《江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件10齒輪傳動(dòng)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《江蘇大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件10齒輪傳動(dòng)（73頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2021年 4月 26日機(jī) 械 原 理 及 設(shè) 計(jì)（ ） 第 十 章 齒 輪 傳 動(dòng) 一工作特點(diǎn)1工作可靠，壽命長(zhǎng)2承載能力高 ：數(shù)萬(wàn)千瓦3傳動(dòng)比i穩(wěn)定：定傳動(dòng)比傳動(dòng)4結(jié)構(gòu)緊湊5傳動(dòng)效率高6制造、安裝、檢驗(yàn)要求高 10-1 概 述 2按齒線形狀分直齒、斜齒、曲線齒(人字齒)3按材料硬度分二分類1按潤(rùn)滑狀況分(1)開(kāi)式傳動(dòng)(2)半開(kāi)式傳動(dòng)(3)閉式傳動(dòng)硬齒面350HB(或38HRC)軟齒面350HB(或38HRC) 一失效形式1輪齒折斷原因：疲勞折斷：F為變應(yīng)力，應(yīng)力集中。過(guò)載折斷：過(guò)載沖擊或齒厚變薄。全齒折斷局部折斷F現(xiàn)象：沿齒根部折斷 有兩種形式 10-2 齒 輪 傳 動(dòng) 的 失 效 形 式

2、 和 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則 F為何種變應(yīng)力？（考慮齒輪是否是惰輪）措施：1用大圓角及消除加工刀痕、提高表面質(zhì)量 來(lái)減小應(yīng)力集中， 2使輪齒受載均勻，防止過(guò)載。 3合理的熱處理措施， 4采用表層強(qiáng)化方法。問(wèn)題 2齒面接觸疲勞(點(diǎn)蝕)閉式中多見(jiàn)原因： H為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。有兩種現(xiàn)象收斂性點(diǎn)蝕擴(kuò)展性點(diǎn)蝕措施：提高表面硬度，提高表面質(zhì)量，合適潤(rùn)滑措施，使用粘度合適的潤(rùn)滑油 H為何種變應(yīng)力？如何分析？ 點(diǎn)蝕為什么首先發(fā)生在節(jié)線附近的齒根面上？ 現(xiàn)象：靠近節(jié)線的齒根面產(chǎn)生麻點(diǎn)、麻坑。問(wèn)題 3齒面膠合閉式中多見(jiàn)現(xiàn)象：沿輪齒面滑動(dòng)方向形成溝痕，甚至咬死措施：提高表面硬度，提高表面質(zhì)量，加強(qiáng)潤(rùn)滑措施，加入極壓添加劑，

3、采用抗膠合的潤(rùn)滑油。原因： 高速重載下，熱膠合 低速重載下，冷膠合 4齒面磨損開(kāi)式中多見(jiàn)原因： 跑合磨損（有益） 磨粒磨損（有害）現(xiàn)象：失去漸開(kāi)線齒形，齒側(cè)變大， 嚴(yán)重時(shí)折斷。措施：提高表面硬度， 提高表面質(zhì)量， 保持潤(rùn)滑油清潔， 將開(kāi)式傳動(dòng)改為閉式傳動(dòng)。 a齒面塑性變形：滾壓塑變、錘擊塑變?cè)颍核苄粤鲃?dòng)現(xiàn)象：失去漸開(kāi)線齒形主動(dòng)輪上：節(jié)線處下凹從動(dòng)輪上：節(jié)線處上凸5塑性變形：齒面或齒體塑性變形滾壓塑變措施：提高表面硬度， 提高表面質(zhì)量， 使用粘度合適的潤(rùn)滑油， 加入極壓添加劑。 齒面滾壓塑變流動(dòng)時(shí)，為什么主動(dòng)輪上發(fā)生節(jié)線處下凹，從動(dòng)輪上發(fā)生節(jié)線處上凸？（摩擦力方向改變）錘擊塑變：過(guò)大的沖擊而在

4、齒面產(chǎn)生的沿接 觸線方向的淺的溝槽。b齒體塑性變形（略）問(wèn)題總結(jié) 二設(shè)計(jì)準(zhǔn)則FF 彎曲疲勞強(qiáng)度HH齒面接觸疲勞強(qiáng)度1開(kāi)式傳動(dòng)FF 防折斷增加(10%20%)m(模數(shù))來(lái)補(bǔ)償因磨損引起的強(qiáng)度不足（防磨損定性計(jì)算）。2閉式傳動(dòng)FF 防折斷 HH防點(diǎn)蝕 兩個(gè)問(wèn)題： F ? H =? F ? H =?一對(duì)齒輪材料的要求“外硬”齒面要硬 抗點(diǎn)蝕、抗磨損、 抗膠合、抗塑性流動(dòng)“內(nèi)韌”齒芯要韌抗折斷 10-3 齒 輪 材 料 及 熱 處 理 二常用材料及熱處理1鋼(1)鍛鋼軟齒面(350HB)如：45，40Cr正火或調(diào)質(zhì) 熱處理切齒7級(jí)或8級(jí)）硬齒面(350HB)如：45，40Cr淬火20Cr20CrMnT

5、i滲碳淬火齒面硬化處理精加工（4級(jí)或5級(jí)）(2)鑄鋼如：ZG310570（?；幚恚?鑄鐵如：HT200HT350、QT500-5等3非金屬材料 如：夾布膠木、尼龍 三齒面硬度匹配1軟齒面?zhèn)鲃?dòng)時(shí)： HB小=HB大+(3050) HB小 HB大對(duì)大齒輪冷作硬化2硬齒面?zhèn)鲃?dòng)時(shí)： HB小HB大 Fn (法向力) Ft (圓周力)Fr (徑向力)1力的大小(標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)：=20o) P Fr FnFtFt FrFn r2r1mmNnP1055.9T cosFF tgFF dT2F 1161 tn tr 11t 其中 一受力分析(不計(jì)摩擦力，取節(jié)點(diǎn)P) 10-4 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) 的 載 荷

6、 計(jì) 算 2力的方向圓周力Ft：主動(dòng)輪上：Ft1與運(yùn)動(dòng)方向相反(阻力) 從動(dòng)輪上：Ft2與運(yùn)動(dòng)方向相同(驅(qū)動(dòng)力)徑向力Fr： Fr1、Fr2均指向各自輪心可見(jiàn): 2t1t 2r1r FF FF 為什么要進(jìn)行受力分析？為什么要將Fn分解？若嚙合點(diǎn)不在節(jié)點(diǎn)P時(shí)，其受力情況如何？問(wèn)題 二計(jì)算載荷Ftc=KFt式中：K 載荷系數(shù)，且為KK AK vK K 1使用系數(shù)K A：考慮齒輪嚙合時(shí)外部因素引起的附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)。 2動(dòng)載系數(shù)K v（齒輪嚙合誤差，即pb1pb2）制造安裝誤差a pb1 pb2降低K v的方法：a 降低圓周速度 b提高加工精度c采用： p b1 pb2修主動(dòng)輪嚙合時(shí)受力變形 4

7、齒向載荷分配系數(shù)K：齒寬方向分配降低K 的方法合理的齒輪位置合理的齒寬提高齒輪軸、支承的剛度3齒間載荷分配系數(shù)K ：多對(duì)齒間分配（分配并不均勻） 1理論依據(jù)危險(xiǎn)截面：圖示AB截面FncFnc Fnc假設(shè)：全部載荷均 作用于齒頂一齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算（防折斷） 10-5 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 2強(qiáng)度條件 saFatFtt nccF YYbmKFmSmhbmKF S hbKF bS hFWM coscos6 coscos6 61cos22 2 強(qiáng)度條件 3 FsaFa2 1d 1 FsaFatF YYzKT2m YYbmKF 校核式設(shè)計(jì)式z=z=25z=10無(wú)

8、量綱應(yīng)力修正系數(shù)無(wú)量綱齒形系數(shù)式中 Fs 2FaFaY cosmS cos)mh(6YY Z(、x)(YFa Ysa ) FYFa、Ysa與齒廓形狀(如、Z、x)有關(guān)，而與齒的大小(m)無(wú)關(guān)。 T1、 Z1 、 d1均指小齒輪的，不能用T2、 Z2、 d2代替彎曲強(qiáng)度取決與m、b說(shuō)明結(jié)論分析b 齒寬Z1 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩d 齒寬系數(shù) d b/d1m 模數(shù)：應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值m(1.52)mmF 齒輪許用彎曲應(yīng)力 二齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（防點(diǎn)蝕）1理論依據(jù)：以節(jié)點(diǎn)為計(jì)算點(diǎn)r1N 1 tt P HH 2 221 21 21caHF BE1E1 11F 赫茲公式 2強(qiáng)度條件r1N1 tt

9、P EH1t E1tH ttcnc 121 12 222 111 ZZu 1ubdKF Zu 1usind 2cosbKF cosKFcosFF u 1usind 21 sin2dPN sin2dPN 強(qiáng)度條件 3 211 1 12 1 HEHd HEHtH ZZuuKTd ZZuubdKF 校核式設(shè)計(jì)式說(shuō)明接觸強(qiáng)度取決于齒輪直徑d1(或中心距a)和齒寬b 其它各參數(shù)意義同前齒輪許用接觸應(yīng)力增速時(shí)減速時(shí)小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比關(guān)與兩齒輪材料的匹配有彈性系數(shù)的影響表示節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)時(shí)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)式中 H 12 2 2211 21EE H HoHH i1uiu 1ZZuu E1E1 1ZZ 5

10、.2Z20sincos 2ZZ 三許用應(yīng)力式中 5.125.1S1SS njL60NNNKK YYs/m10v mm5010b20mm53m: %1 FH hm 0NN STSTlimFF olim 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)壽命系數(shù)為應(yīng)力校正系數(shù)實(shí)驗(yàn)條件時(shí)的齒輪疲勞極限失效概率為 SK limN H limHHNH F FEFNF SK SK 對(duì)稱循環(huán)的彎曲應(yīng)力，其極限值為脈動(dòng)循環(huán)時(shí)的極限應(yīng)力的70%輪1、2、3的許用彎曲應(yīng)力如何？7.0 FEFE 脈對(duì) 1 2 3主動(dòng)注意問(wèn)題 四強(qiáng)度計(jì)算說(shuō)明1彎曲強(qiáng)度公式 SaFa FtSaFa F FSaFatF YYbmKFYY YYbmKF 3 FsaFa21

11、d 1 FsaFatF YYzKT2m YYbmKF 校核式設(shè)計(jì)式 m YYzzzb YY YY YYYYa YYYY FF FSaFaFF SaFa SaFaFF FSaFaSaFaF SaFaF SaFa F1 ,. ?. 21 )(2)(1 11 2212 222111 應(yīng)力性質(zhì)有關(guān)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)硬度與材料時(shí)求，若已知小者代入計(jì)算以大小 2接觸強(qiáng)度公式 1HH H 2H1H d1 , 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)硬度與材料小者代入計(jì)算以 3 2HEHd 11 HEH1tH ZZu 1uKT2d ZZu 1ubdKF 3設(shè)計(jì)方法（試算法）初選K t(=1.21.4)求d1(或m)求V查K (K vK K

12、 )修正d1(或m) 3 tt 3 tt11 KKmm KKdd 一主要參數(shù)選擇1壓力角：規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力角 =20o(YFaYSa)F彎曲強(qiáng)度ZHH接觸強(qiáng)度2齒數(shù)z和模數(shù)mz(m)重合度運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)h減少切削用量節(jié)省材料滑動(dòng)系數(shù)減少磨損和膠合F彎曲強(qiáng)度 10-6直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) 的 主 要 參 數(shù) 選 擇 和 精 度選 擇 閉式宜選齒數(shù)多些，以增加傳動(dòng)平穩(wěn)性，一般z1=2040開(kāi)式宜選齒數(shù)少些，以增加抗磨損，抗折斷能力，一般z=1720（模數(shù)m增大，齒厚增大）模數(shù)m對(duì)彎曲強(qiáng)度如何影響？對(duì)接觸強(qiáng)度又如何？3齒寬系數(shù)dd大b(=dd1)承載能力d過(guò)大bK d應(yīng)合理b= d d1（圓整）b1

13、=b+(510)mmb 2=b問(wèn)題 二精度選擇精度等級(jí) 112精度高低三種精度：運(yùn)動(dòng)精度(第組公差)工作平穩(wěn)性精度(第組公差)接觸精度(第組公差)齒側(cè)間隙偏差：CS14種例：766GMGB17983 上偏差下偏差組組組 Fn FrF FtFa(軸向力)一受力分析 （不計(jì)摩擦力） 標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪on 1n1 161 20cos zmd nP1055.9T 其中1力的大小 coscos FF tgFF costgFtgFF dT2F n tn ta ntttr 11t 2力的方向旋向 ：主動(dòng)輪：左（右） 從動(dòng)輪：右（左）Ft(同直齒輪)Fr(同直齒輪)Fa主動(dòng)輪左右手法則從動(dòng)輪 1a2a FF 左右手

14、法則只適用于，應(yīng)判斷主動(dòng)輪作用力的位置應(yīng)在嚙合點(diǎn)處。注意 如圖，標(biāo)出各分力方向例題Fr1Fr2Fa1 Fa2 Ft1Ft2 O1O2主動(dòng)N1Ft2 Ft1N1 二強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)：1按當(dāng)量直齒圓柱齒輪計(jì)算:法向齒形2接觸線為傾斜的：接觸線長(zhǎng)bcosbL 彎曲：計(jì)入螺旋角系數(shù)Y(1) 2HH 2H1HH 23.1 2 二者取小者3重合度大直齒輪 斜齒輪 r=+接觸： 三強(qiáng)度計(jì)算公式1彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式 設(shè)計(jì)式校核式斜齒輪直齒輪 FSaFadn FSaFan tF FSaFatF YYYzKTm YYYbmKF YYbmKF 21 21cos2 端面重合度一般軸承受力軸傳動(dòng)平穩(wěn)性好螺旋角查由螺旋角影響系

15、數(shù)查由應(yīng)力校正系數(shù) 查由齒形系數(shù)載荷系數(shù) ooa 1dn 3VSa 3VFa VA208 ,F tgz318.0msinbY coszzY coszzY KKKKKK式中： 2接觸強(qiáng)度公式 設(shè)計(jì)式校核式斜齒輪直齒輪 3 2HEHd 11 H1 tEHH H1tEHH ZZu1uKT2d u1ubdKFZZ u1ubdKFZZ 許用接觸應(yīng)力區(qū)域系數(shù)式中 H tt bHH cossin cos2ZZ 四小結(jié)斜齒輪比直齒輪強(qiáng)度高，傳動(dòng)平穩(wěn)，常置于斜齒輪幾何參數(shù)與直齒輪之處： cos2 zzma cosmmcos zmd 20m 21n ntn onn 標(biāo)準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn)值 一受力分析（不計(jì)摩擦力）Fn F

16、tF FrFa 10-8 標(biāo) 準(zhǔn) 圓 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 1力的大小平均分度圓半徑式中 1mtn ta tr 1m1t dcosFF sintgFF costgFF dT2F 2力的方向Fa ：均沿各自軸線方向指向大端FtFr同直齒輪作用力與反作用力關(guān)系 2a12r1a2t1t FFrFFFF 2r2t1t1a 2a2t1t1r o21 FcostgFsintgFF FsintgFcostgFF 90 如圖畫(huà)出各齒輪上的分力方向例題N1 1 2Ft1 Fr1 Fr2Ft2Fa2Fa1 二強(qiáng)度計(jì)算：按的計(jì)算1彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式 3 FSaFa2212RR 1 FSaFamtF

17、YY1uz5.01 KT4m YYbmKF 3135.025.0 Rb 5.01mmm 1KK5.1K 100060 ndVK KKKKKK RR RR Rmm HbeHF 11mmV FFvA 常用齒寬系數(shù)平均模數(shù)及低一級(jí)精度查按載荷系數(shù)式中：查按齒形系數(shù)查按齒形系數(shù)齒數(shù)比錐距標(biāo)準(zhǔn)值大端模數(shù) coszzY coszzY tgtg1ddzzuu 2 1u2dRRm vSa vFa 211221 21 2接觸強(qiáng)度公式 2 HE2RR 11 H312RR 1EHH Zu5.01 KT92.2d ud5.01 KT4ZZ beHHH K5.1K 1K 式中三小結(jié)大錐齒輪加工困難，常放于高速級(jí) 整體式e2mt 或 e1.6m， 10-9 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)套裝式實(shí)心體腹板式孔板式輪幅式 一潤(rùn)滑方式浸油，噴油二潤(rùn)滑劑選擇高速輕載選粘度小的低速重載選粘度大的 10-10 齒 輪 傳 動(dòng) 的 潤(rùn) 滑 本 章 結(jié) 束 謝 謝 大 家 ！謝 謝 大 家 ！