11 齿轮传动(下)解析

(u 1)3 KT1 H 305 H MPa 2 uba 此式为验算公式。
如取齿宽系数ψa=b/a，则可变换为下列设计公式
305 KT1 a (u 1) 3 u H a
2
mm
载荷系数K仍由表查取。由于斜齿轮传动平稳，因此，选取载 荷系数K时，应考虑到这点。 若配对齿轮材料为钢对铸铁或铸铁对铸铁，则应将公式中的系 数305分别改为259.5和227.6。
适用于煤炭、水泥和冶金 等工业部门的大型闭式齿 轮传动装置的润滑。
主要适用于开式齿轮、链 条和钢丝绳的润滑。
续表 齿轮传动常用的润滑剂
名 称 牌 号 运动粘度 v/cSt(40˚ ) 应 用
120
150 硫—磷型极压 工业齿轮用油 200 250 300 350
110~130
130~170 180~220 230~270 280~320 330~370 适用于80~100，有水 分或较潮湿的环境中工 作的齿轮传动，但不适 于低温工作情况。 适用于起重机底盘的齿 轮传动、开式齿轮传动、 需耐潮湿处。 适用于经常处于边界润 滑的重载、高冲击的直、 斜齿轮和蜗轮装置及轧 钢机齿轮。
3、各作用力之间的关系
Ｆa1= - Fr2
Ｆr1= - Fa2
二、齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度计算（自学） 1. 齿根弯曲疲劳强度计算 一对直齿圆锥齿轮传动与其当量齿轮的强度近似相等。 可直接套用直齿轮的计算公式，代入当量齿轮参数。
KFtYFaYSa F [ F ] bmm
设计公式：
mm
2.5 2.75 3 7 8 9 10…
2.齿面接触疲劳强度计算 综合曲率为：
1 1 1 1
直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度，仍按 齿宽中点处的当量圆柱齿轮计算。
2 2 1 2 cos 1 1 (1 ) v1 v d v1 sin uv d v1 sin d m1 sin uv 2
求出中心距a后，可先选定齿数z1、 z2 和螺旋角β，再按下 式计算模数mn。
2a cos mn z1 z2
求得的模数应按表圆整为标准值。然后按下式计算实际螺旋角 β mn ( z1 z2 ) arccos 2a 通常螺旋角β=8°~20°，人字齿轮可取β=25°~30°。
3 斜齿圆柱齿轮传动
一、斜齿圆柱齿轮的受力分析
轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力 :
2T1 轴向力：Fa Ft tan 径向力：Fr 圆周力： Ft d1
Fr Fa c Fn
长方体对角面即轮齿法面

Ft tan n cos
Fr
αn Ft
β
Ft Fa
Fn αn
β
T1 F’
ω1
d1 2
da
ds
c b lh
适用于中型尺 寸的齿轮。
dh=1.6 ds ; lh=(1.2.~1.5) ds ,并使lh ≥b c=0.3b ; δ=(2.5.~4) mn ,但不小于8 mm d0和d按结构取定。
dh
3. 腹板式齿轮
b ∆ d
斜度1:10
lh R ds d0
dh
dh= 1.6 ds ; lh= (1.2.~1.5) ds c= (0.2~0.3)b ; ∆ = (2.5~4) me ; 但不小于10 mm d0 和 d 按结构取定
da
b
∆ 斜度1:20 lh ds d
dh
R
dh=( 1.6~1.8) ds ; lh= (1.2.~1.5) ds c= (0.2~0.3)b ; s=0.8c; ∆ = (2.5~4) me ; 但不小于10 mm d0 和 d 按结构取定
da
d0
4. 轮辐式齿轮
δ
斜度1:20
e
e
ds
lh
dh
轴向力Fa的方向对两个齿轮都是背着锥顶。
F’
δ Fr δ Fa Fr Fn
α
Fn α α Ft
当δ 1+δ 2 = 90˚ 时，有： sinδ 1=cosδ 2 dm1 cosδ 1=sinδ 2 2 Ft1 =Fa2 于是有： δ Fa1 =Ft2
Fa
c
Ft
T1 ω1
各作用力的方向 (１)圆周力Ft 在主动轮上与其旋转方向相反，在 从动轮上与其旋转方向相同(主反从同)。 (2)径向力Fr (3)轴向力Fa Ｆt1= - Ft2 分别指向各自的轮心。 从小端指向大端。
塑料、铸 铁、青铜 350 450~1000 1000~1250 500 500 220 350 500 500 150 220 350 500 100 150 220 350 80 100 150 220 55 80 100 150 55 80 100
钢
渗碳或表 面淬火钢
1250~1580 900
da>500mm
6 齿轮传动的润滑和效率
齿轮传动时，齿面间产生摩擦和磨损，增加能量消耗。
齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就 会产生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率。
润滑的目的：减少摩擦磨损、散热和防锈蚀。 润滑方式：开式及半闭式或低速齿轮传动常采用人工定期润滑。 可用润滑油或润滑脂。 闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度v确定。 当v≤ 12 m/s时，采用油池润滑。 当v > 12 m/s时，采用油泵喷油润滑。
其它尺寸由结构设计确定
齿轮的结构
轮缘 轮齿
键槽
轮毂
轴孔
幅板
二、常见的结构形式 1. 齿轮轴 直径较小的钢质齿轮，当齿根圆 直径与轴径接近时，可以将齿轮与 轴做成一体，称为齿轮轴。否则可 能引起轮缘断裂。
e 圆锥齿轮：e <1.6 mt
e
圆柱齿轮：e < 2 mt
圆柱齿轮轴
圆锥齿轮轴
2. 实心齿轮（da≤200mm）
钙钠基润滑脂
ZNG-2
(ZBE 86001-88) ZNG-3 石墨钙基润滑脂 (ZBE 36002-88)
ZG-S
啮合中的摩擦损耗； 齿轮传动的损耗： 搅动润滑油的油阻损耗；
轴承中的摩擦损耗。 表9-11 齿轮传动的平均效率 8级精度的 闭式传动 0.97 0.96 6级或7级精度 传动装置 的闭式传动 圆柱齿轮 圆锥齿轮 0.98 0.97
油池润滑
采用惰轮的油池润滑
喷油润滑
高速齿轮传动采用喷油润滑的理由： 1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区； 2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能； 3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。 润滑剂的选择： 齿轮传动常用的润滑剂为润滑油或润滑脂。 选用时，应根据 齿轮的工作情况（转速高低、载荷大小、环境温度等），选择 润滑剂的粘度、牌号。 齿轮传动润滑油粘度荐用值 圆周速度 v (m/s) 齿轮材料 强度极限 <0.5 0.5~1 1~2.5 2.5~5 5~12.5 12.5 ~25 >25 运动粘度 v/cSt（40℃ ）
h1
da
c
s
h
2
b dh= 1.6 ds (铸钢) ; dh=1.6 ds (铸铁) lh= (1.2.~1.5) ds ,并使lh ≥b c= 0.2b ; 但不小于10 mm δ= (2.5.~4) mn ,但不小于8 mm h1 = 0.8 ds ; h2 = 0.8 h1 ; s = 1.5 h1 ; 但不小于10 mm e = 0.8 ds ; h2 = 0.8 h1 这种结构适用于大型尺寸的齿轮。
mm
以上两式中：mn为法向模数；齿形系数YF应根据当量齿数zv， 由图查得。
4 直齿圆锥齿轮传动
一、轮齿受力分析 轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力 :
2T1 圆周力：Ft d m1
Ft的方向在主动轮上与运动方向相反， 在从动论上与运动方向相同；
F ' Ft tan
Fr Ft tan cos F’ 径向力： 径向力指向各自的轴心； Fa Ft tan sin 轴向力：
齿轮传动常用的润滑剂
名 称 牌 号 运动粘度 v/cSt(40˚ ) 41.4~50.6 61.2~74.8 41.4~110.0 61.2~74.8 90~110 135~165 198~242 288~352 61.2~74.8 90~110 135~165 198~242 288~352 414~506 100℃ 60~75 90~110 135~165 应 用 适用于对润滑油无特殊要求 的锭子、轴承、齿轮和其它 低负荷机械等部件的润滑。 适用于工业设备的润滑 L-AN46 全损耗系统用油 L-AN68 (GB/T443-1989) L-AN100 68 100 工业齿轮用油 150 (SY1172-88) 220 320 68 100 150 中负荷工业齿轮油 220 (GB/T5903-86) 320 460 普通开式齿轮油 (SY1232-85) 68 100 150
3. 腹板式齿轮
d
δ 斜度1:10
ds
c b lh
200mm < da≤500mm
dh=1.6 ds ; lh=(1.2.~1.5) ds ,并使lh ≥b c=0.3b ; δ=(2.5.~4) mn ,但不小于8 mm d0和d按结构取定，当d 较小时可不开孔
dh
d0
da
3. 腹板式齿轮
δ 斜度1:10
利用赫兹公式，并代入齿宽中点处的当量齿轮相应参数，可得锥齿轮齿面接触疲劳强度计算公式如下：
校核计算公式： H 5Z E
KT1 H 2 3 R 1 0.5R d1 u
KT1 设计计算公式：d1 2.923 ( ) H R 1 0.5R 2 u
第11章 齿轮传动(下)