齿轮传动设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 齿轮传动设计,3-1,概述,3-2,齿轮传动的失效形式及设计,约束,3-3,直齿圆柱齿轮传动的,强度条件,3-4,齿轮材料和许用应力,3-5,斜齿圆柱齿轮传动的强度,条件,3-6,直齿锥齿轮传动,的强度条件,3-10,齿轮,传动类型的选择,3-7,齿轮传动的,设计方法,3,）效率高；,4,）结构紧凑；,1,）工作可靠，寿命长；,2,）传动比恒定；,齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，其应用范围十分广泛。,3-1,概 述,1.,特点：,5,）适用性广。,可达,99,，在常用的机械传动中，其效率最高。,在相同条件下，齿轮传动所需的空间一般较小。,这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一。,优点,缺点,1,）制造及安装精度要求高；,2,）成本高。,2.,类型,按轴的布置分,平行轴齿轮传动,相交轴齿轮传动,交错轴齿轮传动,（锥齿轮）,（圆柱齿轮）,按齿向分：,直齿轮传动,斜齿轮传动人字齿轮传动,按工作条件分：,闭式传动,开式传动,软齿面齿轮（齿面硬度,350HBS,）,硬齿面齿轮（齿面硬度,350HBS,）,按齿面硬度分：,按齿廓分：,渐开线齿轮,摆线齿轮,圆弧齿轮,3.,基本问题：,1,）传动平稳：即要求瞬时传动比,i,恒定。,2,）足够的承载能力：即要求在预期的使用期限内不失效。,4.,机械系统对齿轮传动的功能要求主要有：,1,）能够传动两个,平行轴,或,相交轴,或,交错轴,间的回转运动和转矩。,2,）保持传动比恒定不变。,3,）能传动足够大的动力，工作可靠。,4,）保证较高的运动精度。,5,）能达到预定的工作寿命。,只要齿轮设计合理，制造质量高，达到规定的制造精度，就能达到预期的功能要求。,3-2,齿轮传动的失效形式及设计约束,一、齿轮传动的失效形式,轮齿折断,齿面点蚀,齿面胶合,齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，常见的失效形式有：,分为：,疲劳折断,过载折断：属于静强度破坏。,多发生在轮齿的节线附近靠近齿根的一侧。,是在重载条件下产生的粘着磨损现象。,齿面磨粒磨损,使轮齿变薄，最后导致轮齿折断。,塑性变形,是重载软齿面，在摩擦力作用下引起的材料塑性流动。,冷胶和,热胶合,分为,注：由于磨损的比点蚀的形成快，故开式传动中见不到点蚀现象。,普通闭式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和点蚀,普通开式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和磨粒磨损,轮齿折断,轮齿根部受交变应力作用，在齿根过渡圆角处，应力最大且有应力集中，当交变应力超过材料的疲劳极限后，在拉伸侧将产生疲劳裂纹，裂纹不断扩展，最终轮齿弯曲疲劳折断。,宽度较小的直齿齿轮，全齿折断；宽度较大的直齿以及斜齿、人字齿齿轮，轮齿局部折断。,齿轮受短时过载或冲击载荷时，易引起轮齿过载折断。,解决办法：选用合适材料及热处理方法；采用正变位齿轮，增大齿根圆角半径；对齿根进行喷丸、辗压等强化处理工艺。,一、齿轮传动的失效形式,轮齿折断,齿面点蚀,齿面胶合,齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，常见的失效形式有：,分为：,疲劳折断,过载折断：属于静强度破坏。,多发生在轮齿的节线附近靠近齿根的一侧。,是在重载条件下产生的粘着磨损现象。,齿面磨粒磨损,使轮齿变薄，最后导致轮齿折断。,塑性变形,是重载软齿面，在摩擦力作用下引起的材料塑性流动。,冷胶和,热胶合,分为,注：由于磨损的比点蚀的形成快，故开式传动中见不到点蚀现象。,普通闭式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和点蚀,普通开式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和磨粒磨损,齿面点蚀,齿面接触处产生循环变化的接触应力，在接触应力反复作用下，轮齿表面或次表层出现不规则的细线状疲劳裂纹，扩展后使齿面金属脱落而形成麻点状凹坑，为齿面疲劳点蚀。,齿轮在节线处啮合时，同时啮合齿对数少，接触应力大，且在节点处轮廓相对滑动速度小，不易形成油膜，摩擦力大，首先出现点蚀。,点蚀是润滑良好的闭式软齿面传动中最常见的失效形式。,硬齿面齿轮，一般不易出现点蚀；开式齿轮传动一般不出现点蚀。,解决方法：提高齿面硬度；提高润滑油粘度；采用正角度变位传动,一、齿轮传动的失效形式,轮齿折断,齿面点蚀,齿面胶合,齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，常见的失效形式有：,分为：,疲劳折断,过载折断：属于静强度破坏。,多发生在轮齿的节线附近靠近齿根的一侧。,是在重载条件下产生的粘着磨损现象。,齿面磨粒磨损,使轮齿变薄，最后导致轮齿折断。,塑性变形,是重载软齿面，在摩擦力作用下引起的材料塑性流动。,冷胶和,热胶合,分为,注：由于磨损的比点蚀的形成快，故开式传动中见不到点蚀现象。,普通闭式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和点蚀,普通开式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和磨粒磨损,齿面胶合,相互啮合的轮齿齿面，在一定的温度和压力作用下，发生粘着，随齿面相对运动，使金属从齿面撕落而引起严重的粘着磨损，即齿面胶合。,在高速、重载齿轮传动中，易发生热胶合。,在低速、重载齿轮传动中，易发生冷胶合。,解决方法：减小模数、降低齿高、采用角度变位齿轮以减小滑动系数；提高齿面硬度；采用抗胶合能力强的润滑油。,一、齿轮传动的失效形式,轮齿折断,齿面点蚀,齿面胶合,齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，常见的失效形式有：,分为：,疲劳折断,过载折断：属于静强度破坏。,多发生在轮齿的节线附近靠近齿根的一侧。,是在重载条件下产生的粘着磨损现象。,齿面磨粒磨损,使轮齿变薄，最后导致轮齿折断。,塑性变形,是重载软齿面，在摩擦力作用下引起的材料塑性流动。,冷胶和,热胶合,分为,注：由于磨损的比点蚀的形成快，故开式传动中见不到点蚀现象。,普通闭式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和点蚀,普通开式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和磨粒磨损,齿面磨损,齿轮传动中，当齿面间落入砂粒、铁屑、非金属物等磨料性物质时，会引起齿面磨损，即磨料磨损。,齿面磨损后，齿廓形状破坏，引起冲击、振动和噪声，且齿厚减薄，可能发生轮齿折断。,磨料磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。,解决方法：改善密封和润滑条件；在油中加入减摩添加剂；提高齿面硬度等。,一、齿轮传动的失效形式,轮齿折断,齿面点蚀,齿面胶合,齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，常见的失效形式有：,分为：,疲劳折断,过载折断：属于静强度破坏。,多发生在轮齿的节线附近靠近齿根的一侧。,是在重载条件下产生的粘着磨损现象。,齿面磨粒磨损,使轮齿变薄，最后导致轮齿折断。,塑性变形,是重载软齿面，在摩擦力作用下引起的材料塑性流动。,冷胶和,热胶合,分为,注：由于磨损的比点蚀的形成快，故开式传动中见不到点蚀现象。,普通闭式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和点蚀,普通开式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和磨粒磨损,齿面塑性变形,当齿轮材料较软，载荷和摩擦力又很大时，在啮合过程中，齿面表层的材料会沿着摩擦力的方向产生塑性变形。,主动轮齿的塑性变形是齿面沿节线处形成凹沟。,从动轮齿则相反，在齿面沿节线处形成凸棱。,解决方法：提高齿面硬度；采用粘度高的润滑油。,一、齿轮传动的失效形式,轮齿折断,齿面点蚀,齿面胶合,齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，常见的失效形式有：,分为：,疲劳折断,过载折断：属于静强度破坏。,多发生在轮齿的节线附近靠近齿根的一侧。,是在重载条件下产生的粘着磨损现象。,齿面磨粒磨损,使轮齿变薄，最后导致轮齿折断。,塑性变形,是重载软齿面，在摩擦力作用下引起的材料塑性流动。,冷胶和,热胶合,分为,注意,：由于磨损的比点蚀的形成快，故开式传动中见不到点蚀现象。,普通闭式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和点蚀,普通开式传动的主要失效形式为：轮齿的疲劳折断和磨粒磨损,对一般工况下的普通齿轮传动，其设计准则为：,为防止轮齿的疲劳折断，需计算齿根弯曲疲劳强度。,为防止齿面点蚀，需计算齿面接触疲劳强度。,注意,：对高速重载传动，还应按齿面抗胶合能力进行计算。,二、齿轮传动的设计约束,1,）闭式传动,硬齿面：,按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算（确定齿轮的参数和尺寸），然后校核齿面接触疲劳强度,软齿面：,按齿面接触疲劳强度进行设计计算（确定齿轮的参数和尺寸），然后校核齿根弯曲疲劳强度。,2,）开式传动：只计算齿根弯曲疲劳强度，适当加大模数（预留磨损量）。,一、受力分析,切向力：,径向力：,法向力：,为主动轮的名义转矩（,Nmm,）。,式中：为主动轮的分度圆直径（,mm,）。,主动轮 的方向与其转向相反；,从动轮 的方向与其转向相同。,径向力,F,r,的方向指向各自的轮心（外齿轮）。,3-3,直齿圆柱齿轮传动的强度条件,用集中作用于分度圆上齿宽中点处的法向力 代替轮齿所受的分布力，将 分解，得：,K,为载荷系数，,上述,F,n,为轮齿所受的名义法向力,。实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及制造、安装误差的影响，载荷会有所增大。,计算载荷为：,式中：,K,A,使用系数,：,计算弯曲应力时：,计算接触应力时：,是考虑原动机、工作机的工作特性等引起的动力过载对轮齿受载的影响。,二、计算载荷,K,V,动载系数,：,是考虑啮合误差（基节误差、齿形误差、轮齿变形等）所引起的内部附加动载荷对轮齿受载的影响。,注意,：提高齿轮的制造精度、,修缘齿,可以减小内部附加动载荷。,直齿圆柱齿轮传动，可取,Kv,1.051.4,；,斜齿圆柱齿轮传动，因传动平稳，可取,Kv,1.051.4,；,齿轮精度低、速度高时，,Kv,取大值；反之，取小值。,K,齿向载荷分布系数,：是考虑由于轴的变形和齿轮制造误差等引起载,荷沿齿宽方向分布不均匀的影响。,合理选择齿宽、合理布置轮齿在轴上的位置。,将齿侧沿齿宽方向进行修形。,轮齿变形倾斜,1,主动,2,T,T,提高齿轮的制造和安装精度及轴承和箱体的刚度。,鼓形齿,改善载荷沿齿宽分布不均的现象。,K,齿向载荷分布系数,：是考虑由于轴的变形和齿轮制造误差等引起载,荷沿齿宽方向分布不均匀的影响。,当两轮均为硬齿面时，,取,K,1.11.35,；,当两轮之一为软齿面时，取,K,11.2,；,当宽径比,b/d,1,较小、齿轮在两支承中间对称布置、轴的刚性大时，取小值,；反之，取大值。,齿间载荷分配系数,：是考虑同时啮合的齿对之间载荷分配,不均的影响。,、,在双对齿啮合区啮合时，由于轮齿的弹性变形和制造误差，载荷在两对齿上分配不均匀。由于齿面上力作用点位置的改变，轮齿在啮合线上不同位置的变形及刚度不同，刚度大者承担载荷大，因此在同时啮合的两对轮齿间，载荷分配不均匀。,此外，基节误差、齿轮的重合度、齿面硬度，齿顶修缘等对齿间载荷分配也有影响。,直齿圆柱齿轮，取,1,1.2,，斜齿圆柱齿轮，精度高于,7,级，取,1,1.2,，否则取,1.2,1.4,；当齿轮制造精度低、硬齿面时，取大值；当精度高、软齿面时取小值。,1,、计算公式,接触应力的计算点：节点,目的：防止“疲劳点蚀”。,强度条件：,三、齿面接触疲劳强度条件,节点处的 值虽不是最小，但该点一般处于单对齿啮合区，且点蚀也往往先在节线附近的表面出现。,力学模型：将一对轮齿的啮合简化为 两个圆柱体接触的模型。,基本公式：赫兹公式。,在节点,C,处：,式中，和 分别为小齿轮和大齿轮的节圆直径（,mm,）；,为啮合角（,),。,对于直齿圆柱齿轮，当 ,1,时，接触线长度和齿宽相等；,当,1,时，接触应力下降，接触线长度可取为：,为重合度系数，对于直齿圆柱齿轮传动，一般取,0.850.92,，齿数多时，取小值；反之，取大值。,将,赫兹公式中的,F,n,改为轮齿上的计算载荷,F,nc,。考虑齿数比,u,Z,2,/Z,1,=,d,2,/d,1,，,d,1,=d,1,cosa/cosa,，并将 、和,L,值带入，化简后得：,校核式：,式中：,Z,H,节点区域系数,。,Z,E,材料系数,（,MPa,1/2,）,。,重合度系数。,设计式：,令齿宽系数 ,b/d,1,，将,b,d,1,代入，得,3,）影响接触强度的尺寸是：,d,（或,a,）和,b,，,而与模数,m,无关,。,注意：,1,）“”用于外啮合；“”用于内啮合。,2,），应按 较小者计算接触强度。,4,）采用正变位、斜齿轮可提高齿轮的强度。,3,、主要参数的选择,（,2,）齿数的选择,当,d,1,已按接触疲劳强度确定时，,z,1,m,重合度,e,传动平稳,抗弯曲疲劳强度降低,齿高,h,减小切削量、减小滑动率,因此，在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数多一些好！,闭式软齿面,:,z,1,=20 40,闭式硬齿面和开式传动,:,z,1,=17 20,（,1,）,齿宽系数,d,d,齿宽,b,有利于提高强度，但,d,过大将导致,K,1,、计算公式,目的：防止疲劳断齿。强度条件：,将轮齿简化为悬臂梁。,按,30,切线法确定齿根危险截面。,按在齿顶啮合计算齿根应力。,30,30,F,n,F,1,F,2,s,l,危险截面,四、轮齿弯曲强度条件,载荷作用点,：,啮合过程中，轮齿上的载荷作用点是变化的，应将其中使齿根产生最大弯矩者作为计算时的载荷作用点。,在单齿对啮合区上界点,D,啮合时，齿根所受弯矩最大。,一般将齿顶作为载荷的作用点，并引入重合度系数 。,将力作用于齿顶时产生的齿根应力折算为力作用于单齿对啮合区上界点时产生的齿根应力。,Y,sa,应力修正系数,。主要与,z,、,x,有关。,式中：,Y,Fa,齿形系数,。只与齿形有关，主要取决于齿数,z,和变位系数,x,，而与模数,m,无关。,校核式：,重合度系数,。将力的作用点由齿顶转移到单齿对啮合区上界点的系数。当重合度系数,400600mm,）不宜锻造的场合。,3.,铸铁,抗弯及耐冲击性能较差，常用于低速、工作平稳、传递功率不大和对尺寸与重量无严格要求的开式齿轮。,灰铸铁,HT300,、,HT350,，球墨铸铁,QT500,7,等。,4.,非金属材料,弹性模量小，在承受同样的载荷作用下，其接触应力小，但硬度、接触强度和抗弯曲强度低。常用于高速、小功率、精度不高或要求噪声低的齿轮传动中。,夹布胶木、尼龙等。,二、许用应力,Z,N,寿命系数,，是考虑应力循环次数,N,对疲劳极限影响的系数。,许用接触疲劳应力,H,lim,试验齿轮的,接触疲劳极限,。,S,Hmin,接触强度计算的最小安全系数。,许用弯曲疲劳应力,F,lim,齿轮的,齿根弯曲疲劳极限,。,S,Fmin,弯曲强度计算的最小安全系数。,Y,N,寿命系数,，是考虑应力循环次数,N,对疲劳极限影响的系数，,轮齿双向弯曲时，图中,F,lim,值需乘以,0.7,。,Y,ST,试验齿轮的应力修正系数，按,GB,取,2.0,。,1.,试验齿轮的疲劳极限,H,lim,，,F,lim,在持久寿命周期内，失效概率为,1,时，经运转试验获得。,接触疲劳极限的试验条件：节点速度,v=10m/s,，矿物油润滑（运动粘度,v=100mm,2,/s,），齿面平均粗糙度,R,Z,3,。,ML,、,MQ,和,ME,分别表示对齿轮质量和热处理质量要求,低,、,中等,和,高,时的接触疲劳极限值。,弯曲疲劳极限的试验条件：,m=35mm,，,0,，,b=1050mm,，节点速度,v=,10m/s,。齿根表面平均粗糙度,R,Z,10,，轮齿受单向弯曲。,2.,寿命系数,Z,N,，,Y,N,若设计的齿轮为有限寿命时，其疲劳极限还会有所提高。,3.,最小安全系数,S,Hmin,，,S,Fmin,选择最小安全系数时，应考虑齿轮的载荷数据和计算方法的正确性以及对齿轮可靠性的要求等。,若计算数据的准确性较差，计算方法粗糙，失效后可能造成严重后果等情况下，二者均应取大值。,一、受力分析,若略去齿面间的摩擦力，则作用于节点,C,的法向力,F,n,可分解为径向力,F,r,和分力,F,，分力,F,又可分为圆周力,F,t,和轴向力,F,a,：,3-5,斜齿圆柱齿轮传动的强度条件,圆周力：,径向力：,法向力：,为端面分度圆压力角。,式中：为法面分度圆压力角。,轴向力：,为分度圆螺旋角。,为基圆螺旋角。,主动轮上与回转方向相反，而从动轮上相同。,圆周力,指向各自的轮心（外齿轮）。,径向力,轴向力,F,a,其方向取决于齿轮的回转方向和螺旋线方向，可以用“,主动轮,左、右手定则”来判断。,二、齿面接触疲劳强度条件,校核式：,设计式：,计算斜齿圆柱齿轮传动的接触应力时，考虑其特点：,啮合的接触线是倾斜的，有利于提高接触强度，引入螺旋角系数,Z,。,节点的曲率半径按法面计算。,重合度大，传动平稳。,导出斜齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度条件，如下。,将,b,代入上式，得,式中：,Z,为重合度系数，因斜齿圆柱齿轮传动的重合度较大，可取,Z,0.75 0.88,，齿数较多时，取小值；反之，取大值。,由于斜齿圆柱齿轮的,Z,H,、,Z,、,K,v,比直齿圆柱齿轮小，在同样条件下，斜齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度比直齿圆柱齿轮传动高。,校核式与设计式对标准和变位的斜齿圆柱齿轮均适用。,Z,H,为节点区域系数，其值可由图,3,11,查得。,式中有关单位和其余系数的取值方法与圆柱直齿圆柱齿轮相同。,三、齿根弯曲疲劳强度条件,通常按斜齿轮的,当量直齿轮,计算其齿根弯曲疲劳强度，并引入螺旋角系数,Y,计入轮齿倾斜的影响，并以法向模数,m,n,代替,m,，得：,设计式：,校核式：,因大小齿轮的 和 均可能不相同，故应分别进行验算。,将,b,，代入上式，得,Y,螺旋角系数,，,Y,0.85 0.92,角大时，取小值；反之，,取大值,。,Y,Sa,Y,重合度系数，与直齿圆柱齿轮的相同。,因,Z,v,z,，故斜齿圆柱齿轮的,Y,Fa,Y,Sa,比直齿圆柱齿轮的小，,K,v,也小，式中还增加了一个小于,1,的螺旋角系数，所以在相同的条件下，斜齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲应力比直齿圆柱齿轮传动小，其弯曲疲劳强度比直齿圆柱齿轮传动高。,式中：,Y,Fa,、,按当量齿数 查图得,。,与直齿圆柱齿轮的相同。,大、小齿轮的 比值可能不同，大者其弯曲疲劳强度较,弱，设计时要取大值。,本节仅介绍轴交角为,90,的,直齿锥齿轮,传动的强度条件。,3-6,直齿锥齿轮传动的强度条件,根据轮齿方向和分度圆母线方向的相互关系，可分为,直齿,、,斜齿,和,曲线齿锥,齿传动,。,直齿锥齿轮传动仅适用于,v,5,m/s,的传动,。,直齿锥齿轮的标准模数为大端模数,m,，其几何尺寸按大端计算。,直齿锥齿轮的轮齿从大端到小端逐渐收缩，轮齿沿齿宽方向的截面大小不等，受力后不同截面的弹性变形各异，引起载荷分布不均，其受力和强度计算都相当复杂。,一般以,齿宽中点,的,当量圆柱齿轮,作为计算基础。,一、直齿锥齿轮传动的当量齿轮的几何关系,齿数比,分度圆锥角,当量齿数,当量齿数比,直齿锥齿轮传动的几何参数,C,t,直齿锥齿轮传动的几何参数,齿宽系数,：,R,=,b,/,R,1,，,设计中常取,R,=0.250.35,。,当量齿轮直径：,锥距：,C,t,二、受力分析和计算载荷,用集中作用于,齿宽中点处,的法向力,F,n,代替轮齿所受的分布力,。将,F,n,分解为：圆周力,F,t,，,径向力,F,r,和轴向力,F,a,。,各分的方向可作如下判定：,轴向力,F,a,：方向总是由锥齿轮的小端指向大端。,圆周力,F,t,：主动轮上与回转方向相反；而从动轮则相同。,径向力,F,r,：分别指向各自的轮心。,计算载荷,直齿锥齿轮传动的计算圆周力为：,式中，,K,A,按表,3,1,查取；根据直齿圆锥齿轮传动的特点，其余参数可在下范围内选取：,K,v,1.11.4,；。,三、齿面接触疲劳强度条件,按,齿宽中点处,的,当量圆柱齿轮,计算直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度。,校核式：,忽略重合度的影响，并取有效齿宽,b,eH,0.85b,。,设计式：,强度公式中其他参数与直齿圆柱齿轮传动完全相同。,式中：载荷系数,四、齿根弯曲疲劳强度条件,校核式：,设计式：,式中：,Y,Fa,、,按当量齿数 分别查图,(P,44/45,),。,Y,Sa,按,齿宽中点处,的,当量圆柱齿轮,计算直齿锥齿轮的齿根弯曲疲劳强度。,忽略重合度系数的影响。,取 大者代入。,3-7,齿轮传动的设计方法,一、设计任务,根据齿轮传动的工作条件和要求、输入轴的转速和功率、齿数比、原动机和工作机的工作特性、齿轮工况、工作寿命、外形尺寸要求等，确定：,齿轮材料和热处理方式；,主要参数；,几何尺寸；,结构形式及尺寸；,精度等级及其检验公差等。,在设计时，所有参量均为未知量，要先假设预选，如：齿轮材料、热处理方式、精度等级和主要参数。,二、设计过程和方法,然后，根据强度条件初步计算出齿轮的分度圆直径或模数，并进一步计算出齿轮的主要几何尺寸。,接着，选出若干能满足强度条件的可行方案，并通过评价决策，选取最优者为最终的参数设计方案。,最后，根据参数设计方案，设计齿轮结构，并绘制出齿轮的零件工作图。,注意,：往往需要多次反复计算，才能得到最佳结果。,选择齿轮材料时，应使：,轮芯具有足够的强度和韧性，以抵抗轮齿折断；,齿面具有较高的硬度和耐磨性，以抵抗齿面的点蚀、胶合、磨损和塑性变形,。,1.,齿轮材料、热处理方式,通常，对于重载、高速或体积、重量受到限制的重要场合，应选用较好的材料和热处理方式；反之，可选用较次但较经济的材料和热处理方式。,根据齿轮传动的,用途,、,工作条件,、,传递功率,和,圆周速度,的大小及其他技术要求等来选择。,2.,齿轮精度等级,在,传动功率大,、,圆周速度高,、要求,传动平稳,、,噪声小,的场合，应选用较高的精度等级；反之，为,降低成本,，则选低些。,1,）齿数,z,3.,主要参数,闭式软齿面齿轮传动,，在保持分度圆直径不变和满足弯曲强度条件下，齿数,z,1,应选得多些，一般可取,20,40,。而对于高速或噪声小的齿轮，建议,25,。,优点：,节省制造成本,；,降低齿高,，,减小滑动系数,，,减小磨损,，,提高抗胶合能力,。,闭式硬齿面齿轮,、,开式齿轮,和,铸铁齿轮传动,，齿根弯曲强度往往为薄弱环节，应取较少齿数和较大模数，一般可取,17,25,。,对于,承受变载荷,的齿轮传动及,开式齿轮传动,，为保持齿面磨损均匀，宜使大、小齿轮的齿数互为质数，至少不用成整数倍。,载荷一定时，齿宽系数大，可减小齿轮的直径或中心距，能在一定程度上减轻重量，却增大了轴向尺寸，增加载荷沿齿宽分布的不均匀性。,2,）齿宽系数 、,对于直齿圆柱齿轮，若闭式传动，支承刚性好，可取大值；而开式齿轮一般悬臂布置，取小值；直齿锥齿轮传动，载荷沿齿宽分布不均，不宜取大，一般为,0.250.3,。,根据齿轮强度条件计算模数，并圆整为标准值。,3,）模数,对于传动动力用的齿轮传动，模数应,1.5 mm,。,对于锥齿轮传动，模数应,2 mm,。,4,）分度圆螺旋角,增大螺旋角可提高传动的平稳性和承载能力，但过大会导致轴向力增加，使轴承及传动装置的尺寸也相应增大；同时，传动效率也会降低。一般取,10,25,度。,对于人字齿传动，一般可取,25,40,度，常取,30,度以下。,3-10,齿轮传动类型的选择,对于平行轴传动，多采用直齿或斜齿圆柱齿轮传动。,根据齿轮传动的特点，考虑主机设备对传动装置的要求（功率、转速、传动比、结构尺寸、效率、重量、平稳性、噪声、传动精度、可靠性等），从满足功能需求出发，合理选择齿轮传动的类型。,对于相交轴传动，多采用直齿或曲线齿锥齿轮传动。,对于交错轴传动，多采用准双曲面齿轮传动或交错轴螺旋齿轮传动。,考虑结构和工艺简单，应优先采用平行轴齿轮传动。,高速、大功率的外啮合传动，应着重考虑提高其传动平稳性和可靠性，可选用斜齿圆柱齿轮传动。,低速、重载长期运转的齿轮传动，应着重提高其传动效率，可选用直齿圆柱齿轮传动。,低速的相交轴传动，可用直齿锥齿轮传动，效率高；高速时，则采用曲线齿锥齿轮传动，提高传动平稳性。,A,齿面点蚀,B,轮齿折断,C,齿面磨损,D,齿面胶合,(1),一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是,。,A,轮齿疲劳折断,B,齿面疲劳点蚀,C,齿面胶合,D,齿面磨粒磨损,E,齿面塑性变形,(2),在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式是,。,A,齿面要硬，齿心要韧,B,齿面要硬，齿心要脆,C,齿面要软，齿心要脆,D,齿面要软，齿心要韧,(3),对齿轮轮齿材料性能的基本要求是,。,A,实际齿数,B,当量齿数,C,不发生根切的最少齿数,(4),斜齿轮和锥齿轮强度计算中的齿形系数和应力修正系数按,查图。,A,H1,H2,D,可能相同，也可能不同,(5),一减速齿轮传动，主动轮,1,用,45,钢调质，从动轮,2,用,45,钢正火，则它们齿面接触应力的关系是,。,（,6),一对标准圆柱齿轮传动，已知,z,1,20,，,z,2,50,，则它们的齿根弯曲应力是,。,A,采用闭式传动,B,加大传动的中心距,C,提高齿面的硬度,D,减小齿轮的齿数，增大齿轮的模数,(7),提高齿轮的抗点蚀能力，不能采用,的方法。,A,F1,F2,D,可能相同，也可能不同,A,提高齿轮的制造精度,B,减小齿轮的平均单位载荷,C,减小外加载荷的变化幅度,D,降低齿轮的圆周速度,(8),在齿轮传动中，为了减小动载荷系数,K,V,，可采取的措施是,。,（,9),直齿锥齿轮传动的强度计算方法是以,的当量圆柱齿轮为计算基础。,A,提高齿面的接触强度,B,提高轮齿的弯曲强度,C,弯曲与接触强度均不变,D,弯曲与接触强度均可提高,(10),直齿圆柱齿轮设计中，若中心距不变，增大模数,m,，则可以,。,A,小端,B,大端,C,齿宽中点处,A,为使小齿轮强度比大齿轮大些,B,为使两齿轮强度大致相等,C,为传动平稳，提高效率,D,为了便于安装，保证接触线承载宽度,(11),一对相互啮合的圆柱齿轮，在确定轮齿宽度时，通常使小齿轮比大齿轮宽,5,10mm,，其主要原因是,。,（,12),闭式软齿面齿轮传动的设计方法为,。,A,减轻加工损伤,B,减小齿面粗糙度值,C,表面强化处理,D,减小齿根过渡圆角半径,(13),下列措施中，,不利于提高齿轮轮齿抗疲劳折断能力。,A,按齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核齿面接触疲劳强度,B,按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度,C,按齿面磨损进行设计,D,按齿面胶合进行设计,(1),钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般须进过,加工。,（,2),对于开式齿轮传动，虽然主要实效形式是,，但目前尚无成熟可靠的,计算方法，目前仅以,作为设计准则。这时影响齿轮强度的主要几何参数是,。,(3),闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在,处，提高材料,可以增强轮齿抗点蚀的能力。,(4),在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮材料的硬度比大齿轮的硬度高,HBS,。,(5),在斜齿圆柱齿轮设计中，应取,模数为标准值，而直齿锥齿轮设计中，应取,模数为标准值。,(6),在齿轮传动中，主动轮所受的圆周力与啮合点处速度方向,，而从动轮所受圆周力则与啮合点处速度方向,。,(7),在齿轮传动中，将轮齿进行齿顶修缘的目的是,，将轮齿加工成鼓形齿的目的是,。,