè)精度等級(jí)有三項(xiàng)公差組：第I公差組：傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性；第II公差組：傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；第III公差組：載荷分布的均勻性。（1）運(yùn)動(dòng)精度：指?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度。（2）工作平穩(wěn)性精度：指齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)程度，沖擊、振動(dòng)及噪聲的大小。（3）接觸精度：指嚙合齒面沿齒寬和齒高的實(shí)際接觸程度（影響載荷分布的均勻性）。選擇精度等級(jí)時(shí)，應(yīng)根據(jù)齒輪傳動(dòng)的用途、工作條件、傳遞功率及圓周速度的大小，以及其他技術(shù)要求，并以主要的精度要求作為選擇的依據(jù)。

4.8.1齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑一、齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑的目的減少摩擦磨損散熱防止銹蝕降低噪音改善工作狀況二、齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式

人工定期潤(rùn)滑：開(kāi)式、半開(kāi)式、低速閉式齒輪傳動(dòng)浸油潤(rùn)滑和噴油潤(rùn)滑：中、高速閉式齒輪傳動(dòng)

8.16齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑、效率及結(jié)構(gòu)三、潤(rùn)滑劑的選擇常用的潤(rùn)滑劑：潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂選擇因素：轉(zhuǎn)速高低、載荷大小、環(huán)境溫度等潤(rùn)滑油粘度薦用值見(jiàn)表8.188.15.2齒輪傳動(dòng)的效率齒輪傳動(dòng)中的功率損失主要包括：1）嚙合中的摩擦損失；2）潤(rùn)滑油被攪動(dòng)的油阻損失；3）軸承中的摩擦損失。

η1—齒輪嚙合的效率；

η2—考慮油阻損失時(shí)的效率；

η3—軸承的效率滿載時(shí)，采用滾動(dòng)軸承的齒輪傳動(dòng)，平均效率列于表8.19。齒輪傳動(dòng)的效率1.齒輪軸直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸。如果齒輪的直徑比軸徑大得多，則應(yīng)把齒輪和軸分開(kāi)制造。8.15.3齒輪的結(jié)構(gòu)當(dāng)圓柱齒輪：e≤2.5mn；圓錐齒輪：e≤1.6m時(shí)應(yīng)采用齒輪軸。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要確定齒輪的輪緣、輪轂及腹板（輪輻）的結(jié)構(gòu)形式和尺寸大小。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常要考慮齒輪的幾何尺寸、材料、使用要求、工藝性及經(jīng)濟(jì)性等因素，確定適合的結(jié)構(gòu)型式，再按設(shè)計(jì)手冊(cè)薦用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定結(jié)構(gòu)尺寸。2.實(shí)心齒輪當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da≤160～200mm時(shí)，可采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)型式的齒輪常用鍛鋼制造。3.腹板式齒輪

當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da=200-500mm時(shí)，可采用腹板式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的齒輪多用鍛鋼制造。4.輪輻式齒輪

當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da>500mm時(shí)，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的齒輪常用鑄鋼或鑄鐵制造。5．焊接齒輪如果單件或小批生產(chǎn)大型齒輪可采用焊接結(jié)構(gòu)。

6．組裝式齒輪為了節(jié)約貴重金屬，對(duì)于尺寸較大的圓柱齒輪，可做成組裝齒圈式的結(jié)構(gòu)齒輪傳動(dòng)部分小結(jié)1.齒輪傳動(dòng)特