天津大学机械原理和机械设计课件第18章齿轮传动

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1、第十八章齿轮传动内容简介:本章介绍基于承载能力计算的齿轮设计方法。设计的基本内容就是如何确定齿轮的基本参数或主要几何尺寸。围绕这些内容所讨论的主要问题有：齿轮精度等级的选择；轮齿的主要失效形式和计算准则；齿轮常用材料及选择方法；齿轮的载荷计算；针对齿面接触疲劳强度失效和齿根弯曲疲劳强度失效所进行的齿轮承载能力计算方法等。学习要求1)了解齿轮材料的选取和热处理方式的常识；2)掌握齿轮传动应力类型及变化特性、失效形式、失效部位、产生机理及一般应对措施。掌握相应的设计准则；3)了解载荷系数的物理意义及其影响因素；4)掌握齿轮传动受力分析的方法（包括假设条件、力作用点、各分力大小、

2、方向）；5）掌握直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算方法（包括力的计算点确定方法及其依据）和斜齿圆柱齿轮传动强度计算的特点；6）理解齿轮传动的设计方法与步骤。本章重点齿轮的失效形式和计算准则、齿轮的受力分析和计算载荷、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度计算、齿根弯曲疲劳强度计算是本章的重点学习内容。要求弄清以下一些具体问题：1）齿轮传动的失效形式及计算准则；2）齿轮传动的受力分析；3）参数ψd、z1、m和β等的选取原则；4）圆柱齿轮传动强度计算公式中各参数的物理意义及相互关系。第一节概述第二节轮齿的失效形式与计算准则第三节齿轮材料及其选择第四节圆柱齿轮传动

3、的载荷计算第五节直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度第六节直齿圆柱齿轮传动的齿根抗弯疲劳强度第七节直齿圆柱齿轮传动的静强度计算第八节斜齿圆柱齿轮传动的强度计算第九节直齿锥齿轮传动第十节齿轮传动的效率与润滑第一节概述概述学习要求:①了解齿轮设计需要解决的基本问题；②掌握齿轮设计中按工作条件和齿面硬度的分类方法；③了解传动比i和齿数比u之间的区别与联系；④了解齿宽系数的含义；⑤了解齿轮精度等级的概念。齿轮传动设计中的基本问题按工作条件与齿面硬度的齿轮分类齿轮传动的主要参数齿轮精度等级的选择概述齿轮传动设计中的基本问题齿轮传动的类型很多，用途各异，但是从传递运动和动力的要求出发，各

4、种齿轮传动都必须解决两个基本问题：⑴传动平稳就是要保证瞬时传动比恒定，以尽可能减小齿轮啮合中的冲击、振动和噪声。⑵足够的承载能力就是在尺寸和质量较小的前提下，保证正常使用所需的强度、耐磨性等方面的要求。在预定的使用期限内不发生失效。有关传动平稳的问题，涉及齿轮啮合原理方面的许多内容，已在第八章作了比较详细的讨论。本章则概述着重讨论齿轮传动的承载能力问题。为此将重点介绍轮齿的失效形式和计算准则、齿轮常用材料及其选择、受力分析与载荷计算以及齿轮传动的强度计算方法等，并在此基础上，解决设计中如何确定齿轮传动的基本参数和主要尺寸问题。考虑到目前我国工业齿轮仍以渐开线齿廓为主，故本章

5、讨论问题范围仅限于渐开线齿轮传动。按工作条件和齿面硬度的齿轮分类：在齿轮传动设计中，承载能力计算总是针对轮齿的某种失效形式进行的，而轮齿的失效形式又与其工概述作条件和齿面硬度等因素密切相关。不难想象：如果齿轮是在一个密闭的润滑良好的空间内工作，不与机器所处的外部环境相接触，那么空气中的粉尘就不能侵入齿轮的啮合齿面中，轮齿一般也不会发生齿面的磨粒磨损。相反，如果齿轮暴露在大气环境中，任由机器所处环境空气中的粉尘直接侵入齿轮的啮合齿面中，则齿面磨损的发生也就在所难避了。以上例子说明了轮齿的失效形式是与齿轮的工作条件有关的。相对于机器所处的环境来说，通常人们将在封闭空间内工作的（

6、与环境隔离开来的）齿轮传动称为闭式齿轮传动，否则即称为开式齿轮传动。不难理解，齿面的承载能力应与齿面硬度有关，硬度越高，则其承载能概述力也越高。根据齿面硬度的大小，通常人们将齿轮传动分为两类，即硬齿面齿轮传动和软齿面齿轮传动。一对啮合齿轮的齿面硬度均大于350HBS者，称为硬齿面齿轮传动，否则即称为软齿面齿轮传动。因此，齿轮传动按工作条件和齿面硬度可作以下分类：闭式齿轮传动按工作条件分开式齿轮传动齿轮传动软齿面（硬度≤350HBS）齿轮传动按齿面硬度分硬齿面（硬度＞350HBS）齿轮传动概述齿轮传动的主要参数1.模数m模数是齿轮的重要参数之一。圆柱齿轮标准模数m系列见表8-

7、1。2.传动比i和齿数比u在一对齿轮中，设主动轮转速n、齿数z，从动轮转速、齿数则传动比i通常可表示为i＝（18-1）在一对齿轮中，若设小齿轮齿数为，大齿轮齿数为，则齿数比u为u=＞1（18-2）概述显然，在减速传动中u=i，增速传动中u=1/i。3.中心距a中心距a是圆柱齿轮传动的特征尺寸，也是最重要的几何参数之一。设计中应取值整齐、简单，并尽量不含小数。在大批量生产时，推荐中心距按表18-1选用。单件或小批量生产时可不受此限，建议参照《标准尺寸GB/T2822—1981》中的数系选用，或取尾数为0、5、2、8的