第11章齒輪傳動(dòng)§11-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷(12)§11-2

齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(8)§11-3齒輪材料及許用應(yīng)力(2)§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算(16)(注意有例題)§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)(10注意有例題)§11-6齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§11-7齒輪傳動(dòng)的潤滑(3)作業(yè)：5--9、10、11、12、13、14、15、20作業(yè)：11-1~11-17一、齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)：

傳動(dòng)效率高

結(jié)構(gòu)緊湊

與各類傳動(dòng)相比，齒輪傳動(dòng)工作可靠，壽命長；

傳動(dòng)比穩(wěn)定

與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比，齒輪的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，其應(yīng)用范圍十分廣泛，型式多樣，傳遞功率從很小到很大（可高達(dá)數(shù)萬千瓦）。精度低時(shí)，噪音較大。不適用于軸間距大的場合。15齒輪傳動(dòng)概述可達(dá)99％。在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)的效率為最高；與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比，在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間一般較??；無論是平均值還是瞬時(shí)值。這也是齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用的原因之一；二、齒輪傳動(dòng)的分類按齒輪類型分：按裝置形式分：按使用情況分：按齒面硬度分：硬齒面齒輪圖片閉式傳動(dòng)：開式傳動(dòng)：半開式傳動(dòng)：齒輪傳動(dòng)概述支承剛度大，精度高，潤滑好。如：汽車變速箱、減速器等。不能保證良好的潤滑，灰塵易進(jìn)入，用于次要、低速場合。如：農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械等。有油池、防護(hù)罩─以運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確為主，動(dòng)力齒輪─以動(dòng)力傳輸為主，傳動(dòng)齒輪軟齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS(布式硬度

)）（齒面硬度＞350HBS）人字齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)

斜齒圓柱齒輪錐齒輪傳動(dòng)常為高速重載或低速重載傳動(dòng)。一般為輕載高精度傳動(dòng)。四、本章的學(xué)習(xí)目的掌握齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)齒輪是指設(shè)計(jì)確定齒輪的主要參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式。三、對(duì)齒輪傳動(dòng)的基本要求傳動(dòng)平穩(wěn)：承載能力強(qiáng)：齒輪傳動(dòng)概述要求i=c，保證傳動(dòng)的精度，避免過大沖擊、振動(dòng)、噪音等，要求在尺寸小，重量輕的前提下，齒輪的強(qiáng)度高、壽命長，主要靠漸開線及加工精度來保證。主要靠材料、熱處理、合理選擇參數(shù)(m、a、b)來保證。也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，能設(shè)計(jì)出傳動(dòng)可靠的齒輪。一、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析嚙合傳動(dòng)中，輪齒的受力分析力的方向：

徑向力Fr：圓周力Ft：Ft1為阻力，與1方向相反；動(dòng)畫演示FnFrFtd1T11圓周力:徑向力:輪齒所受總法向力Fn可分解為:P§11-1直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷從動(dòng)輪，主動(dòng)輪，F(xiàn)t2為驅(qū)動(dòng)力，與2方向相同。由嚙合點(diǎn)指向各自輪心；

考慮各種實(shí)際影響因素，而確定的計(jì)算載荷為：其值為：K＝KA

Kv

K

K式中：LFn

法向載荷Fn為名義載荷。§11-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷二、計(jì)算載荷

實(shí)際傳動(dòng)中由于原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)性能的影響以及制造誤差的影響，載荷會(huì)有所增大，且沿接觸線分布不均勻。Kα─齒間載荷分配系數(shù)KA─使用系數(shù)Kβ─齒向載荷分布系數(shù)

Kv─動(dòng)載系數(shù)

K為載荷系數(shù)，1、使用系數(shù)KA(外部動(dòng)載荷系數(shù)）考慮原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性和聯(lián)軸器的緩沖性能等外部因素引起的動(dòng)載荷對(duì)齒輪傳動(dòng)實(shí)際載荷大小的影響。見表11-1?！?1-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷2、動(dòng)載系數(shù)KV

(內(nèi)部動(dòng)載荷系數(shù)）原因：考慮齒輪自身誤差和轉(zhuǎn)動(dòng)速度而引起的動(dòng)載荷（K=1.02-1.4）。ic減小KV的措施：影響因素：輪齒修緣制造誤差，pb1pb2輪齒變形，pb1pb2制造精度圓周速度輪齒修緣減小速度提高制造精度§11-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷嚙合線3、齒向載荷分布系數(shù)K（K=1--1.35）考慮載荷沿輪齒接觸線分布不均勻的影響扭轉(zhuǎn)變形：彎曲變形的影響扭轉(zhuǎn)變形的影響彎曲扭轉(zhuǎn)變形的影響pmax§11-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷原因：是由于系統(tǒng)變形（軸、軸承、箱體等）引起的。彎曲變形：距軸承較近端受力大轉(zhuǎn)矩輸入端受力大§11-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷§11-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷§11-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷減小K的措施：提高軸、軸承、機(jī)架的剛度提高齒輪的制造、安裝精度盡量使齒輪相對(duì)軸作對(duì)稱布置，避免懸臂布置適當(dāng)減小齒寬轉(zhuǎn)矩從遠(yuǎn)離齒輪端輸入重要傳動(dòng)中的齒輪作成鼓形齒§11-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷4、齒間載荷分配系數(shù)K（K=1--1.4）考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)輪齒間載荷分配不均勻程度。1，工作時(shí)，單齒嚙合和雙齒嚙合交替進(jìn)行，由于制造誤差和輪齒變形等因素，雙齒嚙合時(shí)載荷在各對(duì)齒之間的分配不均勻?！?1-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷§11-1齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷單雙齒嚙合的影響齒面磨損、一、齒輪的主要失效形式常見的失效形式有：1、輪齒折斷過載折斷：§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

提高抗斷齒能力的措施：增大齒根過渡圓角半徑，消除刀痕以減小應(yīng)力集中；增大軸及支承的剛性，使輪齒受載均勻；在齒根處進(jìn)行強(qiáng)化處理，如：噴丸、滾壓；選用韌性好的材料，如：低碳鋼；采用正變位，使sf增大。

輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、塑性變形。輪齒受彎曲變應(yīng)力作用。短時(shí)意外嚴(yán)重過載或沖擊載荷時(shí)發(fā)生，疲勞折斷：度破壞，多發(fā)生于鑄鐵齒輪、整體淬火齒輪。屬于靜強(qiáng)動(dòng)畫演示§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2、齒面點(diǎn)蝕是閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式

原因脈動(dòng)循環(huán)接觸應(yīng)力細(xì)微裂紋裂紋擴(kuò)展?jié)櫥蛣兟溲h(huán)次數(shù)N增大§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

發(fā)生部位：

危害：<2，一般在節(jié)線處只有一對(duì)齒嚙合，接觸應(yīng)力較大；§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

提高抗點(diǎn)蝕能力的措施：

提高齒面硬度，降低粗糙度提高潤滑油粘度采用正傳動(dòng)，提高綜合曲率半徑，減小接觸應(yīng)力靠近節(jié)線的齒根面上，在節(jié)點(diǎn)處，相對(duì)滑動(dòng)速度低，不易形成油膜，潤滑不良。振動(dòng)、噪聲增大，傳動(dòng)平穩(wěn)性降低。主要因?yàn)椋骸?1-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3、齒面磨損

原因：危害：§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則避免齒面磨損的措施：由于硬的顆粒進(jìn)入齒面引起的由于表面相互搓削引起的漸開線失真，ic，輪齒變薄，易發(fā)生斷齒注意潤滑油的清潔，定時(shí)更換改開式傳動(dòng)為閉式傳動(dòng)提高齒面的硬度，降低粗糙度齒形破壞，傳動(dòng)精度降低，間隙增大，沖擊、噪音增加----磨粒磨損----研磨磨損§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4、齒面膠合主要出現(xiàn)在高速重載的閉式齒輪傳動(dòng)原因：提高齒面硬度，降低粗糙度低速用粘度大的潤滑油，采用變位齒輪，減小滑動(dòng)系數(shù)減小模數(shù)，降低齒高，減小滑動(dòng)系數(shù)兩齒輪配對(duì)時(shí)，齒面有硬度差，HB1-HB2=30~50§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則抗膠合的措施：齒面間壓力大，瞬時(shí)速度高，潤滑效果差，在高溫高壓下，相嚙合的兩齒面粘在一起，齒面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)粘著點(diǎn)被撕破，齒面上形成溝痕高、中速及重載低速用極壓潤滑油§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4、塑性變形

現(xiàn)象：避免塑性變形的措施：

原因：從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒從動(dòng)齒主動(dòng)齒§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提高齒面硬度提高潤滑油粘度在過大的應(yīng)力作用下，軟齒面齒輪，齒輪材料處于屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的塑性流動(dòng)現(xiàn)象，由于摩擦力的作用，塑性變形沿摩擦力方向進(jìn)行主動(dòng)輪：從動(dòng)輪：一般發(fā)生在低速重載的軟齒面齒輪摩擦力相背，形成凹槽摩擦力相對(duì)，形成凸脊§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二、齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)一般工況下的齒輪傳動(dòng)，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：

閉式軟齒面齒輪：§11-2齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則■保證足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒根折斷?！霰ＷC足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度，以免發(fā)生齒面點(diǎn)蝕■并在材料、熱處理、潤滑等方面采取措施，避免齒面膠合。閉式硬齒面齒輪：開式齒輪：易發(fā)生點(diǎn)蝕，易發(fā)生輪齒折斷，主要失效是磨損、斷齒，不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕，按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核彎曲強(qiáng)度按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，強(qiáng)度。只按彎曲疲勞然后將計(jì)算出的模數(shù)m加大10%20%校核接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，1、對(duì)齒輪材料性能的要求齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折斷能力，2、常用的齒輪材料鋼：鑄鐵：非金屬材料：常用材料16§11-3齒輪材料一、齒輪的材料即要求：齒面硬、齒芯韌。許多鋼材經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砘虮砻嫣幚?，可以成為常用的齒輪材料；

常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒輪材料；適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，軟齒面齒輪(HB350)：鍛造毛坯正火齒坯加工調(diào)質(zhì)精切齒形成品特點(diǎn)：加工工藝：注意：§11-3齒輪材料用于對(duì)強(qiáng)度、速度、精度、結(jié)構(gòu)尺寸要求不高的齒輪。制造容易，成本低，易跑合保持齒面硬度差，HB1-HB2=30~50主要材料：調(diào)質(zhì)鋼、中碳鋼、中碳合金鋼，例如：一般減速器中齒輪。如40、45、40Cr、40MnB、35SiMn、38CrMnMo，硬齒面齒輪(HB>350)：鍛造毛坯正火齒坯加工調(diào)質(zhì)切齒齒面硬化處理精加工成品加工工藝：齒面硬化處理：用于要求較高的齒輪，整體淬火、表面淬火、滲碳淬火、氮化……如汽車變速箱齒輪?！?1-3齒輪材料齒輪的材料及其選擇原則3表面淬火(高頻、中頻和火焰淬火)：滲碳淬火：

整體淬火：氮化：高速、輕載、精度不高的齒輪傳動(dòng)，為降低噪聲、減輕重量§11-3齒輪材料及許用應(yīng)力中碳鋼、中碳合金鋼，可承受中等沖擊載荷45、40Cr、40CrMnTi、50Mn，可承受很大沖擊載荷。低碳鋼、低碳合金鋼，15、20、20Cr、20CrMnTi，HRC58~63不適于承受沖擊載荷，變形大，芯部韌性小，用得較少。變形小，不需磨削，但氮化層很薄(0.5mm厚)，且易于壓碎，不適于沖擊載荷和嚴(yán)重磨損場合當(dāng)d≥400~500mm時(shí)采用鑄鋼:ZG310-570、ZG340-640、等材料開式傳動(dòng)、低速次要場合QT500-5、QT600-2、HT300、HT350等材料非金屬材料3、齒輪材料選用的基本原則齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強(qiáng)度、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等；應(yīng)考慮齒輪尺寸大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝；鋼制軟齒面齒輪，其配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持在30~50HBS或更多。正火碳鋼只能用于載荷平穩(wěn)或輕度沖擊載荷下的齒輪，合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪；飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼；§11-3齒輪材料質(zhì)碳鋼可用在中等沖擊載荷下的齒輪；調(diào)一、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算30o30oSpcapcacospcasinh

力作用點(diǎn)的確定：

危險(xiǎn)截面的確定：B1B2pbpbDCpbO2N1N2PO1CDB1B2P單齒嚙合區(qū)雙齒嚙合區(qū)§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算

計(jì)算模型：懸臂梁30°切線法18齒輪單側(cè)受載時(shí)的彎曲應(yīng)力齒輪雙側(cè)受載時(shí)的彎曲應(yīng)力§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算公式：§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算30o30oSFFnFncosFFnsinFFhFFc假設(shè)：

1、輪齒為一變截面的懸臂梁

2、全部載荷由一對(duì)齒承擔(dān)

3、載荷作用于齒頂

4、忽略壓、剪應(yīng)力的影響則：則：--校核式--設(shè)計(jì)式考慮應(yīng)力集中及壓、剪應(yīng)力，引入應(yīng)力修正系數(shù)YSa其中：YFS=YFaYSa

----復(fù)合齒形系數(shù)討論

1、齒形系數(shù)YFa

（YSa

）與m無關(guān)，只與齒數(shù)

z及變位系數(shù)x有關(guān)，反映輪齒幾何形狀對(duì)彎曲應(yīng)力的影響；SfzxYFa強(qiáng)度Fz的影響x的影響§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算YFa與Ysa表2、一般Z1Z2，YFa1YFa2，YSa1YSa2，應(yīng)分別校核§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算4、齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于m(b、z、x、材料一定）；5、，要比較兩齒輪的彎曲強(qiáng)度，應(yīng)比較和的大小，等彎強(qiáng)的條件是3、一般，，應(yīng)用設(shè)計(jì)公式時(shí)，應(yīng)將中的較大值代入計(jì)算m；和---彈性系數(shù)(表11-3)

計(jì)算目的：二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算FL12σHσH1FL2σHσH

理論基礎(chǔ)：防止發(fā)生齒面點(diǎn)蝕赫芝公式計(jì)算點(diǎn)的確定：點(diǎn)蝕發(fā)生在節(jié)點(diǎn)附近計(jì)算方便§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算節(jié)點(diǎn)

計(jì)算公式：O22O1N1N2t1T1P

d12d22

21§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算----節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒寬系數(shù)：ψd=b/d1----校核公式----設(shè)計(jì)公式2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于齒輪直徑d1(或中心距a)(b、u、x、材料一定），討論一對(duì)嚙合齒輪，H1=H2=H，§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算輪材料、硬度、齒面工作次數(shù)可能不同，但一般

[H1][H2]，因兩齒3.接觸強(qiáng)度=[H]/H，而H1=H2=H，要比較兩齒輪的接觸強(qiáng)度，應(yīng)比較[H1]和[H2]的大小，計(jì)算時(shí)應(yīng)將[H1]和[H2]中的較小值代入設(shè)計(jì)公式中；因此，一般在設(shè)計(jì)當(dāng)d1或a值確定后，不論齒數(shù)和模數(shù)如何組合，接觸應(yīng)力不變；條件是[H1]=[H2]。因此兩齒輪等接觸強(qiáng)度的在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下，易取多齒數(shù)（z1），小模數(shù)（m）。三、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1．齒數(shù)的選擇z1↑m↓齒高h(yuǎn)↓→滑動(dòng)系數(shù)磨損齒形小§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算2．齒寬系數(shù)d的選擇

d↑b1b2b<b2b2b1

b=b2fd的選取可參考齒寬系數(shù)表

節(jié)省材料齒輪重量切削量→重合度ε↑→傳動(dòng)平穩(wěn)b=dd1，圓整，即b2=b

，b1=b2+(5~10)mm，便于安裝，防止因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小。齒寬b↑承載能力↑，齒寬b↑齒面上沿齒寬載荷分布不均勻，Kβ↑一般z1=20~40；3、齒輪精度的選擇齒輪精度共分12級(jí)，1級(jí)精度最高，第12級(jí)精度最低。精度選擇是以傳動(dòng)的用途、使用條件、傳遞功率、圓周速度等為依據(jù)來確定。詳細(xì)說明§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算例：312當(dāng)輪1和輪2分別為主動(dòng)輪時(shí)，試說明兩輪輪齒接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力變化性質(zhì)，并求出兩輪同側(cè)齒面嚙合次數(shù)j。j接觸應(yīng)力彎曲應(yīng)力輪1輪2輪1輪21112脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)對(duì)稱循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)輪1主動(dòng)輪2主動(dòng)§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算1、接觸強(qiáng)度相等的條件：等強(qiáng)度條件為：2、彎曲強(qiáng)度相等的條件：等強(qiáng)度條件為：四、齒輪強(qiáng)度比較方法§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算例題：1：甲乙兩人分別設(shè)計(jì)閉式軟齒面直齒圓柱齒輪減速器，其工作條件、材料、硬度、齒寬等均相同，甲的參數(shù)為：m=3mm，z1=20，z2=80，乙的參數(shù)為：m=2.5mm，z1=24，z2=96，現(xiàn)經(jīng)校核，乙方案完全符合強(qiáng)度要求，試問：1、甲方案是否可用？為什么？2、相對(duì)來說，哪個(gè)方案更合理？為什么？解1、接觸強(qiáng)度相同。而m>m，甲的彎曲強(qiáng)度大于乙。甲方案可用。2、乙方案更合理。d不變，mz運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算例2：有一對(duì)閉式軟齒面標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知：m=10mm、Z1=20、Z2=40，齒寬B1=165mm，B2=160mm，[H1]=520MPa[H2]=400MPa。問：1、兩齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度哪個(gè)大？為什么？2、若參數(shù)改為：m=5mm、Z1=40、Z2=80，假設(shè)改進(jìn)后其工作條件、載荷系數(shù)K、材料、熱處理硬度、齒寬等條件都不變，該對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度是否有變化？如何變化？為什么？3、如果參數(shù)改變前后兩個(gè)齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均滿足要求，試分析應(yīng)該選用哪套參數(shù)？為什么？解：1、齒輪1的接觸疲勞強(qiáng)度大。例2：有一對(duì)閉式軟齒面標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知：m=10mm、Z1=20、Z2=40，齒寬B1=165mm，B2=160mm，[H1]=520MPa[H2]=400MPa。問：2、若參數(shù)改為：m=5mm、Z1=40、Z2=80，假設(shè)改進(jìn)后其工作條件、載荷系數(shù)K、材料、熱處理硬度、齒寬等條件都不變，該對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度是否有變化？如何變化？為什么？3、如果參數(shù)改變前后兩個(gè)齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均滿足要求，試分析應(yīng)該選用哪套參數(shù)？為什么？§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算解：2、改進(jìn)前后接觸疲勞強(qiáng)度不變。3、改進(jìn)后彎曲疲勞強(qiáng)度降低。應(yīng)選用第2套參數(shù)。因?yàn)椋?、2、3§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算4：有一對(duì)閉式鋼制齒輪傳動(dòng)，已知T1=120×103Nmm，彈性系數(shù)ZE=189.8，載荷系數(shù)K=1.2；齒輪編號(hào)齒數(shù)模數(shù)(mm)齒寬(mm)齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)許用接觸應(yīng)力（N/mm2）許用彎曲應(yīng)力（N/mm2）1Z1=204b1=85YFa1=2.8Ysa1=1.55[σH1]=550[σF1]=4202Z2=40b2=80YFa2=2.4Ysa2=1.67[σH2]=450[σF2]=380、試分析該對(duì)齒輪傳動(dòng)，哪個(gè)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度較低？哪個(gè)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度較低？為什么？、預(yù)測(cè)當(dāng)出現(xiàn)失效時(shí)，將是齒面疲勞點(diǎn)蝕還是齒根疲勞折斷？為什么？提示：§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算4：有一對(duì)閉式鋼制齒輪傳動(dòng)，已知T1=120×103Nmm，彈性系數(shù)ZE=189.8，載荷系數(shù)K=1.2；齒輪編號(hào)齒數(shù)模數(shù)(mm)齒寬(mm)齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)許用接觸應(yīng)力（N/mm2）許用彎曲應(yīng)力（N/mm2）1Z1=204b1=85YFa1=2.8Ysa1=1.55[σH1]=550[σF1]=4202Z2=40b2=80YFa2=2.4Ysa2=1.67[σH2]=450[σF2]=380解：1、齒輪2的接觸疲勞強(qiáng)度較低。齒輪2的彎曲疲勞強(qiáng)度較低。4：有一對(duì)閉式鋼制齒輪傳動(dòng)，已知T1=120×103Nmm，彈性系數(shù)ZE=189.8，載荷系數(shù)K=1.2；§11-4直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算齒輪編號(hào)齒數(shù)模數(shù)(mm)齒寬(mm)齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)許用接觸應(yīng)力（N/mm2）許用彎曲應(yīng)力（N/mm2）1Z1=204b1=85YFa1=2.8Ysa1=1.55[σH1]=550[σF1]=4202Z2=40b2=80YFa2=2.4Ysa2=1.67[σH2]=450[σF2]=380解：2、先發(fā)生齒面疲勞點(diǎn)蝕。d1一、斜齒圓柱齒輪的受力分析1主動(dòng)T1圓周力：徑向力：軸向力：輪齒所受總法向力Fn可分解為三個(gè)分力:F'=Ft/cosβ

Fr=

F'

tann

αnFaFaPFnFrFrFn1nnF'F'F'FtFt●

P§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)d1F’1T1PnFn由于Fa∝tan

，為了不使軸承承受的軸向力過大，螺旋角不宜選得過大，常在

=8o～20o之間選擇。方向:軸向力Fa:主動(dòng)輪：左旋用左手，右旋用右手。四指—

，拇指—軸向力FaFtFaFr§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)動(dòng)畫演示d1F’1T1PnFn由于Fa∝tan

，為了不使軸承承受的軸向力過大，螺旋角不宜選得過大，常在

=8o～20o之間選擇。方向:軸向力Fa:主動(dòng)輪：左旋用左手，右旋用右手。四指—

，拇指—軸向力Fa從動(dòng)輪：左旋用右手，右旋用左手。FtFaFr§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)動(dòng)畫演示d1n1d1Fa2Ft2n2例11-1現(xiàn)有一標(biāo)注斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知法向模數(shù)，齒數(shù)，螺旋角，傳遞功率P=10kW，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和螺旋線方向如圖所示。忽略齒輪間的摩擦，計(jì)算并在圖中畫出作用在從動(dòng)輪2上的各分力。解：1.確定從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向和受力方向小齒輪的分度圓直徑3.計(jì)算從動(dòng)輪的受力徑向力軸向力2.計(jì)算大齒輪的載荷和小齒輪分度圓直徑小齒輪轉(zhuǎn)矩切向力

Fr2，轉(zhuǎn)動(dòng)方向二、斜齒輪強(qiáng)度計(jì)算1.在輪齒的法面進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，特點(diǎn)：§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)----彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)式----接觸強(qiáng)度校核式----接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)式2.接觸線為斜線，3.當(dāng)量齒輪齒數(shù)多，4.接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力比直齒輪低，重合度大，同時(shí)承載齒數(shù)多，對(duì)強(qiáng)度有利;分度園半徑大，齒廓接觸點(diǎn)曲率半徑大，接強(qiáng)↑；調(diào)整系數(shù)：112→109。2000→1900;斜齒輪→當(dāng)量直齒輪；二、直齒圓錐齒輪計(jì)算特點(diǎn)圓錐齒輪用來傳遞相交軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一般，軸交角=1+2=90o0.4bb1.按齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪計(jì)算；19§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)1、計(jì)算特點(diǎn)2.將齒寬中點(diǎn)處的參數(shù)換算到大端。對(duì)軸交角為90o的直齒錐齒輪傳動(dòng)：

2、設(shè)計(jì)參數(shù)dm1令fR=b/R為錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)，設(shè)計(jì)中常取fR=0.25~0.35。則有：及b/2§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)3、輪齒的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算總法向載荷集中作用于齒寬中點(diǎn)處的法面截面內(nèi)。軸向力Fa的方向動(dòng)畫演示FrFtFFnFa1Fn可分解為圓周力Ft，徑向力Fr和軸向力Fa三個(gè)分力:1T11P§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)（1）受力分析總是由錐齒輪的小端指向大端。RbFr1對(duì)軸交角=90o的直齒錐齒輪傳動(dòng)：

Fa1=Fr2Fa2=Fr1Fa2Fa1Fr2§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算按齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量圓柱齒輪進(jìn)行計(jì)算，再將計(jì)算結(jié)果換算到大端。彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式：彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)接觸疲勞強(qiáng)度校核公式：

接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：

說明：1）YFS：齒形系數(shù)，用當(dāng)量齒數(shù)ZV查表；

2）b↑→沿齒寬受力不均，小端作用不大，且不易加工；取ψR(shí)=0.25-0.3。

3）錐齒輪的安裝精度要求較高，必須要求錐頂重合，所以齒寬要做成一樣例11-7在圖所示直齒錐齒輪傳動(dòng)中，已知齒數(shù)，模數(shù)齒寬傳遞功率主動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示。忽略齒面間的摩擦，計(jì)算并在圖中畫出大齒輪的各分力。Fx2Fr2Ft2解：1.確定大齒輪所受各分力的方向2.計(jì)算大齒輪的受力小錐齒輪轉(zhuǎn)矩分度圓直徑錐距齒寬系數(shù)小錐齒輪平均直徑小錐齒輪分度圓錐角§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)大錐齒輪的徑向力大錐齒輪的軸向力

大錐齒輪的切向力§11-5斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)通過強(qiáng)度計(jì)算確定出了齒輪的齒數(shù)z、模數(shù)m、齒寬b、螺旋角β、分度圓直徑d等主要尺寸。在綜合考慮齒輪幾何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及經(jīng)濟(jì)性等各方面因素的基礎(chǔ)上，按齒輪的直徑大小，選定合適的結(jié)構(gòu)形式，再根據(jù)推薦的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算。

齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定輪緣、輪輻、輪轂等結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小?！?1-6齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見的結(jié)構(gòu)形式有1、齒輪軸直齒輪軸錐齒輪軸§11-6齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圓柱齒輪：齒根圓到槽底部的距離e<2mt；錐齒輪：按齒輪小端尺寸計(jì)算e<1.6mt§11-6齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、實(shí)心式

da<160mm小尺寸齒輪結(jié)構(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)中的齒輪結(jié)構(gòu)1、2、3、4、5、6、7、83、腹板式§11-6齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)da<500mm虛擬現(xiàn)實(shí)中的齒輪結(jié)構(gòu)1、2、3、4、5、6、7、84、輪輻式§11-6齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)400mm<da<1000mm一、齒輪傳動(dòng)潤滑的目的避免金屬直接接觸，減少摩擦磨損；二、齒輪傳動(dòng)的潤滑方式開式及半開式齒輪傳動(dòng)或速度較低的閉式齒輪傳動(dòng)，通常采用人工周期性加油潤滑。通用的閉式齒輪傳動(dòng)，常采用浸油潤滑和噴油潤滑。三、潤滑劑的選擇詳細(xì)介紹齒輪傳動(dòng)常用的潤滑劑為潤滑油或潤滑脂。選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)齒輪的工作情況（轉(zhuǎn)速高低、載荷大小、環(huán)境溫度等），選擇潤滑劑的粘度、牌號(hào)。齒輪傳動(dòng)潤滑油粘度薦用值潤滑油與潤滑脂的牌號(hào)表§11-7齒輪傳動(dòng)的潤滑散熱和防銹蝕?！?1-7齒輪傳動(dòng)的潤滑自測(cè)題一、選擇題1、為了提高齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度應(yīng)____。A、分度圓直徑不變?cè)龃竽?shù)B、增大分度圓直徑C、分度圓直徑不變?cè)黾育X數(shù)D、減小齒寬2、為了提高齒輪齒根彎曲強(qiáng)度應(yīng)________。A、增大模數(shù)B、增大分度圓直徑C、增加齒數(shù)D、減小齒寬3、一減速齒輪傳動(dòng)，主動(dòng)輪1和從動(dòng)輪2的材料相同，兩輪齒根的彎曲應(yīng)力___。A、F1>F2B、F1<F2C、F1=F24、齒輪傳動(dòng)在以下幾種工況中＿＿的齒寬系數(shù)可取大些。

A、懸臂布置B、不對(duì)稱布置C、對(duì)稱布置自測(cè)題5、有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，齒輪1模數(shù)m1=5mm，Z1=25；齒輪2模數(shù)m2=3mm，Z2=25，它們的齒形系數(shù)______。A、YFa1>YFa2B、YFa1<YFa2C、YFa1=YFa26、圓柱齒輪傳動(dòng)中，常使小齒輪齒寬b1略大于大齒輪齒寬b2，其目的是_____。A、提高小齒輪齒面接觸強(qiáng)度B、提高小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度C、補(bǔ)償安裝誤差，以保證全齒寬接觸D、減少小齒輪載荷分布不均7、閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)中，小輪齒面硬度與大輪齒面硬度差，應(yīng)取___較為合理。A、30~50HBSB、0C、<30HBS自測(cè)題8、對(duì)于重要的齒輪傳動(dòng)，可將齒頂進(jìn)行修緣，目的是________。A、減小齒間載荷分配不均B、減小齒向載荷分配不均C、減小附加動(dòng)載荷9、對(duì)于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，在傳動(dòng)尺寸不變并滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的前提下，齒數(shù)宜適當(dāng)取多些，其目的是____。A、提高輪齒的彎曲強(qiáng)度B、提高齒面的接觸強(qiáng)度C、提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性10、對(duì)于閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，宜取較少齒數(shù)以增大模數(shù)，其目的是____。A、提高齒面接觸強(qiáng)度B、減小滑動(dòng)系數(shù)，提高傳動(dòng)效率C、減小輪齒的切削量D、保證輪齒的彎曲強(qiáng)度自測(cè)題11、圓柱齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)齒輪直徑不變而減小模數(shù)時(shí)，可以_____。A、提高輪齒的彎曲強(qiáng)度B、提高輪齒的接觸強(qiáng)度C、提高輪齒的靜強(qiáng)度D、改善傳動(dòng)的平穩(wěn)性12、齒輪傳動(dòng)中，輪齒齒面的疲勞點(diǎn)蝕破壞，通常首先發(fā)生在___。A、接近齒頂處B、接近齒根處

C、靠近節(jié)線的齒頂部分D、靠近節(jié)線的齒根部分13、按有限壽命設(shè)計(jì)一對(duì)齒輪，如大、小齒輪的材料相同，熱處理硬度也相同，則接觸疲勞破壞將發(fā)生在________。A、大輪B、小輪C、同時(shí)D、不一定自測(cè)題14、一對(duì)相嚙合的齒輪z2>z1，b1>b2，其接觸應(yīng)力的大小為____。A、H1<H2B、H1>H2C、H1=H2D、可能相等，也可能不等15、一般開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是＿＿。

A、齒面膠合B、齒面疲勞點(diǎn)蝕

C、齒面磨損或輪齒疲勞折斷D、輪齒塑性變形16、高速重載齒輪傳動(dòng)，當(dāng)潤滑不良時(shí)，最可能出現(xiàn)的失效形式是＿＿。

A、齒面膠合B、齒面疲勞點(diǎn)蝕

C、齒面磨損D、輪齒疲勞折斷17、輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算中齒形系數(shù)與＿＿無關(guān)。

A、齒數(shù)B、變位系數(shù)C、模數(shù)18、直齒圓錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算中，是以____為計(jì)算依據(jù)的。A、大端當(dāng)量直齒圓柱齒輪B、平均分度圓處的當(dāng)量直齒圓柱齒輪C、大端分度圓柱齒輪D、平均分度圓柱齒輪自測(cè)題二、填空題1、一般參數(shù)的閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是_______。2、一般參數(shù)的閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是_______。3、高速重載且散熱條件不良的閉式齒輪傳動(dòng)，其最可能出現(xiàn)的失效形式是___。4、一般參數(shù)的開式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是____。5、減小動(dòng)載荷，可采取的措施有____、____、____。6、在推導(dǎo)輪齒齒根彎曲疲勞應(yīng)力計(jì)算公式時(shí)，它的計(jì)算模型是____，