齿轮传动实用计算课件.ppt

案例导入案例导入案例导入案例导入已知条件已知条件已知条件已知条件: :两班制，载荷较平稳两班制，载荷较平稳两班制，载荷较平稳两班制，载荷较平稳空载起动，单向运转空载起动，单向运转空载起动，单向运转空载起动，单向运转速度允差速度允差速度允差速度允差5%5%要求要求要求要求: :设计设计设计设计齿轮齿轮齿轮齿轮传动传动传动传动带式运输机传动装置设计（续）带式运输机传动装置设计（续）带式运输机传动装置设计（续）带式运输机传动装置设计（续）表表1 标准模数系列（摘自标准模数系列（摘自GB1357-1987）（mm）第一第一系列系列1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 56810 12 16 20 25 32 40 50第二第二系列系列1.75 2.25 2.75（3.25）3.5（3.75） 4.5 5.5（6.5） 7 9 （11） 14 18 22 28 （30） 36 451. 本表适用于渐开线圆柱齿轮，对斜齿轮是指法向模数本表适用于渐开线圆柱齿轮，对斜齿轮是指法向模数2. 优先选用第一系列，其次是第二系列，括号内模数尽可能不用优先选用第一系列，其次是第二系列，括号内模数尽可能不用齿轮的齿轮的几何尺寸计算几何尺寸计算齿顶圆直径齿顶圆直径 da = d+2 ha = (z+2ha*)m齿根圆齿根圆 df = d -2 hf = (z - 2ha*- 2c*)m齿厚与齿槽宽齿厚与齿槽宽 s= e= m/2齿距齿距 p = m分度圆直径分度圆直径 d = mz齿顶高齿顶高 ha= ha*m齿根高齿根高 hf = (ha*+ c*)m齿全高齿全高 h = ha +hf = (2 ha*+c*)m基圆基圆 db= dcos基圆齿距与法向齿距基圆齿距与法向齿距 pb= pn= pcos齿轮材料与精度选择齿轮材料与精度选择材料牌号材料牌号热处热处理方法理方法强强度极限度极限b/MPa屈服极限屈服极限s /MPa硬度硬度/HBW齿齿芯部芯部齿齿面面HT250250170 241HT300300187 255HT350350197 269QT500-5正火正火500147 241QT600-2600229 302ZG310-570580320156 217ZG340-640650350169 22945580290162 217ZG340-640调质调质700380241 26945650360217 25530CrMnSi1100900310 360表表2 齿轮常用材料及其力学性能齿轮常用材料及其力学性能材料牌号材料牌号热处热处理方法理方法强强度极限度极限b/MPa屈服极限屈服极限s /MPa硬度硬度/HBW齿齿芯部芯部齿齿面面35SiMn调质调质750450217 26938SiMnMo700550217 26940Cr700500241 28645调质调质后表面后表面淬火淬火750450217 25540 50HRC40Cr900650241 28648 55HRC20Cr渗碳后淬火渗碳后淬火65040030058 62HRC20CrMnTi110085012Cr2Ni4110085032020Cr2Ni41200110035035CrAlA调质调质后氮化后氮化（氮化（氮化层层厚厚度度0.3 0.5mm）950750255 321850HV38CrMoAlA1000850精度精度等级等级圆周速度圆周速度v/（m/s）应用举例应用举例直齿圆直齿圆柱齿轮柱齿轮斜齿圆斜齿圆柱齿轮柱齿轮直齿圆直齿圆锥齿轮锥齿轮6高精高精度度15309在高速、重载下工作的齿轮传动，如在高速、重载下工作的齿轮传动，如机床、汽车和飞机中的重要齿轮；分机床、汽车和飞机中的重要齿轮；分度机构的齿轮；高速减速器的齿轮度机构的齿轮；高速减速器的齿轮7精密精密10206在高速、中载或中速、重载下工作的在高速、中载或中速、重载下工作的齿轮传动，如标准系列减速器的齿轮；齿轮传动，如标准系列减速器的齿轮；机床和汽车变速箱中的齿轮机床和汽车变速箱中的齿轮8中等中等精度精度593一般机械中的齿轮传动，如机床、汽一般机械中的齿轮传动，如机床、汽车和拖拉机中的一般齿轮；起重机械车和拖拉机中的一般齿轮；起重机械中的齿轮；农业机械中的重要齿轮中的齿轮；农业机械中的重要齿轮9低精低精度度362.5 在低速、重载下工作的齿轮，粗糙工在低速、重载下工作的齿轮，粗糙工作机械中的齿轮作机械中的齿轮表表3 常用齿轮传动精度等级及其应用常用齿轮传动精度等级及其应用轮齿的计算载荷轮齿的计算载荷原动机原动机工作机的载荷特性工作机的载荷特性平稳和比较平稳平稳和比较平稳中等冲击中等冲击大的冲击大的冲击电动机、汽轮机电动机、汽轮机1 1.21.2 1.61.6 1.8多缸内燃机多缸内燃机1.2 1.61.6 1.81.9 2.1单缸内燃机单缸内燃机1.6 1.81.8 2.02.2 2.4表表4 载荷系数载荷系数K注：斜齿、圆周速度低、精度高、齿宽小时取小值；注：斜齿、圆周速度低、精度高、齿宽小时取小值； 直齿、圆周速度高、精度低、齿宽大时取大值。

直齿、圆周速度高、精度低、齿宽大时取大值 齿轮在两轴承间对称布置时取小值；齿轮在两轴承间对称布置时取小值； 齿轮在两轴承间不对称布置及悬臂布置时取大值齿轮在两轴承间不对称布置及悬臂布置时取大值校核式校核式设计式设计式u齿数比，齿数比，+用于外啮合，用于外啮合， 用于内啮合用于内啮合b接触齿宽，接触齿宽，mmd齿宽系数齿宽系数表10-7对于钢制齿轮：齿面接触疲劳强度：对于钢制齿轮：齿面接触疲劳强度： KHN 接触疲劳寿命系数，见图接触疲劳寿命系数，见图10-23 （应力循环次数（应力循环次数 N = 60njLh） j齿轮转一圈时，同一齿面的啮合次数齿轮转一圈时，同一齿面的啮合次数 （ j1 = 1 ; j2 = 1/i ） Hlim试验齿轮的接触疲劳极限，见图试验齿轮的接触疲劳极限，见图10-25d； SH 接触强度计算的安全系数，一般接触强度计算的安全系数，一般SH=1；亦见下表；亦见下表10-5(补补)表表10-5(补补) 安全系数安全系数SH和和SF安全系数安全系数软齿软齿面面（350HBW）硬硬齿齿面面（350HBW）重要的重要的传动传动、渗碳淬、渗碳淬火火齿轮齿轮或或铸铁齿轮铸铁齿轮SH1.01.11.11.21.3SF1.31.41.41.61.62.2代入代入较小值较小值许许用接触用接触应应力力式（式（10-14）校核式校核式设计式设计式YFa外齿轮齿形系数外齿轮齿形系数 图图10-17Ysa外齿轮应力修正系数外齿轮应力修正系数 图图10-18m模数，模数，mm齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算KFN 弯曲疲劳寿命系数弯曲疲劳寿命系数 图图10-22Flim试验齿轮的弯曲疲劳极限，由试验齿轮的弯曲疲劳极限，由图图10-24c查得；查得； SF 弯曲强度计算的安全系数，由表弯曲强度计算的安全系数，由表10-5(补补)查得。

查得许许用弯曲用弯曲应应力力代代较大值较大值1齿数比齿数比u单级单级u57，常用，常用 u=35；u7，常用多，常用多级传动级传动参数选择参数选择为避免根切，标准齿轮为避免根切，标准齿轮z17；闭式软齿面，为平稳和减小加工量，闭式软齿面，为平稳和减小加工量，z1=2040；闭式硬齿面，速度高，为平稳，闭式硬齿面，速度高，为平稳， z1=2040；开式传动，为耐磨，开式传动，为耐磨，z1=1720；为使齿面磨损均匀，为使齿面磨损均匀，z1、z2应互质；应互质； 2齿数齿数z3. 模数模数mm应取标准值；动力齿轮，应取标准值；动力齿轮，m2mm；普通减速器、机床及汽车变速箱，普通减速器、机床及汽车变速箱，m=28mm4齿宽齿宽系数系数d 表表10-7d大，大，齿轮宽齿轮宽，直径小，但载荷分布愈不均匀直径小，但载荷分布愈不均匀b1b2b1=b2+（510）mm一、圆柱齿轮的结构一、圆柱齿轮的结构齿轮轴齿轮轴x 2mtmt端面模数端面模数实心式实心式x 2mtda160mm腹腹板式板式(160mmda500mm)轮辐式轮辐式(da400mm)闭式，油池润滑闭式，油池润滑( v 12m/s) 最低油面最低油面=全齿高全齿高10mm 最高油面最高油面(1/31/6)r 喷油润滑喷油润滑( v12m/s)润滑方式：润滑方式：开式，人工定期开式，人工定期( (油或脂油或脂) )润滑目的：润滑目的：减小摩擦、磨损，冷却减小摩擦、磨损，冷却 散热，防锈、减振等散热，防锈、减振等二、齿轮传动的润滑二、齿轮传动的润滑润滑油粘度选择润滑油粘度选择一对一对钢制钢制标准斜齿轮标准斜齿轮2. 齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算校核式校核式设计式设计式 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动参数符号意义同直齿圆柱齿轮参数符号意义同直齿圆柱齿轮弹性影响系数弹性影响系数 Z ZE E 表表10-510-5校核式校核式设计式设计式按法面当量直齿圆柱齿轮计算按法面当量直齿圆柱齿轮计算3. 齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动参数符号意义同直齿圆柱齿轮，参数符号意义同直齿圆柱齿轮，YFa ,Ysa按按当量齿数当量齿数zV=z/cos3查取查取图图10-17,10-18案例分析案例分析案例分析案例分析已知条件已知条件已知条件已知条件: :两班制，载荷较平稳两班制，载荷较平稳两班制，载荷较平稳两班制，载荷较平稳空载起动，单向运转空载起动，单向运转空载起动，单向运转空载起动，单向运转速度允差速度允差速度允差速度允差5%5%。

要求要求要求要求: :设计设计设计设计斜斜斜斜齿轮齿轮齿轮齿轮传动传动传动传动设计步骤与方法设计步骤与方法设计步骤与方法设计步骤与方法例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 1. 选定齿轮的精度等级和材料选定齿轮的精度等级和材料（与直齿轮例题相同，以便比较）（与直齿轮例题相同，以便比较） 1）选择精度等级选择精度等级 估计圆周速度不大于估计圆周速度不大于9m/s，初选，初选8级精度级精度 2）选择材料、热处理）选择材料、热处理 查表查表9-4，选软齿面，选软齿面 小齿轮：小齿轮：45钢，调质，硬度钢，调质，硬度230HBW； 大齿轮：大齿轮：45钢，正火，硬度钢，正火，硬度190HBW； 硬度差硬度差40HBW，合适 、例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 2. 按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 查查图图9-30c查表查表9-7查表查表9-6例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 3. 确定基本参数，计算主要尺寸确定基本参数，计算主要尺寸 例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 初选螺旋角初选螺旋角 =820，取，取= 12模数模数m2mm 齿数齿数z1=2040m =2mm， z1 29m =2.5mm，z1 23m =3mm， z1 19例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 z2=iz1=4.429 =127.6128m =2mm，z1 = 29取取a=160 mm例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 4. 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 查表查表9-8 mn =2mm例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 查查图图9-32c查表查表9-7安全安全!5. 验算圆周速度验算圆周速度故选择故选择8级精度合适。

级精度合适例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 6. 计算齿轮之间的作用力计算齿轮之间的作用力圆周力圆周力径向力径向力轴向力轴向力孔板式孔板式da1 = 63.108mm例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计例题标准斜齿圆柱齿轮传动设计 齿轮轴齿轮轴7. 齿轮结构设计齿轮结构设计da2 = 264.89。