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1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能自用盘编号JJ321001机械设计基础第十一章 齿轮传动为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第第11章章齿轮传动齿轮传动作用：作用：不仅用来传递运动、而且还要传递动力。不仅用来传递运动、而且还要传递动力。要求：要求：运转平稳、足够的承载能力。运转平稳、足够的承载能力。分类分类开式传动开式传动闭式传动闭式传动-润滑良好、适于重要应用；润滑良好、适于重要应用；-裸露、灰尘、易磨损，适于裸露、灰尘、易磨损，适于低速传动
2、。低速传动。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11-1轮齿的失效形式轮齿的失效形式轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折断。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11-1轮齿的失效形式轮齿的失效形式轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式齿面接触应力按脉动循环变化当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹扩展、微粒剥落。点蚀首先出现在节线处，齿面越硬，抗点蚀能力越强。软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。齿面点蚀齿面
3、点蚀为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11-1轮齿的失效形式轮齿的失效形式轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式齿面点蚀齿面点蚀齿面胶合齿面胶合高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，致使齿面金属直接接触而相互粘连。当齿面向对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。措施：措施：1.提高齿面硬度提高齿面硬度2.减小齿面粗糙度减小齿面粗糙度3.增加润滑油粘度增加润滑油粘度低速4.加抗胶合添加剂加抗胶合添加剂高速为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育
4、人功能11-1轮齿的失效形式轮齿的失效形式轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式齿面点蚀齿面点蚀齿面胶合齿面胶合齿面磨损齿面磨损措施：措施：1.减小齿面粗糙度减小齿面粗糙度2.改善润滑条件改善润滑条件磨粒磨损磨粒磨损跑合磨损跑合磨损跑合磨损、磨粒磨损。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11-1轮齿的失效形式轮齿的失效形式轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式齿面点蚀齿面点蚀齿面胶合齿面胶合齿面磨损齿面磨损从动齿从动齿主动齿主动齿齿面塑性变形齿面塑性变形从动齿从动齿主动齿主动齿从动齿从动齿主动齿主动齿从动齿从动齿主动齿主动齿为深入学
5、习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11-2齿轮材料及热处理齿轮材料及热处理常用齿轮材料常用齿轮材料优质碳素钢优质碳素钢合金结构钢合金结构钢铸钢铸钢铸铁铸铁热处理方法热处理方法表面淬火表面淬火渗碳淬火渗碳淬火调质调质正火正火渗氮渗氮一般用于中碳钢和中碳合金钢，如一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr等。表面等。表面淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达5256HRC，面硬芯软，能承受一定冲击载荷。面硬芯软，能承受一定冲击载荷。1.1.表面淬火表面淬火-高频淬火、火焰淬火高频淬火、火焰淬火为
6、深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.2.渗碳淬火渗碳淬火渗碳钢为含碳量渗碳钢为含碳量0.150.25%的低碳钢和低碳合金钢，的低碳钢和低碳合金钢，如如20、20Cr等。齿面硬度达等。齿面硬度达5662HRC，齿面接触强，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传动。通常渗碳淬火后要磨齿。重要传动。通常渗碳淬火后要磨齿。调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMn等。调质处理后齿面硬度为：等。调质处理后齿
7、面硬度为：220260HBS。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合。中易于跑合。3.3.调质调质为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.正火正火正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面硬度可达渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面
8、硬度可达6062HRC。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：如内齿轮。材料为：38CrMoAlA.5.渗氮渗氮为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能特点及应用：特点及应用：调质、正火处理后的硬度低，调质、正火处理后的硬度低，HBS350，属软齿面，属软齿面，工艺简单、用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时，工艺简单、用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时，
9、小轮比大轮硬度高小轮比大轮硬度高:2050HBS表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬硬度高，属硬齿面。其承载能力高，但一般需要磨齿。常用于结构齿面。其承载能力高，但一般需要磨齿。常用于结构紧凑的场合。紧凑的场合。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能表表11-1常用的齿轮材料常用的齿轮材料优质碳素钢优质碳素钢类类别别牌牌号号热热处处理理硬度（硬度（HBS或或HRC）合金结构钢合金结构钢铸铸钢钢灰铸铁灰铸铁球墨铸铁球墨铸铁35正火150180HBS调质表面淬火180210HBS40
10、45HRC正火170210HBS45调质表面淬火210230HBS4348HRC5040Cr调质表面淬火240285HBS5256HRC35SiMn调质200260HBS表面淬火4045HRC正火调质240280HBS40MnBZG270-500正火140170HBSHT200170230HBSQT500-5147241HBS180220HBS详细数据见P171或机械设计手册为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11-3齿轮传动的精度等级齿轮传动的精度等级误差的影响：误差的影响：1.转角与理论不一致，影响运动的不准确性；转
11、角与理论不一致，影响运动的不准确性；2.瞬时传动比不恒定，出现速度波动，引起震动、瞬时传动比不恒定，出现速度波动，引起震动、冲击和噪音影响运动平稳性；冲击和噪音影响运动平稳性；3.齿向误差导致轮齿上的载荷分布不均匀，使轮齿提齿向误差导致轮齿上的载荷分布不均匀，使轮齿提前损坏，影响载荷分布的不均匀性。前损坏，影响载荷分布的不均匀性。国标国标GB10095给齿轮副规定了给齿轮副规定了13个精度等级。其中个精度等级。其中0级级最高，最高，12级最低，级最低，常用的为常用的为69级精度级精度。按照误差的特性及它们对传动性能的主要影响，将齿轮按照误差的特性及它们对传动性能的主要影响，将齿轮的各项公差分成
12、三组，分别反映传递运动的的各项公差分成三组，分别反映传递运动的准确性准确性，传，传动的动的平稳性平稳性和载荷分布的和载荷分布的均匀性均匀性。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能表表11-2齿轮传动精度等级的选择及其应用齿轮传动精度等级的选择及其应用精度等级精度等级直齿圆直齿圆柱齿轮柱齿轮9级级斜齿圆斜齿圆柱齿轮柱齿轮直齿直齿锥齿轮锥齿轮圆周速度圆周速度v(m/s)8级级7级级6级级151062301510412841.5应应用用高速重载齿轮传动，如飞机、汽高速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机车和机床中
13、的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。构的齿轮传动。高速中载或低速重载齿轮传动，高速中载或低速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。轮；分度机构的齿轮传动。机械制造中对精度无特殊要求的机械制造中对精度无特殊要求的齿轮。齿轮。低速及对精度要求低的齿轮低速及对精度要求低的齿轮为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能O2O1tt1（主动）（主动）N1N2c d12 FnT111-4直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷一、轮齿上的作用力及计算载荷一、轮
14、齿上的作用力及计算载荷圆周力：圆周力：径向力：径向力：法向力：法向力：小齿轮上的转矩：小齿轮上的转矩：P为传递的功率（为传递的功率（kW）1-小齿轮上的角速度，小齿轮上的角速度，n1-小齿轮上的转速小齿轮上的转速d1-小齿轮上的分度圆直径，小齿轮上的分度圆直径，-压力角压力角各作用力的方向如图（忽略摩擦）各作用力的方向如图（忽略摩擦）O22（从动）（从动）O1N1N2tt1（主动）（主动）T1c d12d22 FtFrFnFn为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二、计算载荷二、计算载荷Fn-名义载荷名义载荷受力变形受力变
15、形制造误差制造误差安装误差安装误差附加动载荷附加动载荷载荷集中载荷集中计算齿轮强度时，采用用计算载荷用计算载荷KFn代替名义载荷代替名义载荷Fn以考虑载荷集中和附以考虑载荷集中和附加动载荷的影响，加动载荷的影响，K-载荷系数载荷系数表表11-3载荷系数载荷系数K原动机原动机电动机电动机多缸内燃机多缸内燃机单缸内燃机单缸内燃机均均匀匀中等冲击中等冲击大的冲击大的冲击工作机械的载荷特性工作机械的载荷特性1.11.21.21.61.61.81.82.01.21.61.61.81.61.81.92.12.22.4Fnb()maxFnb()min为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神
16、,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能齿轮强度计算是根据齿轮可能出现的失效形式来进行的。在一般闭式齿轮传动中，轮齿的失效主要是齿面接触疲劳点蚀和轮齿弯曲疲劳折断。齿面疲劳点蚀与齿面接触应力的大小有关，而齿面的最大接触应力可近似用赫兹公式进行计算。11-5直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算赫兹公式：赫兹公式：“+”用于外啮合，用于外啮合，“-”用于内啮合用于内啮合实验表明：齿根部分靠近节点处最容易发生点蚀，故取节点处的应力作为计算依据。节圆处齿廓曲率半径：节圆处齿廓曲率半径：齿数比齿数比:u=z2/z1=d2/d11得得:O22（从动）（从动）O1
17、N1N2tt1（主动）（主动）T1c d12d22 中心距中心距:a=(d2 d1)/2或或:d1=2a/(u 1)C12=d1(u 1)/2为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能在节点处，载荷由一对轮齿来承担：在节点处，载荷由一对轮齿来承担：令：令：称为弹性系数，由表称为弹性系数，由表11-411-4选取选取令令称为区域系数，对于标准齿轮称为区域系数，对于标准齿轮得得引入载荷系数引入载荷系数K K，以，以KFKFt t取代取代F Ft t，且且为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精
18、神,充分发挥中小学图书室育人功能令令代入上式，得代入上式，得取配对齿轮中较小的许用接触应力取配对齿轮中较小的许用接触应力由表由表11-111-1选取选取安全系数，由表安全系数，由表11-511-5选取选取得得接触强度计算接触强度计算公式公式式中：式中：b b为齿的宽度，为齿的宽度，T T1 1的单位为的单位为NmmNmm，b b、d d单位为单位为mmmm为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能800700600500400100200300HBSHlim(N/mm)600500400300200100200HBSHlim(
19、N/mm)600500400300200100200300HBSHlim(N/mm)灰铸铁灰铸铁球墨铸铁球墨铸铁普通碳素普通碳素钢正火钢正火铸钢铸钢正火正火合金钢调质合金钢调质合金铸合金铸钢调质钢调质优质碳素钢优质碳素钢调质或正火调质或正火铸钢调质铸钢调质齿轮的接触疲劳极限齿轮的接触疲劳极限Hlim为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1500140013001000900Hlim(N/mm)12001100800405060HRC40 50 60HRC301500140013001000900Hlim(N/mm)1200
20、1100800合金钢合金钢渗碳淬火渗碳淬火调质钢调质钢表面淬火表面淬火渗氮钢氮化渗氮钢氮化调质钢氮化调质钢氮化齿轮的接触疲劳极限齿轮的接触疲劳极限Hlim为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能rbO30 30 11-6直齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算直齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶啮合时，弯矩达最大值。啮合时，弯矩达最大值。hFFnF2F1SFF 分量F2产生压缩应力可忽略不计，弯曲力矩：弯曲力矩：M=KFnhFcosF危险界面的弯曲截面系
21、数：危险界面的弯曲截面系数：弯曲应力：弯曲应力：危险截面：危险截面：齿根圆角齿根圆角30切线两切点连线处。切线两切点连线处。齿顶受力：齿顶受力：Fn，可分解成两个分力：，可分解成两个分力：F1=FncosFF2=FnsinF-产生弯曲应力；产生弯曲应力；-压应力，小而忽略。压应力，小而忽略。Fn为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能h hF F和和S SF F成正比成正比，轮齿弯曲强度计算公式：轮齿弯曲强度计算公式：故故YF与模数与模数m无关。无关。弯曲应力：弯曲应力：对于标准齿轮对于标准齿轮,YF仅取决于齿数仅取决于齿数
22、Z，取值见后图。，取值见后图。YF齿齿形系数形系数为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.7111213141516182025304050100400齿齿形系数形系数YF计算根切极限计算根切极限实际根切极限实际根切极限标准齿轮标准齿轮为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和
23、党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能引入齿宽系数：引入齿宽系数：d=b/d1考虑齿根部有应力集中，引入应力集中系数考虑齿根部有应力集中，引入应力集中系数Y YSaSa得轮齿得轮齿弯曲强度的验算公式弯曲强度的验算公式式中：许用弯曲应力为式中：许用弯曲应力为齿根弯曲疲劳极限值，由表齿根弯曲疲劳极限值，由表11-111-1查取，若轮查取，若轮齿两面工作，应将表中数值齿两面工作，应将表中数值0.70.7安全系数，由表安全系数，由表11-511-5查取查取因弯曲疲劳造成的轮齿折断可能造成重大事故，而疲劳因弯曲疲劳造成的轮齿折断可能造成重大事故，而疲劳点蚀只影响寿命，故：点蚀
24、只影响寿命，故：SFSH为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1 1、通常两齿轮的齿形系数、通常两齿轮的齿形系数Y YF Fa1a1和和Y YF Fa2a2并不并不相同，两齿轮材料的许用弯曲应力相同，两齿轮材料的许用弯曲应力 F F1 1 和和 F F2 2 也不相同，因此应分别验算两个齿轮的弯曲强也不相同，因此应分别验算两个齿轮的弯曲强度。度。2 2、mm值是必须的最小值，还必须按表值是必须的最小值，还必须按表4-14-1圆整。传递动力的齿轮，其模数不宜小于圆整。传递动力的齿轮，其模数不宜小于1.5mm1.5mm。对于开
25、式齿轮传动，须将算得的。对于开式齿轮传动，须将算得的mm值值加大加大10%10%15%15%。注意注意为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形变形轮齿失效形式轮齿失效形式常用齿轮材料常用齿轮材料优质碳素钢、合金结构钢、铸钢、铸铁优质碳素钢、合金结构钢、铸钢、铸铁热处理方法热处理方法表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮直齿圆柱齿轮传动主要校核的强度有哪些？直齿圆柱齿轮传动主要校核的强度有哪些？
26、齿面接触强度、轮齿弯曲强度齿面接触强度、轮齿弯曲强度轮齿弯曲强度校核时如何判定危险截面轮齿弯曲强度校核时如何判定危险截面齿根圆角齿根圆角30切线两切点连线处。切线两切点连线处。课堂练习课堂练习为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能自用盘编号JJ321002K表示什么？为什么引入表示什么？为什么引入K?与什么相关？与什么相关？轮齿接触强度轮齿接触强度计算公式计算公式轮齿弯曲强度轮齿弯曲强度计算公式计算公式载荷系数载荷系数用计算载荷用计算载荷KFKFn n代替名义载荷代替名义载荷F Fn n，以考虑载，以考虑载荷集中和附加动载
27、荷的影响荷集中和附加动载荷的影响与原动机类型（电机、内燃机等）、工作机的冲击大小相关为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能自用盘编号JJ32100211-7设计圆柱齿轮时材料和参数的选取设计圆柱齿轮时材料和参数的选取一、材料一、材料1 1、碳素结构钢，转矩不大的齿轮、碳素结构钢，转矩不大的齿轮2 2、合金结构钢，齿轮直径可较大、合金结构钢，齿轮直径可较大3 3、轮齿进行表面热处理，可提高接触疲劳强度，、轮齿进行表面热处理，可提高接触疲劳强度，但须进行磨齿但须进行磨齿4 4、渗氮处理，齿形变化小，不用磨齿、渗氮处理，齿形变化
28、小，不用磨齿5 5、铸钢，尺寸较大，批量小时可锻造、铸钢，尺寸较大，批量小时可锻造6 6、铸铁，较小转矩、铸铁，较小转矩7 7、夹布塑料，可减小传动噪声、夹布塑料，可减小传动噪声为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能自用盘编号自用盘编号JJ321002二、设计参数的选择二、设计参数的选择1.1.齿数选择齿数选择软齿面闭式齿轮传动：软齿面闭式齿轮传动：z z1 1 20 4020 40；硬齿面闭式齿轮传动：硬齿面闭式齿轮传动：z z1 117 2017 20。为使轮齿避免根切，对于为使轮齿避免根切，对于=20=20的标准直齿
29、圆柱齿的标准直齿圆柱齿轮，应取轮，应取z z1 11717。3.3.齿数比齿数比 一般直齿圆柱齿轮传动，取一般直齿圆柱齿轮传动，取 u7u7。齿数比超过。齿数比超过8 8时，宜采用二级或多级传动。时，宜采用二级或多级传动。2 2、齿宽系数选择、齿宽系数选择圆柱齿轮齿宽系数圆柱齿轮齿宽系数d d的荐用值的荐用值 查表查表11-611-6齿宽由齿宽由b=b=d d d d1 1求得并圆整；求得并圆整；小齿轮的齿宽小齿轮的齿宽b b1 1=b=b2 2+（510510）mmmm，b b2 2是大齿轮是大齿轮为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小
30、学图书室育人功能自用盘编号JJ321002三、设计计算三、设计计算软齿面闭式齿轮传动：软齿面闭式齿轮传动：按齿面接触疲按齿面接触疲劳强度设计确劳强度设计确定定a a 选择选择Z Z1 1和和mm校核轮齿弯校核轮齿弯曲疲劳强度曲疲劳强度硬齿面闭式齿轮传动：硬齿面闭式齿轮传动：按轮齿弯曲疲劳强按轮齿弯曲疲劳强度设计度设计校核齿面接触疲校核齿面接触疲劳强度劳强度开式齿轮传动：开式齿轮传动：按轮齿弯曲疲劳强度设计计算。考虑磨损对齿按轮齿弯曲疲劳强度设计计算。考虑磨损对齿厚的影响，将厚的影响，将 F F 降低降低25255050为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会
31、精神,充分发挥中小学图书室育人功能d12FFF11-8斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动一、一、轮齿上的作用力轮齿上的作用力1 1T T1 1圆周力：圆周力：径向力：径向力：轴向力：轴向力：轮齿所受总法向力轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力可分解为三个分力 :圆周力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；径向力指向各自的轴心；轴向力的方向由螺旋方向和轮齿工作面而定。FrFtFt长方体底面长方体对角面即轮齿法面F=Ft /cos Fr=F tgn nFrFnFnFnc cFaFa通常螺旋角通常螺旋角:=820为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全
32、国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二、二、强度计算强度计算一对钢制标准斜齿轮传动的接触应力及强度条件为一对钢制标准斜齿轮传动的接触应力及强度条件为式中：式中：ZE为材料弹性系数（表为材料弹性系数（表11-4）齿根弯曲疲劳强度条件为齿根弯曲疲劳强度条件为螺旋角系数螺旋角系数校核式校核式设计式设计式校核式校核式为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能模数模数mn为法面模数为法面模数YSa为应力修正系数（图为应力修正系数（图11-8），按当量齿数），按当量齿数ZV式中：式中：YFa为齿形系数（图为齿形系数（图11-8），
33、按当量齿数），按当量齿数ZV设计式设计式为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能dm2d2b1 12 211-9直齿圆锥齿轮传动（自学）直齿圆锥齿轮传动（自学）一、一、轮齿上的作用力轮齿上的作用力小齿轮齿宽中点分度圆直径：小齿轮齿宽中点分度圆直径：dm12Fnc c假设力集中作用在轮齿中点分度圆处。假设力集中作用在轮齿中点分度圆处。d1b/2b/2dm1d1AB=(b/2)sin1dm1=d1-2ABdm11 1A AB B=d1-bsin1为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充
34、分发挥中小学图书室育人功能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；dm12圆周力：圆周力：径向力：径向力：轴向力：轴向力：轴向力Fa的方向对两个齿轮都是背着锥顶。轮齿所受总法向力轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力可分解为三个分力 :1 1T T1 1FtFaFrFFnFtFFrFasin1=cos2cos1=sin2径向力指向各自的轴心；当当1+2=90时，有：时，有：Fr1=Fa2Fa1=Fr2于是有：于是有：c cFn 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2 21 1dm1dm2d2d1Reb
35、o2o1可以近似认为，一对直齿可以近似认为，一对直齿圆锥齿轮传动和位于齿宽圆锥齿轮传动和位于齿宽中点的一对当量圆柱齿轮中点的一对当量圆柱齿轮传动的强度相等。传动的强度相等。强调当量齿轮的求法二、二、强度计算强度计算Re-0.5bo1o2Fna当量圆柱齿轮传动的中心距：当量圆柱齿轮传动的中心距：1 12 2为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一对一对90的钢制直齿圆锥齿轮传动的齿面接触强度的钢制直齿圆锥齿轮传动的齿面接触强度计算公式为：计算公式为：得设计公式：得设计公式：引入齿宽系数引入齿宽系数:R=b/Re一般取：一般取
36、：u=15,R=0.250.3钢钢-铸铁铸铁取：取：285285285285250250，铸铁，铸铁-铸铁铸铁取：取：250250为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能计算所得模数计算所得模数me,应圆整为标准值。应圆整为标准值。确定齿数确定齿数:z112,z2=uz1确定模数确定模数me:求得：求得：2 21 1d1d2Re锥齿轮模数（锥齿轮模数（GB12368-90）mm11.1251.251.3751.51.7522.252.52.7533.253.53.7544.5566.578910为深入学习习近平新时代中国特色
37、社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能得设计公式：得设计公式：齿根弯曲应力及强度条件：齿根弯曲应力及强度条件：mm为平均模数为平均模数，YF按当量齿数选取：按当量齿数选取：zv=z1/cos1。平均模数平均模数mm与大端模数与大端模数me有下列关系：有下列关系：引入齿宽系数引入齿宽系数:R=b/Re为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能11-10齿轮的构造齿轮的构造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。如果齿轮的直径比轴径大得多，则应把齿
38、轮和轴分开制造。1.齿轮轴齿轮轴2.实心齿轮实心齿轮为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能dh=1.6 ds;lh=(1.2.1.5)ds,并使并使lhbc=0.3b;=(2.5.4)mn,但不小于但不小于8mmd0和和d按结构取定，当按结构取定，当d 较小时可不开孔较小时可不开孔3.腹板式齿轮腹板式齿轮dd0bdsdhda斜度斜度1:10lhc为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.腹板式齿轮腹板式齿轮dh=1.6 ds;lh=(1.2.1.5)d
39、s,并使并使lhbc=0.3b;=(2.5.4)mn,但不小于但不小于8mmd0和和d按结构取定。按结构取定。bdsdhda斜度斜度1:10lhc为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能dh=1.6 ds(铸钢铸钢);dh=1.6 ds(铸铁铸铁)lh=(1.2.1.5)ds,并使并使lhbc=0.2b;但不小于但不小于10mm=(2.5.4)mn,但不小于但不小于8mmh1=0.8 ds;h2=0.8 h1;s=1.5 h1;但不小于但不小于10mme=0.8 ds;h2=0.8 h1 bdsdhda斜度斜度1:20clh
40、h1eeh2s4.轮辐式齿轮轮辐式齿轮为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能dh=1.6 ds;lh=(1.2.1.5)ds c=(0.20.3)b;=(2.54)me;但不小于但不小于10mmd0 和和d 按结构取定按结构取定dd0Rbdsdhdalh斜度斜度1:10为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能d0dRbdsdhdalh斜度斜度1:20dh=(1.61.8)ds;lh=(1.2.1.5)ds c=(0.20.3)b;s=0.8c;=(2.5
41、4)me;但不小于但不小于10mmd0 和和d 按结构取定按结构取定为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能油池润滑油池润滑采用惰轮的油池润滑采用惰轮的油池润滑喷油润滑喷油润滑11-11齿轮传动的润滑和效率齿轮传动的润滑和效率开式齿轮开式齿轮常采用人工定期润滑。可用润滑油或润滑脂。常采用人工定期润滑。可用润滑油或润滑脂。闭式齿轮闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度传动的润滑方式由圆周速度v确定。确定。当当v12m/s时，采用油池润滑。时，采用油池润滑。当当v12m/s时，采用油泵喷油润滑。时，采用油泵喷油润滑。适用于多级齿轮，且
42、大小不等的场合。理由：理由：1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区；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；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。搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能自用盘编号JJ321002齿轮传动润滑油粘度荐用值齿轮传动润滑油粘度荐用值塑料、铸塑料、铸铁、青铜铁、青铜齿轮材料齿轮材料 强度极限强度极限圆周速度圆周速度v (m/s)运动粘度运动粘度v/cSt（40）渗碳或表渗碳或表面淬火钢面淬
43、火钢钢钢350512.5 12.525252.5512.50.510.5220150100805545010001000125012501580500350220150100805005003502201501009005005003502201505580100为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能自用盘编号JJ321002齿轮传动的损耗：齿轮传动的损耗：表表11-10齿轮传动的平均效率齿轮传动的平均效率圆柱齿轮圆柱齿轮圆锥齿轮圆锥齿轮传动装置传动装置6级或级或7级精度级精度的闭式传动的闭式传动8级精度的级精度的闭式传动
44、闭式传动开式传动开式传动0.980.970.970.960.930.95啮合中的摩擦损耗；啮合中的摩擦损耗；搅动润滑油的油阻损耗；搅动润滑油的油阻损耗；轴承中的摩擦损耗。轴承中的摩擦损耗。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第十二节第十二节 圆弧齿轮传动简介圆弧齿轮传动简介一、啮合原理一、啮合原理小齿轮做成外凸圆弧形，大齿轮做成内凹圆弧形，小齿轮做成外凸圆弧形，大齿轮做成内凹圆弧形，凹齿的圆弧半径略小于凸齿的圆弧半径凹齿的圆弧半径略小于凸齿的圆弧半径主要应用在重型机械等工业部门主要应用在重型机械等工业部门二、圆弧齿轮的优
45、缺点二、圆弧齿轮的优缺点优点：优点：1 1、齿面接触强度高；、齿面接触强度高；2 2、齿面形状对润滑有、齿面形状对润滑有力，效率较高；力，效率较高；3 3、齿面容易跑和；、齿面容易跑和；4 4、无根切，齿、无根切，齿数可较少，最少齿数主要受轴的强度和刚度限制。数可较少，最少齿数主要受轴的强度和刚度限制。缺点：缺点：1 1、对中心距及切齿深度的精度要求较高；、对中心距及切齿深度的精度要求较高；2 2、噪声较大；噪声较大；3 3、轮齿弯曲强度低；、轮齿弯曲强度低；4 4、切削同一模数、切削同一模数的圆弧齿轮，凹齿廓和凸齿廓需要不同的刀具。的圆弧齿轮，凹齿廓和凸齿廓需要不同的刀具。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能自用盘编号JJ321002本本章章重重点点(4)掌握渐开线直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析、掌握渐开线直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析、强度计算方法，能够正确设计齿轮传动。强度计算方法，能够正确设计齿轮传动。(1)(1)了解了解轮齿的失效形式轮齿的失效形式(2)(2)了解了解齿轮材料及热处理齿轮材料及热处理(3)(3)了解了解齿轮传动的精度齿轮传动的精度