齿轮参考分析和总结.docx
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表8-4齿轮的常用材料及其力学性能
材料 牌号 热处理 齿面硬度
强度极限
屈服极限
应用范围
o /MP σ /MP
优质碳素钢
正火
45 调质
表面淬火
169～
217HBS
217～255
HBS48～55HRC
b a
580
650
750
s a
290
360
450
低速轻载低速中载低速中载
高速中载或低速重载，冲击很小
50
正火
180～
220HBS
620
320
低速轻载
20Cr
渗碳淬火
56～62HRC
650
400
高速中载，
20CrMnTi
渗碳淬火
56～62HRC
1100
850
承受冲击
40Cr
调质
240～
260HBS
700
550
中速中载
高速中载，
合金钢
表面淬火
48～55HRC
900
650
无剧烈冲
击
42SiMn
调质
217～
269HBS
750
470
高速中载，无剧烈冲
表面淬火
45～55HRC
击
铸钢
ZG310～570
ZG340～
正火表面淬火
正火
160～
210HBS
40～50HRC
170～
230HBS
570
650
320
350
中速、中载、大直径
640
调质
240～
700
380
270HBS
QT600-2
220～
280HBS
600
低、中速轻
球墨铸铁
QT500-5
正火
147～
500
载，冲击很
小
241HBS
灰铸铁
HT200
HT300
人工时效
（低温退火）
170～
230HBS
200
300
低速轻载，冲击很小
187～
187～
235HBS
2.许用应力
齿轮的许用应力是根据试验齿轮的疲劳极限确定的，与齿轮材料和齿面硬度有关。齿面接触疲劳许用应力
???
H
?
?SHlim (8-16)
Hmin
齿根弯曲疲劳许用应力
???
F
?
?SFlim (8-17)
Fmin
式中：σHlim——试验齿轮材料的接触疲劳极限，MPa；由图8-29查取。
σFlim——齿轮的弯曲疲劳极限，MPa；由图8-30查取。如果齿轮双向长期工作（经常正、反转动的齿轮），
σFlim应取正常值的70％ 。
图8-29齿轮材料的接触疲劳强度极σHlim
Flim图8-30齿轮材料的弯曲疲劳强度极σ
Flim
S
Hmin
，SFmin——齿面接触疲劳强度的最小安全系数和齿根疲劳弯曲强度的最小安全系数。
和 的值查表 。
和 的值查表 。
Hmin Fmin
表8-5最小安全系数
安全系数
软齿面（≤350HBS）
硬齿面（350HBS）
重要传动、渗碳淬火齿轮或
S
Fmin
1.3～1.4
1.4～1.6
铸造齿轮
1.6～2.2
S
Hmin
1.0～1.1
1.1～1.2
1.3
齿轮精度等级的选择，应当根据齿轮的用途、使用条件、圆周速度和功率的大小，合理的确定齿轮的经济技术指标。
8.6.3渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
齿轮的受力分析和计算载荷
圆柱齿轮传动的受力分析。在计算齿轮强度时必须首先分析作用在齿轮上的力，如果忽略齿
轮齿面之间的摩擦力，在理想情况下，作用在齿面上的力是沿接触线均匀分布且垂直与齿面，常用集中力F表示，F称为法向力，由渐开线齿廓啮合特点（见8.2.2节）可知，在传动过程中F是沿啮合线
n n n
作用于齿面且保持方向不变。图8-31表示一直齿圆柱齿轮传动在节点C处的受力情况。不考虑摩擦力，
作用在齿面上的法向力F可分解为圆周力F和径向力F。
bb
b
b
c
a
F
n
?
F
F
F
?
c
F
n
r
a
t
r
F
C
t
C
d
d1
1
?
1
O
1
?
1
O
1
图8-41圆柱齿轮传动的受力分
(a)
(b)
图8-31直齿圆柱齿轮的受力分析
各力的计算公式为
2T
F? 1
t d
1
F ?F
r t
tan?
(8-18)
F
F ? t
2T
???1
n cos? d
1
cos?
式中：T1——为主动轮传递的扭矩，N·mm；
1d——主动轮分度圆直径,mm；
1
α——压力角。
如果小齿轮传递的功率为P(kW)，转速为n(r/min)，则
1 1
P
T?9.55?1061 (8-19)
1 n
1
计算载荷。上述受力分析是在理想的平稳工作条件下进行的，其载荷称为名义载荷。实际上，齿轮在工作时要受到多种因素的影响，所受载荷要比名义载荷大，为了使计算的齿轮受载情况尽量符合实际，引入载荷系数K，得到计算载荷
F=KF
nc n
式中K是载荷系数，其值查表8-6。
载荷特性工作机械原动机
载荷特性
工作机械
原动机
电动机汽轮