机械设计基础之机械设计-第4章：齿轮传动2010

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1、第四章概述齿轮传动主要参数及其计算齿轮传动失效形式与计算准则齿轮常用材料选择与热处理齿轮传动载荷与应力齿轮传动强度计算齿轮结构设计齿轮传动介绍基于承载能力计算的齿轮设计方法。目的是确定齿轮的基本参数或主要几何尺寸。主要问题包括：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内容简介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。学习重点概述齿轮传动主要参数及其计算齿轮传动失效形式与计算准则齿轮常

2、用材料选择与热处理齿轮传动载荷与应力齿轮传动强度计算齿轮结构设计第一节机器的组成传动装置在距离间传递能量并实现(1)能量分配(2)转速改变(3)运动形式改变等作用的装置传动分类机械传动：机械能机械能流体传动：机械能机械能电传动：机械能电能机械传动分类及特点机械传动的特点主要体现在传动效率、单级传动比、传动功率、中心距、传动准确性、无级调速、过载保护、寿命、噪声、价格等等机械传动分类直接接触传动有中间机件的传动摩擦传动摩擦轮传动带传动绳传动摩擦无级变速器摩擦无级变速器啮合传动齿轮传动链传动蜗杆传动同步带传动螺旋传动凸轮机构等齿轮传动的功能及应用范围传递两轴间的运动或动力传递

3、功率P可达数万千瓦，圆周速度可达150m/s（最高300m/s），直径从数毫米至数米，甚至10m以上，单级传动比可达8或更大。功能应用范围齿轮传动的主要特点优点传动效率高工作可靠，寿命长传动比稳定结构紧凑功率和速度适用范围广缺点齿轮制造需专用设备，成本高精度低时，振动和噪音较大不宜用于中心距大的传动齿轮传动的分类（1）齿廓：渐开线、摆线、圆弧齿线与母线相对位置：直齿、斜齿、人字齿、曲线齿齿轮轴线相对位置：平行、相交、交错齿面硬度：软齿（HB<350）、硬齿（HB>350）工作条件：开式传动、闭式传动备注：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作条

4、件和齿面硬度等因素密切相关。如工作条件与轮齿齿面的磨粒磨损有关。齿面的承载能力与齿面硬度有关。齿轮传动的分类（2）齿轮传动平面齿轮传动空间齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动传递相交运动传递交错运动内啮合外啮合齿轮齿条直齿斜齿曲线齿交错轴斜齿轮蜗杆涡轮准双曲面齿轮人字齿齿轮运动概述齿轮传动主要参数及其计算齿轮传动失效形式与计算准则齿轮常用材料选择与热处理齿轮传动载荷与应力齿轮传动强度计算齿轮结构设计第二节齿廓啮合基本定律不卡不离处处相切接触法线上无相对运动瞬时传动比对齿廓曲线的要求i12=不论两齿廓在何位置接触，过其接触点所作两齿廓的公法线均须与连心线交于一定点P。互相啮合

5、的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线被其啮合点的公法线所分两线段成反比传动比恒定的条件12O1O2C2C1nnPvK1vK2KvK2K1渐开线标准齿轮基本几何参数基圆(db,rb)产生渐开线的圆齿顶圆da(ra)连接齿轮各齿顶的圆齿根圆df(rf)齿槽底部连接的圆齿厚si在di圆周上,一个轮齿左右两侧齿廓间的弧线长齿槽宽ei在di圆周上,齿间的弧线长齿距pipi=si+ei分度圆d(r):设计齿轮的基准圆分度圆上，p=s+e齿顶高ha齿根高hf齿全高h=ha+hfOhhfharrarb齿间(齿槽)齿数zrfBsieiesppi几何尺寸计算公式见教材p75表20-6渐开

6、线标准齿轮基本几何参数a=r1+r2标准中心距arf1ra2a'啮合角'啮合线与节圆公切线之间所夹锐角啮合角恒等于节圆压力角压力角k齿廓上某啮合点所受正压力方向（该点齿廓法线方向）与该点速度方向之间所夹锐角rb=rkcosak=r'cosa'一对齿轮的正确啮合条件m1=m2=mα1=α2=α渐开线标准齿轮啮合传动条件一对齿轮的连续啮合条件重合度ε=(B1B2/Pb)≥1渐开线标准齿轮传动参数传动比i与齿数比ui=n主n从d从d主z从z主==u=z大z小主动从动主动从动i=ui=1/u渐开线标准齿轮传动参数齿轮传动的精度等级在渐开线圆柱齿轮和锥齿轮精度标准（GB10095－8

7、8和GB11365－89）中规定了12个精度等级。其中，1、2级为远景级；3、4、5级为高精度级；6、7、8级为中精度级，常用；9、10、11、12级为低精度级。根据对运动准确性、传动平稳性、载荷分布均匀性的影响，各精度等级分为三项公差组：第I公差组，与传递运动准确有关，如公法线长度变化公差；第II公差组，与传递运动平稳性有关，如周节公差；第III公差组，与载荷分布的均匀性有关，如接触线误差。齿轮精度等级的选择参照教材p205表27-2渐开线标准齿轮传动参数齿轮模数m分度圆模数的简称，定义基