第06章 齿轮传动设计a-浙江大学-机械设计基础课件

Fn
2 KT1YFS bm 2 z1
[ F ]( M Pa )
m 3 2 KT1 ( YFS ) (m m )
d
z
2 1
[ F ]
F1
αF
Fn
F2 hF
30º30º
SF
其中的YFS称为复合齿形系数， 由当量齿数与变位系数查图5-30得到。 rb
O
§6-5 直齿圆柱齿轮的强度计算
齿轮传动强度公式的应用及主要参数选择原则：
措施： 1.提高齿面硬度 2.减小齿面粗糙 度 3.增加润滑油粘 度 4.加抗胶合添加
§6-1 轮齿传动的特点与失效形式
失效形式
轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损
措施： 1.减小齿面粗糙度 2.改善润滑条件
§6-1 轮齿传动的特点与失效形式
失效形式
轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损
齿面塑性变形
Fnc KFn 2KT1 / d1 cos
α ω2
(从动)
d2 2 Fn
N2 α
Fnc
d1
T1 2
t N1
α ω1
O1(主动)
α
Fr
Fn N2 α
c Ft
T1
d1 2
α ω1
(主动) O1
§6-5 直齿圆柱齿轮的强度计算
赫兹公式： H
11
Fn •
1 2
b
1
2 1
12 2
E1
E2
“+”用于外啮合，“-”用于内啮合
§6-5 直齿圆柱齿轮的强度计算
代入赫兹公式：
H
1
•
11 22 1 2
E1
E2
ZEZH
( u 1) 2 KT1
u
b
d
2 1
2 •
sin cos
( u 1) 2 KT1
u
bd
2 1
齿面接触强度校核公式：
ZEZH
( u 1) 2 KT1
u
b
d
2 1
[ H ]( M Pa )
国标GB10095-88对齿轮副规定了12个精度等级。其 中1级最高，12级最低，常用6~9级精度。
按照误差特性及它们对传动性能的影响，将齿轮的 各项公差分成三组，分别反映传动准确性，传动平稳性 和载荷分布均匀性。
§6-3 齿轮传动的精度
齿轮精度的选用原则：
1)分度机构等应以传动准确性(第Ⅰ公差组)为主；
1)软齿面(<350HBS)闭式传动，齿面点蚀是主要失效 形式，应按接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。
2)硬齿面或铸铁齿轮闭式传动，轮齿折断是主要失效 形式，应按齿根弯曲强度设计，再按接触强度校核。
3)开式传动，轮齿折断与磨损是主要失效形式，可按 齿根弯曲强度设计，但应降低许用应用应用20~50%。
t
O2
α ω2
(从动)
d2 2
P
2
N2 αt
∵ 1 N 1P
d1 sin
2
2 N 2P
d2 sin
2
N1 1
d1 T1 2
记齿数比 u= z2/z1 = d2/d1≥1
α ω1 O1 (主动)
得:
1 1 (2 1 ) 2(d2 d1 ) u 1 2
1 2
12
d1d2 sin
u d1 sin
§6-1 轮齿传动的特点与失效形式
特点：
①传动比准确、传动平稳。
②圆周速度大，高达300 m/s。
③传动功率范围大，从几瓦到10万千瓦。
④效率高、使用寿命长、工作安全可靠。
⑤可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。
⑥精度要求高，加工成本高、不宜远距传动。
工 作
开式传动： 裸露、灰尘、易磨损，用于低速传动。
4)当接触强度是主要因素时，mz1起作用，应取z1大些； 当弯曲强度是主要因素时，m2z1起作用，应取z1 小些。
5)齿宽系数取决于齿轮的硬度及其在轴上的布置形式 ， 对于软齿面及对称布置可取大些，具体参照表5-9 。
6 齿轮传动设计
§6-1 轮齿传动的特点与失效形式 §6-2 齿轮材料及热处理 §6-3 齿轮传动的精度 §6-4 直齿圆柱齿轮的受力分析 §6-5 直齿圆柱齿轮的强度计算
§6-5 直齿圆柱齿轮的强度计算
引入齿宽系数 d b /d1 ，可得接触强度设计公式：
d1
3
( Z EZH
[ H ]
)2
( u 1) u
2 KT1 (m m )
d
对于一对钢制标准直齿圆柱齿轮，有：
Z E 189.8( M Pa )
Z H 2.5
§6-5 直齿圆柱齿轮的强度计算

齿根弯曲强度较核与设计公式分别为：
措施： 1.提高齿面硬度 2.增加润滑油粘度
主动齿
从动齿
§6-2 齿轮材料及热处理
优质碳素钢 中碳合金钢 低碳合金钢
常用材料 氮化钢 铸钢 铸铁 塑料
正火 调质 淬火 渗碳 渗氮 √√√ √√ √ √ √
§6-3 齿轮传动的精度
制造误差对齿轮传动产生影响：
1)转角与理论不一致，影响传动准确性； 2) 瞬时传动比不恒定，出现速度波动，引起震动、 冲击和噪音，影响传动平稳性； 3) 齿向误差导致轮齿上载荷分布不均匀，使轮齿寿 命缩短，影响载荷分布均匀性。
形 式
闭式传动： 润滑良好、用于高速或重要传动。
§6-1 轮齿传动的特点与失效形式
轮齿折断 失效形式
措施： 1.提高齿根弯曲强度 2.改进热处理方式
§6-1 轮齿传动的特点与失效形式
轮齿折断 齿面点蚀 失效形式
措施： 1.提高齿面接触强度 2.增加润滑油粘度
§6-1 轮齿传动的特点与失效形式
轮齿折断 齿面点蚀 失效形式 齿面胶合
2)高速齿轮传动以传动平稳性(第Ⅱ公差组)为主；
3)重载齿轮传动以载荷分布均匀性(第Ⅲ公差)为主 ；
4)主要公差组通常比其它公差组高出一个级别。
§6-4 直齿圆柱齿轮的受力分析
齿轮上的作用力：
O2
O2
圆周力：
F t
2T1 d1
径向力： Fr Fttg
t
法向力： Fn Ft/cos N1
计算载荷：