第8篇 齿轮传动 3
第1章 概述 3
1 齿轮传动的分类和特点 3
1.1 分类 3
1.2 特点 3
2 齿轮传动类型选择的原则 3
3 常用符号 4
第2章 渐开线圆柱齿轮传动 10
1 渐开线圆柱齿轮基本齿廓和模数系列 10
2 渐开线圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 11
2.1 标准圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 11
2.1.1 外啮合标准圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 11
2.1.2 内啮合标准圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 11
2.2 变位圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 13
2.2.1 变位齿轮传动的特点与功用 13
2.2.2 外啮合圆柱齿轮传动的变位系数选择 14
2.2.3 内啮合圆柱齿轮传动的干涉及变位系数选择 16
2.2.4 外啮合变位圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 21
2.2.5 内啮合变位圆柱齿轮传动的几何尺寸计算 23
3 渐开线圆柱齿轮齿厚的测量与计算 30
3.1 齿厚测量方法的比较和应用 30
3.2 公法线长度 30
3.2.1 公法线长度计算公式 30
3.2.2 公法线长度数值表 31
3.3 分度圆弦齿厚 36
3.3.1 分度圆弦齿厚计算公式 36
3.3.2 分度圆弦齿厚数值表 37
3.4 固定弦齿厚 40
3.4.1 固定弦齿厚计算公式 40
3.4.2 固定弦齿厚数值表 41
3.5 量柱（球）测量跨距 42
3.5.1 量柱（球）测量跨距计算公式 42
3.5.2 量柱（球）测量跨距数值表 42
4 渐开线圆柱齿轮传动的设计计算 43
4.1 圆柱齿轮传动的作用力计算 43
4.2 主要参数的选择 43
4.3 主要尺寸的初步确定 44
4.4 齿面接触疲劳强度与齿根弯曲疲劳强度校核计算 45
4.5 齿轮传动设计与强度校核计算中各参数的确定 47
4.5.1 分度圆上的圆周力Ft 47
4.5.2 使用系数KA 47
4.5.3 动载系数KV 48
4.5.4 齿向载荷分布系数KHβ、KFβ 51
4.5.5 齿间载荷分配系数KHα、KFα 55
4.5.6 轮齿刚度c′、cγ 56
4.5.7 节点区域系数ZH 57
4.5.8 弹性系数ZE 58
4.5.9 接触强度计算的重合度系数Zε、螺旋角系数Zβ及重合度与螺旋角系数Zεβ 58
4.5.10 小齿轮及大齿轮单对齿啮合系数ZB、ZD 59
4.5.11 试验齿轮的接触疲劳极限σHlim 60
4.5.12 接触强度计算的寿命系数ZNT 60
4.5.13 润滑油膜影响系数ZL、ZV、ZR 63
4.5.14 工作硬化系数ZW 64
4.5.15 接触强度计算的尺寸系数ZX 64
4.5.16 最小安全系数SHmin、SFmin 65
4.5.17 齿形系数YF 65
4.5.18 应力修正系数YS 67
4.5.19 复合齿形系数YFS 68
4.5.20 抗弯强度计算的重合度系数Yε、螺旋角系数Yβ及重合度与螺旋角系数Yεβ 68
4.5.21 齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值σFE 69
4.5.22 抗弯强度计算的寿命系数YNT 70
4.5.23 抗弯强度计算的尺寸系数Yx 71
4.5.24 相对齿根圆角敏感系数YδrelT 72
4.5.25 相对齿根表面状况系数YRrelT 73
4.6 齿轮静强度校核计算 74
4.7 变动载荷作用下的齿轮强度校核计算 75
4.8 薄轮缘齿轮齿根弯曲应力 76
4.9 胶合承载能力校核计算 77
4.9.1 计算公式 77
4.9.2 计算中的有关数据及系数的确定 77
4.10 开式齿轮传动的计算特点 80
5 齿轮的材料 80
6 圆柱齿轮的结构 85
7 渐开线圆柱齿轮精度 90
7.1 齿轮偏差的定义和代号 90
7.2 精度等级及其选择 93
7.3 齿轮偏差计算公式和数值表 95
7.3.1 5级精度的齿轮偏差计算公式 95
7.3.2 齿轮偏差数值表 96
7.4 齿厚与侧隙 114
7.4.1 齿厚 114
7.4.2 关于侧隙的术语和定义 114
7.4.3 最小法向侧隙 115
7.4.4 齿厚的公差与偏差 116
7.4.5 公法线长度偏差 116
7.4.6 量柱（球）测量跨距偏差 116
7.5 齿轮坯的精度 117
7.6 齿面粗糙度 120
7.7 中心距公差 121
7.8 轴线平行度偏差 121
7.9 接触斑点 122
7.10 推荐检验项目 123
7.11 图样标注 123
8 齿轮修形和修缘 124
8.1 齿轮的弹性变形修形 124
8.1.1 齿廓弹性变形修形原理 124
8.1.2 齿向弹性变形修形原理 124
8.1.3 齿廓弹性变形计算 124
8.1.4 齿向弹性变形计算 125
8.1.5 齿廓弹性变形修形量的确定 126
8.1.6 齿向弹性变形修形量的确定 127
8.2 齿轮的热变形修形 127
8.2.1 齿轮的热变形机理 127
8.2.2 齿向的热变形修形量的确定 128
8.2.3 齿廓的热变形修形量的确定 129
8.3 考虑空间几何因素引起轮齿啮合歪斜的修形 129
8.4 齿轮的齿顶修缘 130
8.5 齿轮修形示例 131
9 渐开线圆柱齿轮传动设计计算示例及零件工作图 133
9.1 设计示例 133
9.2 渐开线圆柱齿轮工作图 135
第3章 圆弧齿轮传动 138
1 圆弧齿轮传动的类型、特点和应用 138
1.1 单圆弧齿轮传动 138
1.2 双圆弧齿轮传动 139
2 圆弧齿轮传动的啮合特性 140
2.1 单圆弧齿轮传动的啮合特性 140
2.2 双圆弧齿轮传动的啮合特性 140
2.2.1 同一工作齿面上两个同时接触点间的轴向距离qTA 140
2.2.2 多点啮合系数 141
2.2.3 多对齿啮合系数 141
2.2.4 齿宽b的确定 141
3 圆弧齿轮的基本齿廓及模数系列 142
3.1 单圆弧齿轮的基本齿廓 142
3.2 双圆弧齿轮的基本齿廓 142
3.3 圆弧齿轮的法向模数系列 143
4 圆弧齿轮传动的几何尺寸计算 143
5 圆弧齿轮传动基本参数的选择 146
5.1 齿数z和模数mn 146
5.2 重合度εβ 146
5.3 螺旋角β 147
5.4 齿宽系数φd、φa 147
6 圆弧齿轮的强度计算 147
6.1 圆弧齿轮传动的强度计算公式 147
6.2 各参数符号的意义及各系数的确定 149
7 圆弧圆柱齿轮的精度 154
7.1 误差的定义和代号 154
7.2 精度等级及其选择 154
7.3 侧隙 158
7.4 推荐的检验项目 158
7.5 图样标注 158
7.6 圆弧齿轮精度数值表 158
7.7 极限偏差及公差与齿轮几何参数的关系式 162
8 圆弧圆柱齿轮设计计算实例及零件工作图 163
8.1 设计计算实例 163
8.2 圆弧圆柱齿轮零件工作图 165
第4章 锥齿轮和准双曲面齿轮传动 167
1 概述 167
1.1 分类、特点和应用 167
1.2 基本齿制 168
1.3 模数 168
1.4 锥齿轮的变位 169
1.4.1 切向变位 169
1.4.2 径向变位（高变位） 170
2 锥齿轮传动的几何尺寸计算 170
2.1 直齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 170
2.2 斜齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 172
2.3 弧齿锥齿轮传动和零度弧齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 172
2.4 奥利康锥齿轮传动的几何尺寸计算 178
2.5 克林根贝尔格锥齿轮传动的几何尺寸计算 184
2.6 准双曲面齿轮传动的几何尺寸计算 190
3 锥齿轮传动的设计计算 197
3.1 轮齿受力分析 197
3.2 主要尺寸的初步确定 198
3.3 锥齿轮传动的疲劳强度校核计算 200
3.3.1 锥齿轮传动的当量齿轮参数计算 200
3.3.2 锥齿轮传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的校核计算公式 202
3.3.3 疲劳强度校核计算中参数的确定 203
3.3.3.1 通用系数 203
3.3.3.2 齿面接触应力σH的修正系数 204
3.3.3.3 齿面接触强度计算的极限应力σHlim和系数 205
3.3.3.4 齿根弯曲应力σF的修正系数 205
3.3.3.5 齿根弯曲强度计算的强度基本值σFE和系数 210
3.3.4 开式锥齿轮传动的强度计算 210
3.4 锥齿轮传动设计举例 210
4 锥齿轮的结构 217
5 锥齿轮的精度 218
5.1 术语和定义 218
5.2 精度等级 220
5.3 锥齿轮的检验组和公差 221
5.3.1 锥齿轮的检验组 221
5.3.2 锥齿轮的公差 221
5.4 锥齿轮副的检验和公差 221
5.4.1 齿轮副的检验项目 221
5.4.2 齿轮副的检验组 221
5.4.3 齿轮副的公差 222
5.5 锥齿轮副的侧隙 222
5.6 图样标注 222
5.7 应用示例 223
5.8 齿坯的要求 223
5.9 锥齿轮精度数值表 224
5.10 锥齿轮极限偏差及公差与齿轮几何参数的关系式 235
6 锥齿轮工作图例 236
第5章 蜗杆传动 239
1 概述 239
2 普通圆柱蜗杆传动 241
2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数 241
2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 244
2.3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 246
2.3.1 齿上受力分析和滑动速度计算 246
2.3.2 普通圆柱蜗杆传动的强度和刚度计算 247
2.3.3 蜗杆、蜗轮的材料和许用应力 247
2.3.4 蜗杆传动的效率和散热计算 248
2.4 提高圆柱蜗杆传动承载能力的方法 250
2.5 蜗杆、蜗轮的结构 251
2.6 普通圆柱蜗杆传动的设计实例 252
2.7 圆柱蜗杆、蜗轮的精度 254
2.7.1 术语定义和代号 255
2.7.2 精度等级 258
2.7.3 齿坯的要求 258
2.7.4 蜗杆、蜗轮的检验和公差 258
2.7.5 蜗杆传动副的检验和公差 258
2.7.6 蜗杆传动副的侧隙规定 258
2.7.7 工作图上的标注 259
2.7.8 装配图上的标注 259
2.7.9 公差数值表 260
2.7.10 误差与相关关系式 267
3 圆弧圆柱蜗杆传动 268
3.1 轴向圆弧齿圆柱蜗杆（ZC3）传动 268
3.1.1 基本齿廓 268
3.1.2 ZC3蜗杆传动的参数及其匹配 268
3.1.3 ZC3蜗杆传动的几何尺寸计算 270
3.1.4 ZC3蜗杆传动强度计算及其他 271
3.2 环面包络圆柱蜗杆（ZC1）传动 271
3.2.1 基本齿廓 271
3.2.2 ZC1蜗杆传动的参数及其匹配 271
3.2.3 ZC1蜗杆传动的几何尺寸计算 274
3.2.4 ZC1蜗杆传动承载能力计算 274
3.2.5 ZC1蜗杆传动设计实例 277
4 环面蜗杆传动 279
4.1 环面蜗杆的形成原理 279
4.1.1 直廓环面蜗杆（TSL型） 279
4.1.2 平面包络环面蜗杆 279
4.2 环面蜗杆的修形 279
4.2.1 直廓环面蜗杆的修形 279
4.2.2 平面二次包络环面蜗杆的修形 280
4.3 环面蜗杆传动的基本参数选择和几何尺寸计算 280
4.4 环面蜗杆传动承载能力计算 285
4.5 环面蜗杆传动设计计算例 286
4.6 环面蜗杆、蜗轮工作图 288
4.7 环面蜗杆、蜗轮的精度 291
4.7.1 直廓环面蜗杆、蜗轮精度 291
4.7.2 平面二次包络环面蜗杆、蜗轮精度 294
参考文献 299