第三章齿轮机构2课件

齿轮加齿轮加工方法工方法仿形法仿形法铸造法铸造法热轧法热轧法冲压法冲压法模锻法模锻法粉末冶金法粉末冶金法切制法切制法最常用铣削铣削拉削拉削范成法范成法(展成法展成法共轭法共轭法包络法包络法)插齿插齿滚齿滚齿剃齿剃齿磨齿磨齿一、齿轮加工方法一、齿轮加工方法二、齿廓切制的基本原理二、齿廓切制的基本原理3-5 3-5 渐开线直齿圆柱齿轮的切削加工渐开线直齿圆柱齿轮的切削加工 形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完一个齿状完全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完一个齿槽后，分度头将齿坯转过槽后，分度头将齿坯转过3603600 0/z/z，再铣下一个齿槽，直到铣再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。出所有的齿槽。铣直齿铣直齿铣斜齿铣斜齿1.仿形法铣削仿形法铣削盘铣刀盘铣刀指状铣刀指状铣刀仿形铣刀仿形铣刀(盘盘/指指):):旋转旋转+直移直移齿轮毛坯齿轮毛坯:间歇旋转间歇旋转仿形法仿形法进给进进给给分度分度切削进给进给空回空回切削切削空回分分度度作者：潘存云教授作者：潘存云教授指状铣刀加工指状铣刀加工盘铣刀加工盘铣刀加工铣刀旋转，工件进给分度、断续切削。适用于加工大模数适用于加工大模数m20的齿轮和人字的齿轮和人字齿轮。齿轮。进给进给分度分度分度分度切削切削切削切削进给进给刀齿形状与齿轮齿槽形状相同刀齿形状与齿轮齿槽形状相同优点优点:普通铣床加工普通铣床加工问题问题:精度低精度低分度误差分度误差刀具齿形误差刀具齿形误差db=dcoscos=mzcoscos 决定齿形决定齿形(z的的函数函数),),刀具量大刀具量大工程处理工程处理:同同m m和和 的刀具只有的刀具只有8 8把把生产率低生产率低空回行程空回行程分度分度,夹紧等辅助工夹紧等辅助工作时间长作时间长应用应用:修配和小批量生产修配和小批量生产仿形法仿形法加工特点加工特点8把一组各号铣刀切制齿轮齿数范围把一组各号铣刀切制齿轮齿数范围刀号刀号齿数齿数123456781213 1416 1720 2125 2634 3554 55134 135作者：潘存云教授作者：潘存云教授0 00 0i=0 0/=z/z/=z/z0 02.范成法范成法(1)齿轮插刀齿轮插刀共轭齿廓互为包络线共轭齿廓互为包络线切切削削运运动动0 0范成运动范成运动让刀运动让刀运动插直齿插直齿插斜齿插斜齿加工方法有：加工方法有：插齿和滚齿插齿和滚齿进给进给切削切削让刀让刀v范成范成Vrrmz/2mz/2(2)齿条插刀齿条插刀插齿加工过程为断续切削，生产效率低。插齿加工过程为断续切削，生产效率低。作者：潘存云教授滚刀滚刀进给进给进给进给0 0v0 0范成运动范成运动Vrrmz/2mz/2滚刀倾斜滚刀倾斜tt滚刀轴剖面相当于齿条相当于齿轮齿条啮合传动0 0切削切削(3)齿轮滚刀齿轮滚刀被加工齿轮被加工齿轮齿轮插刀齿条插刀优点：用一把插刀可以加工出 m、相同而齿数不同的各种齿轮(包括内齿轮)。缺点：切削不连续，生产效率较低。优点优点：用一把滚刀可以加工出用一把滚刀可以加工出 m m、相同而齿数不同相同而齿数不同的各种齿轮，切削连续，生产效率高。的各种齿轮，切削连续，生产效率高。缺点缺点：不能加工内齿轮。不能加工内齿轮。铣削法铣削法 拉削法拉削法滚直齿滚直齿滚斜齿滚斜齿(3)齿轮滚刀齿轮滚刀(续续)设计：潘存云范成法加工的特点：范成法加工的特点：用范成法加工齿轮时，只要刀具与被切齿轮的用范成法加工齿轮时，只要刀具与被切齿轮的模数模数和和压力角压力角相同，不论被加工齿轮的齿数是多少，相同，不论被加工齿轮的齿数是多少，都可以用都可以用同一把刀具同一把刀具来加工，这给生产带来了很大来加工，这给生产带来了很大的方便，因此范成法得到了广泛的应用。的方便，因此范成法得到了广泛的应用。tttt用范成法加工齿用范成法加工齿轮时，若刀具的齿顶轮时，若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点理论啮合线极限点N N1 1时，被加工齿轮齿根时，被加工齿轮齿根附近的渐开线齿廓将附近的渐开线齿廓将被切去一部分，这种被切去一部分，这种现象称为根切（如图现象称为根切（如图所示）。所示）。根切使齿轮的抗弯强度削弱、承载能力降低、啮合根切使齿轮的抗弯强度削弱、承载能力降低、啮合过程缩短、传动平稳性变差，因此应避免根切。过程缩短、传动平稳性变差，因此应避免根切。三、三、根切现象根切现象作者：潘存云教授作者：潘存云教授PrbrraN1O1基圆基圆1.根切的后果：根切的后果：削弱轮齿的抗弯强度；削弱轮齿的抗弯强度；2.根切的原因根切的原因使重合度使重合度下降。下降。23B1PB2PN1不根切不根切1刀具在位置刀具在位置1开始切削齿间；开始切削齿间；在位置在位置2开始切削渐开线齿廓；开始切削渐开线齿廓；在位置在位置3切削完全部齿廓；切削完全部齿廓；当当B2落在落在N1点的下方点的下方：PB2PN1B2作者：潘存云教授作者：潘存云教授Bra2P3.渐开线齿轮不发生根切的最少齿数渐开线齿轮不发生根切的最少齿数(简略简略)极限啮合点极限啮合点N1的位置随基圆大小变动的位置随基圆大小变动当当N1B2两点重合时，正好不根切。两点重合时，正好不根切。不根切的条件：不根切的条件：在在PN1O1中有：中有：在在PB2B中有：中有：代入求得：代入求得：z2 h2 ha a*/sin2 2 取取=20,h=20,ha a*=1=1，得，得:z zminmin=17=17h*am即：即：zminmin2 h2 ha a*/sin2 2 PN1PPB2=mzsin/2PN1=rsinPB2=h ha a*m/sinrbN1O1r不根切不根切刚好不根切刚好不根切根切根切N1rb1O1Pra1B2ra3h*am齿条型刀具比齿轮型刀具更齿条型刀具比齿轮型刀具更容易发生根切。容易发生根切。凡齿条刀不根切，则齿轮刀肯定不会发生根切，故只讨论齿条型刀具。B2rb1N1rb3N13-6 3-6 齿轮的失效形式与齿轮材料齿轮的失效形式与齿轮材料一一.齿轮轮齿常见的的失效形式齿轮轮齿常见的的失效形式(P69)1.轮齿折断轮齿折断从形态看从形态看,轮齿折断有轮齿折断有整体折断整体折断和和局部折断局部折断两两种形式。种形式。整体折断一般发生在整体折断一般发生在齿根齿根,这是因为轮齿这是因为轮齿相当于一个悬臂梁相当于一个悬臂梁,受载后轮齿根部产生的弯曲应受载后轮齿根部产生的弯曲应力最大力最大,而且是交变应力。而且是交变应力。当齿轮单侧受载时当齿轮单侧受载时,应应力呈脉动循环变化；力呈脉动循环变化；当齿轮双侧受载时当齿轮双侧受载时,应力呈对应力呈对称循环变化。称循环变化。轮齿在周期变化的弯曲应力作用下轮齿在周期变化的弯曲应力作用下,齿根过渡部分常存在齿根过渡部分常存在应力集中应力集中,当应力值超过材料的弯曲疲劳极限时当应力值超过材料的弯曲疲劳极限时,齿根处产生齿根处产生疲劳裂纹疲劳裂纹,裂纹逐渐扩展裂纹逐渐扩展,致使轮齿整体折断致使轮齿整体折断,这种折断称为这种折断称为疲劳折断疲劳折断,如图如图19所示。所示。局部折断通常发生于轮齿的一端局部折断通常发生于轮齿的一端,这这是由于载荷集中造成的。是由于载荷集中造成的。图图19轮齿折断轮齿折断2.齿面疲劳点蚀齿面疲劳点蚀轮齿工作时轮齿工作时,齿面接触处产生很大的接触应力齿面接触处产生很大的接触应力,脱离啮合脱离啮合后接触应力消失后接触应力消失,对齿面某一固定点来说它受到的接触应力是对齿面某一固定点来说它受到的接触应力是周期变化周期变化的的脉动循环应力。脉动循环应力。当这种接触应力超过了轮齿材料的接触疲劳极限时当这种接触应力超过了轮齿材料的接触疲劳极限时,齿面齿面产生裂纹产生裂纹,裂纹扩展致使表层金属微粒脱落裂纹扩展致使表层金属微粒脱落,形成一些浅坑形成一些浅坑(小小麻点麻点),这种现象称为这种现象称为齿面点蚀齿面点蚀,如图如图20所示。所示。图图20齿面点蚀齿面点蚀疲劳点蚀疲劳点蚀3.齿面磨损齿面磨损轮齿在啮合过程中存在轮齿在啮合过程中存在相对滑动相对滑动,致使齿面间产生致使齿面间产生摩擦、摩擦、磨损磨损。当金当金属微粒、属微粒、砂粒、砂粒、灰尘等硬质磨粒进入轮齿间时引起灰尘等硬质磨粒进入轮齿间时引起磨粒磨损磨粒磨损,如图如图21所所示。示。齿面磨损使渐开线齿廓破坏齿面磨损使渐开线齿廓破坏,齿厚减薄齿厚减薄,致使致使侧隙增大侧隙增大而引起而引起冲击冲击和和振动振动。而且还会因齿厚减薄使强度降低而导致轮齿折断。而且还会因齿厚减薄使强度降低而导致轮齿折断。闭式闭式齿轮传动中齿轮传动中,只要经常注意润滑油的更换和清洁只要经常注意润滑油的更换和清洁,一般不会发生一般不会发生磨粒磨损。磨粒磨损。而而开式开式齿轮传动中齿轮传动中,由于磨损速度较快由于磨损速度较快,通常齿面还来不及通常齿面还来不及达到点蚀的程度达到点蚀的程度,其表层材料就已被磨其表层材料就已被磨损损,引起磨粒磨损引起磨粒磨损,因此点蚀现象因此点蚀现象一般不会发生。一般不会发生。图图21齿面磨损齿面磨损4.齿面胶合齿面胶合在在高速重载高速重载齿轮传动中齿轮传动中,由于轮齿齿面受到很大的压力由于轮齿齿面受到很大的压力,润滑油膜容易破裂；润滑油膜容易破裂；而在而在低速重载低速重载齿轮传动中齿轮传动中,齿面润滑油齿面润滑油膜不易形成膜不易形成,这些都会造成轮齿啮合区局部相互接触的齿面发这些都会造成轮齿啮合区局部相互接触的齿面发生生高温粘连高温粘连或是或是压力粘连压力粘连。同时齿廓间存在相对滑动同时齿廓间存在相对滑动,致使致使齿面金属被撕落下来齿面金属被撕落下来,在齿面沿滑动方向出现条状伤痕在齿面沿滑动方向出现条状伤痕,这称这称为胶合为胶合,如图如图22所示。所示。图图22齿面胶合齿面胶合5.塑性变形塑性变形重载时重载时,在摩擦力作用下在摩擦力作用下,轮齿表层材料将沿着摩擦力方向轮齿表层材料将沿着摩擦力方向发生塑性流动发生塑性流动,导致导致主动齿轮齿面节线处主动齿轮齿面节线处出现出现凹沟凹沟,从动齿轮齿从动齿轮齿面节线处出现面节线处出现凸棱凸棱,此称为此称为齿面塑性变形齿面塑性变形,如图如图23所示。所示。齿面齿面塑性变形使齿形被破坏塑性变形使齿形被破坏,直接影响齿轮的正常啮合。直接影响齿轮的正常啮合。为防止齿为防止齿面的塑性变形面的塑性变形,可采用提高齿面硬度可采用提高齿面硬度,选用粘度较高的润滑油等选用粘度较高的润滑油等措施。措施。图图23塑性变形塑性变形二、设计准则（不讲简略）二、设计准则（不讲简略）闭式传动闭式传动(点蚀和断齿均可能发生）点蚀和断齿均可能发生）软齿面软齿面(点蚀点蚀):1):1）按齿面接触疲劳强度设计）按齿面接触疲劳强度设计(先求先求d d或或m)m)2 2）然后校核齿根弯曲疲劳强度然后校核齿根弯曲疲劳强度,最后计算尺寸最后计算尺寸硬齿面硬齿面(断齿断齿):1):1）按齿根弯曲疲劳强度设计）按齿根弯曲疲劳强度设计(先求先求m m再计算尺寸再计算尺寸)2 2）然后校核齿面接触疲劳强度然后校核齿面接触疲劳强度开式传动开式传动(磨损磨损)（齿面磨粒磨损、轮齿折断）（齿面磨粒磨损、轮齿折断）1 1）按齿根弯曲疲劳强度设计）按齿根弯曲疲劳强度设计(求求m)m)2 2）然后将增大然后将增大10102020 (用来磨损补偿用来磨损补偿)闭式高速重载传动（胶合）闭式高速重载传动（胶合）措施：提高齿面硬度和粗糙度；采用粘度较大的润滑油（低速）措施：提高齿面硬度和粗糙度；采用粘度较大的润滑油（低速）或采用含有添加剂抗胶合性能强的润滑油（高速）；采取散或采用含有添加剂抗胶合性能强的润滑油（高速）；采取散热措施。热措施。三、常用材料（三、常用材料（P70）由轮齿的失效分析可知，由轮齿的失效分析可知，齿轮材料的基本要求齿轮材料的基本要求 ：齿面硬、齿芯韧齿面硬、齿芯韧即：即：(1)(1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等；合以及塑性变形等；(2)(2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷：冲击载荷：(3)(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能使之便于加工应有良好的加工工艺性能及热处理性能使之便于加工且便于提高其力学性能。且便于提高其力学性能。最常用的齿轮材料是最常用的齿轮材料是钢钢此外还有此外还有铸铁铸铁及一些及一些非金属非金属材料等。材料等。1 1锻钢锻钢锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等优点，大多数齿轮都用锻钢制造。优点，大多数齿轮都用锻钢制造。(1)(1)软齿面齿轮：齿面硬度软齿面齿轮：齿面硬度350HBS350HBS，常用常用中碳钢中碳钢和和中碳中碳合金钢合金钢，如，如4545钢钢40Cr40Cr，35SiMn35SiMn等材料，进行等材料，进行调质调质或或正火正火处理。这种齿轮适用于强度、精度要求不高的场合，轮坯处理。这种齿轮适用于强度、精度要求不高的场合，轮坯经过热处理后进行插齿或滚齿加工，生产便利、成本较低。经过热处理后进行插齿或滚齿加工，生产便利、成本较低。在确定大小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬在确定大小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度度比大齿轮的齿面硬度高高3030一一50HBS50HBS，这是因为小齿轮受载这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄为使两齿轮的轮荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。(2)(2)硬齿面齿轮硬齿面齿轮 硬齿面齿轮的齿面硬度大于硬齿面齿轮的齿面硬度大于350HBS350HBS，常用的材料为常用的材料为中碳钢中碳钢或或中碳合金钢中碳合金钢经表面淬火处理。经表面淬火处理。2 2铸钢铸钢 当齿轮的尺寸较大当齿轮的尺寸较大(大于大于400400一一600mm)600mm)而不而不便于锻造时可用铸造方法制成铸钢齿坯，再进行便于锻造时可用铸造方法制成铸钢齿坯，再进行正火处理以细化晶粒。正火处理以细化晶粒。ZG310-570、ZG340-640 3 3铸铁铸铁 低速、轻载场合的齿轮可以制成铸铁齿坯。低速、轻载场合的齿轮可以制成铸铁齿坯。当尺寸大于当尺寸大于500mmm500mmm时可制成大齿圈，或制成轮辐式时可制成大齿圈，或制成轮辐式齿轮。齿轮。用于开式、低速传动的齿轮用于开式、低速传动的齿轮强度差强度差,易成易成型型 灰口铸铁灰口铸铁 HT200、HT300 球墨铸铁球墨铸铁QT500-74.4.非金属材料非金属材料 适用于高速轻载低、精度要求不高的场合。适用于高速轻载低、精度要求不高的场合。四、许用应力四、许用应力1.齿面接触疲劳许用应力齿面接触疲劳许用应力H为为式中带式中带lim下标的应力是试验齿轮在持久寿命期内失下标的应力是试验齿轮在持久寿命期内失效概率为效概率为1的疲劳极限应力。接触疲劳极限的疲劳极限应力。接触疲劳极限Hlim查表查表3-4；SH为齿面接触疲劳强度安全系数，值为为齿面接触疲劳强度安全系数，值为12.许用弯曲应力计算公式为许用弯曲应力计算公式为弯曲疲劳极限弯曲疲劳极限Flim表表3-4；SF为齿根弯曲疲劳强度为齿根弯曲疲劳强度安全系数，值为安全系数，值为1.43-73-7直齿圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算直齿圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算一一.齿轮传动的受力分析齿轮传动的受力分析进行齿轮的强度计算时，首先要知道齿轮上所受的力，进行齿轮的强度计算时，首先要知道齿轮上所受的力，这就需要对齿轮传动作受力分析。当然，对齿轮传动进行力这就需要对齿轮传动作受力分析。当然，对齿轮传动进行力分析也是计算安装齿轮的轴及轴承时所必需的。齿轮传动一分析也是计算安装齿轮的轴及轴承时所必需的。齿轮传动一般均加以润滑，啮合轮齿间的摩擦力通常很小，计算轮齿受般均加以润滑，啮合轮齿间的摩擦力通常很小，计算轮齿受力时，可不予考虑。力时，可不予考虑。1、受力分析：（力的大小）、受力分析：（力的大小）若略去摩擦力的影响若略去摩擦力的影响,则该集中力为沿啮合线指向齿则该集中力为沿啮合线指向齿面的法向力面的法向力Fn。法向力可分解为两个分力，法向力可分解为两个分力，即圆周力即圆周力Ft 和和径向力径向力Fr,各力的大小计算如下各力的大小计算如下:齿轮传动受力分析齿轮传动受力分析圆周力圆周力径向力径向力法向力法向力式中式中,d1为主动齿轮的分度为主动齿轮的分度圆直径圆直径,单位为单位为mm；T1为主为主动齿轮传递的名义转矩动齿轮传递的名义转矩,单位单位为为Nmm。如果主动轮传递功如果主动轮传递功率为率为P1(kW),转速为转速为n1(r/min),则则2、计算载荷与载荷系数、计算载荷与载荷系数P722、计算载荷与载荷系数、计算载荷与载荷系数P72是名义载荷，由于制造安装误差、轮齿、是名义载荷，由于制造安装误差、轮齿、轴的变形，使实际载荷比名义载荷大轴的变形，使实际载荷比名义载荷大二二.齿面接触强度计算齿面接触强度计算1.齿面接触疲劳强度的计算齿面接触疲劳强度的计算齿面接触疲劳强度计算是针对齿面接触疲劳强度计算是针对齿面疲劳点蚀齿面疲劳点蚀进行的。进行的。如如图图10.30所示所示,一对渐开线圆柱齿轮啮合时一对渐开线圆柱齿轮啮合时,其齿面接触状况可其齿面接触状况可近似认为与圆柱体的接触相当近似认为与圆柱体的接触相当,故其齿面的接触应力故其齿面的接触应力H可近似可近似地用地用赫兹公式赫兹公式进行计算。进行计算。经推导可得出一对外啮合渐开线标准直齿轮的接触应力计经推导可得出一对外啮合渐开线标准直齿轮的接触应力计算公式为算公式为图10.30齿轮接触强度计算节点区域系数节点区域系数，标准直齿为标准直齿为2.49 为计算方便为计算方便,用转矩用转矩T T1 1表示载荷表示载荷,并考虑各种影响引入并考虑各种影响引入载荷系数载荷系数K K,并将并将ZH=2.49代入代入，经等量变换、经等量变换、整理后整理后,可可得齿面接触强度的得齿面接触强度的校核公式为校核公式为 式中式中Z ZE E为材料的弹性系数，见表为材料的弹性系数，见表3-53-5；K K为载荷系数，为载荷系数，K=3-5K=3-5；T T1 1为扭矩，为扭矩，i i为两齿轮齿数比，为两齿轮齿数比，i=i=z z2 2/z z1 1；b b为轮齿宽度；为轮齿宽度；引入齿宽系数引入齿宽系数d d=b b/d d1 1 ，并带入上式并带入上式,得到齿面接触疲劳得到齿面接触疲劳强度的强度的设计公式设计公式为为 2.齿轮传动强度计算说明齿轮传动强度计算说明(1)因配对齿轮因配对齿轮H1=H2，按，按接触设计时取接触设计时取H1与与H2的较小者代入设计公式。的较小者代入设计公式。(2)齿轮的齿面接触疲劳强度与齿轮的直径或中心距的大小有齿轮的齿面接触疲劳强度与齿轮的直径或中心距的大小有关，而与模数的大小无关。当一对齿轮的材料、齿宽系数、齿关，而与模数的大小无关。当一对齿轮的材料、齿宽系数、齿数比一定时，由齿面接触强度所决定的承载能力仅与齿轮的直数比一定时，由齿面接触强度所决定的承载能力仅与齿轮的直径或中心距有关。径或中心距有关。三、三、齿根弯曲疲劳强度的计算齿根弯曲疲劳强度的计算齿根弯曲疲劳强度的计算是针对齿根弯曲疲劳强度的计算是针对轮齿疲劳折断轮齿疲劳折断进行的。进行的。计计算时算时假设假设全部载荷仅由一对齿轮承担全部载荷仅由一对齿轮承担,并作用在轮齿的齿顶并作用在轮齿的齿顶,受受载轮齿视作载轮齿视作悬臂梁悬臂梁。实验研究表明实验研究表明,轮齿的轮齿的危险截面危险截面在与轮齿对在与轮齿对称中心成称中心成30夹角且与齿根圆角相切的切点间连线的位置夹角且与齿根圆角相切的切点间连线的位置,如图如图10.31所示。所示。计算时将计算时将Fn移至轮齿的对称线上移至轮齿的对称线上,并分解为两个分并分解为两个分力力,即即径向力径向力FnsinF 和和圆周力圆周力FncosF。圆周力使齿根产生圆周力使齿根产生弯弯曲应力曲应力,径向力对齿根产生径向力对齿根产生压应力压应力。由于弯曲应力起主要作用由于弯曲应力起主要作用,因此防止齿根疲劳折断的强度条件为因此防止齿根疲劳折断的强度条件为:齿根危险截面的最大弯曲应力应小于或等于轮齿材料齿根危险截面的最大弯曲应力应小于或等于轮齿材料的许用弯曲应力的许用弯曲应力,即即 图10.31齿根弯曲疲劳强度现引入齿形系数YF,令齿根最大弯曲应力齿根最大弯曲应力,由材料力学中弯曲应力公式求得由材料力学中弯曲应力公式求得:齿形系数齿形系数YFa是考虑齿形对齿根弯曲应力影响的系数。是考虑齿形对齿根弯曲应力影响的系数。由于由于hF、SFa 都与模数成正比都与模数成正比,故齿形系数故齿形系数YFa只与齿廓形状只与齿廓形状有关，有关，而与模数大小无关而与模数大小无关,是一个无因次的系数。是一个无因次的系数。齿形系齿形系数取决于数取决于齿数齿数和和变位系数变位系数,对于标准齿轮仅取决于齿数对于标准齿轮仅取决于齿数,标标准外齿轮的齿形系数值见下表。准外齿轮的齿形系数值见下表。标准外齿轮的齿形系数值考虑齿根应力集中和危险截面上压应力与切应力的影考虑齿根应力集中和危险截面上压应力与切应力的影响响,引入引入应力修正系数应力修正系数YSa,计入载荷系数计入载荷系数K,可得轮齿齿根可得轮齿齿根弯曲疲劳强度的弯曲疲劳强度的校核公式校核公式为为引入引入齿宽系数齿宽系数d=b/d1并带入上式并带入上式,得到齿根弯曲疲得到齿根弯曲疲劳强度的劳强度的设计公式设计公式为为式式中中K为载荷系数为载荷系数，T1为主动轮的转矩，为主动轮的转矩，YFS为复合齿为复合齿形形系数系数(表表3-6)，d为齿宽为齿宽系数系数(表表3-7)四、许用弯曲应力计算公式为四、许用弯曲应力计算公式为由公式计算出模数去套标准套标准说明说明:HlimHlim是实验齿轮的接触疲劳极限是实验齿轮的接触疲劳极限,P70,P70表表3-43-4 FlimFlim是实验齿轮的弯曲疲劳极限是实验齿轮的弯曲疲劳极限P70P70表表3-4 S SH H 接触疲劳强度的最小安全系数接触疲劳强度的最小安全系数 S SF2 F2 弯曲强度的最小安全系数弯曲强度的最小安全系数例题3-3 设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，已知传动功率P=10KW.n=750r/min,i=4.单向传动，载荷平稳。解：解：采用软齿面传动，小齿轮采用采用软齿面传动，小齿轮采用4545钢调质，齿面平均硬度钢调质，齿面平均硬度240240HBS,HBS,大齿轮采用大齿轮采用4545钢正火，齿面硬度钢正火，齿面硬度200HBS200HBS，闭式软齿面传动，闭式软齿面传动，可以先按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度。可以先按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度。项 目计 算 与 说 明主要结果1.按齿面接触疲劳强度计算(2)计算小齿轮分度圆直径极限应力安全系数许用接触应力(1)许用接触应力小齿轮转矩齿宽系数载荷系数单极减速器中齿轮相对轴承，由P75表3-7取工作平稳，软齿面齿轮P72，取项 目计 算 与 说 明主要结果节点区域系数标准直齿圆柱齿轮传动，3-7取弹性系数由表3-5取小齿轮直径由公式3-192.确定几何尺寸齿数模数取分度园直径项 目计 算 与 说 明主要结果中心距齿 宽3.按齿面接触疲劳强度计算(1)许用齿根应力安全系数极限应力许用齿根应力(2)验算轮齿根应力复合齿形系数由表3-6，经过线性插值计算项 目计 算 与 说 明主要结果齿根应力弯曲疲劳强度足够弯曲疲劳强度足够作者：潘存云教授作者：潘存云教授3-8 3-8 斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮传动传动一、斜齿轮的共轭齿廓曲面一、斜齿轮的共轭齿廓曲面考虑齿轮宽度，则直齿轮的齿廓曲面是发生面在基圆柱上作纯滚动时，发生面内一条与轴线平行的直线KK所展成的曲面。直直齿齿轮轮：发发生生面面与与基基圆圆柱柱相相切切于于母母线线NN,当当发发生生面面沿沿基基圆圆柱柱作作纯纯滚滚动动时时,其其上上与与母母线线平平行行的的直直线线KK在在空空间间所所走走过过的的轨轨迹迹即即为直齿轮的齿廓曲面。为直齿轮的齿廓曲面。两基圆的内公切面啮啮合合特特点点:沿沿齿齿宽宽同同时时进进入入或或退退出出啮啮合合。突突然然加加载载或或卸卸载载，运运动平稳性差，冲击、振动和噪音大。动平稳性差，冲击、振动和噪音大。斜齿轮：斜齿轮：斜直线斜直线KK的轨迹斜齿轮的齿廓曲面的轨迹斜齿轮的齿廓曲面渐开渐开线线螺旋螺旋面面Kb 基圆柱上的基圆柱上的螺旋角螺旋角KK线上每一点都产生一条渐开线，其形状相同而起始点不在同一条母线上发生面发生面基圆柱基圆柱发生面发生面NKNAAbKK作者：潘存云教授12b啮合面啮合面基圆柱基圆柱渐开线螺旋渐开线螺旋面面KK齿面接触线齿面接触线齿面接触线始终与齿面接触线始终与K-KK-K线平行并且位于两基圆的公切面内。线平行并且位于两基圆的公切面内。作者：潘存云教授啮合特点啮合特点:接触线长度的变化：接触线长度的变化：短短 长长短短加载、卸载过程是逐渐进行的加载、卸载过程是逐渐进行的传动平稳、冲击、传动平稳、冲击、振动和噪音较小，适宜高速、重载传动。振动和噪音较小，适宜高速、重载传动。在端面内，斜齿轮的齿廓曲线为渐开线，相当于直在端面内，斜齿轮的齿廓曲线为渐开线，相当于直齿圆柱齿轮传动，满足定传动比要求。齿圆柱齿轮传动，满足定传动比要求。作者：潘存云教授作者：潘存云教授二、斜齿轮的基本参数二、斜齿轮的基本参数1.斜齿轮的螺旋角斜齿轮的螺旋角将将分分度度圆圆柱柱展展开开，得得一矩形，有：一矩形，有：tg=d/Ps其中其中t为端面压力角为端面压力角。ddb同同理理，将将基基圆圆柱柱展展开开，也得一矩形，有：也得一矩形，有：tgb=db/PsPs得：得：tgb/tg=db/dtgb=tg cost=cost定义定义分度圆柱上的螺旋角分度圆柱上的螺旋角为斜齿轮的螺旋角为斜齿轮的螺旋角。判别方法：观察者面向齿轮，轴线呈铅垂状，作齿向线，若偏在轴线的右方，为右旋；反之为左旋。d db右旋右旋左旋左旋作者：潘存云教授B法面内的齿形与刀具的齿形一样，取法面内的齿形与刀具的齿形一样，取标准值。标准值。2.模数模数mn、mt将分度圆柱展开，得一矩形，将分度圆柱展开，得一矩形，pn=ptcos将将pnmn,ptmt代入得：代入得：pt作者：潘存云教授可求得端面齿距与法面齿距之间的关系：可求得端面齿距与法面齿距之间的关系：斜齿轮的齿面为螺旋渐开面，其法面齿形和端面齿形不一样，参数也不一样。切削加工时，刀具沿齿槽方向运动，故法面内的齿形与刀具的齿形一样，取标准值。计算时，按端面参数进行，故应建立两者之间的关系。端面是圆，而法面不是圆dmn=mtcosnn pn作者：潘存云教授bac压力角：压力角：n、t用斜齿条说明：在在 abc中中有：有：abc=n在在abc中中,有：有：abc=t由由 ab=ab,ac=accos 得：得：tgn=tgt cos 3.斜齿轮传动的几何尺寸斜齿轮传动的几何尺寸P78表表3-8不论在法面还是端面，其齿顶高和齿根高一样：不论在法面还是端面，其齿顶高和齿根高一样：h*an法面齿顶高系数，法面齿顶高系数，han*1c*n法面顶隙系数法面顶隙系数,c*n0.25过c点作轮齿的法剖面在法面和端面内齿高一样tgn=ac/abtgt=ac/abha=h*anmnhf=(h*an+c*n)mnnabtcaa分度圆直径：分度圆直径：d=zmt=z mn/cos中心距：中心距：a=r1+r2可通过改变可通过改变来调整来调整a的大小。的大小。4.一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件外啮合外啮合:1 1-2 2mn1n1=mn2n2=m，n1=n1=一对斜齿轮的正确啮合条件，除了模数和压力角应分别相等外，其螺旋角必须匹配。=mn(z1+z2)/2 cos内啮合内啮合：1 12 2变位修正，刀具移动量变位修正，刀具移动量r rn nt t,有有：r rxt tmt t得：得：xt txn n cos其他尺寸详见表其他尺寸详见表10.15xn nmn nxn n mt tcos 作者：潘存云教授B BB B2 2B B2 25.斜齿轮传动的重合度斜齿轮传动的重合度直齿轮：直齿轮：斜齿轮：斜齿轮：的的增量：增量：L/L/p pbtbt分析图示直齿轮和斜齿轮在啮合面进入啮合(B2B2)和退出啮合(B1B1)的情形。LLb bb bB B1 1B B1 1B B tgtgb b /p pbtbt +B B1 1B B1 1B BB B2 2B B2 2L LL/L/p pb b(L+L)/(L+L)/p pbtbtp pbtbtp pt tcostp pn ncoscost/coscos将将tgb=tg cost代入得：代入得：Bsin/sin/mn 轴面重合度轴面重合度 端面重合度端面重合度,与直齿轮的计算公式相同。与直齿轮的计算公式相同。=z=z1 1(tg(tgat1at1-tg-tgt t)+z)+z2 2(tg(tgat2at2-tgtgt t)/2)/2若若B100，2020 mn2 2，则，则5.455.45max 1.981 作者：潘存云教授cd6.斜齿圆柱齿轮的当量齿数斜齿圆柱齿轮的当量齿数定义：定义：与斜齿轮法面齿形相当的与斜齿轮法面齿形相当的“直齿轮直齿轮”，称为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称当量齿数。称为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称当量齿数。过分度圆C点作轮齿的法剖面得一椭圆，以C点曲率半径作为当量齿轮的分度圆半径。斜齿轮不发生根切的最少齿数：斜齿轮不发生根切的最少齿数：ab若若=20=20 0 0 ，z zvmin=17zmin=14 齿槽齿槽n nn n计算当量齿数的意义：计算当量齿数的意义：仿形法加工轮齿仿形法加工轮齿 选刀具选刀具 弯曲强度计算弯曲强度计算 查齿形系数查齿形系数 齿厚测量、变位系数选择齿厚测量、变位系数选择 椭圆在节点的曲率半径为椭圆在节点的曲率半径为当量当量齿齿轮的轮的分度圆分度圆半径：半径：作者：潘存云教授F Fn nF Ft tF Ft tF Fn n7.斜齿轮的主要优缺点斜齿轮的主要优缺点 啮合性能好、传动平稳，噪音小。啮合性能好、传动平稳，噪音小。重合度大，承载能力高。重合度大，承载能力高。zmin z zvmin,机构更紧凑机构更紧凑。缺点是产生轴向力，且随缺点是产生轴向力，且随增大而增大，增大而增大，一般取一般取820。采用采用人字齿轮人字齿轮，可使，可使2540。常用于高速大功率传动中常用于高速大功率传动中(如船用齿轮箱如船用齿轮箱)。F Fs sF Fs s例例3-43-4：设计一标准斜齿圆柱传动，已知：设计一标准斜齿圆柱传动，已知：z z1 12020，i i3.5,3.5,m m2mm,a=90mm,2mm,a=90mm,求求:确定这对齿轮的螺旋角确定这对齿轮的螺旋角和齿数、分度园直径、和齿数、分度园直径、顶圆直径、根圆直径、当量齿数。顶圆直径、根圆直径、当量齿数。主要结果计 算 与 说 明项 目初设螺旋角确定齿数实际螺旋角分度园直径根园直径项 目计 算 与 说 明主要结果当量齿梳顶园直径三、斜齿轮的强度计算三、斜齿轮的强度计算FrFnFt n Fa1.受力分析受力分析作用力分析作用力分析法向力可分解为三个分力法向力可分解为三个分力圆周力、径向力、轴向力圆周力、径向力、轴向力圆周力圆周力径向力径向力轴向力轴向力轴向力的判断方法：轴向力的判断方法：主动轮左右手方法主动轮左右手方法主动轮为右旋主动轮为右旋,握紧右手握紧右手.四指弯曲方向表示主动轮的回转四指弯曲方向表示主动轮的回转方向方向,拇指的指向即为作用在主动轮上轴向力的方向拇指的指向即为作用在主动轮上轴向力的方向.若主动轮为左旋若主动轮为左旋,用左手。用左手。从动齿轮的从动齿轮的轴向力与轴向力与主动齿轮主动齿轮的轴的轴向力方向相反向力方向相反.法向力法向力(1)(1)齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算2.斜齿圆柱齿轮传动的强度计算斜齿圆柱齿轮传动的强度计算校核公式为校核公式为设计公式为设计公式为(2)齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算校核公式为校核公式为设计公式为设计公式为例题例题3-5现有一标准斜齿圆柱齿轮，已知法向模数现有一标准斜齿圆柱齿轮，已知法向模数转动方向和螺旋线方向如图所示，计算并在图上转动方向和螺旋线方向如图所示，计算并在图上画出作用在从动轮画出作用在从动轮2上的各分力上的各分力计 算 与 说 明主要结果3.确定从动的受力2.计算小齿轮的载荷和分度园直径小齿轮转矩小齿轮分度园直径1.确定从动轮的转向和受力方向切向力径向力轴向力解：解：采用闭式硬齿面传动，小齿轮采用采用闭式硬齿面传动，小齿轮采用40Cr40Cr钢表面淬火，齿面钢表面淬火，齿面平均硬度平均硬度50HRC,50HRC,大齿轮采用大齿轮采用4545钢淬火，齿面硬度钢淬火，齿面硬度46HRC46HRC，闭式硬齿，闭式硬齿面传动，可以先按弯曲疲劳强度设计，再校核接触疲劳强度。面传动，可以先按弯曲疲劳强度设计，再校核接触疲劳强度。例题例题3-63-6 设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，已知传设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，已知传动功率动功率P=4.5KW.n=328r/min,i=4.68P=4.5KW.n=328r/min,i=4.68双向运转，载荷有中等冲击。双向运转，载荷有中等冲击。项 目计 算 与 说 明主要结果1.按齿根弯曲疲劳强度计算(2)确定齿轮模数极限应力安全系数许用齿根应力(1)许用齿根应力小齿轮转矩齿宽系数载荷系数单极减速器中齿轮相对轴承，由表3-7取工作有中等冲击，斜齿硬齿面齿轮，取确定齿数取项 目计 算 与 说 明主要结果初设螺旋角当量齿梳复合齿形系数由表3-6，经过线性插值计算判断计算对象计算齿轮模数将较大者，代入（3-22）标准模数由表3-2查得项 目计 算 与 说 明主要结果2.确定几何参数与尺寸中心距实际螺旋角分度园直径齿宽3.校核齿面接触疲劳强度(1)许用齿根应力极限应力安全系数项 目计 算 与 说 明主要结果许用齿根应力(2)验算齿面接触应力弹性系数节点区域系数齿面接触应力4.齿轮结构设计由P73表3-5由P80表3-9齿面接触疲劳强度足够例题例题3-73-7 设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，已知传设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，已知传动功率动功率P=4.5KW.n=328r/min,i=4.68P=4.5KW.n=328r/min,i=4.68双向运转，载荷有中等冲击。双向运转，载荷有中等冲击。计 算 与 说 明主要结果3.确定从动的受力2.计算小齿轮的载荷和分度园直径小齿轮转矩小齿轮分度园直径1.确定从动轮的转向和受力方向切向力径向力轴向力计 算 与 说 明主要结果1.确定大齿轮的所受各分力方向2.计算大齿轮的受力小锥齿轮转矩分度园直径锥距齿宽系数小锥齿轮平均直径项 目计 算 与 说 明主要结果项 目小锥齿轮分度圆锥角大锥齿轮切向力大锥齿轮径向力大锥齿轮轴向力计 算 与 说 明主要结果项 目小锥齿轮分度圆锥角作者：潘存云教授作者：潘存云教授r r2 2O O2 2r r1 1P PO O1 1P P1 1r rv1v13-9 3-9 直齿直齿圆锥齿轮机圆锥齿轮机构构 一、一、圆锥齿轮圆锥齿轮概述概述作用：作用：传递两相交轴之间的运动和动力。传递两相交轴之间的运动和动力。结构特点：结构特点：轮齿分布在锥台表面上，轮齿大小逐渐由大变小。轮齿分布在锥台表面上，轮齿大小逐渐由大变小。轴交角轴交角：根据需要确定根据需要确定为了计算和测量的方便，取大端参数为了计算和测量的方便，取大端参数(如如m)m)为标准值。为标准值。名称变化：名称变化：圆柱圆柱圆锥，如圆锥，如分度圆锥分度圆锥、齿顶圆锥等。、齿顶圆锥等。1 1=90=90相当于齿轮齿条啮合相当于齿轮齿条啮合分度圆锥角分度圆锥角。P P2 21 1冠轮冠轮2 2常用常用=90=90作者：潘存云教授O1O21）理论齿廓理论齿廓一一个个圆圆平平面面在在一一圆圆锥锥上上作作纯纯滚滚动动时时，平平面面上上任任一一点点的的轨迹轨迹由于两锥齿轮作定点运动，只有到定点距离相等的点（球面上的点）才能啮合，故共轭齿廓分布在球面上。齿廓曲面：发生面齿廓曲面：发生面上某一条半径上所有点的轨迹。上某一条半径上所有点的轨迹。演示模型公共锥顶公共锥顶球面渐开线球面渐开线 球面渐开线。球面渐开线。圆平面称圆平面称发生面发生面发生面发生面，圆锥称，圆锥称基圆锥。基圆锥。基圆锥基圆锥二、背锥及当量齿轮二、背锥及当量齿轮因球面不能展开，给锥齿轮的设计和制造带来困难，不得已用近似方法研究其齿廓曲线。作者：潘存云教授o2.2.背锥及当量齿轮背锥及当量齿轮过过大大端端作作母母线线与与分分度度圆圆锥锥母母线线垂垂直直的的圆圆锥锥 将球面齿往该圆锥上投影，则球面齿形与锥面上的投影非常接近。锥面可以展开，故用锥面上的齿形代替球面齿。演示纸片模型。将将背背锥锥展展开开得得扇扇形形齿齿轮轮，补补全全，得得当当量量齿齿轮轮,其其齿齿形形与与锥锥齿齿轮轮大大端端的的球球面面齿齿形形相相近近，两两者者m m和和相同。相同。当量齿轮的参数：当量齿轮的参数：rrvrvp又又 rv=zvm/2得：得：zvz/cos1 11 1ReO1背锥背锥efef=r/cos=zm/2 cosrv=O1 P正确啮合条件：正确啮合条件：m1=m2 ,1=2 Re1=Re2不根切最少齿数：不根切最少齿数：zvmin=17,z=17cos：三、几何参数和尺寸计算三、几何参数和尺寸计算大端参数大端参数m取标准值，取标准值，=20=20=45=45 z=12z=12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引入当量齿轮的概念后，一对锥齿轮的啮合传动问题就转化为一对圆柱直齿轮啮合传动。故可直接引用直齿轮的结论.锥齿轮锥齿轮 圆柱直齿轮圆柱直齿轮作者：潘存云教授Re 外锥距外锥距 分度圆锥角分度圆锥角a 齿顶圆锥角齿顶圆锥角b 齿宽齿宽da 齿顶圆齿顶圆df 齿根圆齿根圆bRd1a1 1a2 2da2d2df 22 21 1 d1,d2 分度圆直径分度圆直径传动比：传动比：i121/2z2/z1r2/r1sin2/sin1 ctg1 i12tg2=90=90当当9090时，时，2+1 90设计时，如果给定设计时，如果给定i12，据此可确定据此可确定。GB12369-90规定，多采用等顶隙圆锥齿轮传动。2hahfOf11 1r r1 1r r2 22 2R作者：潘存云教授9090标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算名名 称称 符符 号号 计算公式及参数的选择计算公式及参数的选择模数模数 me 按按GB12368-90GB12368-90取值取值传动比传动比 i i=z2/z1=tg2=ctg1 单级单级i67分度圆直径分度圆直径 d1 d2 d1=mez1,d2=mez2 齿顶高齿顶高 ha ha=ha*me ha*=1齿顶圆直径齿顶圆直径 da1 da2 da1=d1+2mecos1,da2=d2+2mecos2 分度圆锥角分度圆锥角 1 2 2=arctg z2/z1,1=90-2 顶隙顶隙 c c=0.2me齿齿根圆直径根圆直径 df1 df2 df1=d1-2.4mecos1,df2=d2-2.4mecos2 齿根高齿根高 hf hf=(ha*+c*)me=1.2 me c*=0.2全齿高全齿高 h h=ha+hf=2.2me 续表续表 9090标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算名名 称称 符符 号号 计算公式及参数的选择计算公式及参数的选择齿顶角齿顶角 a a=arctgha/Re 齿根角齿根角 f f=arctghf/Re顶锥角顶锥角 a1a2 a1=1+a a2=2-a根锥角根锥角 f1f2 f1=1-f f2=2-f 外锥距外锥距 Re Re=r12+r22四、直齿圆锥传动轮齿的受力分析四、直齿圆锥传动轮齿的受力分析 直齿锥齿轮的轮齿受力分析模型如下图，将总法向载荷集中作用于齿宽中点处的法面截面内。Fn可分解为圆周力Ft，径向力Fr和轴向力Fx三个分力。各分力计算公式：标准锥齿轮传动的强度计算轴向力Fa的方向总是由锥齿轮的小端指向大端。锥齿轮传动的强度计算4五、齿面接触疲劳强度计算五、齿面接触疲劳强度计算标准锥齿轮传动的强度计算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。工作齿宽取为锥齿轮的齿宽b。综合曲率为：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：设计计算公式：锥齿轮传动的强度计算3六、齿根弯曲疲劳强度计算六、齿根弯曲疲劳强度计算 直齿锥齿轮的弯曲疲劳强度可近似地按齿宽中点处的当量圆柱齿轮进行计算。采用直齿圆柱齿轮强度计算公式，并代入当量齿轮的相应参数，得直齿锥齿轮弯曲强度校核式和设计式如下：标准锥齿轮传动的强度计算校核计算公式：设计计算公式：3-10 3-10 齿轮齿轮结构设结构设计计一、齿轮的结构形式一、齿轮的结构形式:由直径确定由直径确定齿轮轴齿轮轴 e(2e(22.5)m2.5)mn n （轮与轴同材料）轮与轴同材料）实心齿轮实心齿轮腹板式齿轮腹板式齿轮轮幅式齿轮轮幅式齿轮组装式齿轮组装式齿轮腹板式圆柱齿轮（锻造）腹板式圆柱齿轮（锻造）腹板式圆锥齿轮（锻造）腹板式圆锥齿轮（锻造）轮辐式圆柱齿轮（铸造）轮辐式圆柱齿轮（铸造）二、齿轮传动的润滑二、齿轮传动的润滑齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率，特别是高速传动，摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率，特别是高速传动，就更需要考虑齿轮的润滑。就更需要考虑齿轮的润滑。轮齿啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减少轮齿啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散热及防锈蚀。因此，对齿轮传动进行适当摩擦损失，还可以散热及防锈蚀。因此，对齿轮传动进行适当的润滑，可以大为改善齿轮的工作状况，且保持运转正常及预的润滑，可以大为改善齿轮的工作状况，且保持运转正常及预期的寿命。期的寿命。1、齿轮传动的润滑方式、齿轮传动的润滑方式开式开式及及半开式半开式齿轮传动，或齿轮传动，或速度较低速度较低的的闭式闭式齿轮传动，通齿轮传动，通常用常用人工周期性加油润滑人工周期性加油润滑，所用润滑剂为润滑油或润滑脂。，所用润滑剂为润滑油或润滑脂。通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周大小通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周大小而定。当齿轮的圆周速度而定。当齿轮的圆周速度v12m/s时，应采用喷油润滑（图时，应采用喷油润滑（图10.52(c)），），即由油泵或中心油站以一定的压力供油，借即由油泵或中心油站以一定的压力供油，借喷嘴将润滑油喷到轮齿的啮合面上。当喷嘴将润滑油喷到轮齿的啮合面上。当v25m/s时，喷嘴时，喷嘴位于轮齿啮入边或啮出边均可；当位于轮齿啮入边或啮出边均可；当v25m/s时，喷嘴应位时，喷嘴应位于轮齿啮出的一边，以便借润滑油及时冷却刚啮合过的轮于轮齿啮出的一边，以便借润滑油及时冷却刚啮合过的轮齿，同时亦对轮齿进行润滑。齿，同时亦对轮齿进行润滑。图图10.52(c)喷油润滑喷油润滑三、齿轮传动的效率三、齿轮传动的效率(见表见表10.19)1.传动比传动比i:对于一般齿轮传动对于一般齿轮传动,当传动比当传动比i8可采用可采用单级单级传动；传动；当当i8时时,宜采用宜采用多级多级传动传动,以免传动装置的外廓尺寸过大。以免传动装置的外廓尺寸过大。直齿圆柱齿轮的传动比一般取直齿圆柱齿轮的传动比一般取i3,最大可达最大可达5；斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮的传动比可大些的传动比可大些,取取i5,最大可达最大可达8。一般齿轮一般齿轮=20；航空用齿轮航空用齿轮=2510.11标准齿轮传动的设计计算标准齿轮传动的设计计算齿轮传动设计的齿轮传动设计的主要内容主要内容是是:选择齿轮材料和热处理方法、选择齿轮材料和热处理方法、确定齿轮的主要参数、确定齿轮的主要参数、几何尺寸、几何尺寸、结构形式和精度等级等结构形式和精度等级等,绘绘制齿轮工作图。制齿轮工作图。一、主要参数的选择一、主要参数的选择2.压力角压力角的选择的选择:d1一一定，齿数定，齿数1重合度重合度平稳性好平稳性好m小小加工量加工量，但齿轮弯曲强度差但齿轮弯曲强度差闭式闭式软齿面软齿面：1宜取多宜取多提高平稳性，提高平稳性，1=2040开式或闭式硬开式或闭式硬齿面齿面：1宜取少宜取少保证轮齿弯曲强度保证轮齿弯曲强度117(ha*=1,C*=0.25)4.齿宽系数齿宽系数d(=b/d)的选择：的选择：db 承载能力承载能力但载荷分布不但载荷分布不均匀均匀应取得应取得适当适当计算（实用）齿宽计算（实用）齿宽：b=d d1 B1=b+58 B2=b3.齿数的选择：齿数的选择：5.模数模数m(mn):设计时在保证弯曲强度的条件下取较小的模数设计时在保证弯曲强度的条件下取较小的模数,对于传递动力的齿轮其模数应保证对于传递动力的齿轮其模数应保证m(mn)1.52mm,且计算且计算出的模数应按标准模数圆整。出的模数应按标准模数圆整。表表10.20圆柱齿轮的齿宽系数圆柱齿轮的齿宽系数d6.螺旋角螺旋角:螺旋角螺旋角太小会失去斜齿轮传动的优点；太小会失去斜齿轮传动的优点；太大则齿太大则齿轮的轴向力增大轮的轴向力增大,且传动效率降低且传动效率降低,从经济角度不可取。从经济角度不可取。一般一般高高速大功率速大功率传动的场合传动的场合,应取应取大大些；些；低速小功率低速小功率传动的场合传动的场合,应应取取小小些。些。一般设计时常取一般设计时常取=815,的计算值应精确到分的计算值应精确到分()。二、二、齿轮传动的许用应力齿轮传动的许用应力疲劳强度安全系数疲劳强度安全系数S接触：接触：SH=1弯曲弯曲:SF=1.251.5H齿轮的许用应力：齿轮的许用应力：齿轮的疲劳极限齿轮的疲劳极限lim：接触：接触：lim=Hlim_依材料、热处理、硬度查图10.24弯曲弯曲:lim=Flim依材料、热处理、硬度查图10.25取中间偏下值，即在取中间偏下值，即在MQ与与ML中间选值中间选值寿命系数寿命系数考虑应力循环次数影响考虑应力循环次数影响接触：接触：ZNT_由N查图10.27弯曲弯曲:YNT由N查图10.26N=60njLh n齿轮的转速（齿轮的转速（rmin）j齿轮转一周时，同一齿面参加啮合的次数齿轮转一周时，同一齿面参加啮合的次数 Lh齿轮的工作寿命齿轮的工作寿命Lh=年数年数300班数班数8（h）三、齿轮精度的选择三、齿轮精度的选择（表10.21）四、四、齿轮设计基本步骤齿轮设计基本步骤选材料、精度、选材料、精度、Z、d设计计算（设计计算（d或或m）（校核计算）（校核计算）尺寸计算尺寸计算结构设计及零件图结构设计及零件图由接触、弯曲由接触、弯曲设计出模数，依设计出模数，依强度特点取其中强度特点取其中一个套标准。适一个套标准。适当调整齿数当调整齿数例题：某两级直齿圆柱齿轮减速器用电动机驱动，单向运转，载荷有中等冲击。高速级传动比i3.7,高速轴转速745rmin,传动功率P17kw，采用软齿面，试计算此高速级传动。解:1.选材料选材料,定定H,F2.按齿面接触强度计算按齿面接触强度计算:(1)选8级精度(表表10.22);取载荷系数K=1.5(表10.11)选齿宽系数a=0.4(表10.20)(2)求1=9.55106P1/n1=2.18105Nmmu=Z2/Z1=i=3.7(3)按接触强度初求中心距a=220.2mm(5)求中心距a,齿宽b:a=m(Z1+Z2)/2=225mmb=aa=90mm=b2,b1=b2+