机械设计基础-第8章齿轮传动-精品文档整理.ppt

《机械设计基础-第8章齿轮传动-精品文档整理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础-第8章齿轮传动-精品文档整理.ppt（67页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室：传递运动和动力。要求： 工作可靠、运转平稳、足够的承载能力。分类：开式传动易磨损，适于低速传动或 不重要的场合。闭式传动润滑条件好，适于重要场合。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室一、一、轮齿折断表现为轮齿沿根部弯曲折断。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室轮齿失效形式轮齿失效形式过载折断瞬时弯曲应力超过极限应力而 突然折断，属于静强度破坏。疲劳折断 齿根弯曲应力反复作用产生疲 劳折断，属于疲劳强度破坏。

2、采用增大齿根过渡圆角半径、表面强化处理等都有利于提高轮齿抗疲劳折断能力。轮齿折断上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室轮齿失效形式轮齿失效形式二、二、齿面点蚀 表现为节线附近偏于齿根表层金属剥落（齿面接触应力反复作用）。发生于闭式传动。 齿面硬度高，抗点蚀能力强。齿面点蚀上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室轮齿失效形式轮齿失效形式 在齿面接触应力反复作用下，由于接触疲劳而产生微裂纹，并沿最大切应力方向扩展至表层，引起材料剥落，产生表面点蚀。 提高齿面硬度，采用粘度较大的润滑油等，都有利于提高接触疲劳强度。上海海事大学机械原理与设计教研室上海

3、海事大学机械原理与设计教研室轮齿失效形式轮齿失效形式三、三、齿面胶合齿面胶合 表现为较软齿面材料撕脱而形成沟痕。多发生于高速、重载传动。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室轮齿失效形式轮齿失效形式四、四、齿面磨损 表面齿形被破坏，齿厚变薄，最终常导致断齿，是开式传动的主要失效形式。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室轮齿失效形式轮齿失效形式 齿面间相对滑动速度大时产生局部瞬时高温，造成粘焊，并因相对运动而撕裂，使较软齿面材料被撕下而产生沟痕。 使大、小齿轮保持适当硬度差、提高齿面硬度、采用极压润滑油等，都有利于提高抗胶合能力。上海海事大学

4、机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室轮齿失效形式轮齿失效形式 因齿面间相对滑动和硬质粒屑落入工作齿面而引起磨损。是开式传动的主要破坏形式。 提高齿面硬度、减小表面粗糙度、清洁润滑油等，都有利于减轻磨损。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室五、五、齿面塑性变形轮齿失效形式轮齿失效形式 表现为齿面节线附近（受载最大）产生局部塑性变形。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上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室 重载传动中，由于较大摩擦力作用而产生齿面塑性流动；主动轮齿面节线附近产生凹槽，从动轮上

5、产生凸脊。 提高齿面硬度、采用粘度较大润滑油等，都有利于提高齿面抗塑性变形能力。轮齿失效形式轮齿失效形式上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室常用齿轮材料优质碳素钢合金结构钢铸钢铸铁热处理方法表面淬火渗碳淬火调质正火渗氮上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室优质碳素钢优质碳素钢类 别牌 号热 处 理硬度（HBS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正火正火150180 HBS调质调质表面淬火表面淬火180210 HBS4045 HRC正火正火170210 HBS45调质调质表面淬火表面淬火210230 HBS

6、4348 HRC5040Cr调质调质表面淬火表面淬火240285 HBS5256 HRC35SiMn调质调质200260 HBS表面淬火表面淬火4045 HRC正火正火调质调质240280 HBS40MnBZG270-500正火正火140170 HBSHT200170230 HBSQT500-5147241 HBS180220 HBS常用齿轮材料及热处理上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室齿面硬度350HBS时，称软齿面；齿面硬度350HBS时，称硬齿面。一般小齿轮受载较大齿轮恶劣，因而其材料不劣于大齿轮；按软齿面设计时，使小齿轮齿面硬度比大齿轮略高（2050HBS

7、）。说明：上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室一、一、误差类型：齿形误差、齿距误差、齿向误差等。二、二、误差的影响 1.转角与理论不一致影响传递运动的准确性；2.瞬时传动比不恒定，出现速度波动，引起振动、冲击和噪音影响传动平稳性；3.齿向误差导致轮齿上的载荷分布不均匀，使轮齿提前损坏影响载荷分布的均匀性。三、精度等级 国标规定12个精度等级。其中1级最高，12级最低，常用69级精度。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室 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三组，分别反映传递运动的准确性，传动的平稳性和载荷分布的均

8、匀性。（示例：精度等级6-6-7）上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室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圆直齿圆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 15 10 5 3 25 17 10 3.5 9 6 3 2.5应应 用用高速重载齿轮传动。如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。高速中载或中速重载齿轮传动。如标准系列减速器中的齿轮，汽车和机床中的齿轮。机械制造中对精度无特殊要求的齿轮。低速及对精度要求低的齿轮齿轮传动精度等级的选择及其应用上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理

9、与设计教研室一、轮齿受力分析一、轮齿受力分析1. 圆周力11212dTFFtttgFFFtrr21（ 主反从同）tF（ 指向轮心）rF3. 法向力cos/tnFF 2. 径向力O2O1tt1（主动）（主动）N1N2c d12 FnT1FtFrO22（从动）（从动）O1N1N2tt1（主动）（主动）T1c d12d22 F Fn nFn上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室小齿轮上的转矩：mmNnPPT161611055. 910P 功率，KW1 小齿轮的角速度，rad/s 压力角，n1 小齿轮的转速，r/mind1 小齿轮分度圆直径，mm上海海事大学机械原理与设计教研

10、室上海海事大学机械原理与设计教研室二、计算载荷二、计算载荷Fn 名义载荷受力变形制造误差安装误差载荷集中附加动载荷minbFnmaxbFn用计算载荷KFn代替名义载荷Fn，以考虑载荷集中和附加动载荷的影响。K 载荷系数上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室 载荷系数K原动机电动机多缸内燃机单缸内燃机均 匀中等冲击大的冲击工作机械的载荷特性1.11.21.21.61.61.81.82.01.21.61.61.81.61.81.92.12.22.4上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室三、齿面接触疲劳强度计算三、齿面接触疲劳强度计算1. 计算模型

11、 将一对轮齿啮合看作两个以齿廓啮合点曲率半径为半径的圆柱体接触，并假定载荷由一对齿承担，针对点蚀发生部位，以节点为计算点。2. 齿面接触疲劳强度计算MPa) 1(335213ubakTuH强度条件： HH 接触应力：上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室设计公式：mm335) 1(312uKTuaaH式中：u 齿数比，u =z2/z1 (1)。当i 1时，u = i；b 齿宽，mm； a 中心距，mm；a 齿宽系数， a=b/a“”用于外啮合；“”用于内啮合。许用接触应力：MPalimHHHS HlimHlim 接触疲劳极限SH 安全系数上海海事大学机械原理与设计教研

12、室上海海事大学机械原理与设计教研室3. 公式讨论齿面接触疲劳强度与齿轮中心距a（或分度圆直径d1）有关，与模数m无直接关系。Ha 强度一对齿轮的齿面接触应力相等， H1= H2；但许用应力不一定相等（与材料、齿面硬度大小等有关）。设计时应取H1、H2中较小的值代入公式。无论轮齿单侧或双侧工作，H总视作脉动循环变应力。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室222121211111EEbFnH2sin111dCN“”外啮合，“”内啮合 以节点为计算点。节圆处齿廓曲率半径：2sin222dCN赫兹公式：2O22（从动）O1N1N2tt1（主动）T1c d12d22 c1上海

13、海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室齿数比：中心距 ：得 :211221)(11sin)(22112dddd sin211duu在节点处，载荷由一对轮齿来承担：costnFF cos211dT一对钢制齿轮：11212uddzzu212112uddda121uadE1=E2=2.06105 MPa， 1=2= 0.3上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室标准齿轮传动： =200代入赫兹公式得：MPa) 1(335213ubaKTuH钢 铸铁：285 注：上式中系数335适用于一对钢制齿轮；配对齿轮材料改变时，系数做相应调整：铸铁 铸铁：250 上

14、海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室600500400300200100200300 HBSHlim(N/mm)灰铸铁灰铸铁球墨铸铁球墨铸铁600500400300200100200 HBSHlim(N/mm)普通碳素普通碳素钢正火钢正火铸钢铸钢正火正火800700600500400100200300 HBSHlim(N/mm)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接触疲劳极限齿轮接触疲劳极限Hlim上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室1500140013001000900H

15、lim(N/mm)12001100800405060 HRC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40 50 60 HRC301500140013001000900Hlim(N/mm)12001100800渗氮钢氮化渗氮钢氮化调质钢氮化调质钢氮化齿轮接触疲劳极限齿轮接触疲劳极限Hlim上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室四、轮齿弯曲疲劳强度计算四、轮齿弯曲疲劳强度计算1. 计算模型 将轮齿视作悬臂梁，载荷作用于齿顶；假定载荷由一对轮齿承担；齿根危险截面按30切线法确定；以弯曲受拉侧为计算依据；危险截面上的压应力和剪应力忽略不计。2. 齿根弯曲应力M

16、Pa2121zbmYKTFF上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室rbO300 300 hFFnF2F1SFF 弯曲力矩： M=KFnhFcosF 弯曲截面系数：62FbSW WMF弯曲应力：coscos62FFFtbshKF2cos6FFFnbshKF危险截面： 300线与齿根圆角切点之连线。齿顶受力：Fn，可分解成两个分力：F1 = Fn cosF F2 = Fn sinF 产生弯曲应力；压应力，可忽略。Fn上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室MPa2212111FFFFzbmYKTmbdYKT轮齿弯曲强度计算公式：YF与模数m无关。弯

17、曲应力：cos)(cos)(62msmhbmKFFFFtWMFcoscos62FFFtbshKF对于标准齿轮, YF仅取决于齿数z，取值见图。mbdYKTF112YF 齿形系数上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室3.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.711 12 13 14 15 16 18 20 25 30 40 50 100 400齿形系数齿形系数YF标

18、准齿轮标准齿轮计算根切极限计算根切极限实际根切极限实际根切极限【返回直齿轮设计】【返回斜齿轮设计】上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室强度条件：MPaFFmm) 1(43211FFaYzuKTmMPalimFFFS设计公式：式中：YF齿形系数（仅与齿数z有关）；许用弯曲应力：轮齿双侧工作时，取：MPa8 . 07 . 0(limFFFS）Flim弯曲疲劳极限SF安全系数上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室 安全系数SH和SFSHSF安全系数安全系数软齿面软齿面（HBS 350）硬齿面硬齿面（HBS 350）重要的传动、渗重要的传动、渗碳淬

19、火齿轮或铸碳淬火齿轮或铸造齿轮造齿轮1.01.11.31.41.11.21.41.61.62.21.3 因弯曲疲劳造成的轮齿折断可能导致重大事故，而疲劳点蚀只影响寿命，故：SFSH上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室Flim(N/mm)2003005004004060 HRC50合金钢渗碳淬火调质钢表面淬火Flim(N/mm)2003005004004060 HRC5030渗氮钢氮化调质钢氮化100300200Flim(N/mm)0100300 HBS200灰铸铁球墨铸铁Flim(N/mm)100200 HBS1003002000普通碳素钢正火铸钢正火齿轮的弯曲疲劳

20、极限FlimFlim(N/mm)100300 HBS2001003002000合金铸钢调质铸钢调质合金钢调质优质碳素钢调质或正火上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室3. 公式讨论轮齿弯曲疲劳强度与模数有关：m F 强度一对齿轮的齿根弯曲应力F1、F2一般不相等（齿形系数不等）；许用应力F则不一定相等（与材料、齿面硬度有关）；因两个齿轮的YF/F一般不等，设计时取较大值代入公式；轮齿单侧工作时，F视作脉动循环变应力；双侧工作时（如正、反转），视作对称循环变应力。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室五、齿轮强度计算准则五、齿轮强度计算准则1.

21、 闭式齿轮传动按“接强”设计确定齿轮尺寸（m、z、a、d、b等）按“弯强”校核不满足，调整参数（增大m等）结束采用软齿面时，主要因点蚀而失效。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室1. 闭式齿轮传动采用硬齿面时，更多因轮齿折断而失效。按“弯强”设计确定齿轮尺寸（m、z、a、d、b等）按“接强”校核不满足，调整参数（增大z等）结束上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室2. 开式齿轮传动 主要由于磨损而失效。一般可按轮齿弯曲疲劳强度设计，考虑磨损影响，适当增大模数（20%30%）。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室六

22、、几点说明六、几点说明1. 小齿轮齿数z1的选择：一般z1=2040。按软齿面设计时，在满足轮齿弯曲强度的前提下宜取较大的z1；按硬齿面设计时，为避免齿轮尺寸太大，宜取较小的z1（但z117）。aba2. 齿宽系数a的确定：a过小，则b小，单位接触线长度上载荷大； a过大，则b大，易导致载荷分布不均。轻型减速器：a=0.20.4；中型减速器：a=0.40.6；重型减速器：a=0.8；特殊情况下：a=1.01.2。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室3. 为补偿安装误差，设计时一般取b1=b2+(510) mm。4. 同样尺寸下，硬齿面齿轮承载能力大于软齿面齿轮。5.

23、 动力传动齿轮，模数不宜太小（m1.5mm）。【计算举例】上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室一、轮齿受力分析一、轮齿受力分析FtFrFa大小112dTtantFcostanntF方向主反主反从同从同指向指向轮心轮心左右左右手定手定则则Fn1 1T T1 1Fnc cFFrFnFaFFtd12（主动轮）【受力分析算例】上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室二、强度计算二、强度计算1. 齿面接触疲劳强度计算接触应力计算模型与直齿轮相似，但考虑了螺旋角的影响。强度条件：MPa) 1(305213HHubaKTu设计公式：mm305) 1(312

24、uKTuaaH系数305适用于一对钢制齿轮。钢铸铁为259，铸铁铸铁为228。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室2. 轮齿弯曲疲劳强度计算计算模型与直齿轮相似，适当考虑螺旋角的影响。强度条件：MPacos6 . 1121FnFFzbmYKT设计公式：mm1cos2 . 332121FaFzuYKTm注：齿形系数YF按当量齿数zv查取。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室三、几点说明三、几点说明1. 对比公式可知，同样尺寸下斜齿轮传动承载能力大于直齿轮；或者说，同样载荷条件下采用斜齿轮传动尺寸更紧凑。2. 设计斜齿轮传动时，可以通过调整螺

25、旋角使中心距圆整为0、5结尾的整数。2arccos21azzmn为体现斜齿轮传动优点、且便于加工，一般取00208a圆整后的中心距【计算举例】上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室根据齿轮的尺寸大小不同，可将其设计成不同结构。齿轮轴实心式腹板式轮辐式上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室一、齿轮传动的润滑一、齿轮传动的润滑开式齿轮传动常采用人工定期润滑。可用润滑油或润滑脂。闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度v确定。当v12 m/s时，采用油池润滑。当v 12 m/s时，采用油泵喷油润滑。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计

26、教研室二、齿轮传动的效率二、齿轮传动的效率齿轮传动的功率损耗：啮合中的摩擦损耗；搅动润滑油的搅油损耗；轴承中的摩擦损耗。齿轮传动的平均效率圆柱齿轮圆锥齿轮传动装置6级或7级精度的闭式传动8级精度的闭式传动开式传动0.980.970.970.960.930.95上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室图示为二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，、轴分别为输入和输出轴。已知1轮的转向和螺旋线旋向，欲使轴上两轮的轴向力抵消一部分，要求：（1）画出2、3、4轮螺旋线旋向及轴、的转向；（2）另用视图画出齿轮2、3的圆周力、轴向力和径向力的方向。 上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大

27、学机械原理与设计教研室解（1）：由已知条件易得齿轮2旋向 和II轴转向（左旋）（）根据斜齿轮传动受力分析方法可确定齿轮2轴向力方向，由题意，齿轮3轴向力方向应为根据齿轮3转向及其轴向力方向，可确定齿轮3旋向应为（左旋）从而确定齿轮旋向 ，轴III转向为（右旋）（）上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室由齿轮受力分析方法可确定齿轮2、3的作用力如图所示。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室试设计一对标准渐开线直齿轮传动。已知名义功率P=15KW，小齿轮转速n1=800r/min，传动比i=3，电机驱动，载荷有轻微冲击。大、小齿轮材料均为45钢

28、。解一：按软齿面设计（1）确定齿轮热处理、齿面硬度及制造精度小齿轮：调质处理，HBS250；大齿轮：调质处理，HBS220齿轮按8级精度制造。（2）计算小齿轮转矩T1名义转矩T1=9.55*106*P/n1=9.55*106*15/800=1.7906*105 N-mm（3）按齿面接触疲劳强度设计mm335) 1(312uKTuaaH上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室式中：齿数比u=i=3由已知条件，查表，取载荷系数K=1.2参考相关说明，取齿宽系数a=0.4许用应力HHlim/SH查方框图，取Hlim1590MPa，Hlim2550MPa查表，取SH=1.1则：

29、H1Hlim1/SH590/1.1=536MPa，H2Hlim2/SH550/1.1=500MPa计算得（取 H2代入公式计算）:mm172.627334 . 0107906. 12 . 1500335) 13(352a上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室由：a=(d1+d2)/2=172.6273 mm i=d2/d1=3 联立求解，得：d1=86.3136 mm，d2=258.9408 mm参考说明，初取：z1=30，则：z2=33090计算得：m=d1/z1=86.3136/30=2.8771 mm查标准，取标准模数m=2.5 mm重新确定齿数：z1=d1/m

30、=86.3136/2.5=34.5254，取z1=36，则z2=3*36=108（亦可取m=3mm。根据经验，按软齿面设计的齿轮其齿根弯曲强度一般有较大富裕；且取较多齿数有利于提高传动平稳性和加工效率。）齿轮几何参数：m=2.5 mm，z1=36，z2=108，d1=mz1=90 mm，d2=mz2=270 mma=m(z1+z2)/2=2.5*(36+108)/2=180 mm （172.6273 mm，符合强度要求）b=a*a=0.4*180=72 mm，取：b1=80 mm，b2=75 mm。（小齿轮略宽）上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室 0.1 0.12

31、 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50标准模数系列（GB135787） 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第二系列 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室（4）校核齿根弯曲疲劳强度MPa2121FFFzbmYKT要求满足：查方框图，Flim1=205MPa，Flim2=185MPa查表

32、，取SF=1.4则：F1Flim1/SF205/1.4=146MPa，F2Flim2/SF185/1.4=132MPa查齿形系数，得：YF1=2.55，YF2=2.23齿根弯曲应力计算：MPa1469391.64365 . 27555. 2107906. 12 . 121251FFMPa1327899.5655. 223. 29391.6421212FFFFFYY结论：齿轮强度满足。上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室解二：按硬齿面设计（1）确定齿轮热处理及齿面硬度表面淬火处理，齿面硬度HRc45。（2）按齿根弯曲疲劳强度设计mm) 1(43211FFaYzuKTm

33、查方框图，Flim=240 MPa，算得F=Flim/SF=240/1.4=171.4 MPa初取：z1=20，z2=i*z1=3*20=60查得齿形系数：YF1=2.94，YF2=2.40YF1YF2，取YF1代入公式mm85. 24 .17194. 220) 13(4 . 0107906. 12 . 14325m上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室查标准，取标准模数m=3 mm齿轮几何参数计算：d1=mz1=3*20=60 mm，d2=mz2=3*60=180 mma=m(z1+z2)/2=3*(20+60)/2=120 mm，b=a*a=0.4*120=48

34、mm取：b2=50 mm，b1=55 mm（3）校核齿面接触疲劳强度要求满足：MPa) 1(335213HHubaKTu查方框图，Hlim=1150 MPa，HHlim/SH=1150/1.1=1045.5 MPa上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室MPa5 .10453 .845120503107906. 12 . 1) 13(335253HH结论：强度满足。【设计结果比较】软齿面传动：m=2.5 mm，z1=36，z2=108，d1=mz1=90 mm，d2=mz2=270 mma=m(z1+z2)/2=2.5*(36+108)/2=180 mm，b1=80 m

35、m，b2=75 mm。硬齿面传动：m=3 mm，z1=20，z2=60，d1=mz1=3*20=60 mm，d2=mz2=3*60=180 mma=m(z1+z2)/2=3*(20+60)/2=120 mm，b2=50 mm，b1=55 mm结论：同样载荷条件下，按硬齿面传动设计可获得较紧凑的结构；或，尺寸相同条件下，硬齿面齿轮的承载能力大于软齿面齿轮。（但硬齿面齿轮加工成本高）上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室已知条件同前。按标准斜齿轮传动（软齿面）设计。解：（1）确定齿轮热处理、齿面硬度及制造精度小齿轮：调质处理，HBS250；大齿轮：调质处理，HBS220齿

36、轮按8级精度制造。（2）计算小齿轮转矩T1名义转矩T1=9.55*106*P/n1=9.55*106*15/800=1.7906*105 N-mm（3）按齿面接触疲劳强度设计mm305) 1(312uKTuaaH上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室式中：齿数比u=i=3由已知条件，查表，取载荷系数K=1.2参考相关说明，取齿宽系数a=0.4许用应力HHlim/SH查方框图，取Hlim1590MPa，Hlim2550MPa查表，取SH=1.1则：H1Hlim1/SH590/1.1=536MPa，H2Hlim2/SH550/1.1=500MPa计算得（取 H2代入公式计

37、算）:mm16.16234 . 0107906. 12 . 1500305) 13(352a上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室由：a=(d1+d2)/2=162.16 mm i=d2/d1=3 联立求解，得：d1=81.08 mm，d2=243.24 mm参考说明，初取：z1=30，则：z2=33090。初取螺旋角=150计算得：mn=d1cos/z1=81.08*cos150/30=2.61 mm查标准，取标准模数mn=2.5 mm重新计算齿数：z1=d1cos/mn=81.08*cos150/2.5=31.3取：z1=32，z2=3*32=96重新计算中心距：

38、a=mn(z1+z2)/(2cos)=2.5*(32+96)/(2*cos150)=165.6442 mm取实际中心距a=165 mm（162.16 mm）上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室齿轮几何参数：mn=2.5 mm，=1400828，z1=32，z2=96，d1=mnz1/cos=2.5*32/cos1400828=82.50 mm，d2=mnz2/cos=247.50 mma=m(z1+z2)/(2cos)=2.5*(32+96)/(2*cos1400828)=165 mm（162.16 mm，符合强度要求）b=a*a=0.4*165=66 mm，取：b

39、1=71 mm，b2=66 mm。调整螺旋角： 00212808141411.14165296325 . 2arccos2arccosazzmn（4）校核齿根弯曲疲劳强度要求满足：MPacos6 . 1121FnFFzbmYKT上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室查方框图，Flim1=205MPa，Flim2=185MPa查表，取SF=1.4则：F1Flim1/SF205/1.4=146MPa，F2Flim2/SF185/1.4=132MPa计算当量齿数：zv1=z1/cos3=32/cos314.14110=35.0947，zv2=z2/cos3=105.2842

40、查齿形系数，得：YF1=2.54，YF2=2.24齿根弯曲应力计算：MPa14615.64325 . 2661411.14cos54. 2107906. 12 . 16 . 112051FFMPa13257.5654. 224. 215.6421212FFFFFYY结论：强度满足上海海事大学机械原理与设计教研室上海海事大学机械原理与设计教研室【设计结果比较】直齿轮传动：m=2.5 mm，z1=36，z2=108，d1=90 mm，d2=270 mma=180 mm，b1=80 mm，b2=75 mm。斜齿轮传动：mn=2.5 mm，=1400828，z1=32，z2=96，d1=82.50 mm，d2=247.50 mm，a=165 mm，b1=71 mm，b2=66 mm。结论：同样载荷条件下，斜齿轮传动结构更紧凑；或，同样尺寸下斜齿轮承载能力更高。（斜齿轮加工成本高）