第十章齿轮传动汇总

第10章-直齿圆锥齿轮传动

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第二节直齿锥齿轮的齿廓曲面、背锥和当量齿数
1.直齿锥齿轮的齿廓曲面直齿锥齿轮齿廓的形成如图10一1所示.设一个发生面S与一个基圆锥相切.该发生面在基圆锥上做纯滚动时.其上任一点K 将在空间展出一条渐开线AK.它上面任一点到锥顶O的距离都是相等的.故是球面渐开线。在发生面上线段KK′的轨迹即是直齿圆锥齿轮齿廓曲面—球面渐开面齿廓。
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第四节直齿圆锥齿轮强度计算
一、直齿圆锥齿轮受力分析
图10一4所示为直齿圆锥齿轮主动轮轮齿受力情况。为简化起见.忽略摩擦力的影响.并假定载荷集中作用在齿宽中部的节点上。法向力可以分解为3个互相垂直的分力.即圆周力、径向力和轴向力。各力的方向是:圆周力和径向力的方向的确定方法与直齿圆柱齿轮相同.两齿轮轴向力的方向都是沿着各自的轴线方向并指向轮齿的大端。
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第四节直齿圆锥齿轮强度计算
二、齿面接触疲劳强度
直齿锥齿轮的失效形式及强度计算的依据与直齿圆柱齿轮基本相同.可近似地按齿宽中点的一对当量直齿圆柱齿轮传动来考虑。将当量齿轮的有关参数代人直齿圆柱齿轮的强度校核及设计计算公式.得直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度校核和设计计算公式如下：
H ZEZH
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图10一1 球面渐开线的形成
为了认真贯彻落实党的十六届六中全会精神和中央《决定》、 “三级 ”公安会议精神，深入学习领会胡锦涛总书记观摩全国公安民警大练兵汇报演出时的重要讲话以及中央、省、市领导关于公安执法工作和队伍建设的重要指示精神，切实解决公安队伍中存在的突出问题，教育引导广大公安民警进一步解放思想、与时俱进、开拓创新，大力弘扬求真务实精神，打造一支作风过硬的公安队伍。上级公安党委决定开展为期八个月的纪律作风整顿教育活动。本人按照要求，认真学习了中共中央《中国共产党纪律处分条例》、《中国共产党党内监督条例》、《中国共产党纪律处分条例》、《人民警察法》、《国家公务员条例》、《国家公务员行为规范》等有关文件精神，学习了毛建东、肖琳、桂红林等先进典型的事迹。通过学习教育和深入思考，我个人对纪律作风整顿教育有了更深的理解，对自身存在的问题也有了进一步的认识。现在对照工作实际，作如下剖析：一、存在的主要问题 1、在 “纪律作风整顿教育 ”活动初期，片面地自我安慰，认为自己既无参与赌博，又无考试作弊，更无开无牌无证、假牌假证车，没有什

第十章齿轮传动

27.齿轮因齿面塑性变形而失效最可能出现在____齿轮传动中。
（1）高速轻载的闭式硬齿面
（2）低速重载的闭式软齿面
（3）润滑油粘度较高的硬齿面
28.设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免____失效。
（1）胶合（2）磨粒磨损（3）齿面点蚀（4）轮齿折断
29.设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度主要针对的失效形式是
（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面磨粒磨损（4）齿面胶合
25.一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是____。
（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合
26.高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动，其最可能出现的失效形式是
____。
（1）轮齿折断（2）齿面磨粒磨损（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合
35.选择齿轮毛坯的成型方法时（锻造、铸造、轧制圆钢等），除了考虑材料
等因素外，主要依据____。
（1）齿轮的几何尺寸
（2）齿轮的精度
（3）齿轮的齿面粗糙度（4）齿轮在承上的位置
36.计算载荷中的使用系数 KA 不包含____对齿轮实际承受载荷的影响。
（1）工作机性能（2）原动机性能
（3）载荷变动情况（4）齿轮制造及装配误差
21.两渐开线齿轮啮合传动时，当两轮的____略有改变时，两齿轮仍能保持
原传动比传动，此特性称为齿轮传动的____ 。
22.闭式齿轮传动中，常见的两种疲劳损坏形式是____和____。
23.开式齿轮传动的主要失效形式是：____和____。
二、选择题
1.渐开线形状决定____的大小。
(1)展角
(2) 压力角
(3)基圆

机械设计(西北工业大学第八版)第十章齿轮传动

抵抗齿面点蚀、胶合、磨损、塑性变形
抵抗轮齿折断
轮齿具有足够强度和韧性
一. 常用材料：
齿轮常用材料是各种牌号的中碳钢，中、低碳合金钢，铸钢和铸铁等。一般多采用锻造毛坯或轧制钢材，齿轮尺寸较大或结构复杂且生产批量大时，可采用铸钢或铸铁。表P191表10—1列出了常用齿轮材料及牌号、热处理方法及硬度。
三. 齿轮传动的类型： 1.按装置型式分：1）开式齿轮传动
2）半开式齿轮传动 3）闭式齿轮传动
2. 按速度的大小分：高速（v15m/s）
低速（v3m/s）
3. 按载荷大小分：轻载
重载
4. 按齿面的软硬分：硬齿面（HB>350或HRC >38）
软齿面（HB350或HRC38）
四、对齿轮传动的要求： 1. 传动要平稳、准确
k
K
t
t
A
k
rk
k
B
rb
O
单齿啮合的最低点接触应力最大。
通常按节点啮合进行计算即：将渐开线齿廓在节点啮合当量成一对圆柱体接触，再按赫兹公式计算。
H ZE
式中：
F L
1

1
1

1
2
2
1
1 N1P r1sin
d1 r1 sin sin 2 d2 2 sin 2

措施：提高材料的硬度，
改善润滑
主动被动
相对滑动方向
二.设计准则：
具体工作条件下的设计准则：工作条件主要失效
软齿面
点蚀
设计准则
设计方法
闭式传动
保证齿面有足够的接触按齿面接触疲劳强度设计疲劳强度按轮齿弯曲疲劳强度校核

机械设计齿轮传动

16
5、齿面塑性流动该失效主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。齿面较软时，重载下，Ff↑——材料塑性流动（流动方向沿Ff）主动轮1：摩擦力分别朝向齿顶和齿根形成凹沟。
17
从动轮2：摩擦力由齿顶和齿根朝向中部形成凸脊。
改善措施：1）↑材料及齿面硬度 2）采用η↑的润滑油 3）适当磨合（跑合）
需对Fn修正
实际载荷（计算载荷）Fcａ>Fn
计算载荷： Fca K Fn
K——载荷系数
K
KA
Kv
K
K
齿向载荷分配系数
使用系数
动载系数
齿间载荷分配系数
按照强度计算类别，载荷系数可分为齿根弯曲疲劳强度计算用载荷系数KF
31 和齿面接触疲劳强度计算用载荷系数KH.
1、使用系数KA 考虑原动机、工作机、联轴器等外部因素引起的动载荷而
（对称、非对称、悬臂） 3）合理选择齿宽； 4）↑制造安装精度；
5）采用鼓形齿； 6）齿轮位于远离转矩输入端。
38
0.01-0.025mm
§5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
（一）、齿根弯曲疲劳强度计算（目的：防止齿折断）
进行齿根弯曲强度计算时，将轮齿视为悬臂梁，齿根危险剖面处，弯矩最大时的齿根弯曲应力也最大。
练习： n1
Fr1
Ft1
Ft2
Fr2
n2
Ft1⊙○FF×rr1F2 t2n1 n2
30
二、计算载荷
根据齿轮传动的额定功率和转速，可得齿轮传递的名义扭矩和轮齿上的名义法向力。实际传动中，会受各种因素的影响，使名义法向载荷增大。
外部影响：原动机、工作机影响实际情况：
内部影响：制造、安装误差；受载变形(齿轮、轴等)

机械设计复习题(十)

第十章齿轮传动一、填空题1、在齿轮传动、带传动和链传动三种传动中，瞬时传动比恒定的是____________。

2、磨粒磨损和弯曲疲劳折断是_________________齿轮传动的主要失效形式。

3、在轮齿弯曲强度计算中，齿形系数Y Fa的大小与、变位系数x、斜齿轮的螺旋角β和分度圆上压力角α有关，而与无关。

4、一对相啮合的大小齿轮齿面接触应力的关系是，其接触强度的关系是。

5、模数是齿轮的参数，是齿轮各部分几何尺寸计算的，齿形的大小和强度与它成。

6、齿数愈少，齿根厚度就愈；轮齿的弯曲应力就愈；因此，齿形系数Y f 就愈。

7、理想的齿轮材料性能应是齿面；齿芯。

8、在闭式齿轮传动中，当齿轮的齿面硬度HBS<350时，通常首先出现破坏，应首先按进行设计；但当齿面硬度HBS>350时，则易出现破坏，应首先按进行设计。

9、在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮的材料硬度应比大齿轮的材料硬度高HBS。

10、对于闭式软齿面齿轮传动，主要按进行设计；对于开式齿轮传动，虽然主要失效形式是磨损，但目前仅以作为设计准则，这时影响齿轮强度的主要参数是。

11、已知减速直齿锥齿轮传动，大齿轮所受三个分力的大小分别为：2360N，272N，816N，试分别指出：F t2＝_________N，F a2＝___________N，F r2＝_________N。

12、开式齿轮传动的主要失效形式是：_________和_________。

二、判断题1、带传动和渐开线齿轮传动都能实现准确的传动比传动。

（）2、为提高齿轮轮齿齿根弯曲疲劳强度应该增加齿数。

（）3、齿面点蚀是润滑良好的软齿面闭式齿轮传动常见的失效形式。

（）4、一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力是相等的；而其许用接触应力是不相等的；小齿轮与大齿轮的弯曲应力一般也是不相等的。

（）5、为提高齿轮传动的齿面接触疲劳强度应：在分度圆直径不变条件下增大模数。

（）6、为提高齿轮轮齿齿根弯曲疲劳强度应：增加齿数。

第10章习题及其答案

hf ， d ， da ， d f ， db ，s，e 作何变化？
答：渐开线标准齿轮与变位齿轮的基本参数 m，α ， ha* ， c* 相同均为标准值。标淮齿轮传动虽然具有设计比较简单、互换性较好等一系列优点，但随着机械工业的发展，也暴露出了许多不足之处，比如：在一对相互啮合的标淮齿轮中，由于小齿轮齿廓渐开线的曲率半径较小，齿根厚度也较薄，而且参与啮合的次数又较多，因而强度较低，容易损坏，从而影响整个齿轮传动的承载能力；标准齿轮不适用于中心距不等于标准中心距的场合，当中心距小于标准中心距时，根本无法安装，当中心距大于标准中心距时，虽然可以安装，但将产生较大的齿侧间隙，而且其重合度也将随之降低，影响传动的平稳性；当采用范成法切制渐开线齿轮时，如果被加工的标淮齿轮的齿数过少，则其齿廓会发生根切现象将降低轮齿的抗弯强度，而且还可能使齿轮传动的重合度降低等，为了改善和解决标准齿轮存在的上述不足，就必须突破标准齿轮的限制，对齿轮进行必要的修正，即变位修正。
（3）同样，保持 a
和v
不变的情况下，将齿坯的角速度改为 ω
=
1 rad 22.1
s
，所切制
出来的齿轮的齿数 z 和变位系数 x 各是多少？最后加工的结果如何？
解：（1）、齿坯中心与刀具分度线之间的距离为
a = mz = 2 × 90 = 90mm 22
刀具移动的线速度为
v = mz ⋅ω = 2 × 90 ⋅ 1 = 4mm/s
解：1）由 d2 = mt2 z2 可得端面模数 mt2 = 7mm ，蜗杆轴面模数 ma1 = mt2 = 7mm 。
2）蜗杆轴面齿距 pa1 = ma1π = 21.9911mm ，导程 l = z1 ⋅ pa1 = 21.9911mm

第10章齿轮传动

模数
斜齿轮的几何参数有端面和法向（垂直于某个轮齿的方向）之分。为斜齿条的分度面截面图。由图可见，法向齿距pn和端面齿距pt之间的关系为
因p=m ，故法向模数 mn和端面模数 mt之间的关系为
压力角
图中表示出了斜齿条的法向（AOC平面）压力角和端面（AOB平面）压力角，由图可见
模数不变的情况下，齿数越大则渐开线越平缓，齿顶圆齿厚、齿根圆齿厚相应地越厚；
3、标准直齿圆柱齿轮几何尺寸
名称齿距齿厚槽宽齿顶高齿根高全齿高分度圆直径
符号 p s e ha hf h d
计算公式 P=mπ s=mπ/2 e=mπ/2 ha=h＊ａm hf=（h＊ａ+c*）m h=（2 h＊ａ +c*）m d=mz
齿厚：任意直径 dk的圆周上，轮齿两侧齿廓间的弧长称为该圆上的齿厚，用sk表示；
齿槽宽：任意直径dk的圆周上，齿槽两侧齿廓间的弧长称为该圆上的齿槽宽，用 ek表示；
齿距：相邻两
齿同侧齿廓间
的弧长称为该
圆上的齿距，
用表示。设z
为齿数，则根
据齿距定义可
得
，
故
齿轮不同直径的圆周上，比值而且其中还包含无理数；
线的特性即 pb1=pb2
推导： π db1/z1= π db2/z2 m1cos α1= m2cos α2
结论：m1= m2=m， α1= α2=20°
上式表明：渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。这样，一对齿轮的传动比可表示为
中心距
a=(d2+d1)/2=m(z2+z1)/2
不同，
又由渐开线特性可知，在不同直径的圆周上，齿廓各点的压力角k也是不等的。

机械设计课件10第十章齿轮传动(2014ysm)

单向传动：脉动双向传动：对称
F [F]
齿轮传动——失效形式和设计准则
TJPU
(2)类型及原因
①疲劳折断：变应力、应力集中。 ②过载折断：过载折断、冲击、严重磨损后。 ③局部折断：斜齿轮，制造、安装误差大。
(3)防止措施 F [F]
①减小应力集中：增大圆角半径、降低表面粗糙度值
②根部强化处理 ③提高轮齿芯部韧性 ④增大支承刚度（改善沿齿宽受载均匀情况）
按齿面硬度分：软齿面和硬齿面
开式：敞开，润滑不良、易磨损；
半开式：防护罩，润滑、密封不完善；
闭式：封闭箱体，润滑密封好。用于重要齿轮传动
齿轮传动——失效形式和设计准则
TJPU
§10-2 齿轮传动的失效形式及计算准则一、失效形式（五种）：
要记住
部位、原因、防止措施
1.轮齿折断：轮齿：悬臂梁
(1)部位：根部受周期性弯曲变应力
齿轮传动——失效形式和设计准则
2、齿面磨损：开式传动中
（1）部位：工作面（2）原因：
①润滑不良、 ②磨料落入工作面（3）防止措施： ①改开式为闭式 ②改善润滑条件 ③提高齿面硬度和降低表面粗糙度值
TJPU
齿轮传动——失效形式和设计准则
TJPU
3、齿面点蚀：闭式、润滑良好
（1）部位：节线处靠近齿根部(从动齿轮强度低) （2）原因(一般认为)：
⑵设计公式
公式分析
m3
2dKZ1T21 YFaYSFaY(mm)
将m与σF 对换，开3 次方，得
（1）F
1 bm
b受K限制不能太大YF，a、YSa受其他因素影响
弯曲强度主要取决 m，于
m，弯曲强度
应知道
齿轮传动——齿根弯曲疲劳强度计算

第十章齿轮传动汇总

第10章-直齿圆锥齿轮传动