(精选)第10章 齿轮传动

t2
§10-4（受力分析）
d d 1
2
Fr1 Ft1 tan Fr2
注意： T1

9.55 106
P1 n1
Fn1

Ft1 cos

2T1 d1 cos

2T1 d b1
Fn2
方向 Ft ——主反从同 Fr ——永朝轮心
O1
d1
T1
Fr1
Fn1
Ft2
α Ft1
Fn2
Fr2
目的：防止疲劳折断轮齿
强度条件： Fmax F
22
齿形系数
YF
，物理意义——力作用在齿顶时，齿的
a
§10-5（齿形系数）
几何形状对弯曲应力的影响。
YFa

6(
hF m
)
cos

F

sF
2

cos
第11章 齿轮传动
§11-1 齿轮传动的失效形式和设计准则 §11-2 齿轮的材料、热处理及结构 §11-3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 §11-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §11-5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 §11-6 直齿圆锥齿轮传动的强度计算
1
§11-2 齿轮传动的失效形式和设计准则
磨粒磨损(不完善) 磨损，将模数加大10～20%。 15
失效形式
设计准则
齿面间的接触疲劳点蚀 齿面接触疲劳强度条件 H H 轮齿的弯曲疲劳折断 轮齿弯曲疲劳强度条件 F F
具体工作条件下，如何运用上述准则
工作条件
软齿面 (硬度 ≤ 350HBS) 闭式传动 硬齿面 (硬度 > 350HBS)
5
3.齿面点蚀
原因：
齿面在反复接触应力作用下，产生疲劳裂纹，随着 应力循环次数增加，疲劳裂纹扩展，进而脱落，形成小 坑，零件表面出现麻点。
6
点蚀发生在节线附近靠齿根面上。
§10-2（点蚀）
原因： （1）受力大、综合曲率半径较小； （2）相对滑动速度低，不易形成润 滑油膜。
点蚀是闭式传动的主要失效形式,开式传动没有点蚀现象。
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§11-3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷
一.受力分析
§10-4（一.受力分析）
已知：P1，n1，齿轮的几何尺寸。 求：齿轮的受力？（大小、方向、作用点）
假设：
（1）以节点进行分析，不计摩擦力。 （2）以集中载荷代替分布载荷，力
集中作用在齿宽中点。
18
Fn1
2T 2T 1
2
F F t1
措施：（1）提高齿面硬度，降低表面粗糙度； （2）增大综合曲率半径（加大齿轮直径等）； （3）注意润滑油的粘度。
7
4.齿面胶合
原因
§10-2（胶合）
胶合易发生在齿顶与齿根处。
措施：（1）减小相对滑动速度；
（2）合理选择齿轮副材料；
（3）用抗胶合润滑油；
（4）减小表面粗糙度。
8
弹性力学中的赫兹理论(Hertz)：
O2
19
二.计算载荷
载荷系数
名义力Fn
计算载荷 Fnc K Fn
影响因素：
1）外部附加动载荷—原动机、工作机的性能 2）内部附加动载荷—加工误差引起基节不等 3）各对齿载荷分配不均—弹性变形、制造误差 4）载荷沿齿宽分布不均—变形及制造安装误差
载荷系数 K 按表11－3选取。
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§11-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
主动
r Vk1 r V12
r Vk2
被动
12
5.齿面塑变
原因
§10-2（齿面塑变）
措施:（1）提高齿面硬度； （2）提高润滑油粘度等。
13
齿轮的失效形式：
弯曲折断
齿面wk.baidu.com蚀
。。。 。
胶合
塑性变形
齿面磨损
主动
被动
被动
主动
几种形式？ 发生部位？
相对滑动方向
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三.设计准则
§10-2（三.设计准则）
齿面点蚀——齿面接触疲劳强度；
一.齿面接触疲劳强度计算
强度条件：Hmax [H ]
H ZEZH
2KT1 bd12

u 1 u


H

——校核式
令：
b d1

d——齿宽系数，P175/表11-6
3
d1
KT1
d

u
1 u


ZEZH
H
2
——设计式
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注意：
（1）H1 H2?
§2-4（接触强度）
F
ρ1
σHmax
B ρ2
双齿啮合区 高点（上界点）
节点P
单齿啮合区 低点（下界点）
σ H max

F
1 /ρΣ
πB 1μ12 1μ22
σH
E1
E2
ρΣ——综合曲率半径
1 ρΣ
ρ1 1
ρ1 2
9
相对滑动
O1
v2 vS v1
O2
10
相对滑动
主动
被动
11
相对滑动速度
开式传动
设计准则 按齿面接触疲劳强度条件设计 按轮齿弯曲疲劳强度条件校核 按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 按齿面接触疲劳强度条件校核
按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 后将m增大（10－20）％
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§11-2 齿轮的材料、热处理及结构
§10-3（一.齿轮的材料）
注意： 为了减小胶合的危险，软齿面配
对齿轮要有硬度差： HBS1=HBS2+(20～50）。
一.工作情况分析
§10-2（一.工作情况分析）
O1
双齿啮合区 高点（上界点）
节点P
单齿啮合区 低点（下界点）
v2 vS v1
O2
2
二.失效形式
§10-2（二.失效形式，折断）
1.齿折断——体失效
原因：齿根弯曲强度不足。 裂纹始于齿根受拉侧。
疲劳折断 过载折断
3
全齿折断——齿宽小的直齿轮 局部折断——齿宽大的直齿轮或斜齿轮
措施：（1）改变材料及热处理，提高弯曲强度； （2）减小齿根应力集中( r， Ra，强化处理)； （3）提高轮芯韧性； （4）减小偏载，增大轴及支承刚度。
4
2.齿面磨损（磨粒磨损）§1—0-2（磨—损、点蚀面） 失效
原因
是开式传动的主要失效形式。
措施：（1）提高齿面硬度； （2）将开式改为闭式； （3）经常换油。
H1 H2 ?
H ZEZH
2KT1 bd12

u 1 u


H

大、小齿轮接触强度不同
（2）公式中以T1代入，H T1
（3）影响 H 的几何因素
d1(d2或a；与m、Z单项无关) b
（4）设计式中： H minH1,H2
二.齿根弯曲疲劳强度计算
齿折断——齿根弯曲疲劳强度（此书叫轮齿弯曲强度）
1.闭式传动 软齿面(HBS≤350)
齿折断 点蚀 胶合(不完善)
按齿面接触疲劳强 度设计，再校核齿 根弯曲疲劳强度。
硬齿面( HBS>350) 2.开式传动
齿折断 点蚀 胶合(不完善)
按齿根弯曲疲劳强 度设计，再校核齿 面接触疲劳强度。
齿折断
只进行弯曲疲劳强度设计，考虑