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1、第11章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì),11-1 齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷 11-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 11-3 齒輪材料及許用應(yīng)力 11-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 11-5 斜齒圓柱齒輪與直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn) 11-6 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11-7 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑,作業(yè)：5--9、10、11、12、13、14、15、20,本章重點(diǎn)： 1、齒輪傳動(dòng)的受力分析； 2、齒輪傳動(dòng)的失效形式及其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； 3、圓柱(直齒、斜齒)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 。,本章難點(diǎn)： 1、齒輪傳動(dòng)的受力分析； 2、圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 ； 3、直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 。,11-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,1、接觸強(qiáng)度

2、相等的條件：,等強(qiáng)度條件為：,2、彎曲強(qiáng)度相等的條件：,等強(qiáng)度條件為：,四、齒輪強(qiáng)度比較方法,11-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,例題：1： 甲乙兩人分別設(shè)計(jì)閉式軟齒面直齒圓柱齒輪減速器，其工作條件、材料、硬度、齒寬等均相同，甲的參數(shù)為：m=3mm，z1=20，z2=80，乙的參數(shù)為：m=2.5mm ，z1=24，z2=96，現(xiàn)經(jīng)校核，乙方案完全符合強(qiáng)度要求，試問(wèn)：,1、甲方案是否可用？為什么？ 2、相對(duì)來(lái)說(shuō)，哪個(gè)方案更合理？為什么？,解,1、,接觸強(qiáng)度相同。,而mm，甲的彎曲強(qiáng)度大于乙。,甲方案可用。,2、乙方案更合理。,d不變，m,11-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,2：有兩對(duì)標(biāo)準(zhǔn)閉式軟齒

3、面直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，z1=20，z2=40，m=2 ，z1=20，z2=60，m=3，齒輪制造精度、載荷、材料、熱處理均相同，忽略載荷系數(shù)K及的影響，試問(wèn)：,1、若第一對(duì)齒輪的齒寬b=36mm，則b=？這兩對(duì)齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度才相等； 2、判斷哪個(gè)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度最弱？,解,1、由于四個(gè)齒輪材料、精度等均相同，則許用接觸應(yīng)力H均相同。,要使齒面接觸應(yīng)力相等，應(yīng)使其計(jì)算應(yīng)力相等，即：,11-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,解,2、由于四個(gè)齒輪材料、精度、載荷等均相同，則許用彎曲應(yīng)力F均相同。,要判斷哪個(gè)齒輪彎曲強(qiáng)度最弱，要看計(jì)算應(yīng)力，且一對(duì)齒輪中小齒輪的彎曲應(yīng)力較大，因此，需比較F1和F1。

4、,而z1=z1,,齒輪z1的彎曲疲勞強(qiáng)度最弱。,z1=20，z2=40，m=2 ，z1=20，z2=60，m=3， 2、判斷哪個(gè)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度最弱？,11-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,3：有一對(duì)閉式軟齒面標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知：m=10mm、Z1=20、Z2=40， 齒寬B1=165mm，B2=160mm，H1=520MPa H2=400MPa。問(wèn)： 1、兩齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度哪個(gè)大？為什么？ 2、若參數(shù)改為：m=5mm、Z1=40、Z2=80，假設(shè)改進(jìn)后其工作條件、載荷系數(shù)K、材料、熱處理硬度、齒寬等條件都不變，該對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度是否有變化？如何變化？為什么？ 3、如果

5、參數(shù)改變前后兩個(gè)齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均滿足要求，試分析應(yīng)該選用哪套參數(shù)？為什么？,解：,1、,齒輪1的接觸疲勞強(qiáng)度大。,3：有一對(duì)閉式軟齒面標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知：m=10mm、 Z1=20、Z2=40， 齒寬B1=165mm，B2=160mm，H1=520MPa H2=400MPa。問(wèn)： 2、若參數(shù)改為：m=5mm、Z1=40、Z2=80，假設(shè)改進(jìn)后其工作 條件、載荷系數(shù)K、材料、熱處理硬度、齒寬等條件都不變，該 對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度是否有變化？如何變化？為什么？ 3、如果參數(shù)改變前后兩個(gè)齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均滿足要 求，試分析應(yīng)該選用哪套參數(shù)？為什么？,11-4 直齒圓柱

6、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,解：2、,改進(jìn)前后接觸疲勞強(qiáng)度不變。,3、,改進(jìn)后彎曲疲勞強(qiáng)度降低。,應(yīng)選用第2套參數(shù)。,因?yàn)椋?、2、3,11-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,,,4：有一對(duì)閉式鋼制齒輪傳動(dòng)，已知T1=120103Nmm， 彈性系數(shù)ZE=189.8，載荷系數(shù)K=1.2；,,,、試分析該對(duì)齒輪傳動(dòng)，哪個(gè)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度較低？哪個(gè)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度較低？為什么？ 、預(yù)測(cè)當(dāng)出現(xiàn)失效時(shí)，將是齒面疲勞點(diǎn)蝕還是齒根疲勞折斷？為什么？ 提示：,11-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,,,4：有一對(duì)閉式鋼制齒輪傳動(dòng)，已知T1=120103Nmm， 彈性系數(shù)ZE=189.8，載荷系數(shù)K=1.2；,,,解：,1、

7、,齒輪2的接觸疲勞強(qiáng)度較低。,齒輪2的彎曲疲勞強(qiáng)度較低。,4：有一對(duì)閉式鋼制齒輪傳動(dòng)，已知T1=120103Nmm， 彈性系數(shù)ZE=189.8，載荷系數(shù)K=1.2；,11-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,,,,,解：,2、,先發(fā)生齒面疲勞點(diǎn)蝕。,練題,試合理確定圖示兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器各斜齒輪的螺旋線方向，并畫出各對(duì)齒輪的受力，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向如圖。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,5,6,,,,,,,,,,,,,,例1：如圖所示傳動(dòng)系統(tǒng)，已知電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 1、說(shuō)明為什么帶傳動(dòng)布置在高速級(jí)，而鏈傳動(dòng)布置在低速級(jí)？ 2、說(shuō)明為什么斜齒圓柱齒輪

8、3、4的齒寬不相等？ 3、使軸向力抵消一部分，在圖中標(biāo)出斜齒輪3、4螺旋線方向； 4、在圖中標(biāo)出所有齒輪軸向力的方向。,,,,,,Fa2,Fa3,,Fa1,,Fa4,總復(fù),1 ：說(shuō)明為什么帶傳動(dòng)布置在高速級(jí)，而鏈傳動(dòng)布置在 低速級(jí)？ 帶傳動(dòng)要用在高速級(jí)，因?yàn)椋?（1）:因?yàn)镻=FeV，V, Fe，不易打滑； （2）：帶有過(guò)載保護(hù)的功能，過(guò)載時(shí)，可對(duì)后面的 傳動(dòng)零件起到保護(hù)的作用。 （3）：帶傳動(dòng)有緩沖吸振的功能，高速振動(dòng)大。 鏈傳動(dòng)要用在低速級(jí)，因?yàn)椋?鏈傳動(dòng)有多邊形效應(yīng)，鏈速越高動(dòng)載荷越大，所以用 在低速級(jí)。 2： 說(shuō)明為什么斜齒圓柱齒輪3、4的齒寬不相等？ 由于存在制造和安裝誤差，

9、為了保證有效接觸寬度， 齒寬不相等，為了節(jié)省材料小齒輪的齒寬大。,總復(fù),例2：圖示為一二級(jí)展開(kāi)式標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪減速器。已知，高速級(jí)齒數(shù)z1=44, z2=94，模數(shù) m12=2.5 mm，中心距a 12 = 175 mm，齒寬b2= 90mm；低速級(jí)齒數(shù)z3=40，z4=75，模數(shù)m34= 3 mm，中心距a34 =175 mm，齒寬b4=100 mm；四個(gè)齒輪的材料相同，許用接觸應(yīng)力分別為： H1H3= 550 MPa，H2H4=420MPa；傳動(dòng)的摩擦損耗可忽略不計(jì)，假設(shè)兩對(duì)齒輪傳動(dòng)的載荷系數(shù)K相同。試： (1)標(biāo)出齒輪2輪齒螺旋線的旋向，以使 II軸軸承上所受軸向力小些； (2)畫出各

10、齒輪的受力圖(力的作用點(diǎn)和方向)； (3)判斷哪個(gè)齒輪的接觸強(qiáng)度最弱,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,方案三 比方案一的d1減小，齒面接觸疲勞強(qiáng)度不夠，不可用。,答：(1) 方案二 與方案一的d1相同，齒面接觸疲勞強(qiáng)度不變，可用。,例3：有一同學(xué)設(shè)計(jì)閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，方案一其參數(shù)為： m=4mm、z1=20、z2=60，經(jīng)強(qiáng)度計(jì)算其齒面接觸疲勞強(qiáng)度剛好滿足設(shè) 計(jì)要求，但齒根彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，因而又進(jìn)行了兩種方案 設(shè)計(jì)。方案二為：m=2mm、z1=40、z2=120，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度剛 好滿足設(shè)計(jì)要求；方案三為：m=2mm、z1=30、z2=90。假設(shè)改進(jìn)后

11、其 工作條件、載荷系數(shù)K、材料、熱處理硬度、齒寬等條件都不變，問(wèn)： (1)改進(jìn)后的方案二、方案三是否可用？為什么？ (2)應(yīng)采用哪個(gè)方案更合理？為什么？,,(2) 方案一與方案二相比較，應(yīng)采用方案二更合理，因?yàn)樵诓蛔?的條件下，齒數(shù)多、模數(shù)小有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、重合度，傳動(dòng)平穩(wěn)； 2、齒高h(yuǎn)，滑動(dòng)系數(shù)，磨損； 3、da，齒輪重量，切削量。,自測(cè)題,一、選擇題 1、為了提高齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度應(yīng)____。 A 、分度圓直徑不變?cè)龃竽?shù) B 、增大分度圓直徑 C 、分度圓直徑不變?cè)黾育X數(shù) D 、減小齒寬 2、為了提高齒輪齒根彎曲強(qiáng)度應(yīng)________。 A、 增大模數(shù)

12、B 、增大分度圓直徑 C 、增加齒數(shù) D、 減小齒寬 3、一減速齒輪傳動(dòng)，主動(dòng)輪1和從動(dòng)輪2的材料相同，兩輪齒根的彎曲應(yīng)力___。 A 、F1F2 B 、F1

13、的是_____。 A、 提高小齒輪齒面接觸強(qiáng)度 B、 提高小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度 C、補(bǔ)償安裝誤差，以保證全齒寬接觸 D、 減少小齒輪載荷分布不均 7、閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)中，小輪齒面硬度與大輪齒面硬度差，應(yīng)取___較為合理。 A 、3050HBS B、 0 C、 <30HBS,自測(cè)題,8、對(duì)于重要的齒輪傳動(dòng)，可將齒頂進(jìn)行修緣，目的是________。 A、 減小齒間載荷分配不均 B、 減小齒向載荷分配不均 C 、減小附加動(dòng)載荷 9、 對(duì)于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，在傳動(dòng)尺寸不變并滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的前提下，齒數(shù)宜適當(dāng)取多些，其目的是____。 A、 提高輪齒的彎曲強(qiáng)

14、度 B 、提高齒面的接觸強(qiáng)度 C 、提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性 10、對(duì)于閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，宜取較少齒數(shù)以增大模數(shù)，其目的是____。 A、 提高齒面接觸強(qiáng)度 B、 減小滑動(dòng)系數(shù)，提高傳動(dòng)效率 C 、減小輪齒的切削量 D 、保證輪齒的彎曲強(qiáng)度,自測(cè)題,11、圓柱齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)齒輪直徑不變而減小模數(shù)時(shí)，可以_____。 A、提高輪齒的彎曲強(qiáng)度 B、 提高輪齒的接觸強(qiáng)度 C、提高輪齒的靜強(qiáng)度 D、 改善傳動(dòng)的平穩(wěn)性 12、齒輪傳動(dòng)中，輪齒齒面的疲勞點(diǎn)蝕破壞，通常首先發(fā)生在___。 A 、接近齒頂處 B、接近齒根處 C、 靠近節(jié)線的齒頂部分 D

15、、靠近節(jié)線的齒根部分,自測(cè)題,14、一對(duì)相嚙合的齒輪z2z1，b1b2，其接觸應(yīng)力的大小為_(kāi)___。 A、 H1 H2 C 、 H1= H2 D 、 可能相等，也可能不等,15、一般開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是。A、齒面膠合 B、齒面疲勞點(diǎn)蝕C、齒面磨損或輪齒疲勞折斷D、輪齒塑性變形,16、高速重載齒輪傳動(dòng)，當(dāng)潤(rùn)滑不良時(shí)，最可能出現(xiàn)的失效形式是。A、齒面膠合 B、齒面疲勞點(diǎn)蝕C、齒面磨損 D、輪齒疲勞折斷,17、輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算中齒形系數(shù)與無(wú)關(guān)。A、齒數(shù)B、變位系數(shù)C、模數(shù) 18、 直齒圓錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算中，是以____為計(jì)算依據(jù)

16、的。 A、 大端當(dāng)量直齒圓柱齒輪 B 、平均分度圓處的當(dāng)量直齒圓柱齒輪 C 、大端分度圓柱齒輪 D、平均分度圓柱齒輪,自測(cè)題,二、填空題 1、一般參數(shù)的閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是_______。 2、一般參數(shù)的閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是_______。 3、高速重載且散熱條件不良的閉式齒輪傳動(dòng)，其最可能出現(xiàn)的失效形式是___。 4、一般參數(shù)的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是____。 5、減小動(dòng)載荷，可采取的措施有____、____、____。 6、在推導(dǎo)輪齒齒根彎曲疲勞應(yīng)力計(jì)算公式時(shí)，它的計(jì)算模型是____，設(shè)計(jì)的主要參數(shù)是____，一對(duì)齒輪傳動(dòng)中大、小齒輪的彎曲應(yīng)力____，原因是____。 7、齒輪齒面接觸應(yīng)力公式是在____公式的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出的，影響齒面接觸應(yīng)力最主要的幾何參數(shù)是____。一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動(dòng)，若中心距、傳動(dòng)比等其他條件不變，僅增大齒數(shù)Z1，而減小模數(shù)m，則齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度____。,