最新《机械设计基础》第五版第十一章119直齿圆锥齿轮传动10
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潘存云教授研制
e
潘存云教授研制
圆柱齿轮e < 2 mt 或 d<1.8d轴
潘存云教授研制
e
圆锥齿轮：e <1.6 mt
圆柱齿轮轴 2. 实心齿轮 (da≤150~200mm)
圆锥齿轮轴
3. 腹板式齿轮
潘存云教授研制
da ds
dh
d
δ 斜度1:10
潘存云教授研制
d0
潘存云教授研制
c
b lh
dh=1.6 ds ; lh=(1.2.~1.5) ds ,并使lh ≥b c=0.3b ; δ=(2.5.~4) mn ,但不小于8 mm d0和d按结构取定，当d 较小时可不开孔
2
au13
30H5
KT1
au
mm
2.确定以下程序
解：
B.解题程序: 2.确定以下程序:
一、选材，确定许用应力 1. 材料配对原则:小齿轮的好于大齿轮的,或
大小齿轮材料相同,齿面硬度拉开,差值20~50; 2. P166 表11-1: 小齿轮用40MnB,调质,HBS=240~280,取中值HBS1=260;
方法：经验设计为主 即在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方
法，使用要求及经济性等各方面因素的基础上，按齿 轮的直径大小，选定合适的结构形式，再根据推荐的 经验数据进行结构尺寸计算。
一、常见的结构形式 1. 齿轮轴
直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直 径与轴径接近时，可以将齿轮与轴做 成一体，称为齿轮轴。否则可能引起 轮缘断裂。
油池润滑
采用惰轮的油池润滑 喷油润滑
高速齿轮传动采用喷油润滑的理由： 1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区；
2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能； 3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。
润滑剂的选择： 齿轮传动常用的润滑剂为润滑油或润滑脂。 选用时，
应根据齿轮的工作情况（转速高低、载荷大小、环境 温度等），选择润滑剂的粘度、牌号。
设计该高速级齿轮传动。
i12
P1=17
n1=745 =1
解：
A.分析:
1.该减速机为一般闭式斜齿轮传动,所以设计为软齿面;
2.故设计准则：用齿面接触疲劳强度公式设计中心距a:
au13
30H52
KT1
au
mm
用齿根弯曲强度校核:
F1.6Kb1 Y T m n 2F zc 1 osF
解：
B.解题程序: 1.分析公式中各项参数、系数；
MP
FK b t1 Y F F m m Y a Sa bK m m (1 t1 Y F F 0 Y .5 a SR a ) [F ]
M
FK b t1 Y F F m m Y a Sa bK m m (1 t1 Y F F 0 Y .5 a SR a ) [F ]
M
代入得设计公式：
《机械设计基础》第五 版第十一章119直齿圆
锥齿轮传动10
设：齿宽中点分度圆直径dm1
Fn1 的分解（二次投影法）
沿三个方向 分解法向力Fn
dm1 2
Fn
n1 δ 0 T1
直齿圆锥齿轮
平面法表示各分力的方向
判断出：n2 的回转方向；
齿轮1受力： Ft1 Fr1 Fa1
z1
齿轮2受力： Ft2 Fa2 Fr2
3. 腹板式齿轮
δ 斜度1:10
da ds
dh
潘存云教授研制
适用于中型尺 寸的齿轮。
潘存云教授研制
c
b lh
dh=1.6 ds ; lh=(1.2.~1.5) ds ,并使lh ≥b c=0.3b ; δ=(2.5.~4) mn ,但不小于8 mm d0和d按结构取定。
4. 轮辐式齿轮(da >500mm) 铸造
HZEZH u(b 12(1 d10 )3.5 K RtF 1 )H
设计计算公式：
d13 (ZEZ HH )2Ru(14K0.15TR)2
11-10 齿轮的构造
由强度计算只能确定齿轮的主要参数： 如齿数z、模数m、齿宽B、螺旋角b、分度圆直径d 等。
齿轮结构设计的内容： 确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小
齿轮传动润滑油粘度荐用值 见表11--8
齿轮传动的效率 齿轮传动的损耗：
啮合中的摩擦损耗； 搅动润滑油的油阻损耗； 轴承中的摩擦损耗。
表11-9 齿轮传动的平均效率
传动装置
6级或7级精度 的闭式传动
8级精度的 闭式传动
开式传动
圆柱齿轮
0.98
圆锥齿轮
0.97
0.97
0.95
0.96
0.93
例题11-1：已知某两级斜齿圆柱齿轮减 速机，用电动机驱动，单向工作，载 荷中等冲击，其高速级传动比i12=3.7, n1=745r/min ,功率P1＝17KW。
Fa2
Ft1
因为两轴垂直，所以：
Ft2 = - Ft1 Fr 1 = - Fa2 Fa1 = - Fr2
n1
z2
Fr2
Fa1
n2
Fr1 Ft2
二、齿根弯曲疲劳强度计算
一对直齿圆锥齿轮传动与其当量齿轮的强度近似相等。可
直接套用直齿轮的计算公式，代入当量齿轮参数。
Fb 2K m d 1 1 m Y T m F2 bK m 2m 1 Y T zF 1[ F]
三、齿面接触疲劳强度计算
直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度，仍按齿宽 中点处的当量圆柱齿轮计算。来自综合曲率为：11
v1
11
v 2
2
2
dv1si n uvdv1s
i 1n d2mc1soisn1 (1u1v)
利用赫兹公式，并代入齿宽中点处的当量齿轮相应参数，可得锥齿轮齿面接触疲劳强度计算公式如下：
校核计算公式：
大齿轮 ZG35SiMn,调质,HBS=200~250,取中值HBS2=225; (注：用45号钢即可；这里取材与例11-1相同，是为了与例11-1
潘存云教授研制
da ds
dh
δ
斜度1:20
lh
潘存云教授研制
c b
e e h1
s
h
2
这种结构适用于大型尺寸的齿轮。
11-11 齿轮传动的润滑和效率
齿轮传动时，齿面间产生摩擦和磨损，增加能量消耗。 润滑的目的：减少摩擦磨损、散热和防锈蚀。 润滑方式：开式及半闭式或低速齿轮传动常采用人工定期 润滑。可用润滑油或润滑脂。 闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度v确定。 当v ≤ 12 m/s时，采用油池润滑。 当v ＞ 12 m/s时，采用油泵喷油润滑。
m3
4K1T
Rz12(10.5R)
YFY aSa
u21 F
计算所得模数me ,应圆整为标准值 锥齿轮模数（GB12368-90） mm
… 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 6 6.5 7 8 9 10…
e
潘存云教授研制
圆柱齿轮e < 2 mt 或 d<1.8d轴
潘存云教授研制
e
圆锥齿轮：e <1.6 mt
圆柱齿轮轴 2. 实心齿轮 (da≤150~200mm)
圆锥齿轮轴
3. 腹板式齿轮
潘存云教授研制
da ds
dh
d
δ 斜度1:10
潘存云教授研制
d0
潘存云教授研制
c
b lh
dh=1.6 ds ; lh=(1.2.~1.5) ds ,并使lh ≥b c=0.3b ; δ=(2.5.~4) mn ,但不小于8 mm d0和d按结构取定，当d 较小时可不开孔
2
au13
30H5
KT1
au
mm
2.确定以下程序
解：
B.解题程序: 2.确定以下程序:
一、选材，确定许用应力 1. 材料配对原则:小齿轮的好于大齿轮的,或
大小齿轮材料相同,齿面硬度拉开,差值20~50; 2. P166 表11-1: 小齿轮用40MnB,调质,HBS=240~280,取中值HBS1=260;
方法：经验设计为主 即在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方
法，使用要求及经济性等各方面因素的基础上，按齿 轮的直径大小，选定合适的结构形式，再根据推荐的 经验数据进行结构尺寸计算。
一、常见的结构形式 1. 齿轮轴
直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直 径与轴径接近时，可以将齿轮与轴做 成一体，称为齿轮轴。否则可能引起 轮缘断裂。
油池润滑
采用惰轮的油池润滑 喷油润滑
高速齿轮传动采用喷油润滑的理由： 1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区；
2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能； 3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。
润滑剂的选择： 齿轮传动常用的润滑剂为润滑油或润滑脂。 选用时，
应根据齿轮的工作情况（转速高低、载荷大小、环境 温度等），选择润滑剂的粘度、牌号。
设计该高速级齿轮传动。
i12
P1=17
n1=745 =1
解：
A.分析:
1.该减速机为一般闭式斜齿轮传动,所以设计为软齿面;
2.故设计准则：用齿面接触疲劳强度公式设计中心距a:
au13
30H52
KT1
au
mm
用齿根弯曲强度校核:
F1.6Kb1 Y T m n 2F zc 1 osF
解：
B.解题程序: 1.分析公式中各项参数、系数；
MP
FK b t1 Y F F m m Y a Sa bK m m (1 t1 Y F F 0 Y .5 a SR a ) [F ]
M
FK b t1 Y F F m m Y a Sa bK m m (1 t1 Y F F 0 Y .5 a SR a ) [F ]
M
代入得设计公式：
《机械设计基础》第五 版第十一章119直齿圆
锥齿轮传动10
设：齿宽中点分度圆直径dm1
Fn1 的分解（二次投影法）
沿三个方向 分解法向力Fn
dm1 2
Fn
n1 δ 0 T1
直齿圆锥齿轮
平面法表示各分力的方向
判断出：n2 的回转方向；
齿轮1受力： Ft1 Fr1 Fa1
z1
齿轮2受力： Ft2 Fa2 Fr2
3. 腹板式齿轮
δ 斜度1:10
da ds
dh
潘存云教授研制
适用于中型尺 寸的齿轮。
潘存云教授研制
c
b lh
dh=1.6 ds ; lh=(1.2.~1.5) ds ,并使lh ≥b c=0.3b ; δ=(2.5.~4) mn ,但不小于8 mm d0和d按结构取定。
4. 轮辐式齿轮(da >500mm) 铸造
HZEZH u(b 12(1 d10 )3.5 K RtF 1 )H
设计计算公式：
d13 (ZEZ HH )2Ru(14K0.15TR)2
11-10 齿轮的构造
由强度计算只能确定齿轮的主要参数： 如齿数z、模数m、齿宽B、螺旋角b、分度圆直径d 等。
齿轮结构设计的内容： 确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小
齿轮传动润滑油粘度荐用值 见表11--8
齿轮传动的效率 齿轮传动的损耗：
啮合中的摩擦损耗； 搅动润滑油的油阻损耗； 轴承中的摩擦损耗。
表11-9 齿轮传动的平均效率
传动装置
6级或7级精度 的闭式传动
8级精度的 闭式传动
开式传动
圆柱齿轮
0.98
圆锥齿轮
0.97
0.97
0.95
0.96
0.93
例题11-1：已知某两级斜齿圆柱齿轮减 速机，用电动机驱动，单向工作，载 荷中等冲击，其高速级传动比i12=3.7, n1=745r/min ,功率P1＝17KW。
Fa2
Ft1
因为两轴垂直，所以：
Ft2 = - Ft1 Fr 1 = - Fa2 Fa1 = - Fr2
n1
z2
Fr2
Fa1
n2
Fr1 Ft2
二、齿根弯曲疲劳强度计算
一对直齿圆锥齿轮传动与其当量齿轮的强度近似相等。可
直接套用直齿轮的计算公式，代入当量齿轮参数。
Fb 2K m d 1 1 m Y T m F2 bK m 2m 1 Y T zF 1[ F]
三、齿面接触疲劳强度计算
直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度，仍按齿宽 中点处的当量圆柱齿轮计算。来自综合曲率为：11
v1
11
v 2
2
2
dv1si n uvdv1s
i 1n d2mc1soisn1 (1u1v)
利用赫兹公式，并代入齿宽中点处的当量齿轮相应参数，可得锥齿轮齿面接触疲劳强度计算公式如下：
校核计算公式：
大齿轮 ZG35SiMn,调质,HBS=200~250,取中值HBS2=225; (注：用45号钢即可；这里取材与例11-1相同，是为了与例11-1
潘存云教授研制
da ds
dh
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斜度1:20
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潘存云教授研制
c b
e e h1
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2
这种结构适用于大型尺寸的齿轮。
11-11 齿轮传动的润滑和效率
齿轮传动时，齿面间产生摩擦和磨损，增加能量消耗。 润滑的目的：减少摩擦磨损、散热和防锈蚀。 润滑方式：开式及半闭式或低速齿轮传动常采用人工定期 润滑。可用润滑油或润滑脂。 闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度v确定。 当v ≤ 12 m/s时，采用油池润滑。 当v ＞ 12 m/s时，采用油泵喷油润滑。
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Rz12(10.5R)
YFY aSa
u21 F
计算所得模数me ,应圆整为标准值 锥齿轮模数（GB12368-90） mm
… 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 6 6.5 7 8 9 10…