华中科技大学文华学院制造机械设计复习稿全解

3、齿面胶合 4、齿面磨损 5、齿面塑性变形
(二) 设计准则 课本P36
失效形式
齿面间的接触疲劳点蚀 轮齿的弯曲疲劳折断
设计准则
齿面接触疲劳强度条件 H HP 轮齿弯曲疲劳强度条件 F FP
齿面接触疲劳强度—齿轮抵抗齿面疲劳点蚀的能力 齿根弯曲疲劳强度—齿轮抵抗轮齿疲劳折断的能力 具体工作条件下，如何运用上述准则 工作条件 闭式传动 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
● 齿轮材料、热处理方法 选用材料的基本要求，材料的配对，大、小齿轮 齿面硬度的选择
● 直齿及斜齿圆柱齿轮的受力分析 轮齿螺旋线方向的判断，各分力的对应关系及方向 的判断，特别是斜齿轮的轴向力 ● 圆柱齿轮传动的强度条件 齿面接触疲劳强度条件针对齿面点蚀失效， 齿根弯曲疲劳强度条件针对轮齿疲劳折断
● 许用应力 许用应力与材料、齿面硬度、应力循环次数有关 ● 强度条件中的设计参数 z 、d、m、b、ψd、β等的选择及对齿轮传动的影响 ● 设计步骤和方法 设计计算和校核计算，数据处理（圆整或取标准值）， 合理选择齿轮设计参数
r 1 ~ 1
变应力的循环特性: -1 ----对称循环变应力 r = 0 ----脉动循环变应力 +1 ----静应力
静应力是变应力的特例
源自文库
对称循环变应力
脉动循环变应力 静应力
第三章 齿轮传动设计
● 失效形式和设计准则 失效形式类型、产生的原因；设计准则主要针对齿 面疲劳点蚀和轮齿疲劳折断
H Z Z E Z
H
2 KT1 u 1 HP 2 bd1 u
开式齿轮传动 按弯曲强度设计。
其失效形式为磨损，点蚀形 成之前齿面已磨掉。
2KT1 YFa YSa Y m3 2 mm Z1 d FP
模数可适当增大
圆周力
径向力
主动轮上 Ft1 与转向相反 从动轮上 Ft 2 与转向相同
F F lim
(2) 过载折断
H H lim
★ 点蚀是润滑良好的闭式软齿面传动中最常见的失效形式。 ★ 硬齿面齿轮(硬度>350HBS)，其齿面接触疲劳强度高，一般不易出现点 蚀，但由于齿面硬、脆，一旦出现点蚀，它会不断扩大，形成破坏性点蚀。 ★ 开式齿轮传动中，齿面的点蚀还来不及出现或扩展就被磨去，因此一 般不会出现点蚀。
尺寸相同时：
2 KT1 u 1 HP 2 bd1 u
软齿面 (硬度 ≤ 350HBS)
硬齿面 (硬度 > 350HBS)
按齿面接触疲劳强度条件校核
开式传动 磨损轮齿折断
按轮齿弯曲疲劳强度条件设计，适当增大模数，取标准值
齿轮传动设计时，按主要失效形式进行强度计算，确定主要 尺寸，然后按其它失效形式进行必要的校核。
闭式软齿面齿轮传动 按接触强度进行设计，按弯曲强度校核
第二章 机械设计中的约束分析
● 掌握载荷及应力的分类 静载荷、变载荷；静应力、变应力 掌握常见的稳定循环变应力的特性参数：
最大应力
max a m
min
a max min 2
对称循环 脉动循环
最小应力 应力幅 平均应力 循环特征
m
min r max
max min 2
Ft4
Fr4 Fa4
×
n3
n4
一对斜齿轮啮合相当于它们的当量直齿轮啮合
斜齿轮强度计算可转化为当量直齿轮的强度计算 校核式：
H Z E Z H Z Z
d1 3 ( Z H Z E Z Z )2
2 KT1 u 1 HP d u 设计式： 由于 Z H、Kv 比直齿轮小，且 Z 1
闭式硬齿面齿轮传动 按弯曲强度进行设计，按接触强度校核
ZH Z E Z 2 KT u 1 1 d1 3 d u HP
2KT 1 YFa YSa Y FP mm F bmd1
2
m3
2KT1 YFa YSa mm 2 Z1 d FP
左旋齿轮用左手法则
右旋齿轮用右手法则 弯曲四指为转动方向、大指为 Fa1方向
Fa — 决定于齿轮的转向和轮齿的旋向
主、从动轮上各对应力大小相等、方向相反
配对齿轮－旋向相反 Fa1 F× r1 n1 Ft1
×
同轴齿轮－旋向 相同 (非同级齿轮)
Ft2 Fr2
×
Fa2 Fr3
×
n2 Fa3 Ft3
×
由
注意：
2KT1 F YFaYsaY FP bd1m
影响齿根弯曲疲劳强度的主要参数是模数 m m↑ →齿厚 ↑ →截面积↑ →σF ↓ →弯曲强度 ↑ s 配对的大小齿轮的弯曲应力不等
标准齿轮 YFa1 Ysa1 ≠ YFa2 Ysa2
故σF1 ≠ σF2
计算模数时，比较YFa1 Ysa1 /σFP1与YFa2 Ysa2 /σFP2的 大小，代入大值 因σF1＞σF2，且小齿轮应力循环次数多，故 小齿轮的材料应选好些，齿面硬度稍高些
斜齿轮正确啮合条件： m1 m2 1 2
1 2 且旋向相反
斜齿圆柱齿轮受 力的方向 课本P74 习题3-2
圆周力： 主动轮上 Ft1 与转向相反 从动轮上 Ft 2 与转向相同 径向力： Fr1 和 Fr 2 指向各自的轮心 轴向力： 主动轮上 Fa1 用左右手法则判定
同直齿轮
第三章 齿轮传动设计
按 装 置 型 式 分
闭式传动 —封闭在箱体内，润滑条件好，适于重
要应用。
—外露，灰尘，润滑较差，易磨损， 适于低速传动。
开式传动
硬齿面 —齿面硬度大于HBS350
软齿面 —齿面硬度小于HBS350
齿轮传动的失效形式及设计准则
(一) 失效形式
1、轮齿折断 (1) 疲劳折断
2、齿面疲劳点蚀
Fr1 和 Fr 2 指向各自的轮心
主、从动轮上各对应力 大小相等、方向相反
由 Z Z Z 2KT1 (u 1) H E H HP 2
注意：
bd1 u
一对相啮合的齿轮，其接触应力是相等的， σHP 取小值。 许用接触应力一般不等， 齿面接触疲劳强度主要取决于分度圆直径 d σH 越小, 接触强度 越大 d 越大， 模数的大小对接触强度无直接影响