第第2章章 齿轮传动齿轮传动o效率高效率高o可靠、寿命长可靠、寿命长o恒定传动比恒定传动比o结构紧凑结构紧凑o制造、安装精度要求高制造、安装精度要求高o振动、噪声大振动、噪声大o不适于中心距大的场合不适于中心距大的场合应用非常广泛应用非常广泛 重要传动零件重要传动零件选择材料、热处理方式选择材料、热处理方式（一般工况下）强度计算（一般工况下）强度计算确定齿轮的几何参数（齿数、模数、中心距、齿宽）确定齿轮的几何参数（齿数、模数、中心距、齿宽）齿轮结构（零件图、加工）齿轮结构（零件图、加工）闭式软齿面齿轮闭式软齿面齿轮闭式硬齿面齿轮闭式硬齿面齿轮开式齿轮开式齿轮初选小齿轮齿数、齿宽系数初选小齿轮齿数、齿宽系数齿面接触强度设计齿面接触强度设计齿根弯曲强度校核齿根弯曲强度校核齿根弯曲强度设计齿根弯曲强度设计齿面接触强度校核齿面接触强度校核齿根弯曲强度设计齿根弯曲强度设计一般工况下一般工况下o直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动o斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动o直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动设计方法设计方法第第2章章 齿轮传动齿轮传动o1 . 概述概述o2 . 渐开线齿轮传动参数和几何计算渐开线齿轮传动参数和几何计算o3 . 齿轮传动的失效分析齿轮传动的失效分析o4. 齿轮常用材料和热处理齿轮常用材料和热处理o5. 齿轮传动的载荷和应力齿轮传动的载荷和应力o6. 齿轮传动的强度设计计算齿轮传动的强度设计计算o7. 其他设计保证其他设计保证1 概述概述 齿轮传动示例齿轮传动示例o直齿圆柱齿轮o斜齿圆柱齿轮o直齿圆锥齿轮o人字齿轮o交错轴斜齿轮o齿条o内齿轮o齿轮传递o行星齿轮汽车变速器 机器人关节 图片图片微型行星齿轮减速器微型行星齿轮减速器 齿轮轴齿轮轴 齿轮传动齿轮传动o传递两轴之间的运动和动力传递两轴之间的运动和动力o功率：几瓦功率：几瓦-几百千瓦几百千瓦o速度速度o齿轮直径齿轮直径 几毫米几毫米-几米几米特点特点o效率高效率高o可靠、寿命长可靠、寿命长o恒定传动比恒定传动比o结构紧凑结构紧凑o制造、安装精度要求高制造、安装精度要求高o振动、噪声大振动、噪声大o不适于中心距大的场合不适于中心距大的场合齿齿轮轮机机构构分分类类用于平行轴间传用于平行轴间传动的齿轮机构动的齿轮机构螺旋齿轮传动螺旋齿轮传动蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动外啮合齿轮传动外啮合齿轮传动内啮合齿轮传动内啮合齿轮传动齿轮齿条传动齿轮齿条传动用于相交轴间传用于相交轴间传动的齿轮机构动的齿轮机构用于交错轴间传用于交错轴间传动的齿轮机构动的齿轮机构直齿轮传动直齿轮传动斜齿轮传动斜齿轮传动人字齿轮传动人字齿轮传动圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动直齿直齿斜齿斜齿曲齿曲齿齿轮传动的主要类型齿轮传动的主要类型按齿廓曲线的形状分按齿廓曲线的形状分渐开线齿轮渐开线齿轮摆线齿轮摆线齿轮圆弧齿轮圆弧齿轮按齿轮传动是否封闭分按齿轮传动是否封闭分开式齿轮传动开式齿轮传动闭式齿轮传动闭式齿轮传动齿轮传动的主要类型齿轮传动的主要类型按一对齿轮传动的角速比是否恒定分按一对齿轮传动的角速比是否恒定分定传动比定传动比 (即即i12常数常数) 传动的齿轮机构传动的齿轮机构(圆形齿轮机构圆形齿轮机构) （circular Gear) 。变传动比变传动比(即即i12常数）传动的齿轮机构常数）传动的齿轮机构(非圆形齿轮机构非圆形齿轮机构) (Non-circular Gear) 。 齿轮传动的主要类型齿轮传动的主要类型椭圆齿轮机构椭圆齿轮机构对数螺线非圆齿轮机构对数螺线非圆齿轮机构分类分类o渐开线渐开线o摆线摆线o圆弧圆弧o闭式闭式(箱体内，重要场合）箱体内，重要场合）o开式开式（露天，低速）（露天，低速）o平行轴平行轴o相交轴相交轴o交错轴交错轴o直齿直齿o斜齿斜齿o人字齿人字齿o曲线齿曲线齿o软齿面软齿面o硬齿面硬齿面o圆柱圆柱o圆锥圆锥学习内容学习内容o直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动o斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动o直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动设计方法设计方法渐开线渐开线 圆柱齿轮圆柱齿轮2. 渐开线齿轮传动参数和几何计算渐开线齿轮传动参数和几何计算直直齿齿斜斜齿齿螺旋角螺旋角啮合线啮合线直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动KKAKAK直齿圆锥直齿圆锥齿轮传动齿轮传动背锥背锥传动比、齿数比传动比、齿数比1主动轮主动轮2从动轮从动轮直齿圆柱齿轮基本参数直齿圆柱齿轮基本参数o齿数齿数 o模数模数o齿宽齿宽o变位系数变位系数o分度圆压力角分度圆压力角o齿顶高系数齿顶高系数o顶隙系数顶隙系数标准齿轮传动标准齿轮传动正确啮合条件正确啮合条件模数相等模数相等分度圆压力角相等分度圆压力角相等斜齿圆柱齿轮基本参数斜齿圆柱齿轮基本参数o齿数齿数 o法向模数法向模数o端面模数端面模数o齿宽齿宽o变位系数变位系数o分度圆法向压力角分度圆法向压力角o齿顶高系数齿顶高系数o顶隙系数顶隙系数o分度圆螺旋角分度圆螺旋角标准齿轮传动标准齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动当量直齿轮当量直齿轮正确啮合条件正确啮合条件模数相等模数相等分度圆压力角相等分度圆压力角相等螺旋角大小相等，方向相反螺旋角大小相等，方向相反直齿圆锥齿轮基本参数直齿圆锥齿轮基本参数o大端模数大端模数o大端分度圆直径大端分度圆直径o分锥角分锥角o轴角轴角o齿顶高系数齿顶高系数o顶隙系数顶隙系数标准齿轮传动标准齿轮传动正确啮合条件正确啮合条件模数相等模数相等分度圆压力角相等分度圆压力角相等分锥角之和等于轴角分锥角之和等于轴角直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动分锥角分锥角轴角轴角直齿锥齿轮传动的当量齿轮的几何关系直齿锥齿轮传动的当量齿轮的几何关系直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动当量直齿轮当量直齿轮模数模数直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动大端大端法向法向齿形角（压力角）齿形角（压力角）直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动大端大端法向法向正确啮合条件正确啮合条件法向法向直齿锥齿轮直齿锥齿轮大端大端斜齿轮斜齿轮当量齿数当量齿数直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动几何计算几何计算o表表2-5 o表表2-6 注意注意o标准值标准值-o标准中心距标准中心距-无齿侧间隙无齿侧间隙o圆整圆整几何计算几何计算斜齿轮斜齿轮直齿锥齿轮直齿锥齿轮变位变位高度变位齿轮传动高度变位齿轮传动角度变位齿轮传动角度变位齿轮传动正传动正传动负传动负传动避免根切避免根切提高强度提高强度凑中心距凑中心距精度等级精度等级o1 12 （常用（常用69级）级） 高高 低低o三个公差组三个公差组 （，） 运动准确性误差运动准确性误差 影响运动平稳性误差影响运动平稳性误差 影响载荷分布均匀性误差影响载荷分布均匀性误差 影响侧隙的误差影响侧隙的误差 齿轮传动精度等级适用的速度范围齿轮传动精度等级适用的速度范围(表表2-1）齿的种类齿的种类 传动种类传动种类齿面硬度齿面硬度HBS齿轮精度等级齿轮精度等级3,4,56789直齿直齿圆柱齿轮圆柱齿轮3501218126435010151053圆锥齿轮圆锥齿轮35071074335069632.5斜齿及曲齿斜齿及曲齿圆柱齿轮圆柱齿轮35025362512835020302096圆锥齿轮圆锥齿轮3501624169635013191376圆周速度圆周速度3. 齿轮传动的失效分析齿轮传动的失效分析o轮齿折断轮齿折断o齿面点蚀齿面点蚀o齿面胶合齿面胶合o齿面磨损齿面磨损o齿面塑性变形齿面塑性变形3.1 轮齿折断轮齿折断o(1)疲劳折断疲劳折断o 动画动画-1o 动画动画-2 o 动画动画-3o(2)过载折断过载折断o(3)随机折断随机折断齿根弯曲疲劳折断齿根弯曲疲劳折断疲疲劳劳折折断断 全齿折断：全齿折断：常发生于齿宽较小的直齿轮常发生于齿宽较小的直齿轮局部折断：局部折断：常发生于齿宽较大的直齿轮和斜齿轮常发生于齿宽较大的直齿轮和斜齿轮原因原因o过载过载o应力集中应力集中o磨损磨损o偏载（加工偏载（加工误差、安装误差、安装误差）误差）措施措施o减小齿根应力集中减小齿根应力集中 增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕o受载均匀受载均匀 增大轴及支承的刚性增大轴及支承的刚性o热处理热处理 齿芯材料具有足够韧性齿芯材料具有足够韧性o强化处理强化处理 喷丸、滚压喷丸、滚压o变位变位o减小加工误差、安装误差减小加工误差、安装误差增大模数增大模数3. 2 齿面点蚀（齿面点蚀（齿面疲劳损伤齿面疲劳损伤）早早期期点点蚀蚀破破坏坏性性点点蚀蚀 点蚀实例点蚀实例 动画动画-点蚀机理点蚀机理 收敛性点蚀收敛性点蚀 扩展性点蚀扩展性点蚀 润滑良好润滑良好 点蚀机理点蚀机理 o靠近节线，相对滑动速度低，形成油膜的条靠近节线，相对滑动速度低，形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大件差，润滑不良，摩擦力较大 （靠近节线处的齿根面抵抗点蚀的能力最差）（靠近节线处的齿根面抵抗点蚀的能力最差） 接触疲劳强度最低接触疲劳强度最低o开式齿轮，由于磨损较快，很少出现点蚀开式齿轮，由于磨损较快，很少出现点蚀措施措施o提高齿面硬度提高齿面硬度o降低表面粗糙度降低表面粗糙度o粘度高的润滑油（速度低时）粘度高的润滑油（速度低时） 喷油润滑（速度高时喷油润滑（速度高时 ）o加大综合曲率半径加大综合曲率半径增大齿轮直径增大齿轮直径 中心距中心距 3.3 齿面胶合齿面胶合o热胶合热胶合 o冷胶合冷胶合 严重的刮伤严重的刮伤 温度温度 咬死咬死 措施措施o提高齿面硬度提高齿面硬度o降低表面粗糙度降低表面粗糙度o抗胶合能力强的润滑抗胶合能力强的润滑油（硫化油）油（硫化油）o极压添加剂极压添加剂o冷却冷却3.4 齿面磨损齿面磨损o磨粒磨损磨粒磨损 o低速磨损低速磨损o腐蚀磨损腐蚀磨损磨粒磨损是磨粒磨损是开式开式齿轮传动的主要失效形式齿轮传动的主要失效形式 磨合磨合跑合跑合3.5 齿面塑性变形齿面塑性变形o动画讲解动画讲解主动轮塑性变形主动轮塑性变形从动轮塑性变形从动轮塑性变形塑塑性性变变形形机机理理 措施措施o提高轮齿齿面硬度提高轮齿齿面硬度o高粘度润滑油高粘度润滑油o极压添加剂润滑油极压添加剂润滑油防止失效方法防止失效方法o合理选配材料和硬度合理选配材料和硬度o制造制造减小加工误差、合理热处理方式，减小加工误差、合理热处理方式，减小表面粗糙度减小表面粗糙度o适当的磨合（跑合）适当的磨合（跑合）o使用使用良好润滑（润滑剂、润滑方法）良好润滑（润滑剂、润滑方法）o合理设计参数合理设计参数4. 齿轮常用材料和热处理齿轮常用材料和热处理o钢钢o铸铁铸铁o非金属材料非金属材料o齿面硬齿面硬表面热处理表面热处理o齿心韧齿心韧（1） 锻钢优质碳素碳素钢： 45、合金合金钢： 35SiMn、40Cr、20CrMnTi、锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等优点，大多数齿轮都用锻便于热处理等优点，大多数齿轮都用锻钢制造。钢制造。常用锻钢有两大类常用锻钢有两大类软齿面齿轮软齿面齿轮o齿面硬度齿面硬度350HBS or 38HRCo常用常用中碳钢和中碳合金钢中碳钢和中碳合金钢，如，如45钢钢40Cr，35SiMn等材料等材料o进行进行调质或正火处理调质或正火处理注意：小齿轮的齿面硬度比大齿注意：小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高轮的齿面硬度高30一一50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大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齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些一些。适用于强度。精度适用于强度。精度要求不高的场合，要求不高的场合，轮坯经过热处理后轮坯经过热处理后进行插齿或滚齿加进行插齿或滚齿加工，生产便利、成工，生产便利、成本较低本较低硬齿面齿轮硬齿面齿轮o齿面硬度齿面硬度大于大于350HBS or 38HRCo中碳钢或中碳合金钢，中碳钢或中碳合金钢，表面淬火处理表面淬火处理 HRC4055o低碳钢或低碳合金钢，低碳钢或低碳合金钢， 20Cr，20GrMnTi 表面渗碳、渗氮、碳氮共渗、淬火处理，表面渗碳、渗氮、碳氮共渗、淬火处理， HRC5662o常用于高速、重载、精密传动常用于高速、重载、精密传动（2） 铸钢 常用于常用于不宜不宜锻造的造的场合合ZG310-570、屈服极限屈服极限强度极限度极限耐磨性和强度均较好，承载能力稍低于锻钢，当耐磨性和强度均较好，承载能力稍低于锻钢，当齿轮的齿轮的尺寸较大尺寸较大(大于大于400一一600mm)而不便于而不便于锻造时可用铸造方法制成铸钢齿坯，再进行正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。火处理以细化晶粒。常用于不太重要、不受尺寸限制的常用于不太重要、不受尺寸限制的场合合 灰口灰口铸铁 HT300、抗拉抗拉强度度球墨球墨铸铁 QT500-7 、抗拉抗拉强度度延伸率延伸率7%（5） 铸铁铸铁低速、轻载低速、轻载场合的场合的齿轮可以制成铸铁齿轮可以制成铸铁齿坯。当尺寸大于齿坯。当尺寸大于500mmm时可制时可制成大齿圈，或制成成大齿圈，或制成轮辐式齿轮。轮辐式齿轮。HT300、HT350等等抗弯及耐冲击性较差，主要用抗弯及耐冲击性较差，主要用于低速、工作平稳、传递功率于低速、工作平稳、传递功率不大和对尺寸与重量无严格要不大和对尺寸与重量无严格要求的求的开式齿轮开式齿轮。（6） 非金属非金属夹布胶木、尼布胶木、尼龙、弹性模量小，在承受相同载荷的情况下，弹性模量小，在承受相同载荷的情况下，接触接触应力低应力低，但它的硬度、接触强度和抗弯强度低。，但它的硬度、接触强度和抗弯强度低。常用于常用于高速高速、小功率小功率、精度不高精度不高或或要求噪声低要求噪声低的场合的场合 o满足工作条件的要求满足工作条件的要求o齿轮尺寸的大小齿轮尺寸的大小o正火碳钢正火碳钢 平稳载荷，轻度冲击平稳载荷，轻度冲击o调制碳钢调制碳钢中等冲击中等冲击o合金钢合金钢高速、重载、冲击载荷高速、重载、冲击载荷o飞行器飞行器高强度合金钢高强度合金钢o配对两轮齿面硬度差最小配对两轮齿面硬度差最小3050HBS，（冷作硬，（冷作硬化），提高大齿轮接触疲劳许用应力化），提高大齿轮接触疲劳许用应力20%选择原则：选择原则：选择原则选择原则：硬齿面硬齿面结构紧凑结构紧凑工艺复杂工艺复杂精度要求高精度要求高一般传动一般传动软齿面软齿面工艺简单工艺简单齿轮常用材料及其机械性能齿轮常用材料及其机械性能齿轮传动的设计准侧齿轮传动的设计准侧o轮齿折断轮齿折断齿根的弯曲应力齿根的弯曲应力 齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度o齿面点蚀齿面点蚀o齿面胶合齿面胶合o齿面磨损齿面磨损o齿面塑性变形齿面塑性变形齿面的接触应力齿面的接触应力齿面接触疲劳强度齿面接触疲劳强度GB/T34801997齿根弯曲（提高模数）齿根弯曲（提高模数）没有行之有效的计算方法及设计数据没有行之有效的计算方法及设计数据（高速、大功率）（高速、大功率）齿轮传动设计原则齿轮传动设计原则o开式、闭式开式、闭式o软齿面（软齿面（ ） 硬齿面（硬齿面（ ）o开式、硬齿面开式、硬齿面-弯曲弯曲o闭式、软齿面闭式、软齿面-接触、弯曲接触、弯曲o闭式、硬齿面闭式、硬齿面-弯曲、接触弯曲、接触疲劳强度疲劳强度5. 齿轮传动的载荷和应力齿轮传动的载荷和应力o直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动o斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动o直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动分析齿轮传动受力时分析齿轮传动受力时 沿齿宽的法向力均匀分布沿齿宽的法向力均匀分布 忽略摩擦力忽略摩擦力21nno1o2E1E2Ck节点节圆节圆啮啮合合线线rb1rb20.55Pb0.45Pb0.45PbPbPb单齿啮合区单齿啮合区双齿啮合区双齿啮合区双齿啮合区双齿啮合区122312N2N1PB1B31B41.45PbB22对齿啮合对齿啮合1对齿啮合对齿啮合齿齿轮轮啮啮合合过过程程从动轮从动轮齿顶齿顶节点节点非节点非节点 啮合点啮合点力作用点力作用点啮合线啮合线节点节点摩擦力摩擦力法向力法向力 沿齿宽均匀分布沿齿宽均匀分布忽略忽略5.1 直齿圆柱齿轮传动的受力分析直齿圆柱齿轮传动的受力分析直齿圆柱齿轮传动的受力分析直齿圆柱齿轮传动的受力分析oFlash动画动画小齿轮传递的转矩小齿轮传递的转矩小小齿齿轮轮节节圆圆啮啮合合角角主动轮受力分析主动轮受力分析啮合角啮合角标准齿轮标准齿轮主、从动轮受力分析主、从动轮受力分析方向方向径向力：分别指向轮心径向力：分别指向轮心切向力：主动轮与旋转方向相反切向力：主动轮与旋转方向相反 从动轮与旋转方向相同从动轮与旋转方向相同5.2 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析斜齿圆柱齿轮传动的受力分析o动画动画 斜齿斜齿人字齿人字齿主、从动轮受力分析主、从动轮受力分析径向力：分别指向轮心径向力：分别指向轮心切向力：主动轮与旋转方向相反切向力：主动轮与旋转方向相反 从动轮与旋转方向相同从动轮与旋转方向相同轴向力：右手法则（主动轮）轴向力：右手法则（主动轮） 受力面判断法受力面判断法 n n2 2Fa1Fa2Fa3斜斜 齿齿 圆圆 柱柱 齿齿 轮轮 传传 动动 的的 受受 力力 分分 析析 : :轴上的轴向力轴上的轴向力=F=Fa2a2+F+Fa3a3轴上的两个齿轮的旋向轴上的两个齿轮的旋向相反；相反；轴的轴向力不能抵消轴的轴向力不能抵消轴上的轴向力轴上的轴向力=F=Fa2a2-F-Fa3a3n n2 2Fa1Fa2Fa3轴上的两个齿轮的旋向轴上的两个齿轮的旋向相同；相同；斜斜 齿齿 圆圆 柱柱 齿齿 轮轮 传传 动动 的的 受受 力力 分分 析析 : :轴的轴向力互相抵消轴的轴向力互相抵消5.3 直齿圆锥齿轮传动的受力分析直齿圆锥齿轮传动的受力分析o受力分析受力分析 径向力：分别指向轮心径向力：分别指向轮心切向力：主动轮与旋转方向相反切向力：主动轮与旋转方向相反 从动轮与旋转方向相同从动轮与旋转方向相同轴向力：指向大端轴向力：指向大端平均分度圆直径平均分度圆直径大端参数取标准值大端参数取标准值强度计算的依据为齿宽中点处的当量齿轮强度计算的依据为齿宽中点处的当量齿轮直齿锥齿轮传动的受力分析直齿锥齿轮传动的受力分析 主、从动轮受力分析主、从动轮受力分析 F Ft1t1 与与 F Ft2t2 是一对力是一对力 F Fr1r1 与与 F F2 2 是一对力是一对力 F Fa1a1 与与 F F2 2 是一对力是一对力使使轴上的轴向力尽量的小，求齿轮轴上的轴向力尽量的小，求齿轮3 3、4 4的旋向；的旋向；F Fa1a1F Fa2a2F Fa3a3F Fa4a4受受力力分分析析：F Fa1a1F Fa2a2F Fa3a3F Fa4a4F Fr1r1F Ft1t1F Ft2t2F Fr2r2F Fr3r3F Fr4r4F Ft3t3F Ft4t4影响实际载荷增大的因素影响实际载荷增大的因素o制造误差制造误差o啮合齿对数变化啮合齿对数变化o材料材料弹性弹性o安装安装不对称不对称o温升温升变形变形o轴轴弹性，刚度弹性，刚度o箱体箱体制造精度、刚度制造精度、刚度5.4 齿轮传动的计算载荷齿轮传动的计算载荷o使用系数使用系数o动载荷系数动载荷系数o齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数o齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数 名义载荷名义载荷计算载荷计算载荷原动机及工作机性能的影响原动机及工作机性能的影响齿轮制造误差（基节误差、齿形误差）齿轮制造误差（基节误差、齿形误差）同时啮合齿对间载荷分配不均匀同时啮合齿对间载荷分配不均匀一对齿上，沿接触线不能均匀分配一对齿上，沿接触线不能均匀分配计算载荷计算载荷（1）使用系数使用系数o外部因素引起的附加载荷影响的系数外部因素引起的附加载荷影响的系数 原动机、工作机、轴、联轴器原动机、工作机、轴、联轴器-工作特性工作特性 均匀平稳、轻微冲击、中等冲击、严重冲击均匀平稳、轻微冲击、中等冲击、严重冲击o查表查表 表表2-7o精密测量精密测量 使用系数使用系数KA 工作机工作机的工作的工作特性特性原动机的工作特性及其示例原动机的工作特性及其示例均匀平稳均匀平稳电动机电动机轻微冲击轻微冲击汽轮机、液压马达汽轮机、液压马达中等冲击中等冲击多缸内燃机多缸内燃机严重冲击严重冲击单缸内燃机单缸内燃机均匀平均匀平稳稳1.001.101.251.50轻微冲轻微冲击击1.251.351.501.75中等冲中等冲击击1.501.601.752.00（2） 动载荷系数动载荷系数o制造与装配制造与装配误差误差，轮齿的，轮齿的弹性变形弹性变形，存在，存在基节误差、齿形误差，瞬时传动比不是定基节误差、齿形误差，瞬时传动比不是定值，从动齿轮产生角加速度，产生值，从动齿轮产生角加速度，产生动载荷动载荷和冲击；和冲击；o啮合对数变化，轮齿啮合刚度变化啮合对数变化，轮齿啮合刚度变化o齿轮齿轮精度精度o节线节线速度速度基节误差产生的动载荷分析基节误差产生的动载荷分析 瞬时传动比变化瞬时传动比变化惯性力惯性力动载荷动载荷o查查 图图2-6 v ， Kv 制造精度制造精度、齿轮直径齿轮直径d v ， Kv 制造精度制造精度 ，KV 措施措施o提高制造精度提高制造精度o减小齿轮直径，降减小齿轮直径，降低圆周速度低圆周速度o修缘齿修缘齿（高速齿轮传动、（高速齿轮传动、硬化的齿面）硬化的齿面）（3）齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数o表表2-8oGB/T34801997o考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀的影响匀的影响 轮齿受载后变形，轮齿的轮齿受载后变形，轮齿的制造误差制造误差（基节（基节误差、误差、齿廓修形齿廓修形、跑合效果跑合效果）o动画动画-1 -1 o动画动画-2-2表表2-8 齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数KH 、 KF 精度等级精度等级IIII组组 5 6 7 8 5 5级及更低级及更低 KAFt / b 100 N/mm b2 （取圆整）（取圆整）o4.螺旋角螺旋角斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮7. 其他设计保证其他设计保证o1. 效率效率o2. 润滑润滑o3. 齿轮结构齿轮结构7. 1 效率效率o啮合中的摩擦损失啮合中的摩擦损失o搅动润滑油的油阻损失搅动润滑油的油阻损失o轴承的摩擦损失轴承的摩擦损失7. 2 润滑润滑o浸油润滑浸油润滑o喷油润滑喷油润滑o油雾润滑油雾润滑o脂润滑脂润滑o固体润滑固体润滑浸油润滑浸油润滑(3050) + ( (3050) + ( 一个齿高一个齿高 ) )用带油轮带油用带油轮带油喷油润滑喷油润滑在闭式齿轮传在闭式齿轮传动当中当齿轮动当中当齿轮的圆周速度的圆周速度: v12 m/s 时时,应采用应采用喷油喷油润滑润滑。7.3 齿轮结构齿轮结构o齿轮轴齿轮轴o实心式实心式o辐板式辐板式o轮辐式轮辐式齿轮轴齿轮轴如果圆柱齿轮齿根圆到键槽底面的径向距离如果圆柱齿轮齿根圆到键槽底面的径向距离e 2.5m(mn),则可将齿轮与轴做成一体称为齿轮轴则可将齿轮与轴做成一体称为齿轮轴.xx当当da 200mm,且且x2.5m(mn),则可做成实心式则可做成实心式实心式齿轮实心式齿轮腹板式齿轮腹板式齿轮自由锻圆柱齿轮自由锻圆柱齿轮自由锻锥齿轮自由锻锥齿轮 当当da 500mm时，为了减少时，为了减少质量和节约材质量和节约材料，通常采用料，通常采用腹板式结构腹板式结构d da a300mm300mm( (锻造毛坯锻造毛坯) )d da a400mm400mm( (锻造毛坯锻造毛坯) )轮辐式齿轮轮辐式齿轮轮幅式铸造齿轮轮幅式铸造齿轮da=4001000mm,多采多采用轮辐式的铸造结构用轮辐式的铸造结构大直径的齿轮大直径的齿轮, 为节省材料为节省材料, 可采用镶套式可采用镶套式齿圈。齿圈。镶套式齿轮镶套式齿轮焊接式齿轮焊接式齿轮单件生产单件生产而尺寸过而尺寸过大又不利大又不利于铸造的于铸造的齿轮，可齿轮，可采用焊接采用焊接结构结构齿轮的结构设计齿轮的结构设计齿轮加工齿轮加工o仿形法仿形法o范成法范成法仿形法仿形法 仿形法是在普通铣床上仿形法是在普通铣床上利用成形刀具直接加工利用成形刀具直接加工出轮齿的方法。出轮齿的方法。为了减少刀具的数量，为了减少刀具的数量，规定铣刀在每一模数规定铣刀在每一模数m下有八把刀具，加工齿下有八把刀具，加工齿数的范围如下：数的范围如下： 仿形法的优缺点：仿形法的优缺点：（1）方便易行，可在）方便易行，可在普通铣床上加工；普通铣床上加工；（2）间断加工，生产）间断加工，生产率低，齿形误差大。率低，齿形误差大。适用于单件生产或适用于单件生产或修配加工。修配加工。范成法范成法 范成法是在滚齿机、范成法是在滚齿机、插齿机等专用机床插齿机等专用机床上，用齿轮滚刀或上，用齿轮滚刀或齿轮插刀，并利用齿轮插刀，并利用一对齿轮（或齿轮一对齿轮（或齿轮与齿条）相互啮合与齿条）相互啮合时，两轮的齿廓互时，两轮的齿廓互为包络线的原理加为包络线的原理加工出轮齿的方法。工出轮齿的方法。齿轮插刀齿轮插刀 齿条插刀齿条插刀 齿轮滚刀齿轮滚刀 范成法的优缺点范成法的优缺点（1）只要刀具的模数和压力角选定，一把刀）只要刀具的模数和压力角选定，一把刀具可以加工任何齿数的齿轮，所以给生产带具可以加工任何齿数的齿轮，所以给生产带来很大方便；来很大方便；o（2）齿形精确度高；）齿形精确度高；o（3）连续加工，故生产效率高；）连续加工，故生产效率高；o（4）需用专用机床加工，故生产成本较高。）需用专用机床加工，故生产成本较高。适用于批量生产适用于批量生产渐开线齿轮的根切渐开线齿轮的根切o根切动画分析根切动画分析o避免根切的措施避免根切的措施 齿数齿数z17 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动公法线长度测量公法线长度测量 公法线千分尺 公法线千分尺的测量位置齿轮测量仪器齿轮测量仪器齿圈径向跳动测量齿圈径向跳动测量 测量仪器：齿圈径向跳动检查仪齿圈径向跳动检查仪齿厚卡尺测量弦齿厚齿厚卡尺测量弦齿厚 周节仪周节仪 万能测齿仪万能测齿仪双面啮合检查仪双面啮合检查仪 双啮仪双啮仪齿轮传动的设计方法齿轮传动的设计方法 o选择齿轮材料、热处理方式、选择齿轮材料、热处理方式、 精度等级精度等级 o初选齿数、齿宽系数、螺旋角初选齿数、齿宽系数、螺旋角 o根据强度条件初步计算出齿轮的分度圆直径根据强度条件初步计算出齿轮的分度圆直径或模数或模数 o计算出齿轮的主要几何尺寸计算出齿轮的主要几何尺寸 o设计齿轮结构，并绘制出零件工作图设计齿轮结构，并绘制出零件工作图根据齿轮工作情况，确定齿轮传动的载荷选择齿轮的材料，确定热处理方式，齿面硬度选择计算齿轮的齿数计算齿轮的许用/接触或弯曲疲劳强度选择强度设计公式确定有关有关参数（查表或图）计算设计参数d,m及传动主要尺寸确定齿轮的结构形式及润滑绘制零件工作图进行强度校核普通齿轮工艺介绍普通齿轮工艺介绍具体工艺主要内容如下：具体工艺主要内容如下：齿形加工主要方法齿形加工主要方法普通齿轮工艺介绍普通齿轮工艺介绍其他加工其他加工齿形热处理主要方法齿形热处理主要方法普通齿轮工艺介绍普通齿轮工艺介绍齿形精加工主要方法齿形精加工主要方法普通齿轮工艺介绍普通齿轮工艺介绍 齿轮精加工的新方法齿轮精加工的新方法格格 里里 森森 弧弧 齿齿 加加 工工插插 齿齿 加加 工工马格双面磨齿马格双面磨齿谢谢 谢谢 光光 临临o齿廓啮合基本定律o齿轮的切削加工原理