《齒輪傳動設(shè)計》PPT課件(I)

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1、第三章齒輪傳動齒輪傳動的特點優(yōu)點：傳遞功率和轉(zhuǎn)速適用范圍廣；具有穩(wěn)定的傳動比；效率高、結(jié)構(gòu)緊湊。缺點：制造成本較高；精度低時，噪聲和振動較大；不宜用于軸間距離較大的傳動。重點失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則受力分析（直齒、斜齒圓柱齒輪，錐齒輪）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度與齒面接觸疲勞強(qiáng)度的影響參數(shù)齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角對齒輪傳動的強(qiáng)度和平穩(wěn)性有什么影響？輪齒受力齒輪傳動閉式傳動開式傳動半開式傳動—封閉在箱體內(nèi)，潤滑條件好—外露，潤滑較差，易磨損—介于上兩者之間，有防護(hù)罩n1Fn1彎曲應(yīng)力變載荷力的作用點變化變彎矩變應(yīng)力齒面接觸應(yīng)力

2、§3-1齒輪傳動失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則一、失效形式1、輪齒折斷★疲勞折斷★過載折斷全齒折斷—常發(fā)生于齒寬較小的直齒輪局部折斷—常發(fā)生于齒寬較大的直齒輪，和斜齒輪措施：增大齒根圓角半徑、提高齒面精度、正變位、增大模數(shù)等2、齒面疲勞點蝕★點蝕常發(fā)生于閉式軟齒面（HBS≤350）傳動中★點蝕的形成與潤滑油的存在密切相關(guān)★點蝕常發(fā)生于偏向齒根的節(jié)線附近★開式傳動中一般不會出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象措施：提高齒面硬度和齒面質(zhì)量、增大直徑3、齒面膠合配對齒輪采用異種金屬時，其抗膠合能力比同種金屬強(qiáng)4、齒面磨損是開式傳動的主要失效形式5、齒

3、面塑性變形措施：提高齒面硬度，采用油性好的潤滑油措施：采用異種金屬、降低齒高、提高齒面硬度等措施：改善潤滑和密封條件二、齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則主要針對疲勞折斷和齒面點蝕這兩種失效形式齒根彎曲疲勞強(qiáng)度—齒輪抵抗輪齒疲勞折斷的能力齒面接觸疲勞強(qiáng)度—齒輪抵抗齒面疲勞點蝕的能力開式齒輪傳動按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計m，再將m增大10~15%，不校核齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計準(zhǔn)則一：閉式軟齒面（HBS≤350）傳動——齒面點蝕——按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。設(shè)計準(zhǔn)則二：閉式硬齒面（HBS>350）傳動——齒根彎曲疲勞折

4、斷——按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計，校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度?！?-2齒輪材料及其熱處理一、齒輪材料金屬材料45號鋼中碳合金鋼鑄鋼低碳合金鋼最常用，經(jīng)濟(jì)、貨源充足鑄鐵35SiMn、40MnB、40Cr等20Cr、20CrMnTi等ZG310-570、ZG340-640等HT350、QT600-3等非金屬材料尼龍、夾木膠布等選材時考慮：工作條件、載荷性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性、制造方法等齒輪毛坯鍛造—選可鍛材料；鑄造—選可鑄材料二、熱處理調(diào)質(zhì)正火表面淬火滲碳淬火表面氮化軟齒面。改善機(jī)械性能，增大強(qiáng)度和韌性硬齒面。接觸強(qiáng)度高、耐磨性好、

5、可抗沖擊配對齒輪均采用軟齒面時：小齒輪受載次數(shù)多，故材料應(yīng)選好些，熱處理硬度稍高于大齒輪（約20~50HBS）法向力：圓周力—§3-3直齒圓柱齒輪傳動的受力分析及計算載荷一、輪齒受力分析條件：標(biāo)準(zhǔn)齒輪并忽略齒面間的摩擦力受力圖小齒輪基圓直徑mm小齒輪轉(zhuǎn)矩N.m徑向力—法向力—小齒輪分度圓直徑分度圓壓力角注意：下標(biāo)“1”表示主動輪下標(biāo)“2”表示從動輪21各力關(guān)系：各力方向：Ft1與主動輪回轉(zhuǎn)方向相反Ft2與從動輪回轉(zhuǎn)方向相同F(xiàn)r1、Fr2分別指向各自齒輪的輪心例：n2n1Fr2Fr1Ft1Ft2n1n2注意：各

6、力應(yīng)畫在嚙合點上！二、計算載荷FncFnc=KFn=KFt/cosα載荷系數(shù)K=KAKvKαKβKA—使用系數(shù)Kv—動載系數(shù)Kα—齒間載荷分配系數(shù)Kβ—齒向載荷分布系數(shù)影響因素：1）外部附加動載荷—原動機(jī)、工作機(jī)的性能2）內(nèi)部附加動載荷—加工誤差引起基節(jié)不等3）各對齒載荷分配不均—彈性變形、制造誤差4）載荷沿齒寬分布不均—變形及制造安裝誤差近似取：K=1.3~1.7原動機(jī)為電動機(jī)、汽輪機(jī)齒輪對稱布置齒輪制造精度高斜齒輪傳動K取小值原動機(jī)為單缸內(nèi)燃機(jī)開式齒輪傳動齒輪速度高K取大值§3-4直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計

7、算齒輪承載能力計算標(biāo)準(zhǔn)：英國國家標(biāo)準(zhǔn)BS436德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN3990美國齒輪制造者協(xié)會AGMA標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO齒輪標(biāo)準(zhǔn)中國齒輪承載能力計算國家標(biāo)準(zhǔn)3480-83基本理論：齒面接觸強(qiáng)度—以赫茲（Hertz）公式為依據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度—以路易士（Lewis）公式為依據(jù)一、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算輪齒受載后，相當(dāng)于懸臂梁故齒根部分彎曲應(yīng)力最大，是危險截面Fn為防止輪齒折斷，必須保證：σF≤σFP危險截面彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力假設(shè)：全部載荷由一對輪齒承擔(dān)，并忽略摩擦力載荷作用于齒頂時的受力分析：水平分力—F1=Fn

8、cosαF垂直分力—F2=FnsinαF齒頂載荷作用角——引起彎曲應(yīng)力——引起壓應(yīng)力（忽略不計）危險截面的具體位置在哪？常用30°切線法確定危險截面位置齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算以受拉邊為計算依據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件：力臂為hF，齒根厚為sF彎矩：M=F1·hF=FncosαF·hFK抗彎截面系數(shù)：W=b·sF2/6（矩形截面）齒寬Fn=Ft/cosα分子、分母同除以m2令其為齒形系數(shù)—YFa彎曲應(yīng)力：齒