北科大《机械设计》教学课件第5章 齿轮传动-2.pdf

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1、5-8 直齿圆柱齿轮的承载能力计算直齿圆柱齿轮的承载能力计算一、受力分析一、受力分析二、应力分析二、应力分析三、齿面接触疲劳承载能力计算三、齿面接触疲劳承载能力计算四、轮齿弯曲疲劳承载能力计算四、轮齿弯曲疲劳承载能力计算五、短期过载承载能力计算五、短期过载承载能力计算六、齿轮传动参数的选择与调整六、齿轮传动参数的选择与调整PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 受力分析受力分析受力分析受力分析PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 受力分析受力分析受力分析受力分析12dTFt=圆周力圆周力大小大小方向方向主动轮与旋向相反，主动轮与旋向相反，从动轮

2、与旋向相同。从动轮与旋向相同。径向力径向力tgFFtr=指向各自圆心。指向各自圆心。法向力法向力cos2cos11dTFFtn=指向齿面。指向齿面。名义载荷名义载荷理想平稳状态齿轮传递的载荷。理想平稳状态齿轮传递的载荷。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 计算载荷计算载荷考虑实际情况修正后的载荷。考虑实际情况修正后的载荷。受力分析受力分析受力分析受力分析主要影响因素：动力机、工作机的类型；主要影响因素：动力机、工作机的类型；单齿对啮单齿对啮合及双合及双齿对啮齿对啮合合；轮齿的轮齿的弹性变形弹性变形；齿轮轴的齿轮轴的弯曲弯曲、扭转扭转弹性变形；弹性变形；一般情况下，影响

3、因素可用载荷系数一般情况下，影响因素可用载荷系数K考虑。考虑。见表见表5-7。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 晦3 应力分析应力分析应力分析应力分析齿根齿根Hc,F较小略去不计较小略去不计c,其中其中齿面齿面F危险截面为齿根危险截面为齿根处，危险截面由处，危险截面由30切线切线法确定。法确定。FnPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 齿面接触疲劳承载能力计算齿面接触疲劳承载能力计算由赫兹公式得：由赫兹公式得：“+”外啮合，外啮合，“-”内啮合。内啮合。危险点为节点危险点为节点，以节点处以节点处参数参数代入代入bEEFtcH+=2221212

4、11111PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 齿齿面面接接触触应应力力PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 验算式验算式()HHubaKTu=2131336设设计计式式()3123361uKTuaaH 式中式中：12zzu=齿数齿数比比；aba=齿齿宽系宽系数。数。注意注意：21HH=21 HHfH主要影响因素：主要影响因素：aPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 轮齿弯曲疲劳承载能力计算轮齿弯曲疲劳承载能力计算轮齿弯曲疲劳承载能力计算轮齿弯曲疲劳承载能力计算危险截面为齿根处，危险截面由危险截面为齿根处，危险截面由30

5、切线法确定切线法确定()221cos66cosFFFnFFFnFFbshFbshFWhF=整理整理并并考虑考虑及及载荷载荷系系数，数，得得FFFFFFFFFYmbdKTmsmhmbdKTshbdKT=112112112coscos62coscos62PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 轮齿弯曲疲劳承载能力计算轮齿弯曲疲劳承载能力计算轮齿弯曲疲劳承载能力计算轮齿弯曲疲劳承载能力计算式中：式中：coscos62=msmhYFFFF为为齿齿形系形系数数，与，与模模数数无关无关，只只与齿的与齿的形形状状有有关关，对，对于标准于标准齿轮，齿轮，只只与与 z 有关有关，是是一一个

6、无量个无量纲量纲量。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 注意注意：2121 ,)1FFFFff1112,2zdTF时，也用时，也用计算计算）FFYm,3主要影响因素：主要影响因素：）FFFYmbdKT=112验算式()321114FFaYzuKTm设计式PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 齿轮传动参数的选择与调整齿轮传动参数的选择与调整1、中心距、中心距a2、齿数、齿数z与模数与模数m3、齿数比、齿数比u4、齿宽系数、齿宽系数a5、齿轮材料、热处理方式、齿轮材料、热处理方式PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 中中中中

7、心心心心距距距距a a按承载能力计算，满足强度尽量小，一般按承载能力计算，满足强度尽量小，一般取取0、5结尾。结尾。()()2121221zzmdda+=+=a，H，但结构尺寸但结构尺寸大。大。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 齿数齿数z z与模数与模数mm,z传动平稳；传动平稳；m,，精度，精度，加工量，加工量，材料，材料，不变时不变时adaz但但z过大动载荷大。过大动载荷大。,Fm所以，满足强度尽量小，传递动力齿轮所以，满足强度尽量小，传递动力齿轮mmin=2mm。通常：闭式软齿面按承载能力确定通常：闭式软齿面按承载能力确定a 后，后，m=（0.0070.02）

8、a；闭式硬齿面按承载能力确定闭式硬齿面按承载能力确定m后，后，z1（1830）；）；开式齿轮按承载能力确定开式齿轮按承载能力确定m，z1（1830）取小值。）取小值。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 齿数比齿数比齿数齿数比比u u寿命寿命，且，且结构结构,11FFYNuu大齿轮齿数小齿轮齿数大齿轮齿数小齿轮齿数1in1n2对于减速齿轮传动对于减速齿轮传动ui对于增速齿轮传动对于增速齿轮传动u1i()75u有特殊要求不受限制。有特殊要求不受限制。一般取一般取PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 齿宽系数齿宽系数齿齿宽系宽系数数a a通常通常：通

9、常：通常：承载承载,ba，承载，承载偏载偏载,ba闭式齿轮闭式齿轮6.02.0=a常用常用4.0=a开式齿轮开式齿轮3.01.0=a精度越低越小，精度越低越小，a越小。越小。因为有安装误差，取因为有安装误差，取()105,12+=bbbb PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 重载、高速或体积、重量受到限制场合，应选用重载、高速或体积、重量受到限制场合，应选用较好材料和硬齿面；较好材料和硬齿面；加工能力高，硬齿面；加工能力高，硬齿面；一般：一般：d（300500）mm，用铸造或焊接材料。，用铸造或焊接材料。齿轮齿轮材料材料、热处热处理方理方式式PDF 文件使用 pdfF

10、actory Pro 试用版本创建 3 例例5-2某闭式直齿圆柱齿轮传动，某闭式直齿圆柱齿轮传动，8级精度；小齿轮主动，级精度；小齿轮主动，大齿轮从动；单向运转，电动机驱动，载荷有中等冲大齿轮从动；单向运转，电动机驱动，载荷有中等冲击，三班制工作，折旧期击，三班制工作，折旧期8年，每年工作年，每年工作260天。天。小齿轮：小齿轮：z1=32，b1=95mm，材料，材料37SiCrMn2MoV，调质；调质；大齿轮：大齿轮：z2=118，b290mm，材料，材料42SiMn，调质。，调质。齿轮模数齿轮模数m3mm，小齿轮转速，小齿轮转速n1=730rmin，要求，要求此齿轮传动传递功率此齿轮传动传

11、递功率P=18.5kW。此传动的承载能力是。此传动的承载能力是否足够否足够?PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 解题解题分析分析1、确定为设确定为设计计题还题还是验是验算算题题：已给出齿轮传动参：已给出齿轮传动参数、材质及传递的功率、转速，未知的是该齿轮传数、材质及传递的功率、转速，未知的是该齿轮传动承载能力是否足够，故本题是验算题。动承载能力是否足够，故本题是验算题。2、确定确定计算计算准准则则：两齿轮材料均为调质处理，为：两齿轮材料均为调质处理，为闭式软齿面齿轮传动。闭式软齿面齿轮传动。3、列出列出公式公式。4、计算计算步骤步骤：列出公式，带入数据，写出结果。：列

12、出公式，带入数据，写出结果。5、明明确确列出列出结结论论。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 需需用公式用公式()HHubaKTu=2131336FFFYmbdKT=112PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 解解(1)确定许用应力确定许用应力已知两轮材料、热处理方法及直径，已知两轮材料、热处理方法及直径，查表查表5-6，得齿面硬度如下：，得齿面硬度如下：小齿轮：小齿轮：37SiCrMn2MoV，调质，直径，调质，直径d1=96mm，齿面硬度：，齿面硬度：241286HBS；大齿轮：大齿轮：42SiMn，调质，直径，调质，直径d2=354mm，

13、齿面硬度：，齿面硬度：217269 HBS。齿面许用接触疲劳应力：齿面许用接触疲劳应力：齿根许用弯曲疲劳应力：齿根许用弯曲疲劳应力：limHHHS=limFFFS=MPa 564 1.1620 ,MPa 618 1.168021=HHMPa 1693.1220 ,MPa 185 3.124021=FF根据两轮最小硬度根据两轮最小硬度241HBS和和217HBS，按图，按图5-20、21查得疲劳极限应力如下：查得疲劳极限应力如下：Hlim1=680 MPa，Hlim2=620 Mpa；Flim1=240 MPa，Flim2=220 MPa再查表再查表5-7，取安全系数如下：，取安全系数如下：SH

14、1.1，SF1.3 于是：于是：PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 晦3 (2)确定计算载荷确定计算载荷查表查表5-8，考虑齿轮精度为，考虑齿轮精度为8级，软齿面，载荷有中等级，软齿面，载荷有中等冲击，取载荷系数冲击，取载荷系数K1.6；Nm 2427305.181055.91055.961161=nPTNm 3872426.11=KTPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 晦3 (3)验算齿面接触疲劳承载能力验算齿面接触疲劳承载能力接触疲劳强度条件为：接触疲劳强度条件为：齿面接触疲劳承载能力满足要求。齿面接触疲劳承载能力满足要求。()HHuba

15、uKT=231133669.33211812=zzu()()mm 2251183223221=+=+=zzma()2323551869.3169.32259010387336HH=+=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 (4)验算轮齿弯曲疲劳承载能力验算轮齿弯曲疲劳承载能力弯曲疲劳强度条件为：弯曲疲劳强度条件为：根据根据z1=32，z2=118，x=0,查图查图5-26，得两轮齿形系数，得两轮齿形系数为为YF1=4.06，YF=3.95。于是。于是轮齿弯曲疲劳承载能力足够。轮齿弯曲疲劳承载能力足够。FFFYzbmKT=12121231MPa 12106.4323901

16、03872FF=2232MPa 3295.3118390103872FF=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 晦3 结论：本齿轮传动能安全工作。结论：本齿轮传动能安全工作。作业：作业：P129 题题56PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 5-9 渐开渐开线标准线标准斜斜齿圆柱齿轮传动齿圆柱齿轮传动一、斜齿圆柱齿轮齿面形成原理及啮合特点一、斜齿圆柱齿轮齿面形成原理及啮合特点二、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析二、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析三、斜齿圆柱齿轮传动的承载能力计算三、斜齿圆柱齿轮传动的承载能力计算四、参数选择四、参数选择PDF 文件使用 pd

17、fFactory Pro 试用版本创建 形形成原成原理：理：发生面沿基圆柱纯滚动，发生面上一与基圆柱母发生面沿基圆柱纯滚动，发生面上一与基圆柱母线成角的斜线滚过的轨迹即为斜齿圆柱齿轮齿面线成角的斜线滚过的轨迹即为斜齿圆柱齿轮齿面渐开螺旋面。渐开螺旋面。b 基圆螺旋角。基圆螺旋角。KK接触线，为斜线。接触线，为斜线。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 N1N2啮合面啮合面PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 正正确确啮啮合合条件条件21212120=onnnnnmmmPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 斜齿圆柱齿轮的端面

18、与法面的几何参数斜齿圆柱齿轮的端面与法面的几何参数法面参数为标准值法面参数为标准值cos tan tan,cos ,costn=tntnmmpp各参数值见表各参数值见表5-9PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 tmcosntmm=21=820dcoszmdn=adnmdhdd22+=+=fdnffmdhdd5.22=hnmh=fhnfmh25.1=hnfmhhh25.2=+=cnfmhhc25.0=cos2)(2)(2)(212121zzmzzmddant+=+=+=表表5-9 渐开线正常渐开线正常齿轮齿轮标准斜标准斜齿轮齿轮几何尺寸的几何尺寸的计算计算一般一般取取a

19、中心距中心距顶隙顶隙全齿全齿高高齿根齿根高高齿齿顶高顶高齿根齿根圆圆直径直径齿齿顶圆顶圆直径直径分分度度圆圆直径直径螺旋角螺旋角端端面面模模数数计算计算公式公式符号符号名称名称PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 斜齿圆柱齿轮的重合度斜齿圆柱齿轮的重合度bbtg+=端端面面重合重合度度轴轴面面重合重合度度tpbtg=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 斜齿圆柱齿轮的当量直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮的当量直齿圆柱齿轮受力在法面内，承载能力受力在法面内，承载能力计算时，相当一对按法面齿形计算时，相当一对按法面齿形啮合的直齿轮传动。啮合的直齿轮传动。这个

20、直齿轮称为斜齿圆柱这个直齿轮称为斜齿圆柱齿轮的齿轮的当当量量直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮。22cos22dbadv=nvnvmm=当当量量齿轮参数齿轮参数PPPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 f 注意注意：当量直齿轮为虚拟齿轮，并不真正存在，所当量直齿轮为虚拟齿轮，并不真正存在，所以承载能力计算时，当量齿数并不需也不许圆整。以承载能力计算时，当量齿数并不需也不许圆整。3coszmdznvv=17cosmin3minmin=vvzzzpPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 斜斜齿圆柱齿轮传动的受力分析齿圆柱齿轮传动的受力分析PDF 文件使用 pdf

21、Factory Pro 试用版本创建 3 方向：方向：Ft Ft1 阻力矩，与主动轮啮合点阻力矩，与主动轮啮合点V1点的运动方向相反；点的运动方向相反；Ft2驱动力，与从动轮这一点的运动方向相同；驱动力，与从动轮这一点的运动方向相同；Fr指向各自的轮心；指向各自的轮心；FaFa1左、右手定则左、右手定则(主动轮主动轮)；Fa2与反向与反向Fa1(从动轮从动轮)；21212111tancostan2xtxrntrttFFFFFFFdTF=21tanataFFF=a1a1PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 右右旋旋注意注意：1、受力、受力点点位置位置，一，一定定画在画在啮

22、啮合点合点；2、螺螺旋旋线线方向，方向，轴线轴线朝朝向自向自己判断己判断；3、主从动轮，、主从动轮，左右手左右手定定则则只只适适于于主动轮；主动轮；4、齿轮、齿轮转转向向（三三视图视图一一致致）；PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 斜斜齿轮齿轮特特点（点（与直齿轮与直齿轮比较）比较）由于有角，由于有角，1、接触线为斜线，啮合时渐进渐出，传动平稳，、接触线为斜线，啮合时渐进渐出，传动平稳，2、重合度大，承载能力大；、重合度大，承载能力大；3、有轴向力，、有轴向力，Fa=820常用常用=815如需，用人字齿轮或双斜齿轮。如需，用人字齿轮或双斜齿轮。PDF 文件使用 pdf

23、Factory Pro 试用版本创建 FaFaFaFaaFaFaFaFaFaPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 斜齿轮轮齿的接触疲劳强度公式为斜齿轮轮齿的接触疲劳强度公式为：验算式验算式设计式设计式承载能力计算承载能力计算()HHubaKTu=2131305()312305 1uKTuaaH以以当当量量齿轮参数齿轮参数带带进进直齿轮直齿轮公式公式PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 验算式验算式设计式设计式斜齿轮轮齿的弯曲疲劳强度公式为：斜齿轮轮齿的弯曲疲劳强度公式为：FFFYmbdKT=116.1()321112.3FFaYzuKTmPDF

24、文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 注意注意1、参数选择与直齿轮基本一致。、参数选择与直齿轮基本一致。2、可用凑中心距。、可用凑中心距。3、齿形系数用查。、齿形系数用查。4、直径尺寸精确到小数点后两位，精确到小、直径尺寸精确到小数点后两位，精确到小数点后五位。数点后五位。()azzmn2arccos21+=vzPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 5 5-10 10 直齿锥齿轮传动直齿锥齿轮传动直齿直齿锥锥齿轮传动齿轮传动一、锥齿轮传动特点一、锥齿轮传动特点二、直齿锥齿轮的齿廓形成原理及当量齿轮二、直齿锥齿轮的齿廓形成原理及当量齿轮三、受力分析三、受力

25、分析四、强度计算四、强度计算PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 锥齿轮传动特点锥齿轮传动特点锥锥齿轮传动齿轮传动特特点点传递两相交轴间运动及动力传递两相交轴间运动及动力加工精度较低加工精度较低其中一个齿轮为悬臂布置其中一个齿轮为悬臂布置用于用于传递平面相传递平面相交交轴轴间间传动，传动，低速低速轻轻载载处处。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 扇形发生面沿基圆锥纯滚动（扇形与基圆锥同扇形发生面沿基圆锥纯滚动（扇形与基圆锥同心），扇形半径滚过的轨迹即为直齿圆锥齿轮齿心），扇形半径滚过的轨迹即为直齿圆锥齿轮齿面面球面渐开面。球面渐开面。形形

26、成 原成 原 理理PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3 bd1dRda1f1hahfha2f2af1各各部部分名分名称称及及主要参数主要参数大大端端参数参数为标准为标准值值中中间间参数参数强度强度计算计算直齿直齿锥锥齿轮齿轮几何几何参数计算参数计算见表见表511PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 当当量量齿轮齿轮背锥背锥与球面大端齿形与球面大端齿形分度圆相切的圆锥分度圆相切的圆锥当当量量齿轮参数齿轮参数coscos22zmrmrzvv=cosrrv=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 注意注意：不是不是同名力大同名

27、力大小相同，方向相反。小相同，方向相反。1121costantarFFF=11212mttdTFF=Fa指向大指向大端端Fr指向指向轴轴心心Ft主动：与主动：与转转向相反向相反从动：与从动：与转转向相同向相同方向方向Ft2n1n2Fr1Fa1Ft1Fa2Fr22、受力分析、受力分析1121sintantraFFF=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 5-11 蜗杆蜗杆传动传动一、蜗杆传动的特点和类型一、蜗杆传动的特点和类型二、圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算二、圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算三、蜗杆传动的失效分析及材料选择三、蜗杆传动的失效分析及材料选择四、

28、蜗杆传动的受力分析及强度计算四、蜗杆传动的受力分析及强度计算五、蜗杆传动的效率、相对滑动速度及热平衡计算五、蜗杆传动的效率、相对滑动速度及热平衡计算PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 蜗杆蜗杆传动的传动的特特点点和和类型类型蜗杆蜗杆传动传动可可看看成斜成斜齿轮齿轮或或螺螺旋传动的旋传动的蜗杆传动可看成斜齿轮或螺旋传动的蜗杆传动可看成斜齿轮或螺旋传动的演化演化所以所以蜗杆蜗杆传动传动具具有有斜斜齿轮传动齿轮传动和和螺螺旋旋演化所以蜗杆传动具有斜齿轮传动和螺旋演化所以蜗杆传动具有斜齿轮传动和螺旋传动传动两两种种传动的传动的特特点点。传动两种传动的特点。传动两种传动的特点。

29、PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 斜斜齿轮齿轮：蜗杆可看成角、：蜗杆可看成角、齿宽齿宽b很大，齿数很大，齿数z很小的斜齿轮；很小的斜齿轮；PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 螺螺旋传动：旋传动：蜗蜗轮轮可可看看成成宽度宽度很很大的大的螺螺母母的一的一部部分；分；PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 特特特特点点点点传递空间交错轴间的运动；传递空间交错轴间的运动；功率比较大；功率比较大；结构紧凑，传动比大：结构紧凑，传动比大：i=5080，只传递运动时可达只传递运动时可达i=1500；传动平稳，噪音小；传动平稳，噪音小

30、；可实现自锁；可实现自锁；相对滑动速度大，发热及磨损大，传动效率相对滑动速度大，发热及磨损大，传动效率低，通常用于间歇运动；低，通常用于间歇运动；需用有色金属，制造成本高。需用有色金属，制造成本高。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 类类类类型型型型1、按蜗杆形状分、按蜗杆形状分圆锥蜗杆圆锥蜗杆环面蜗杆环面蜗杆圆弧齿圆柱蜗杆圆弧齿圆柱蜗杆普通圆通圆柱普通圆通圆柱圆柱蜗杆圆柱蜗杆PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 环面蜗杆传动环面蜗杆传动PDF 文件使用 pd

31、fFactory Pro 试用版本创建 圆锥蜗杆传动圆锥蜗杆传动PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2 2、按按垂垂直直于轴线截于轴线截面面上上蜗杆蜗杆齿齿廓廓曲曲线线分分、按垂直于轴线截面上蜗杆齿廓曲线分、按垂直于轴线截面上蜗杆齿廓曲线分蜗轮齿形与蜗杆相同，加工刀具与蜗杆完全相同。蜗轮齿形与蜗杆相同，加工刀具与蜗杆完全相同。类类类类型型型型阿基米德蜗杆（轴向直廓，阿基米德蜗杆（轴向直廓，ZA）渐开线蜗杆（渐开线蜗杆（ZI）法线直廓蜗杆法线直廓蜗杆(ZN)锥面包络蜗杆锥面包络蜗杆(ZK)圆弧蜗杆圆弧蜗杆(ZC)PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创

32、建 阿阿基基米德螺米德螺线线I-I阿阿基基米德蜗杆米德蜗杆PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 二、二、二、二、圆柱圆柱蜗杆蜗杆传动的主要参数传动的主要参数和和几何几何尺寸尺寸计算计算圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算主要参数主要参数主要参数主要参数mm()d d1 1z z1 1 z z2 2(i)(i)标准面：蜗轮端标准面：蜗轮端面，蜗杆轴面。面，蜗杆轴面。此面相当于齿此面相当于齿轮齿条啮合。轮齿条啮合。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 二、二、二、二、圆柱蜗杆传动的主要参数和圆柱蜗杆传动的主要参数和

33、圆柱圆柱蜗杆蜗杆传动的主要参数传动的主要参数和和几何尺寸计算几何尺寸计算几何几何尺寸尺寸计算计算齿齿距距导程导程111xzpzp=PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 二、二、二、二、圆柱蜗杆传动的主要参数和圆柱蜗杆传动的主要参数和圆柱圆柱蜗杆蜗杆传动的主要参数传动的主要参数和和几何尺寸计算几何尺寸计算几何几何尺寸尺寸计算计算=o202121txtxmmm正确啮合条件：正确啮合条件：PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 分度圆直径分度圆直径分分度度圆直径圆直径d d1 1与蜗杆导程角与蜗杆导程角与与蜗杆蜗杆导程导程角角与螺旋传动相同，将蜗杆展开可

34、得：与螺旋传动相同，将蜗杆展开可得：11111tandmzdpzx=当当m相同相同时时，不不同的同的就就有不有不同的直径，与同的直径，与之之相相配配的的蜗蜗轮轮就就有不有不同的同的形形状，状，加加工工刀具刀具就就不不同，同，这这样就样就要要有无有无数数多多的的刀刀具具，给加给加工工制造带制造带来困难来困难。所以所以对直径对直径尺寸尺寸加加以以限制限制，制制订订了了标准标准，见见P120表表5-12。则则qmmzd=tan11PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 蜗杆头数蜗杆头数蜗杆蜗杆头头数数z z1 1、蜗轮齿数蜗轮齿数蜗蜗轮齿数轮齿数z z2 2与传动比与传动比与传

35、动与传动比比 i i蜗杆相当于螺旋线，也有左旋蜗杆相当于螺旋线，也有左旋右旋，单线多线之分。右旋，单线多线之分。z1相当于螺旋线线数，一般相当于螺旋线线数，一般z1=14，最多为，最多为6。z1，但自锁性，但自锁性好，加工易。好，加工易。z1，z2，蜗杆长度，刚，蜗杆长度，刚度。度。为传动平稳性好，且蜗杆刚度为传动平稳性好，且蜗杆刚度也好也好,一般取一般取z2=2880。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 传动比传动比12121221tanddddzznni=传递动力的传递动力的蜗杆蜗杆，一，一般般i=1550，只只传递传递运运动动时时，传，传动动比可比可上上千千。几

36、何几何尺寸尺寸计算计算见见P122表表514。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 蜗杆蜗杆传动的传动的转转动方向动方向用左右手定则判断用左右手定则判断左左旋旋PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 蜗杆蜗杆传动的传动的失效失效分析分析及材料及材料选择选择1、失效失效分析分析磨损、胶合、点蚀、弯曲断裂磨损、胶合、点蚀、弯曲断裂开式开式磨损磨损闭式闭式胶合、点蚀胶合、点蚀2、材料材料选择选择蜗杆：碳钢、合金钢；蜗杆：碳钢、合金钢；蜗轮：青铜、铸铁。蜗轮：青铜、铸铁。常用材料及许用应力见常用材料及许用应力见P124表表5-15、16PDF 文件使用 p

37、dfFactory Pro 试用版本创建 方向：左、右手定则方向：左、右手定则11212dTFFat=22122dTFFat=tan221trrFFF=注意注意iTT12=蜗杆蜗杆传动的受力分析传动的受力分析及强度及强度计算计算Ft1Fr1Fa1Ft2Fa2Fr2n1PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 HHdTKmz=122500K载荷载荷系系数，数，K=1.11.3，H许许用用接触应力，接触应力，P124 表表5-15，16。蜗杆蜗杆传动的受力分析传动的受力分析及强度及强度计算计算2222500HzKTdm验验算算式式设设计计式式PDF 文件使用 pdfFactor

38、y Pro 试用版本创建 注意：注意：计算得出结果后，按表计算得出结果后，按表5-12查取；查取；不同材料，限制条件不同；不同材料，限制条件不同；12dmHPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 因为蜗杆蜗轮的速度互相垂直，所以齿面间因为蜗杆蜗轮的速度互相垂直，所以齿面间相对滑动速度很大。相对滑动速度很大。cos106cos41112221=+=ndvvvvss值值齿面对齿面对润润滑滑状态，状态，失效失效形式形式，啮，啮合合效效率和发率和发热热都都有较有较大影响。大影响。蜗杆蜗杆传动的传动的效效率率、相对、相对滑滑动动速速度及热度及热平平衡衡计算计算齿面齿面间间相对相对滑

39、滑动动速速度度PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 321=()+=tantan1当当量量摩擦摩擦角角。1啮啮合合效效率率，螺螺旋传动的旋传动的效效率率螺螺旋旋线线升升角角；蜗杆蜗杆传动的传动的效效率率、相对、相对滑滑动动速速度及热度及热平平衡衡计算计算效效率率2轴轴承承摩擦摩擦损失损失；3搅油搅油损失损失；23=0.950.97()()+=tantan97.095.0设设计计时时，查查P125表表5-18PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 发热量发热量=散热量散热量蜗杆蜗杆传动的传动的效效率率、相对、相对滑滑动动速速度及热度及热平平衡衡计算计

40、算热热平平衡衡计算计算发热量发热量=P1(1-)散热量散热量=KtA(t-t0)K Kt t箱箱体体表表面传面传热系热系数数箱体表面传热系数箱体表面传热系数,P126;,P126;A A箱箱体体表表面面积积；箱体表面积；箱体表面积；t t油油的工作的工作温温度度；油的工作温度；油的工作温度；t t0 0周周围围空空气气的的温温度度；周围空气的温度；周围空气的温度；PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 1）加散热片；）加散热片；2）风扇；）风扇；3）冷却水管；）冷却水管；4）压力循环润滑。）压力循环润滑。Ct=7060()tAKPtttt=10PDF 文件使用 pdfFa

41、ctory Pro 试用版本创建 5-12 齿轮、齿轮、蜗杆蜗杆及及蜗蜗轮轮结构设结构设计计自学PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 1432Ft1Fx1Fr1Fx2Ft2Ft4Fr4Fr2Fx4Ft3Fr3Fx33124例例：试试分析分析下下图图所所示示的齿轮传动各齿轮的齿轮传动各齿轮所所受的力。受的力。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 124Fa3Fr3Ft3Ft4Fa4Fr4Fa1Ft1Fr1Fa2Ft2Fr2123 4PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 右右旋旋蜗杆蜗杆齿齿轮轮减速减速器器，转转向、向、旋向旋

42、向如图如图所所示示，试试确定其确定其余余各轮各轮旋向旋向及及蜗杆蜗杆转转动动方向。要方向。要求求中中间间轴轴上上轴轴向力向力互互相相抵消抵消一一部部分。分。右右旋旋Ft2Fa1Ft1Fa2Fa3PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 f 作业：作业：P129题题5-3，5-4，5-8，5-9PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 本本本本章章章章重重重重点点点点1齿廓啮合基本定律，连续运转条件，正确齿廓啮合基本定律，连续运转条件，正确啮合条件。啮合条件。2渐开线的性质，渐开线齿轮的特点。渐开线的性质，渐开线齿轮的特点。3计算准则。计算准则。4各参数的

43、意义、对设计的影响及选择。各参数的意义、对设计的影响及选择。5齿轮传动的特点，各种齿轮传动的区别。齿轮传动的特点，各种齿轮传动的区别。6运动分析、受力分析。运动分析、受力分析。7.具体计算。具体计算。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 5055241286637814调质调质37SiCrMn2MoV255549735调质调质40CrNi4045表面淬火表面淬火207269490686调质调质35CrMo4555表面淬火表面淬火217269461735调质调质42SiMn4855表面淬火表面淬火241286500700调质调质40Cr4050表面淬火表面淬火217255

44、343628调质调质162217284569正火正火45HRCHBSS/MPab/MPa硬度硬度力学性能力学性能热处理热处理材料材料表表5-6 齿轮齿轮常用材料热处常用材料热处理理及其及其力力学学性性能能PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 3晦3 图图5-20 轮齿接触疲劳极限应力线图轮齿接触疲劳极限应力线图PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 图图5-21 齿根弯曲疲劳极限应力线图齿根弯曲疲劳极限应力线图PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 表表5-8 齿轮传动的载荷齿轮传动的载荷系系数数K2.22.42.02.21.

45、82.01.61.8严重冲击严重冲击2.02.21.82.01.61.81.41.6中等冲击中等冲击1.82.01.61.81.41.61.21.4轻微冲击轻微冲击1.61.81.41.61.21.411.2均匀平稳均匀平稳单缸内燃单缸内燃机机多缸内燃多缸内燃机机气轮机、气轮机、液压马达液压马达电动机电动机原动机原动机工作机特工作机特性性注注：斜斜齿、圆周齿、圆周速速度度低低、精精度度高高、齿、齿宽系宽系数数较较小的齿小的齿轮传动，轮传动，取取小小值值；直齿、圆周；直齿、圆周速速度度高高、精精度度低低、齿、齿宽系宽系数数较较大的齿轮传动，大的齿轮传动，取取大大值值。齿轮。齿轮在在两两轴轴之之间间对对称布置时称布置时，取取小小值值；非非对对称称或或悬臂布置时悬臂布置时，取取大大值值。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 晦3 YF图图5-26 齿形系数齿形系数YFz(zv)PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建