齿轮传动-直接啮合传动-机械设计-课件-10资料
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比较，取大值代入公式计算
三、齿面接触疲劳强度计算 1.理论依据：弹性力学赫兹公式 （H.Hertz）
⑷两轮弯曲强度要分别计算 原因：①Z1 ≠ Z2，则 YFa≠YFa
②材料不同，则 F1 F2
校核：
F1
KFt bm
Y Y Fa1 Sa1
F1
F2
Y Y Fa2 Sa2 F1
Y Y Fa1 Sa1
F2
设计： Y Y Fa1 Sa1 与 YFa2YSa2
F1 F2
②单齿对 双齿对变换 ⑵减轻措施
①提高制造精度 ②降低圆周速度（减小直径） ③齿顶修缘
KV根据精度等级，圆周速度查图10-8
3.齿向载荷分配系数K
原因：多对齿啮合，由于齿距误差及 弹性变形，造成载荷不是均匀 分配的。
对于一般齿轮传动K查表10-3确定：
4.齿向载荷分布系数K ⑴原因：①轴承非对称布置
F0
M W
pca cos
1 s2
h
KFt bm
6Kh cos
K
2 s
c
os
F
6
设h Khm, S Ksm
pca
Kp
KFn b
KFt
b cos
齿形系数：YSa
F
F0 YSa
KFtYFaYSa bm
F
设齿宽系数： b d1 , m d1 Z1
Ft 2T1 d1
⑴校核公式
F
计算方法： 闭式传动： ①软齿面组合（软硬齿面组合） HBS350
按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲 疲劳强度校核 注意：硬度差HBS =30∼50 ②硬齿面组合： HBS350 按齿根弯曲疲劳强度设计，按齿面接触疲 劳强度校核，注意：硬度一样 开式（半开式）传动：磨损后轮齿折断， 不会发生齿面点蚀， 仅按齿根弯曲疲劳强度计算。
3、齿面点蚀：闭式、润滑良好
（1）部位：节线处靠近根部 （2）原因：
①一对齿啮合 ②相对滑动速度低、不易形成油膜 （3）防止措施： ①合理润滑 ②提高齿面硬度
4、齿面胶合：高速、重载、润滑不良
（1）部位：齿面沿相对滑动方向，胶合线 （2）原因：
①瞬时温度高，产生“咬焊”， 并沿相对滑动方向撕破
二、分类 按结构型式分： 开式： 敞开，润滑不良、易磨损； 半开式：防护罩，润滑、密封不完善； 闭式： 封闭箱体，润滑密封好。
§10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则 一、失效形式（五种）： 部位、原因、防止措施
1.轮齿折断：轮齿：悬臂梁
(1)部位：根部 受周期性弯曲变应力 单向传动：脉动 双向传动：对称
②轴、轴承变形
③齿轮制造、安装误差
⑵减轻措施: ①对称布置，避免悬臂布置 ②增大轴、轴承刚度 ③限制齿轮速度 ④齿轮修缘 (鼓形齿)
K H 查表10-4
(轴承布置，精度，b，d )
K F 查图10-13
(根据 KH , b h )
§10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 大小
一、齿轮的受力分析 方向
(2)类型及原因 ①疲劳折断：变应力、应力集中。 ②过载折断：过载折断、冲击、磨损。 ③局部折断：写齿轮、制造、安装误差
(3)防止措施 ①减小应力集中：圆角、光洁度 ②根部强化处理 ③增大支承刚度 ④轮齿芯部韧性
2、齿面磨损：开式
（1）部位：工作面 （2）原因：
①润滑不良、 ②磨料落入工作面 （3）防止措施： ①改开式为闭式 ②改善润滑条件 ③提高齿面硬度和光洁度
§10-4齿轮传动的计算载荷 齿面接触线上的平均载荷：p Fn
L
计算载荷：考虑原动机、工作机载荷变化、 轮齿制造误差的影响
pca Kp K K A Kv K K
1.使用系数KA：外部附加动载荷 （原动机、工作机的变化），表10-2
2.动载系数Kv：内部附加动载荷 ⑴原因：
①制造安装误差造成 pb1 pb2
已知：齿轮转向， 主、从动轮
F n Ft Fr
圆周力：Ft1
2T1 d1
Ft2
Baidu Nhomakorabea
方向 主动轮：与n1反向
从动轮：与n1同向
径向力：Fr1 Ft1tg Fr2
方向：指向各自轮心
二、齿根弯曲疲劳强度计算
1.理论依据：悬臂梁 2.强度条件：
一般按照全部载荷作用于齿顶来 计算齿根的弯曲强度。
理论弯曲应力：F0
2KT1YFaYSa
d m3Z12
F
(MPa)
⑵设计公式
m
3
2KT1
d Z12
YFaYSa
F
(mm)
公式分析
⑴
F
1 bm
b受K限制不能太大，
弯曲强度主要取决于m，
m ，弯曲强度
⑵YFa 只与轮齿的齿廓形状有关，而 与齿的大小(模数)无关， YFa小 则抗弯曲强度高，表10-5。
⑶ 应力校正系数YSa为考虑齿根过渡 ` 圆角所引起的应力集中影响， 表10-5。
第十章 齿轮传动（直接啮合传动）
§10-1 概述
基本参数:
m、Z、
、h
、c *
*
a
几何尺寸: d、da、df、db h、ha、hf p、s、e
b、a
一、齿轮传动的特点
优点：1、i=c 2、结构紧凑
3、 高，=0.95~0.98
4、工作可靠，寿命长
缺点：1、制造安装要求高、价格高 2、a小，不适宜远距离传动
§10-3齿轮的材料
基本要求：齿面要硬，齿芯要韧。 一、 钢 1. 锻钢(尽量采用):含碳量(0.15~0.6)%的
碳钢或合金钢 ①一般应用：中速、中载、中等精度
软齿面，精度：7级、8级
45、40Cr等调质、常化(正火)处理 HBS =30∼50 (等强度)
②重要应用：高速、重载、精密 硬齿面，硬度相同
40Cr
等表面淬火
35CrAlA 38CrMoAlA
氮化
20Cr,20CrMnTi 等渗碳淬火
2.铸钢：大齿轮 ZG310-570 退火、 常化 ZG340-640
二、铸铁：低速、轻载、工作平稳 灰铸铁：HT250, HT300, HT350 球墨铸铁：QT500-5, QT600-2
三、非金属材料：高速，轻载，精度不高。 小齿轮：夹布塑胶、尼龙 大齿轮：钢或铸铁
②冷胶合：低速、重载的重型 齿轮传动
（3）防止措施： 采用抗胶合油，加极压添加剂
5、 塑性变形：硬度低
（1）类型 ①滚压塑变：摩擦力作用，沿 滑动速度方向产生塑性变形
②锤击塑变：过大冲击产生塑性变形
（2）防止措施 ①提高识别硬度和光洁度 ②采用粘度高的润滑油，加极压添加剂
二、设计准则：目前成熟的有两种 1、齿根弯曲疲劳强度：针对轮齿折断 2、齿面接触疲劳强度：针对齿面点蚀
三、齿面接触疲劳强度计算 1.理论依据：弹性力学赫兹公式 （H.Hertz）
⑷两轮弯曲强度要分别计算 原因：①Z1 ≠ Z2，则 YFa≠YFa
②材料不同，则 F1 F2
校核：
F1
KFt bm
Y Y Fa1 Sa1
F1
F2
Y Y Fa2 Sa2 F1
Y Y Fa1 Sa1
F2
设计： Y Y Fa1 Sa1 与 YFa2YSa2
F1 F2
②单齿对 双齿对变换 ⑵减轻措施
①提高制造精度 ②降低圆周速度（减小直径） ③齿顶修缘
KV根据精度等级，圆周速度查图10-8
3.齿向载荷分配系数K
原因：多对齿啮合，由于齿距误差及 弹性变形，造成载荷不是均匀 分配的。
对于一般齿轮传动K查表10-3确定：
4.齿向载荷分布系数K ⑴原因：①轴承非对称布置
F0
M W
pca cos
1 s2
h
KFt bm
6Kh cos
K
2 s
c
os
F
6
设h Khm, S Ksm
pca
Kp
KFn b
KFt
b cos
齿形系数：YSa
F
F0 YSa
KFtYFaYSa bm
F
设齿宽系数： b d1 , m d1 Z1
Ft 2T1 d1
⑴校核公式
F
计算方法： 闭式传动： ①软齿面组合（软硬齿面组合） HBS350
按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲 疲劳强度校核 注意：硬度差HBS =30∼50 ②硬齿面组合： HBS350 按齿根弯曲疲劳强度设计，按齿面接触疲 劳强度校核，注意：硬度一样 开式（半开式）传动：磨损后轮齿折断， 不会发生齿面点蚀， 仅按齿根弯曲疲劳强度计算。
3、齿面点蚀：闭式、润滑良好
（1）部位：节线处靠近根部 （2）原因：
①一对齿啮合 ②相对滑动速度低、不易形成油膜 （3）防止措施： ①合理润滑 ②提高齿面硬度
4、齿面胶合：高速、重载、润滑不良
（1）部位：齿面沿相对滑动方向，胶合线 （2）原因：
①瞬时温度高，产生“咬焊”， 并沿相对滑动方向撕破
二、分类 按结构型式分： 开式： 敞开，润滑不良、易磨损； 半开式：防护罩，润滑、密封不完善； 闭式： 封闭箱体，润滑密封好。
§10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则 一、失效形式（五种）： 部位、原因、防止措施
1.轮齿折断：轮齿：悬臂梁
(1)部位：根部 受周期性弯曲变应力 单向传动：脉动 双向传动：对称
②轴、轴承变形
③齿轮制造、安装误差
⑵减轻措施: ①对称布置，避免悬臂布置 ②增大轴、轴承刚度 ③限制齿轮速度 ④齿轮修缘 (鼓形齿)
K H 查表10-4
(轴承布置，精度，b，d )
K F 查图10-13
(根据 KH , b h )
§10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 大小
一、齿轮的受力分析 方向
(2)类型及原因 ①疲劳折断：变应力、应力集中。 ②过载折断：过载折断、冲击、磨损。 ③局部折断：写齿轮、制造、安装误差
(3)防止措施 ①减小应力集中：圆角、光洁度 ②根部强化处理 ③增大支承刚度 ④轮齿芯部韧性
2、齿面磨损：开式
（1）部位：工作面 （2）原因：
①润滑不良、 ②磨料落入工作面 （3）防止措施： ①改开式为闭式 ②改善润滑条件 ③提高齿面硬度和光洁度
§10-4齿轮传动的计算载荷 齿面接触线上的平均载荷：p Fn
L
计算载荷：考虑原动机、工作机载荷变化、 轮齿制造误差的影响
pca Kp K K A Kv K K
1.使用系数KA：外部附加动载荷 （原动机、工作机的变化），表10-2
2.动载系数Kv：内部附加动载荷 ⑴原因：
①制造安装误差造成 pb1 pb2
已知：齿轮转向， 主、从动轮
F n Ft Fr
圆周力：Ft1
2T1 d1
Ft2
Baidu Nhomakorabea
方向 主动轮：与n1反向
从动轮：与n1同向
径向力：Fr1 Ft1tg Fr2
方向：指向各自轮心
二、齿根弯曲疲劳强度计算
1.理论依据：悬臂梁 2.强度条件：
一般按照全部载荷作用于齿顶来 计算齿根的弯曲强度。
理论弯曲应力：F0
2KT1YFaYSa
d m3Z12
F
(MPa)
⑵设计公式
m
3
2KT1
d Z12
YFaYSa
F
(mm)
公式分析
⑴
F
1 bm
b受K限制不能太大，
弯曲强度主要取决于m，
m ，弯曲强度
⑵YFa 只与轮齿的齿廓形状有关，而 与齿的大小(模数)无关， YFa小 则抗弯曲强度高，表10-5。
⑶ 应力校正系数YSa为考虑齿根过渡 ` 圆角所引起的应力集中影响， 表10-5。
第十章 齿轮传动（直接啮合传动）
§10-1 概述
基本参数:
m、Z、
、h
、c *
*
a
几何尺寸: d、da、df、db h、ha、hf p、s、e
b、a
一、齿轮传动的特点
优点：1、i=c 2、结构紧凑
3、 高，=0.95~0.98
4、工作可靠，寿命长
缺点：1、制造安装要求高、价格高 2、a小，不适宜远距离传动
§10-3齿轮的材料
基本要求：齿面要硬，齿芯要韧。 一、 钢 1. 锻钢(尽量采用):含碳量(0.15~0.6)%的
碳钢或合金钢 ①一般应用：中速、中载、中等精度
软齿面，精度：7级、8级
45、40Cr等调质、常化(正火)处理 HBS =30∼50 (等强度)
②重要应用：高速、重载、精密 硬齿面，硬度相同
40Cr
等表面淬火
35CrAlA 38CrMoAlA
氮化
20Cr,20CrMnTi 等渗碳淬火
2.铸钢：大齿轮 ZG310-570 退火、 常化 ZG340-640
二、铸铁：低速、轻载、工作平稳 灰铸铁：HT250, HT300, HT350 球墨铸铁：QT500-5, QT600-2
三、非金属材料：高速，轻载，精度不高。 小齿轮：夹布塑胶、尼龙 大齿轮：钢或铸铁
②冷胶合：低速、重载的重型 齿轮传动
（3）防止措施： 采用抗胶合油，加极压添加剂
5、 塑性变形：硬度低
（1）类型 ①滚压塑变：摩擦力作用，沿 滑动速度方向产生塑性变形
②锤击塑变：过大冲击产生塑性变形
（2）防止措施 ①提高识别硬度和光洁度 ②采用粘度高的润滑油，加极压添加剂
二、设计准则：目前成熟的有两种 1、齿根弯曲疲劳强度：针对轮齿折断 2、齿面接触疲劳强度：针对齿面点蚀