华中科技大学机械科学与工程学院机械设计基础之机械设计考研必备课件03_齿轮传动设计(2)

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1、五、斜齿圆柱齿轮传动的强度条件1.斜齿轮强度计算的特点(1)当量齿轮的概念过斜齿轮分度圆柱螺旋线上C点，作齿线的法面n-n剖面与分度圆柱的交线为椭圆以椭圆端点C的曲率圆为直齿轮的分度圆、斜齿轮法面模数和法面压力角为模数和压力角此直齿轮的齿形与斜齿轮法面齿形相似，该直齿轮为斜齿轮的当量齿轮当量齿数(2)计算特点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(1)力的分解(以小齿轮为对象)法面内：2.受力分析径向力当量齿轮的圆周力切面内：(2)力的大小圆周力轴向力(3)力的方向圆周力：径向力：和指向各自的轮心同直齿轮轴向力：主动轮上与转向相反与转向相

2、同从动轮上左旋齿轮用左手法则右旋齿轮用右手法则主动轮上用左右手法则判定弯曲四指为转动方向、大指为方向主、从动轮上各对应力大小相等、方向相反3.齿面接触疲劳强度条件将斜齿轮的当量齿轮相应参数代入直齿轮的公式弹性系数同直齿轮校核式：设计式：节点区域系数按查图表尺寸相同时：斜齿轮承载能力大于直齿轮斜齿轮尺寸小于直齿轮外载和材料相同时：螺旋角系数重合度系数由于比直齿轮小，且、、4.轮齿弯曲疲劳强度条件设计式：校核式：将斜齿轮的当量齿轮相应参数代入直齿轮的公式齿形系数、应力修正系数按当量齿数查图表尺寸相同时：斜齿轮承载能力大于直齿轮斜齿轮尺寸小于直齿轮外载和材料相同时：与比值大的强度差、代

3、入强度条件式螺旋角系数大、取小值）（重合度系数（大、取小值）多由于比直齿轮小，且、1.直齿圆锥齿轮强度计算的特点(1)当量齿轮的概念过分度圆锥C点作垂直于CO的CO1以OO1为轴、O1C为母线的圆锥称为该圆锥的背锥该直齿轮为锥齿轮的当量直齿轮(2)计算特点一对锥齿轮强度计算可转化为以O1C为分度圆半径以锥齿轮大端模数m为直齿轮模数取标准压力角齿宽中点处的当量直齿轮的强度计算球面渐开线齿形投影背锥面展开平面齿廓曲线六、直齿圆锥齿轮传动的强度条件2.受力分析(1)力的大小(以小齿轮为对象)径向力当量齿轮的径向力圆周力轴向力(2)主、从动轮上力的关系(3)力的方向圆周力：径向力：和指向各

4、自的轮心同直齿轮轴向力：主动轮上与转向相反与转向相同从动轮上和指向各自锥齿大端3.齿面接触疲劳强度条件将锥齿轮齿宽中点的当量齿轮参数代入直齿轮公式校核式：设计式：同直齿轮齿宽系数4.轮齿弯曲疲劳强度条件校核式：设计式：与比值大的代入将将锥齿轮齿宽中点的当量齿轮参数代入直齿轮公式按当量齿数查图表齿宽系数七、齿轮传动的精度1.齿轮的检验项目三个公差组精度等级公差组I齿轮一转时回转角误差公差组II瞬时传动比变化公差组III影响接触精度回转角误差齿轮回转角2.齿轮副的侧隙由齿厚极限偏差Es中心距极限偏差ƒa保证制造误差受热膨胀存油需要留有侧隙7-6-6GMGB10095-88齿厚下偏差齿厚

5、上偏差第III公差组的精度等级第II公差组的精度等级第I公差组的精度等级八、齿轮传动的设计1.齿轮传动强度设计步骤(1)根据工作条件、材料等分析轮齿可能失效形式装置型式：开式闭式半开式工作情况：低速高速重载轻载材料：硬齿面硬度>350HBS软齿面硬度≦350HBS(2)建立相应的强度计算式(3)合理选择有关参数进行计算，确定a或m(4)考虑其它可能产生的失效形式，进行强度校核(5)几何尺寸计算及结构设计轮齿具有足够强度和韧性抵抗轮齿折断齿面具有较高的硬度和耐磨性抵抗齿面点蚀、胶合、磨损、塑性变形高速、重载体积紧凑较好的材料及热处理方式(2)精度等级传递功率大2.有关参数的选择原则(1

6、)材料与热处理方式圆周速度高传动平稳噪声小较高的精度等级精度等级圆周速度直齿斜齿直锥齿6级7级8级9级(3)齿数Z闭式软齿面齿轮传动提高平稳性模数小降低齿高减小滑动系数闭式硬齿面、开式、铸铁齿轮传动在保持不变和满足弯曲强度情况下适当选多些切削量小一般增大模数提高弯曲强度大、小齿轮的齿数互质适当选少些一般支承刚度好对称布置轴的刚度差(4)齿宽系数悬臂布置直齿圆锥齿轮轮齿由大端向小端缩小载荷沿齿宽分布不均取小值取大值不宜过大一般取齿宽系数轴向尺寸载荷沿齿宽分布不均齿轮传动径向尺寸确定齿宽布置位置软齿面硬齿面对称非对称悬臂齿宽系数(5)模数取标准值(6)分度圆螺旋角一般取人字齿轮平稳性承载

7、能力轴向力传动效率九、齿轮的结构与润滑1.齿轮的结构(1)实心式当e<(2~2.5)m时做成齿轮轴(2)腹板式(3)轮辐式2.齿轮的润滑带油轮的油池润滑喷油润滑油池润滑实例：1)材料、热处理闭式斜齿轮传动，单向运转、中等冲击载荷、齿轮对称布置设计内容设计依据方案1方案2方案34540Cr大表3-1齿轮硬度230HBS52HRC小200HBS52HRC大转矩985001180接触疲劳极限560图3-65401180正火大表面淬火小4540Cr齿轮材料表3-1