机械设计 Ch08

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1、第八章齿轮传动§8-1齿轮传动概述§8-2齿轮传动的失效形式及设计准则§8-3齿轮的材料及其选择原则§8-4标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算§8-5标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§8-6标准锥齿轮传动的强度计算§8-7齿轮的结构设计§8-8齿轮传动的润滑齿轮传动概述1一、齿轮传动的主要特点：传动效率高　可达99％。在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高；结构紧凑　与带传动、链传动相比，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般较小；与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长；传动比稳定　无论是平均值还是瞬时值。这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一；

2、与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度要求高，价格较贵。齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，其应用范围十分广泛，型式多样，传递功率从很小到很大（可高达数万千瓦）。齿轮传动概述齿轮传动概述2二、齿轮传动的分类按齿轮类型分：直齿圆柱齿轮传动　　斜齿圆柱齿轮传动锥齿轮传动　　　　　人字齿轮传动按装置形式分：开式传动、半开式传动、闭式传动。按使用情况分：动力齿轮─以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。传动齿轮─以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）齿轮传动概

3、述三、本章的学习目的本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，也就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传动可靠的齿轮。设计齿轮是指设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。对于斜齿圆柱齿轮而言，其主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及压力角a、齿高系数h*a、径向间隙系数c*。图片齿轮传动的失效形式及设计准则齿轮传动的失效形式及设计准则一、齿轮的主要失效形式轮齿折断齿面磨损齿面点蚀齿面胶合塑性变形二、齿轮的设计准则对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是：保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。对

4、高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。由实践得知：闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主。闭式硬齿面或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。齿轮传动的失效主要是指轮齿的失效，其失效形式是多种多样的。常见的失效形式有：由于齿轮其它部分（齿圈、轮辐、轮毂等）通常是经验设计的，其尺寸对于强度和刚度而言均较富裕，实践中也极少失效。齿轮的材料及其选择原则齿轮的材料及其选择原则一、对齿轮材料性能的要求齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧。二、常用

5、的齿轮材料钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成为常用的齿轮材料；铸铁：常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿轮材料；非金属材料：适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。三、齿轮材料选用的基本原则齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、可靠性、经济性等；应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺；钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应保持在30~50HBS或更多。常用材料齿轮传动的计算载荷齿轮传动的计算载荷齿轮传动强度计算中所用的载荷，通常取沿齿面接触所受的载荷，即：Fn为轮齿所受的公称法向载荷。实际传动中由于原动机、工作机性

6、能的影响以及制造误差的影响，载荷会有所增大，且沿接触线分布不均匀。计算载荷为：K为载荷系数，其值为：K＝KAKvKβ式中：KA─使用系数Kv─动载系数Kβ─齿向载荷分布系数单位齿宽上最大的计算载荷为：直齿圆柱齿轮强度计算1标准直齿圆柱齿轮强度计算二、轮齿的受力分析以节点P处的啮合力为分析对象，并不计啮合轮齿间的摩擦力，可得：啮合传动中，轮齿的受力分析直齿圆柱齿轮强度计算2标准直齿圆柱齿轮强度计算三、齿根弯曲疲劳强度计算中等精度齿轮传动的弯曲疲劳强度计算的力学模型如下图所示。根据该力学模型可得齿根理论弯曲应力引入齿宽系数后　　　，可得设计公式：YF

7、a为齿形系数，是仅与齿形有关而与模数m无关的系数，其值可根据齿数查表获得。YFa与Ysa表直齿圆柱齿轮强度计算3标准直齿圆柱齿轮强度计算四、齿面接触疲劳强度计算基本公式──赫兹应力计算公式，即:在节点啮合时，接触应力较大，故以节点为接触应力计算点。齿面接触疲劳强度的校核式：齿面接触疲劳强度的设计式：节点处的综合曲率半径为：详细说明上述式中：u─齿数比，u=z2/z1；ZE─弹性影响系数；ZH─区域系数；齿轮传动的设计参数1一、齿轮传动设计参数的选择齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择1．压力角a的选择2．齿数的选择一般情况下，闭式齿轮传动:z1=

8、20~40开式齿轮传动:z1=17~20z2=uz13．齿宽系数fd的选择当d1已按接触疲劳强度确定时，z1↑m↓重合度e↑→传动平稳抗