1、 第五章第五章 齿轮传动齿轮传动东北大学国家工科机械基础课程教学基地东北大学国家工科机械基础课程教学基地25-2 5-2 齿轮传动的失效形式、计算准则和材料齿轮传动的失效形式、计算准则和材料5-8 5-8 变位齿轮传动的强度计算变位齿轮传动的强度计算5-7 5-7 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 5-6 5-6 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算5-5 5-5 齿轮精度、设计参数选择及许用应力齿轮精度、设计参数选择及许用应力5-4 5-4 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算5-3 5-3 齿轮传动的载荷计算齿轮传
2、动的载荷计算5-1 5-1 概述概述目目 录录35-1 5-1 概述概述一、齿轮传动的特点一、齿轮传动的特点 1 1、直径、速度、功率范围广、直径、速度、功率范围广2 2、效率高、寿命长、可靠性高，、效率高、寿命长、可靠性高，3 3、传动比恒定、传动比恒定4 4、可实现平行轴、相交轴及间交错轴的传动、可实现平行轴、相交轴及间交错轴的传动5 5、要求制造精度高要求制造精度高6 6、不适于大中心距传动不适于大中心距传动内齿轮内齿轮外齿轮外齿轮45-1 5-1 概述概述1 1、按轴线位置、按轴线位置 相相错错轴轴斜斜齿齿轮轮蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆相相错错轴轴传传动动：曲曲齿齿直直齿齿相相交交轴轴传传动动：
3、圆圆锥锥齿齿轮轮人人字字齿齿斜斜齿齿直直齿齿平平行行轴轴传传动动：圆圆柱柱齿齿轮轮二、分类二、分类 ）硬硬齿齿面面（HBS350)350HBS软齿面（2 2、按齿面硬度、按齿面硬度55-1 5-1 概述概述 寿命长寿命长精度高、润滑条件好、精度高、润滑条件好、闭式：齿轮密闭，安装闭式：齿轮密闭，安装损损灰尘、润滑不良、易磨灰尘、润滑不良、易磨开式：齿轮外露，易进开式：齿轮外露，易进3 3、按工作条件、按工作条件 闭式传动闭式传动半开式齿轮传动半开式齿轮传动单级圆柱齿轮单级圆柱齿轮蜗杆传动蜗杆传动三、要求三、要求 1 1、传动平稳、传动平稳瞬时传动比恒定瞬时传动比恒定2 2、强度高、寿命足够、强
4、度高、寿命足够65-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料一、齿轮传动的失效形式一、齿轮传动的失效形式1.1.轮齿折断轮齿折断2.2.齿面点蚀齿面点蚀3.3.齿面胶合齿面胶合4.4.齿面磨损齿面磨损5.5.轮齿塑性轮齿塑性7F齿根裂纹起始点齿根裂纹起始点1.1.轮齿折断轮齿折断（1）过载断齿：意外超载）过载断齿：意外超载（2）疲劳断齿：交变载荷反复作用）疲劳断齿：交变载荷反复作用,（硬齿面齿轮）（硬齿面齿轮）齿根圆角应力集中，齿根圆角应力集中，产生疲劳裂纹、扩展、断齿产生疲劳裂纹、扩展、断齿5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料8
5、2.2.齿面点蚀（软齿面齿轮）齿面点蚀（软齿面齿轮）点蚀：交变接触应力反复作用点蚀：交变接触应力反复作用,齿面产生微裂纹，疲劳扩展、点蚀齿面产生微裂纹，疲劳扩展、点蚀5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料9齿面点蚀机理齿面点蚀机理5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料103.3.齿面胶合齿面胶合 (高速重载齿轮高速重载齿轮)齿面胶合：齿面胶合：高压、高速，油膜破裂；高压、高速，油膜破裂；啮合局部高温，齿面焊接；啮合局部高温，齿面焊接；相对运动撕裂、涂抹相对运动撕裂、涂抹热胶合热胶合冷胶合冷胶合5-2 5-2 齿轮失效形式、设计
6、准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料114.4.齿面磨损齿面磨损 (开式齿轮开式齿轮)齿面磨损：齿面磨损：磨料进入齿面间；磨料进入齿面间；相对运动齿面磨损。相对运动齿面磨损。5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料125.5.轮齿塑变轮齿塑变从动齿从动齿节线起脊节线起脊主动齿主动齿节线出沟节线出沟（1 1）齿面塑性：）齿面塑性：齿面较软，材料沿摩齿面较软，材料沿摩擦力方向流动擦力方向流动5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料13（2 2）齿体塑变）齿体塑变材料较软，载荷过大，材料较软，载荷过大，轮齿整体塑变移位。轮齿整体塑变移
7、位。5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料14二、齿轮失效形式与极限转矩的关系二、齿轮失效形式与极限转矩的关系磨损界限磨损界限胶和界限胶和界限点蚀界限点蚀界限断齿界限断齿界限速度速度极限转矩极限转矩安全区安全区调质齿轮调质齿轮磨损界限磨损界限胶和界限胶和界限点蚀界限点蚀界限断齿界限断齿界限速度速度极限转矩极限转矩安全区安全区齿面硬化齿轮齿面硬化齿轮5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料15三、设计准则三、设计准则1 1、闭式齿轮传动闭式齿轮传动主要失效形式主要失效形式 软齿面（齿面硬度软齿面（齿面硬度350HBS350HBS）
8、，齿面点蚀），齿面点蚀 硬齿面（齿面硬度硬齿面（齿面硬度350HBS350HBS），断齿、点蚀），断齿、点蚀设计准则设计准则 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 定参数定参数 按齿根弯曲强度校核按齿根弯曲强度校核2 2、开式齿轮传动、开式齿轮传动主要失效形式：齿面磨损和断齿主要失效形式：齿面磨损和断齿设计准则设计准则 ：按齿根弯曲强度设计，：按齿根弯曲强度设计，定参数定参数降低许用齿根弯应力，考虑磨损的影响，取降低许用齿根弯应力，考虑磨损的影响，取HH FF 7.0FF 开开FF 5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料16四、齿轮材料四、齿轮材料1.1.基本
9、要求：齿面硬，齿芯韧基本要求：齿面硬，齿芯韧。2.2.常用材料：常用材料：优质碳钢，合金钢，铸钢，铸铁，非金属材料优质碳钢，合金钢，铸钢，铸铁，非金属材料优先采用锻制或轧制钢材。优先采用锻制或轧制钢材。大尺寸齿轮受锻造设备限制或形状复杂时采用铸钢。大尺寸齿轮受锻造设备限制或形状复杂时采用铸钢。开式齿轮可用铸铁开式齿轮可用铸铁高速小功率以传递运动为主的齿轮可用非金属材料高速小功率以传递运动为主的齿轮可用非金属材料5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料173.3.热处理方法热处理方法(1)(1)渗碳淬火渗碳淬火材料：低碳钢、低碳合金钢材料：低碳钢、低碳合金钢 如如
10、2020，20CrMnTi 20CrMnTi 等（含碳等（含碳0.150.15 0.25%0.25%）特点：齿面硬度特点：齿面硬度565662 HRC62 HRC，芯部韧性较高，芯部韧性较高 接触强度高，耐磨性好，抗冲击载荷能力强。接触强度高，耐磨性好，抗冲击载荷能力强。应用：对尺寸和重量有严格要求的重要设备中。应用：对尺寸和重量有严格要求的重要设备中。(2)(2)表面淬火表面淬火材料：中碳钢，中碳合金钢材料：中碳钢，中碳合金钢 如如4545，40Cr40Cr等。等。特点：齿面硬度特点：齿面硬度404050 HRC50 HRC，芯部未淬硬有较高的韧性；，芯部未淬硬有较高的韧性；接触强度高，耐磨
11、性好，能承受一定的冲击载荷。接触强度高，耐磨性好，能承受一定的冲击载荷。5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料183.3.热处理方法热处理方法(3)(3)调质（淬火调质（淬火+高温回火）高温回火）材料：中碳钢，中碳合金钢材料：中碳钢，中碳合金钢特点：齿面硬度特点：齿面硬度160160280 HBS 280 HBS 承载能力较低，制造成本低，承载能力较低，制造成本低，应用：对尺寸和重量没有严格限制的一般机械设备中。应用：对尺寸和重量没有严格限制的一般机械设备中。要求：齿面硬度差要求：齿面硬度差=HBS1-HBS2=20=HBS1-HBS2=205050 HBSH
12、BS(4)正火（消除应力）正火（消除应力）材料：中碳钢，铸钢，铸铁材料：中碳钢，铸钢，铸铁 。特点：承载能力低，制造成本低。特点：承载能力低，制造成本低。应用：强度要求不高的中碳钢齿轮，铸钢、铸铁齿轮应用：强度要求不高的中碳钢齿轮，铸钢、铸铁齿轮。5-2 5-2 齿轮失效形式、设计准则与材料齿轮失效形式、设计准则与材料19一、名义载荷一、名义载荷5-3 5-3 齿轮传动的载荷计算Nmm nP1055.9TNdT2F116111t 小齿轮名义功率kW小齿轮分度圆直径 mm小齿轮名义转矩小齿轮转速 r/min20二、计算载荷二、计算载荷齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布系数齿向载荷分布系
13、数动载系数动载系数使用系数使用系数 KKKKKKKKKKFFvAvAttc5-3 5-3 齿轮传动的载荷计算211.1.使用系数使用系数5-3 5-3 齿轮传动的载荷计算AK原动机工作原动机工作特性特性从动机工作特性及其示例从动机工作特性及其示例均匀平稳均匀平稳轻微冲击轻微冲击中等冲击中等冲击严重冲击严重冲击发电机发电机机床主传动机床主传动提升机构提升机构挖掘机挖掘机均匀平稳均匀平稳1.01.01.251.251.51.51.751.75轻微冲击轻微冲击1.101.101.351.351.601.601.851.85中等冲击中等冲击1.251.251.501.501.751.752.002.0
14、0或更大或更大严重冲击严重冲击1.501.501.751.752.002.002.252.25或更大或更大齿轮外部因素引起的动载，齿轮外部因素引起的动载，与原动机、工作机、联轴器特性有关（表与原动机、工作机、联轴器特性有关（表5-3）222.2.动载系数动载系数vK齿轮内部因素引起的附加动载荷齿轮内部因素引起的附加动载荷 查图查图5-45-45-3 5-3 齿轮传动的载荷计算（1 1）基节误差：）基节误差：p pb b不同不同2 2突变突变冲击冲击（2 2）齿形误差：）齿形误差：f ff f（3 3）轮齿变形：刚度变化）轮齿变形：刚度变化vKsmvz/,100/1增增大大减减小小，i ;pp1
15、b2b 233.3.齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数5-35-3 齿轮传动的载荷计算K轴弯曲变形的影响轴弯曲变形的影响考虑载荷沿齿宽方向分布不均的影响考虑载荷沿齿宽方向分布不均的影响与齿轮、轴、轴承、箱体变形及安装误差有关与齿轮、轴、轴承、箱体变形及安装误差有关轴扭转变形的影响轴扭转变形的影响240.20.40.6 0.81.01.21.41.6 2.01.81.001.051.101.151.201.251.301.351234b/d1两轮均为软齿面或其中之一为软齿面两轮均为软齿面或其中之一为软齿面图图5-75-7 改善齿向载荷分布方法改善齿向载荷分布方法鼓型修形鼓型修形K5-35-3 齿轮
16、传动的载荷计算254.4.齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数5-3 5-3 齿轮传动的载荷计算K 啮合过程中，有单齿对啮啮合过程中，有单齿对啮合、双齿对啮合。合、双齿对啮合。由于误差、变形等原因，由于误差、变形等原因，载荷在齿对间分配不均载荷在齿对间分配不均考虑同时啮合齿对间载荷分配不均的系数考虑同时啮合齿对间载荷分配不均的系数影响因素：影响因素：（1 1）齿轮制造误差）齿轮制造误差-基节误差基节误差（2 2）啮合刚度（啮合齿对变形有关）啮合刚度（啮合齿对变形有关）表5-45-4 26精度等级精度等级(组组)5 56 67 78 89 9 经表面硬化的直经表面硬化的直齿轮齿轮1.01.01.11
17、.11.21.2接触接触弯曲弯曲经表面硬化的斜经表面硬化的斜齿轮齿轮1.01.01.11.11.21.21.41.4未经表面硬化的未经表面硬化的直齿轮直齿轮1.01.01.11.11.21.2未经表面硬化的未经表面硬化的斜齿轮斜齿轮1.01.01.11.11.21.21.41.4表5-4 齿间载荷分布系数齿间载荷分布系数2.1/12Z2.1/1Y4.1cos/2b5-3 5-3 齿轮传动的载荷计算27一、轮齿受力分析一、轮齿受力分析5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算 cos2cos21111dTFFtgFFdTFtntrt切向力径向力法向力大小大小同同向向与与反反向向，与与节节从从从从节节
18、主主主主vFvFtt切向力:径向力:法向力:方向方向指指向向本本轮轮轮轮心心指指向向本本轮轮齿齿面面212121 nnrrttFFFFFF 关系关系28二、赫兹公式二、赫兹公式内接触内接触外接触外接触两圆柱体综合曲率半径两圆柱体综合曲率半径泊松比泊松比、弹性模量弹性模量、接触线长度接触线长度法向总压力法向总压力 12211112121222121EELFLFZEELFnnEnH5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算29三、齿面接触强度计算三、齿面接触强度计算5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算1.1.计算模型：计算模型：C C点点-节点当量圆柱体接触代节点当量圆柱体接触代HH 2.2.接触应
19、力：接触应力：dsin2 11 齿齿廓廓接接触触点点曲曲率率半半径径：dsin222 uuduu1sin2 11111 1121 LFZncEH 1 )1(30三、齿面接触强度计算三、齿面接触强度计算5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算HH cos2 )2(11dKTKFFnnc计算载荷：计算载荷：2/)3(ZbL接触线长：接触线长：2.2.接触应力：接触应力：LFZncEHuud1sin21 (1)1 315-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算2211/12 mmNuubdKTZZZEHH 接触应力：接触应力：)1()1(1 222121EEZE 弹弹性性系系数数：表5-52/mmN34
20、:aZ 重重合合度度系系数数 cossin2HZ节点区域系数：节点区域系数：32 mmZZZuuKTdmmZZZuKTuaHEHdHEHa321132112 21 :设设计计式式 12 211HEHHuubdKTZZZ 校校核核式式：ddaadbdbabab 11 则则；则则齿齿宽宽系系数数：5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算33 mmZZZuKTuaHEHa32121 )(Nmm 11dbabTzzuudaa 齿齿宽宽系系数数小小轮轮扭扭矩矩齿齿数数比比小小大大 mmaZKKHHHtt ,min 1.5)8.0(212中中心心距距设设计计时时初初取取载载荷荷系系数数”用用于于内内啮啮合合
21、”用用于于外外啮啮合合，“5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算34四、齿根弯曲强度计算四、齿根弯曲强度计算5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算FF WMF .2 弯弯曲曲应应力力FFSh危险截面宽危险截面宽悬臂长：悬臂长：切线法）切线法）（危险界面位置：危险界面位置：,30 )1(01.1.计算模型：悬臂梁（单齿对齿顶受载）计算模型：悬臂梁（单齿对齿顶受载）6/cos)2(2FFFancFbShFWM mchmcSFF21 ;令令：FaFaFYmbdKTccmbdKT1121211262 coscos35Y Ysasa-应力修正系数应力修正系数(图图5-155-15）;考虑齿根过渡圆角应力
22、集中影响考虑齿根过渡圆角应力集中影响 75.025.0YY Y-重合度系数，载荷作用于单齿啮合区上界点时，重合度系数，载荷作用于单齿啮合区上界点时，弯曲应力最大，为修正载荷作用于齿顶计算产生弯曲应力最大，为修正载荷作用于齿顶计算产生 的误差，引入的修正系数的误差，引入的修正系数)(,(coscos6*212无无关关与与齿齿形形系系数数：mhzfccYaFaFa 211/2mmNYYYmbdKTFsaFaF 若最终确定参数后求出与初取值相差较大，则修正模数若最终确定参数后求出与初取值相差较大，则修正模数 5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算36 1111112FsaFaFYYYmbdKT 齿根
23、弯曲强度校核式：齿根弯曲强度校核式：齿根弯曲强度设计式：齿根弯曲强度设计式：2221122FsaFaFYYYmbdKT mmYYYzKTmmmYYYzuKTmFsaFadFsaFaa32113211214 5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算37 mmYYYzuKTmFsaFaa321114 许用齿根弯曲应力，对于开式齿轮，降低许用齿根弯曲应力，对于开式齿轮，降低20%35%，F FF 7.0开开 222111FSaFaFSaFaFSaFaYYYYYY ,max4.18.0 ttYK初初始始设设计计时时取取若最终确定参数后求出若最终确定参数后求出 与初取值相差较大，则修正模数与初取值相差较大
24、，则修正模数 KY3 YKYKmmttt分析：分析：m-m-模数，模数，m m大大 F F小小5-4 5-4 标准直齿轮传动强度计算38一、齿轮精度选择一、齿轮精度选择5-5 5-5 齿轮精度、设计参数及许用应力齿轮精度、设计参数及许用应力1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12高低未规定公差未规定公差机器名称机器名称精度等级精度等级机器名称机器名称精度等级精度等级汽轮机36拖拉机68金属切削机床38通用减速器68航空发动机48锻压机床69轻型汽车58起重机710载重汽车79农业机械811常用设备齿轮的精度等级常用设备齿轮的精度等级6-9级级39二二 、设计参数选择、设计参数选择5
25、-55-5齿轮精度、设计参数及许用应力齿轮精度、设计参数及许用应力1 1、齿数比、齿数比128 53 86 12 uuzzu开开式式传传动动）（常常用用闭闭式式传传动动 )1(2 )25.1()02.0007.0(,212 uzzumazmamazmmz 取取整整；动动力力传传动动要要求求初初取取心心距距方方法法：按按接接触触强强度度定定中中传传动动平平稳稳；，大大小小原原则则：满满足足弯弯强强度度，取取、40二二 、设计参数选择、设计参数选择5-5 5-5 齿轮精度、设计参数及许用应力齿轮精度、设计参数及许用应力2.11.0 a一一般般：211 udbadd，3.01.0:0.435.0 0
26、.63.0:开开式式、常常用用闭闭式式 )(b 3分分布布不不均均大大，承承载载大大，齿齿向向载载荷荷、aba 41三、许用应力三、许用应力5-5 5-5 齿轮精度、设计参数及许用应力齿轮精度、设计参数及许用应力1.1.齿轮传动的许用应力齿轮传动的许用应力实验齿轮及试验条件：实验齿轮及试验条件：直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮m=3m=35mm5mm、=20=20、b=10b=1050mm50mm a=100mm,a=100mm,v=10m/sv=10m/s齿面粗糙度为齿面粗糙度为R Rz z=3m=3m，失效概率为，失效概率为1%1%。425-5 5-5 齿轮精度、设计参数及许用应力齿轮精度、设计参
27、数及许用应力2.2.接触疲劳强度许用应力接触疲劳强度许用应力 H H：165,85.0 92.0 0.1,14702.1130 )305(1700/)130(2.1)295(1751lim222minmin 图图劳劳极极限限试试验验齿齿轮轮的的齿齿面面接接触触疲疲；精精度度较较低低齿齿轮轮；精精加加工工齿齿轮轮；光光整整加加工工齿齿轮轮润润滑滑油油膜膜影影响响系系数数；时时，；时时，当当工工作作硬硬化化系系数数，式式寸寸系系数数，接接触触疲疲劳劳强强度度计计算算的的尺尺命命系系数数，图图接接触触疲疲劳劳强强度度计计算算的的寿寿小小安安全全系系数数接接触触疲疲劳劳强强度度计计算算的的最最HLVR
28、LVRLVRLVRWWWWXNHHZZZZZHBSZHBSHBSZZZZSSLVRWXNHHHZZZZSminlim 435-5 5-5 齿轮精度、设计参数及许用应力齿轮精度、设计参数及许用应力3.3.弯曲疲劳强度许用应力弯曲疲劳强度许用应力 F F：XNFSTFFYYSYminlim 185,325195,24.1limlimmin 图图劳劳极极限限试试验验齿齿轮轮的的齿齿根根弯弯曲曲疲疲寸寸系系数数，式式弯弯曲曲疲疲劳劳强强度度计计算算的的尺尺命命系系数数，图图弯弯曲曲疲疲劳劳强强度度计计算算的的寿寿数数，试试验验齿齿轮轮的的应应力力修修正正系系小小安安全全系系数数弯弯曲曲疲疲劳劳强强度度
29、计计算算的的最最FXNSTSTFFYYYYSS44一、轮齿受力分析一、轮齿受力分析5-6 5-6 标准斜圆柱齿轮传动强度计算切向力径向力轴向力法向力大大小小切向力:径向力:轴向力:方方向向11t2dTF costan2costan1n1nrdTFFt11tatan2tandTFF coscos2coscosn11ntndTFF同同向向与与反反向向，与与节节从从从从节节主主主主vFvFtt指指向向本本轮轮轮轮心心主主动动轮轮左左右右手手定定则则判判定定45主动轮左右手定则：主动轮左右手定则：5-6 5-6 标准斜圆柱齿轮传动强度计算(1)(1)主动轮主动轮左旋（右旋）左手（右手）左旋（右旋）左手
30、（右手）(2)(2)四指握指回转方向四指握指回转方向(3)(3)拇指指向轴向力方向拇指指向轴向力方向关系关系212121 aarrttFFFFFF 46二、齿面接触强度计算二、齿面接触强度计算5-6 5-6 标准斜圆柱齿轮传动强度计算 LFZncEHbtnbtndd径径：法法面面齿齿廓廓接接触触点点曲曲率率半半cos2sin ;cos2sin 2211 uudtbnn1sincos2111 121 1 )1(斜齿圆柱齿轮法面齿廓曲率半径1.1.模型：斜齿轮法面当量齿轮齿廓节点接触，模型：斜齿轮法面当量齿轮齿廓节点接触，Z ZH,H,Z Z,考虑螺旋角影响，引入螺旋角系数考虑螺旋角影响，引入螺旋
31、角系数Z Z2.2.接触应力：接触应力：47bt11coscos2 )2(dKTKFFnnc计计算算载载荷荷：bZbL接接触触线线长长：cos/)3(2 2.2.接触应力：接触应力：LFZncEHuudtb1sincos21 (1)1 uubdKTZZZZEHH12211 5-6 5-6 标准斜圆柱齿轮传动强度计算48uubdKTZZZZEHH12211 齿齿面面接接触触应应力力：5-6 5-6 标准斜圆柱齿轮传动强度计算ttbHZ sincoscos2 节节点点区区域域系系数数：Z重合度系数：重合度系数：时时当当11 时时当当1134 cosZ螺螺旋旋角角系系数数：49 12211HEHHu
32、ubdKTZZZZ 校校核核式式：5-6 5-6 标准斜圆柱齿轮传动强度计算 mmZZZZuuKTdmmZZZZuKTuaHEHdHEHa321132112 21 设设计计式式：50三、齿根弯曲强度计算三、齿根弯曲强度计算5-6 5-6 标准斜圆柱齿轮传动强度计算 1.1.模型：斜齿轮法面当量直齿轮轮齿受弯，模型：斜齿轮法面当量直齿轮轮齿受弯，引入引入Y Y考虑螺旋角影响考虑螺旋角影响2.2.弯曲强度计算：弯曲强度计算：变化变化 YYYSaFa 211/2mmNYYYYmbdKTFSaFanF 校校核核式式：222111111122FSaFanFFSaFanFYYYYmbdKTYYYYmbdK
33、T 515-6 5-6 标准斜圆柱齿轮传动强度计算 bYY2cos75.025.01201 重重合合度度系系数数：螺螺旋旋角角系系数数：式式中中：SaFaYY、按当量齿数 查图5-14、图5-15 3coszzv mmYYYYzKTmmmYYYYzuKTmFSaFadnFSaFaan3212132121cos21cos4:设计式设计式525-6 5-6 标准斜圆柱齿轮传动强度计算)4025,(158)3(人人字字齿齿轮轮避避免免轴轴向向力力过过大大初初取取)(,1)21(2cos2)4(12121圆圆整整定定齿齿数数zzzuzzmamazzznn azzmn2)(arccos)5(21 精精确
34、确计计算算螺螺旋旋角角FaY查查取取按按当当量量直直齿齿轮轮齿齿数数、3cos)6(zzYYvFaSaa.man)0200070(2)(1)初选取标准值按接触强度计算中心距53一、主要设计参数一、主要设计参数5-7 5-7 标准直齿锥齿轮传动的强度计算标准直齿锥齿轮传动的强度计算22212221221)4(zzmddR 锥锥距距：大端参数为标准值大端参数为标准值直齿锥齿轮传动的几何参数mzd 大大端端直直径径：)1(2121212sinsin)3(tgRRrrzzu齿齿数数比比：35.02.0)5(RbR齿齿宽宽系系数数：)5.01()6(Rmdd 齿宽中点分度圆直径：齿宽中点分度圆直径：)5
35、.01()7(Rmmm 齿齿宽宽中中点点模模数数：锥锥顶顶角角：)2(54二、受力分析二、受力分析5-7 5-7 标准直齿锥齿轮传动的强度计算标准直齿锥齿轮传动的强度计算切向力:径向力:轴向力：方方向向同同向向与与反反向向，与与节节从从从从节节主主主主vFvFtt指指向向本本轮轮轮轮心心指指向向大大端端切向力径向力轴向力法向力大大小小11t2mdTF costanrtFF ntncos FFsintanatFF 关系关系212121 raarttFFFFFF 55三、强度计三、强度计算算 KKKKvA载载荷荷系系数数)2(11/75)3(dbdbKm代代替替时时，用用）查查由由图图（1 1、计
36、算模型：齿宽中点当量直齿轮单齿对啮合、计算模型：齿宽中点当量直齿轮单齿对啮合的的影影响响、直直齿齿轮轮精精度度低低，忽忽略略YZK )1(5-7 5-7 标准直齿锥齿轮传动的强度计算标准直齿锥齿轮传动的强度计算565-7 5-7 标准直齿锥齿轮传动的强度计算标准直齿锥齿轮传动的强度计算、接接触触强强度度计计算算2222211/1)5.01(2mmNuubdKTZZHREHH校核式：校核式：设计公式设计公式:mmZZuKTdHEHRR32211)5.01(4575-7 5-7 标准直齿锥齿轮传动的强度计算标准直齿锥齿轮传动的强度计算、弯弯曲曲强强度度计计算算3校核式：校核式：设计公式设计公式:2
37、11/5.012mmNYYmbdKTFsaFaRFmmYYuzKTmFsaFaRR32221115.014585-7 5-7 标准直齿锥齿轮传动的强度计算标准直齿锥齿轮传动的强度计算、参参数数选选择择4与与圆圆柱柱齿齿轮轮相相同同、计计算算按按尺尺宽宽中中点点模模数数、查查按按当当量量齿齿数数齿齿数数比比：初初取取：cos516.12.11FHmXXSaFavtmYZYYzzuK mmYYuzKTmFsaFaRR32221115.014 595-8 5-8 变位齿轮传动的强度计算变位齿轮传动的强度计算1 1、高度变位齿轮传动，因、高度变位齿轮传动，因x x=0,=0,=,故故Z ZH H不变，
38、不变，H H不变；不变；角度变位齿轮传动，当角度变位齿轮传动，当x x 00时，因时，因 ，故故Z ZH H H H。2、变位后由于齿形变化，故弯曲强度计算式中、变位后由于齿形变化，故弯曲强度计算式中 齿形系数齿形系数YFa及应力校正系数及应力校正系数Ysa发生变化。发生变化。xYFa.Ysa F。605-9 5-9 齿轮传动的润滑齿轮传动的润滑开式或半开式传动定期人工加油润滑定期人工加油润滑v10m/s的闭式传动 喷油润滑喷油润滑615-9 5-9 齿轮传动的润滑齿轮传动的润滑常用润滑方式常用润滑方式浸油润滑浸油润滑喷油润滑喷油润滑625-105-10常用齿轮结构常用齿轮结构1 1、通过强度
39、计算确定出了齿轮的齿数、通过强度计算确定出了齿轮的齿数z z、模数、模数m、齿宽、齿宽b b、螺旋角、螺旋角、分度圆、分度圆直径直径d d 等主要尺寸。等主要尺寸。3 3、在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及经济性、在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及经济性等各方面因素的基础上，按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，再根据等各方面因素的基础上，按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，再根据推荐的经验数据进行结构尺寸计算。推荐的经验数据进行结构尺寸计算。4 4、常见的齿轮结构形式、常见的齿轮结构形式2 2、齿轮的结构设计主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小。、齿轮的结构设计主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小。实心式齿轮齿轮轴小尺寸齿轮小尺寸齿轮腹板式结构中型尺寸齿轮中型尺寸齿轮轮辐式结构大尺寸齿轮大尺寸齿轮63本章结束本章结束646566
