齿轮传动设计 (2)

（7）齿距：
p πm 3.143 9.42 mm
（8）分度圆上的齿厚和齿槽宽：s e πm 3.14 3 4.71 mm
2
2
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小 结：
机械基础
本次课主要介绍单个直齿圆柱齿轮各部分 的名称和几何尺寸计算方法。
预习内容：
下次课我们将介绍齿轮常用的材料及热处理 方法等。
教学内容：
机械基础
三、齿轮传动的受力分析
2、方向判断：圆周力在主动轮上与啮合点圆 周速度方向相反，从动轮则与啮合点的速度相同； 径向力从啮合点指向各自的轮心。
3、作用点：作用在分度圆轮宽方向的中点处
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教学内容：
机械基础
四、齿轮传动的失效形式
五种形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、 齿面胶合、塑性变形 。
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教学内容：
机械基础
五、齿轮传动的强度计算
3、齿根弯曲疲劳强度计算：轮齿折断主要与齿
根弯曲应力的大小有关，为防止轮齿根部的疲劳 折断，应限制其齿根弯曲应力，其强度条件为：
F [ F ]
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教学内容：
机械基础
五、齿轮传动的强度计算
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教学内容：
机械基础
一、齿轮材料及热处理方式选择选择
3、常见钢牌号介绍：
40Cr：合金钢（普通碳素结构钢中加入Cr） GCr15：滚动轴承钢 60Si2Mn：弹簧钢
1Cr18Ni9Ti：不锈钢
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教学内容：
机械基础
一、齿轮材料及热处理方式选择选择
机械基础
齿轮传动设计（一）
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教学目标：
机械基础
3、能应用公式计算齿轮的几何尺寸
2、能说出齿轮各部分名称
1、了解齿轮传动的类型及特点
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机械基础
带式运输机
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机械基础
带式运输机传动简图
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使用寿命长、传动比恒定、效率高、适用功率 和速度范围广等优点，但是不适于远距离传动、 加工安装精度要求高、成本高。
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教学内容：
二、齿轮齿廓曲线的选择
机械基础
最常用的是渐开线齿廓。
1、 渐开线的形成及特性 渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆半径 越大，渐开线越平直，当rb→∝时，渐开线变成 直线。基圆内无渐开线。
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小 结：
机械基础
本次课介绍了齿轮的材料选择、加工及热处 理方法。
预习内容：
下次课我们将介绍如何设计齿轮传动及齿轮 结构。
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机械基础 第 二十三、四 讲
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机械基础
课题：齿轮传动设计（四、五）
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教学内容：
机械基础
五、齿轮传动的强度计算
2、齿面接触疲劳强度计算：闭式软齿面齿轮 传动的主要失效形式是齿面点蚀，而点蚀是由传 动过程中齿面受接触应力过大引起，故与齿面接 触应力大小有关，其强度条件为：
H [ H ]
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教学内容：
机械基础
五、齿轮传动的强度计算
（3）齿顶圆直径： da d 2ha 57 213 63 mm
（4）齿根圆直径： df d 2(ha* c*)m 57 2 (1 0.25)3 49.5 mm
（5）齿顶高：
ha ha*m 13 3 mm
（6）齿根高：
hf (ha* c* )m (1 0.25) 3 3.75 mm
教学目标：
机械基础
3、能准确查找齿轮传动设计的设计资料
2、能设计齿轮传动及齿轮 1、掌握齿轮传动设计的方法步骤
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机械基础
带式运输机
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机械基础
带式运输机传动简图
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机械基础
参数
轴名 电动机轴
1轴
2轴
转速n (r/min)
特殊性能钢
具有特殊的物理 化学性能的钢
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教学内容：
机械基础
一、齿轮材料及热处理方式选择选择
3、常见钢牌号介绍：
Q235：碳素结构钢，屈服极限σs=235MPa 45：优质碳素钢，含碳量为0.45%
65Mn：含锰量较高的优质碳素钢。
T12A：表示Wc=1.20％的高级优质碳素工具钢
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教学内容：
机械基础
2、渐开线齿廓的啮合特性：
三性——定传动比、中心距可分、正压力 方向恒定不变
i12

1 2

O2 P O1P

r2' r1'

rb2 rb1
常数
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教学内容：
机械基础
三、渐开线直齿圆柱齿轮结构介绍
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机械基础
1、闭式齿轮传动：V≤12m/s时，采用浸油润滑 V ＞12m/s时，采用喷油润滑
2、开式齿轮传动：常用手工定期润滑或脂润滑
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教学内容：
三、齿轮的加工
机械基础
齿轮的加工方法很多，有铸造、热轧、冲压 和切削等方法，目前最常用的是切削法。
1、成形法：又叫仿形法，加工简单，不需专用 机床，但生产率低，一般只用在小 批量生产或修配时。
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教学内容：
机械基础
一、齿轮材料及热处理方式选择选择
4、常见钢的热处理方式： 调质处理：淬火+高温回火,常用于轴的热处理
5、常见齿轮材料及热处理介绍： 45：最常用，经济、货源充足，可根据需要进
行正火或调质。
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教学内容：
二、齿轮传动的润滑
4、常见钢的热处理方式：
热处理：钢的热处理就是把钢在固态下 以适当的方式进行加热、保温 冷却，以获得所需组织和性能 的过程。
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教学内容：
机械基础
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机械基础
教学内容：
一、齿轮材料及热处理方式选择选择
4、常见钢的热处理方式： 退火：随炉冷却，可去应力。 正火：出炉在空气中冷却。 淬火：在冷却介质中冷却。 回火：冷却到室温，主要消除淬火应力
机械基础
一、齿轮材料及热处理方式选择选择 1、齿轮材料：最常用的是钢，如45、40Cr,此
外 还有铸铁和一些非金属材料。
2、钢的分类：钢一般是指 0.0218%<Wc≤2.11%铁碳合金。
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教学内容：
按用途
机械基础
结构钢
包括建筑用钢 和机械用钢
工具钢
包括制造各种 工具用钢
转速n (r/min)
960
457.1
114.3
输入功率P（KW） 3.47
3.33
3.17
输入转矩T/(N·m) 34.52
69.6
264.6
传动比i 效率η
2.1
4
0.99X0.99X0.97 0.96
=0.95
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齿轮图片
机械基础
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教学内容：
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小 结：
机械基础
本次课主要介绍齿轮传动的失效形式及强度 计算公式。
预习内容：
下次课我们将介绍如何设计齿轮传动。
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机械基础
第 二十二 讲
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机械基础
课题：齿轮传动设计（三）
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教学目标：
机械基础
3、掌握齿轮的常用加工方法及原理
2、能根据使用要求选择合适的齿轮材料及热处理方法
1、了解常用的钢牌号含义、热处理方法
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机械基础
带式运输机
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机械基础
带式运输机传动简图
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机械基础
轴名
参数
电动机轴
1轴
2轴
[ F ]
进行
比较，取其中较大者代入公式计算，所
得的模数应圆整成标准值。
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教学内容：
机械基础
五、齿轮传动的强度计算
由实践得知： 闭式软齿面（硬度≤350HBS）齿轮传动，以
保证齿面接触疲劳强度为主。 闭式硬齿面（硬度＞350HBS）或开式齿轮传
动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
教学内容：
机械基础
一、齿轮传动的类型及特点
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教学内容：
机械基础
按工作条件
按齿廓表面 硬度分
开式齿轮传动
闭式齿轮传动 软齿面齿轮传动(硬度≤350HBS)
硬齿面齿轮传动(硬度≤350HBS)
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教学内容：
机械基础
齿轮传动的特点： 与带传动相比较：齿轮传动具有工作可靠、
机械基础
教学内容：
四、渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数
五个基本参数：齿数Z，模数m（=p/π ）、 压力角α 、齿顶高系数ha*、顶隙系数c*。
标准齿轮：α =20°， ha*=1，c*=0.25，模 数m已经系列化，见表6-1。
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教学内容：
机械基础
五、渐开线直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算
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教学内容：
三、齿轮的加工
机械基础
2、范成法：利用一对齿轮互相啮合时，两轮齿 齿廓互为包络线的原理进行切齿加工
3、根切：根切使齿轮的抗弯强度削弱、承载能 力降低、传动平稳性差，因此应避免根切。避免 根切的标准直齿圆柱齿轮的最少齿数为Zmin=17， 还可采用变位齿轮的加工方法。
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技能训练
机械基础
已知一标准直齿圆柱齿轮的模数m 为3 mm，齿数z为19，求齿轮的各部
分尺寸。
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技能训练
机械基础
解：
（1）分度圆直径： d mz 319 57 mm
（2）基圆直径： db d cos 57cos 20 53.56 mm
960
457.1
114.3
输入功率P （KW）
3.47
3.33
3.17
输入转矩T/(N·m) 34.52
69.6
264.6
传动比i 效率η
2.1
4
0.99X0.99X0.97 0.96
=wk.baidu.com.95
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教学内容：
机械基础
一、齿轮传动的设计
1、主要参数的选择： 齿数Z：先确定小齿轮齿数Z1=20~40，则Z2=iZ1 模数m：一般应保证传递动力齿轮的模数m ≥2mm 齿宽系数ψ d：选择见表6-6，则b2=ψ dd1
校核公式： H 3.52ZE
KT1(u 1) bd12u
≤[ H
]
设计公式：
d1
≥
3
( 3.52Z E
[ H ]
)2
KT1(u 1)
du
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教学内容：
机械基础
五、齿轮传动的强度计算
应用上述公式时应注意以下两点:
(1)两齿轮的齿面接触应力大小相等;
(2)若两轮材料齿面硬度不同，则两轮 的接触疲劳许用应力 [σ H]不同，进行 强度计算时应选用较小值。
教学内容：
机械基础
一、渐开线齿轮正确啮合的条件
条件：模数和压力角分别相等
m1 m2 m
1 2
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机械基础
教学内容：
二、渐开线齿轮连续传动的条件
条件：重合度大于等于1。
α

B1 B2 pb
注意：重合度越大，同时参与啮合的齿轮对数
越多，传动越平稳。
校核公式： F

2KT1 bm2 z1
YFYS
≤[F ]
设计公式：
m≥ 3
2KT1
d z12
YFYS
[ F ]
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教学内容：
机械基础
五、齿轮传动的强度计算
应用上述公式时应注意以下两点:
(1)必须分别校核两齿轮的齿根弯曲疲
劳强度；
(2)在设计计算时，应将两轮的
YF YS
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机械基础
第 二十一 讲
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机械基础
课题：齿轮传动设计（二）
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教学目标：
机械基础
3、理解齿轮传动的受力分析及强度计算公式的含义
2、能说出齿轮常见的失效形式
1、能说出渐开线齿轮正确啮合、连续传动的条件
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机械基础
教学内容：
三、齿轮传动的受力分析
1、啮合点处受到法向正压力Fn作用，可分解
成圆周力Ft和径向力Fr两个分力，大小如下：
Ft

Ft1

Ft2

2T1 d1
Fr Fr1 Fr2 Ft tan
Fn

Fn1

Fn2

Ft
cos
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注意：齿轮传动的失效通常是轮齿的失效。
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教学内容：
机械基础
五、齿轮传动的强度计算
1、轮齿的计算载荷：由于制造误差及工作机的 动力性能和工作载荷的不平稳，会导致齿轮实际 工作时受到的力增大，如下式：
Fnk KFn K为载荷系数，见表6-3
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