齿轮传动载荷系数

有关齿轮传动系数的计算方法和步骤

§10—5 标准直齿圆柱齿轮传动强度计算 (一) 轮齿的受力分析假设：单齿对啮合，力作用在节点P,不计Ff 轮齿间的法向力F 轮齿间的法向力Fn, 沿啮合线指向齿面

1. Fn 的分解： 的分解： Fn -圆周力Ft : 圆周力F 沿节圆切线方向指向齿面 圆周力 \径向力Fr :沿半径方向指向齿面(轮心) 径向力F 沿半径方向指向齿面(轮心) 径向力 2. 作用力的大小： Ft=2T1/d1 作用力的大小： T Fr=Ft·tgα t (9-13)

T1 -小齿轮传递的转矩N·mm d1 -小齿轮节圆直径mm; α-啮合角

有关齿轮传动系数的计算方法和步骤

3. 作用力的方向判断及关系： 作用力的方向判断及关系： Ft -Ft1(主): 与V1 反向 主 \Ft2 (从) : 与V2 同向 从关系：V1 = - V2Ft2 Fr2 Fr1 Ft1 Fr1 Ft1 Ft2 Fr2

F r1 }—分别指向各自轮心 F r2关系：Ft1 = -Ft2

F r1 = - F r2 ※:画受力图时，各分力画在啮合点上

有关齿轮传动系数的计算方法和步骤

(二) 齿根弯曲疲劳强度计算 二计算点：法向力Fn作用在

第四节 齿轮传动的计算载荷

齿轮传动强度计算中所用的载荷，通常取沿齿面接触线单位长度上所受的载荷进行计算。沿齿面接触线单位长度上的平均载荷p(单位为N/mm)为，即：

p?FnLFn 为轮齿所受的公称法向载荷。

实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及制造误差的影响，载荷会有所增大，且沿接触线分布不均匀。接触线单位长度上的最大载荷为：

K为载荷系数，其值为：K＝KA Kv Kα Kβ

式中：KA ─使用系数 Kα─齿间载荷分配系数 Kv ─动载系数 Kβ─齿向载荷分布系数

1、KA--使用系数

使用系数KA是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。 这种动载荷取决于原动机和工作机的特性，质量比，联轴器类型以及运行状态等。KA的使用值应针对设计对象，通过实践确定。表10-2

2、Kv--动载系数

动载系数Kv是考虑齿轮副本身的啮合误差（基节误差、齿形误差、轮齿受载变形等）所引起的啮入、啮出冲击和振动而产生内部附加动载荷影响的系数。 影响动载系数Kv的主要因素： 1）基节误差和齿形误差

由于制造及装配的误差，轮齿受载后弹性变形的影响，使啮合轮齿的法向齿距Pb1与Pb2不相等，因而轮齿就不能正确的啮合传动，瞬时

一、作业P233#10-2：如图所示的齿轮传动，齿轮A、B和C的材料都是中碳钢调质，其硬度：齿轮A为240HBS，齿轮B为260HBS，齿轮C为220HBS，试确定齿轮B的许用接触应力[σH]和许用弯曲应力[σF]。假定：

（1） 齿轮B为“惰轮”（中间轮），齿轮A为主动轮，设KFN=KHN=1； （2） 齿轮B为主动，齿轮A和C均为从动，设KFN=KHN=1。 C B A

解：齿面接触疲劳许用应力的计算式为：[?H]?KHN??Hlim

SHKFN??Flim

SF齿根弯曲疲劳许用应力的计算式为：[?F]?取SH=1 SF=1.4（1.25~1.5之间均可） 查P204图10-20（c），知在脉动循环交变应力作用下，B齿轮的弯曲疲劳强度极限σlim为： σlim=σFE=350Mpa （注意超出范围则采用外插法取值，为近似值，且设应力校正系数YST=1） 而受对称循环交变载荷作用时的应力极限值为脉动循环交变应力的70%——见P203倒数第6行） 查P207图10-21（d），知B齿轮的接触疲劳强度极限σHlim为：σHlim=620Mpa （1）、（2）两种情况下，B齿轮上的每个齿在一转的过程中，导致轮齿齿根弯曲的力的方

一、转矩与功率

式中：P──齿轮传递的功率（kW）；T──传递的转矩（N.m）；n──齿轮的转速(r/min)。

二、传动比i计算

式中：n1、n2分别为两齿轮的转速（r/min）。

三、圆柱齿轮传动简化设计计算公式

齿轮类型 直齿轮 斜齿轮 式中：K──载荷系数，

接触强度 弯曲强度 。载荷平稳、精度高、速度较低、齿轮对称于轴承布置、

，

斜齿轮时，应取小值；反之，取大值。T1──小齿轮传递的额定转矩（N.m）。齿宽系数：

；齿数比：

，z1、z2分别为小齿轮、大齿轮的齿数；YFS──复合齿形系数；

。

为试验齿轮的接触疲劳极限应用

──许用弯曲应力

为抗弯强度计

──许用接触应用（N/mm2）， （N/mm2）， （N/mm2），

为接触强度计算的最小安全系数，一般大小1.1。

，

为齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值，

算的最小安全系数，一般应大小1.4。

四 、齿轮疲劳强度校核公式

项目 强度条件 齿面接触疲劳强度 或 齿根弯曲疲劳强度 或 × 计算应力 N/mm2 许用应用 N/mm2 安全系数 式中：mn──法面模数（mm）；b──齿宽 （mm）；d1──小齿轮分度圆直径（mm）；Ft──分度圆上的圆周力（N）；KA──

皮带传动是一种依靠摩擦力来传递运动和动力的机械传动。它的特点主要表现在：皮带有良好的弹性，在工作中能缓和冲击和振动，运动平稳无噪音。载荷过大时皮带在轮上打滑，因而可以防止其他零件损坏，起安全保护作用。皮带是中间零件。它可以在一定范围内根据需要来选定长度，以适应中心距要求较大的工作条件。结构简单制造容易，安装和维修方便，成本较低。

缺点是：靠摩擦力传动，不能传递大功率。传动中有滑动，不能保持准确的传动比，效率较低。在传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上受力都比齿轮传动等啮合传动大。皮带磨损较快，寿命较短

链传动的特点:

1）与带传动相比，没有弹性滑动，能保持准确的平均传动比，传动效率较高；链条不需要大的张紧力，所以轴与轴承所受载荷较小；不会打滑，传动可靠，过载能力强，能在低速重载下较好工作；

2）与齿轮传动相比，可以有较大的中心距，可在高温环境和多尘环境中工作，成本较低；

3）缺点是瞬时链速和瞬时传动比都是变化的，传动平稳性较差，工作中有冲击和噪声，不适合高速场合，不适用于转动方向频繁改变的情况。

。

齿轮传动能传递两个平行轴或相交轴或交错轴间的回转运动和转矩。

一、齿轮传动的特点

1)效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式

齿轮传动作业

1.在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮1主动）。

2.两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向n1如图所示，为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr和圆周力Ft的方向。

提示

3.图示定轴轮系，已知z1=z3=25，z2=20，齿轮1的转速为450r/min，工作寿命为Lh=2000h。齿轮1为主动且转向不变，试问：

(1)齿轮2在工作过程中轮齿的接触应力和弯曲应力的循环特性系数r各为多少？ (2)齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数N2各为多少？

4.设计铣床中的一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=7.5kW,小齿轮主动,转速n1=1450r/min,齿数z1=26,z2=54,双向传动,工作寿命Lh=12000h。小齿轮对轴承非对称布置,轴的刚性较大,工作中受轻微冲击,7级制造精度。

5.设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=40kW，转速n1=2800r/min，传动比为3.2,工作寿命Lh=1000h,小齿轮作悬臂布置,工作情况系数为1.25。

6.设计由电动机驱动的闭式圆锥齿

机械设计之齿轮传动设计

齿轮传动设计

主要内容

1、齿轮传动的失效形式，各种失效的机理和特点，预防止措施及齿轮传动计算准则。 2、齿轮材料的基本要求，软齿面与硬齿面的常用热处理方法及材料选用原则。 3、齿轮传动的受力分析，计算载荷，各种载荷系数的物理意义与影响因素。

4、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算与齿根弯曲疲劳强度计算、斜齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动的计算特点。

5、齿轮传动设计中主要参数的选择原则及影响因索，各参数间的相互影响关系。

基本要求

1、掌握齿轮传动的失效形式(轮齿折断、点蚀、磨损、胶合、塑性变形)的特点、失效部位、失效机理、防止或减轻失效的惜施，以及针对不同失效形式的设计计算准则。 2、掌握选用齿轮材料的基本要求，软齿面与硬齿面的常用材料与热处理方法，合理地选

用齿轮的配对材料及热处理方法。

3、熟练掌握齿轮传动的受力分析方法。

4、理解齿轮计算中要用计算载荷而不用名义载荷的道理，了解四个载荷系数的物理意义及其影响因素，采取哪些措施可减小载荷系数。

5、掌握直齿圆柱齿轮的接触疲劳强度计算与齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据，以及力学模型、应力的类型与变化特性；掌握公式中各参数的意义

题 目 系 别 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师

摘要

齿轮传动的设计 机械工程系 车辆工程 141 周六圆 1608140134

陈丰

齿轮传动式机械中最重要的应用最广泛的一种传动形式，对齿轮传动的最基本要求是运转平稳且有足够的承载能力。齿轮传动具有承载能力大，效率高，允许速度高，尺寸紧凑寿命长等特点，因此传动系统中一般首先采用齿轮传动，并且齿轮机构可以用来传递在任意两轴间的运动和动力，是现代机器应用最广泛的一种机械传动机构。

1 传动装置总体设计

1.1设计任务书 1设计任务

设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱直齿齿轮减速器传动。 2 设计要求

（1）外形美观，结构合理，性能可靠，工艺性好； （2）多有图纸符合国家标准要求；

（3）按毕业设计（论文）要求完成相关资料整理装订工作。 3 原始数据

（1）运输带工作拉力 F=4KN （2）运输带工作速度V=2.0m/s

(3)输送带滚筒直径 D=450mm （4）传动效率??0.96 4工作条件

两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限10年，年工作300天。 1.2 确定传动

齿轮传动

一、选择题

7-1．对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为________。 A．轮齿疲劳折断 C．齿面疲劳点蚀

B．齿面磨损 D．齿面胶合

7-2．一般开式齿轮传动的主要失效形式是________。 A．轮齿疲劳折断 C．齿面疲劳点蚀

B．齿面磨损 D．齿面胶合

7-3．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为________。 A．轮齿疲劳折断 C．齿面疲劳点蚀

B．齿面磨损 D．齿面胶合

7-4．齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在________。 A．靠近齿顶处

B．靠近齿根处

D．节线附近的齿根一侧

C．节线附近的齿顶一侧

7-5．一对45钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用________的齿轮代替。 A．40Cr调质

B．适当增大模数m D．铸钢ZG310-570

C．45钢齿面高频淬火

7-6．设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使________。 A．大、小齿轮的硬度相等

B．小齿轮硬度高于大齿轮硬度 D．小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面

C．大齿轮硬度高于小齿轮硬度

齿轮传动练习题

一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）

1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是 。

A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断 D. 轮齿塑性变形 2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 。

A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断 3 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在 。

A. 跑合阶段 B. 稳定性磨损阶段 C. 剧烈磨损阶段 D. 齿面磨料磨损阶段 4 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 。

A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C. 只需按接触强度设计 D. 只需按弯曲强度设计

5 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z