杨可桢《机械设计基础》(第6版)复习笔记和课后习题(含考研真题)详解(11-15章)【圣才出品】

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/
s
；
n1 ——小齿轮的转速（ r / min ）；
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d1 ——小齿轮的分度圆直径， mm ； ——压力角。
（2）力的方向
圆周力 Ft ：在主动轮上与运动方向相反，在从动轮上与运动方向相同。 径向力 Fr ：对于主、从动轮都是由作用点指向各自的轮心。
式中，
——试验齿轮失效概率为 1／100 时的接触疲劳强度极限；
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——安全系数。
六、直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算 （1）轮齿弯曲强度的验算公式
（11-1-1）
其中
（11-1-2）
式中， d
——齿宽系数， d
四、直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷
1．轮齿上的作用力
（1）力的大小
圆周力
Ft
2T1 d1
径向力
Fr Ft tan
法向力
Fn
Ft cos
式中， T1 ——小齿轮上的转矩， T1
106
P 1
9.55 106
P（N n1
mm）；
P ——所传递的功率（kW）；
1
——小齿轮上的角速度，
1
=
2 n1 60
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采用闭式传动、减小齿面表面粗糙度值和保持良好的润滑。 ②跑合磨损 新的齿轮副，受载时只有部分峰顶接触。接触处压强很高，因而在开始运转期间，磨损 速度和磨损量都较大，磨损到一定程度后，摩擦面逐渐光洁，压强减小，磨损速度缓慢，这 种磨损称为跑合。 （5）齿面塑性变形 在重载下，较软的齿面上可能产生局部的塑性变形，使齿廓失去正确的齿形。这种损坏 常在过载严重和起动频繁的传动中遇到。 2．齿轮设计计算准则 （1）对于闭式齿轮传动，必须计算轮齿弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度。对于高速 重载齿轮传动，还必须计算其抗胶合能力。对于一般的传动，选择恰当的润滑方式和润滑油 的牌号和粘度。 （2）对于开式传动，只需计算轮齿的弯曲疲劳强度，以免轮齿疲劳折断。
2．计算载荷
计算齿轮强度时，通常用计算载荷 KFn 代替名义载荷 Fn ，其中 K 为载荷系数。
五、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算 齿面接触疲劳强度校核公式为
设计公式为
式中，“+”用于外啮合，“-”用于内啮合； ZE ——弹性系数； ZH ——区域系数，对于标准齿轮， ZH 2.5 。
H 应取配对齿轮中的较小的接触应力。
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a．疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处； b．在该处同时啮合的齿数较少，接触应力较大； c．在该区域齿面相对运动速度低，难于形成油膜润滑，故所受的摩擦力较大； d．在摩擦力和接触应力作用下，容易产生点蚀现象。 ②抗点蚀能力 齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。 （3）齿面胶合 ①定义 在高速、重载传动中，齿面间压力大，相对滑动速度高，因摩擦发热而使啮合区温度升 高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘连，而随后的齿面相对运动，较软的 齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹，这种现象称为齿面胶合。 ②增强抗胶合能力的措施 a．提高齿面硬度； b．减小表面粗糙度； b．对于低速传动，采用粘度较大的润滑油； c．对于高速传动，采用含抗胶合添加剂的润滑油。 （4）齿面磨损 齿面磨损通常有磨粒磨损和跑合磨损两种。 ①磨粒磨损 a．产生原因 由于灰尘、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒磨损，在开式传动中是难以避免的。 b．防止或减轻磨损的方法
④传递动力的齿轮，其模数不宜小于 1.5mm。
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⑤对于开式传动，考虑到齿面磨损，可将算得的 m 值加大 10%～15%。
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（3）当大、小齿轮都是硬齿面时，小齿轮的硬度应略高，也可和大齿轮相等。
三、齿轮传动的精度 1．误差对传动的影响 （1）影响传递运动的准确性； （2）影响传动的平稳性； （3）影响载荷分布的均匀性。 2．齿轮传动精度等级的选用 齿轮的精度按国家标准规定，可分为 13 个精度等级：0 级最高，12 级最低。常用的是 6～9 级精度。
b d1
；
YFa ——齿形系数，只与齿形中的尺寸比例有关而与模数无关；
YSa ——应力修正系数。
（2）许用弯曲应力
[
F
]=
FE SF
MPa
（3）说明
①用式（11-1-1）验算弯曲强度时，应该对大、小齿轮分别进行验算。
②用式（11-1-2）计算 m 时，应比较
，以大值代入
公式求 m。
③算得的 m 值是必需的最小值，还应按教材表 4-1 圆整为标准模数值才能制造出来。
二、齿轮材料及热处理 1．常用齿轮材料 包括：（1）优质碳钢；（2）铸钢；（3）铸铁；（4）合金结构钢。 2．齿轮常用热处理方法 包括：（1）表面淬火；（2）渗碳淬火；（3）调质；（4）正火；（5）渗氮。 3．齿轮材料的选择原则 （1）当大小齿轮都是软齿面时，一般取小齿轮齿面硬度比大齿轮高 20～50HBS； （2）硬齿面齿轮需专门设备磨齿，常用于要求结构紧凑或生产批量大的齿轮；
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第 11 章 齿轮传动
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11.1 复习笔记
一、轮齿的失效形式和设计计算准则 1．轮齿的失效形式 轮齿的主要失效形式有 5 种：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性 变形。 （1）轮齿折断 ①产生原因 轮齿折断一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中。 ②主要类型 a．过载折断 轮齿因短时意外的严重过载而引起的突然折断，称为过载折断。 b．疲劳折断 在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲疲劳极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹， 裂纹的逐渐扩展最终将引起轮齿折断，这种折断称为疲劳折断。 ③单（双）侧工作 a．若轮齿单侧工作，就任一侧而言，其应力都是按脉动循环变化。 b．若轮齿双侧工作，则弯曲应力可按对称循环变化作近似计算。 （2）齿面点蚀 ①产生原因