齿轮传动 基础知识

什么问题？ 23、试述齿轮传动的设计准则（计算准则） 。 24、 影响齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的主要因素各有哪些？提高接触疲劳强度和 弯曲疲劳强度的主要措施各有哪些？ 25、 按什么原则进行直齿锥齿轮传动的强度计算？直齿锥齿轮传动和直齿圆柱齿轮传动的强 度计算有何异同？ 26、总结直齿、斜齿圆柱齿轮传动受力分析的特点和规律。 27、直齿圆锥齿轮传动受力分析的特点和规律，与圆柱齿轮的受力分析比较有何特点？ 28、直齿圆柱齿轮传动大、小齿轮的接触应力关系如何？弯曲应力关系如何？ 29、斜齿轮和直齿圆锥齿轮的当量齿数如何计算？ 30、设计齿轮传动时，下列参数中哪些应圆整或标准化？哪些应精确计算？ 斜齿轮的模数、齿数、当量齿数、螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿宽。
一、知识点分析
1、齿轮传动的优缺点： (1)、优点：效率高；工作可靠，寿命长；瞬时传动比为常数；结构紧凑；功率和速度范围 很广。 (2)、缺点：精度低时，振动和噪声较大；生产成本较高，制造和安装要求高；不适用于中 心距大的传动。 2、齿轮传动的类型： 按轴的布置方式分：平行轴齿轮传动，相交轴齿轮传动，交错轴齿轮传动 按齿线相对于齿轮母线方向分：直齿，斜齿，人字齿，曲线齿 按齿轮传动工作条件分：闭式传动，开式传动，半开式传动 按齿廓曲线分：渐开线齿，摆线齿，圆弧齿 按齿面硬度分：软齿面(≤350HB） ，硬齿面(>350HB） 3、齿轮传动应满足的基本要求： 传动平稳：要求瞬时传动比不变，尽量减少冲击、振动和噪声； 承载能力高：要求在尺寸小、重量轻的前提下，轮齿的强度高、耐磨性好，在预定的使用 期限内不出现断齿等失效现象。 4、齿轮传动的主要参数： 基本齿廓、模数、中心距、传动比、齿数比、变位系数。 5、齿轮传动的失效形式： 主要有轮齿折断和齿面损伤两大类。分为：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨粒磨 损、齿面塑性流动。 轮齿折断：发生在齿根部位，受拉应力一侧。它是硬齿面闭式齿轮传动和开式齿轮传动的主 要失效形式之一。轮齿折断的类型：疲劳折断和过载折断，全齿折断和局部折断。 齿面点蚀： 发生在节线附近靠近齿根部位的部分表面上。 它是软齿面闭式齿轮传动的主要失 效形式。 齿面胶合：它是高速重载或低速重载齿轮传动的主要失效形式。 磨粒磨损：它是开式齿轮传动的主要失效形式。 6、载荷计算 影响动载荷 KV 大小的主要因素：齿轮的圆周速度、质量、精度等级。齿轮的圆周速度越高， 精度越低，质量越大，动载荷越大。 影响齿间载荷分配系数 Kσ大小的主要因素：轮齿的啮合刚度、基圆齿距误差、跑合量、修 缘量等因素。 7、齿面接触疲劳强度计算 齿面接触疲劳强度计算通常以节点为计算点。齿轮传动的接触疲劳强度取决于齿轮的直径 （或中心距） ；模数大小（轮齿的厚薄）决定了轮齿的弯曲疲劳强度。 重合度系数 Zε考虑重合度对单位齿宽载荷的影响；弹性系数 ZE 考虑弹性模量 E 和泊松比μ 对接触应力的影响；节点区域系数 ZH 用以考虑节点处的齿廓曲率对接触应力的影响；齿形
齿轮传动
本章主要内容是平行轴圆柱齿轮传动， 直齿圆锥齿轮传动设计。 掌握齿轮传动的失效形 式和计算准则，掌握齿轮传动的主要参数及选择，齿轮传动的载荷系数、载荷计算和受力分 析， 掌握圆柱齿轮齿面接触疲劳强度的计算与轮齿弯曲疲劳强度的计算； 了解直齿圆锥齿轮 齿面接触疲劳强度与轮齿弯曲疲劳强度的计算，了解齿轮传动的润滑、效率、结构问题，齿 轮传动的类型及特点。
二、思考题
1、与带传动、链传动比较，齿轮传动有哪些优、缺点？ 2、齿轮传动按不同的分类方法各分为哪几类？ 3、齿轮传动应满足哪些基本要求？ 4、得到硬齿面的热处理方法有哪些？ 5、什么叫软齿面齿轮、硬齿面齿轮？软齿面齿轮传动中，小齿轮的硬度为什么比大齿轮的 硬度高数十个 HB 单位？ 6、斜齿圆柱齿轮传动中，中心距、模数、齿数、螺旋角的关系是什么？ 7、齿面点蚀首先发生在什么部位？为什么？为防止点蚀可采取哪些措施？ 8、轮齿折断有几种？简述齿根疲劳折断的原因及预防措施。 9、什么是收敛性点蚀、扩展性点蚀？设计中要防止哪种点蚀发生？ 10、斜齿圆柱齿轮传动的轴向力方向如何判断？大小（公式）如何计算？ 11、使用系数 KA 和哪些因素有关？ 12、动载荷系数 KV 和哪些因素有关？ 13、Kα、Kβ又和哪些因素有关？ 14、ZE、ZH、Zε、ZN 和哪些因素有关？ 15、YFa、YSa、Yε、Yβ、YN 和哪些因素有关？ 16、小齿轮齿数 z1 如何选择？ 17、汽车自动变速箱的行星齿轮机构中的行星齿轮齿数取 9∼11 个，为什么？ 18、 齿面接触疲劳强度计算中， 为什么要以节点处的齿面接触应力作为齿面接触疲劳强度的 计算应力？ 19、 试述直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度校核公式中各项参数的物理意义； 在齿面接触疲劳 强度计算中，若大小齿轮的许用应力不相等，应代入哪个值计算？ 20、计算一对圆柱齿轮传动的大、小齿轮的接触疲劳强度时，其计算公式是否一样，应注意 什么问题？ 21、试述直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度校核公式中各项参数的物理意义。 22、计算一对圆柱齿轮传动的大、小齿轮的弯曲疲劳强度时，其计算公式是否一样，应注意
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系数 YFa、只取决于轮齿的形状（与齿数 z 和变位 x 系数有关） ，而与模数大小无关。 8、斜齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮齿面不发生疲劳点蚀的条件和直齿圆柱齿轮强度计算公式的推导出发点 相似，但有以下几点不同： 合力 Fn 在法面内垂直于齿面，故啮合点的曲率半径应代以法向 曲率半径ρn1、ρn2；啮合线总长 L 受εα和εβ的共同影响，且随啮合点位置不同而变化； 接触线倾斜有利于提高其疲劳强度，用螺旋角系数 Zβ加以考虑 。 斜齿圆柱齿轮螺旋角的取值范围是β=8°∼25°。 9、直齿圆锥齿轮传动 直齿圆锥齿轮传动的特点： 沿齿宽方向的齿廓大小与其锥顶的距离成正比； 轮齿刚度大 端大，小端小，故沿齿宽方向的载荷分布不均匀；制造精度较低；振动、噪声都较大，故圆 周速度不宜过高。 直齿圆锥齿轮传动的简化计算：将一对直齿圆锥齿轮传动转化为一对当量直齿圆柱齿轮 传动。 用圆锥齿轮齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮代替该锥齿轮， 其分度圆半径即为齿宽中 点处的背锥母线长，模数为齿宽中点的平均模数 mm，法向力即为齿宽中点处的合力 F n。 10、齿轮传动的功率损失主要包括： 啮合中的摩擦损失；油阻损失；轴承中的摩擦损失。