齒輪傳動(dòng)與渦輪蝸桿傳動(dòng)_課件

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1、第二篇第五章齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1第一節(jié)第一節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)。一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）傳動(dòng)效率高2）傳動(dòng)比恒定3）結(jié)構(gòu)緊湊4）工作可靠、壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)：1）制造、安裝精度要求較高2）不適于中心距較大兩軸間傳動(dòng)3）使用維護(hù)費(fèi)用較高4）精度低時(shí)、噪音、振動(dòng)較大二、齒輪傳動(dòng)的主要類型1、按傳動(dòng)軸相對(duì)位置平行軸齒輪傳動(dòng)相交軸齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)2、按工作條件開式——齒輪完全外露，易落入灰砂和雜物，不能保證良好的潤滑，輪齒易磨損，多用于低速、不重要的場(chǎng)合半開式——裝有簡(jiǎn)單的

2、防護(hù)罩，有時(shí)還把大齒輪部分浸入油池中，比開式傳動(dòng)潤滑好些，但仍不能嚴(yán)密防止灰砂及雜物的浸入，多用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械及簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備閉式——齒輪和軸承完全封閉在箱體內(nèi)，能保證良好的潤滑和較好的嚙合精度，應(yīng)用廣泛。多用于汽車、機(jī)床及航空發(fā)動(dòng)機(jī)等的齒輪傳動(dòng)中三、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)要求①功率傳動(dòng)——主要用來傳遞功率。強(qiáng)度要求②示數(shù)傳動(dòng)——主要用來傳遞準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。強(qiáng)度要求精度要求四、齒輪傳動(dòng)的基本要求齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求:1)傳動(dòng)平穩(wěn)2)承載能力高在齒輪設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和科研中，有關(guān)齒廓曲線、齒輪強(qiáng)度、制造精度、加工方

3、法以及熱處理工藝等，基本上都是圍繞這兩個(gè)基本要求進(jìn)行的第二節(jié)第二節(jié)常用材料和熱處理常用材料和熱處理一、對(duì)齒輪材料的基本要求1.齒面要硬,齒芯要韌2.易于加工及熱處理3.為了保證大、小齒輪有相同的使用壽命，小輪齒面硬度應(yīng)比大輪高30～50HBS┌軟齒面HBS≤350└硬齒面HBS＞350原因：1）小齒輪齒根強(qiáng)度較弱2）小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較多3)當(dāng)大小齒輪有較大硬度差時(shí)，較硬的小齒輪會(huì)對(duì)較軟的大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的作用，可提高大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度二、常用的齒輪材料1.鋼——含碳量為0.1％～0.6％→常用→

4、性能最好(可通過熱處理提高機(jī)械性能)⑴鍛鋼——鋼材經(jīng)鍛造,性能提高→最常用45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo(2)鑄鋼——耐磨性和強(qiáng)度均較好，承載能力稍低于鍛鋼，常用于尺寸較大(d>400～600mm)且不宜鍛造的場(chǎng)合。ZG310-570、ZG340-640成本高2.鑄鐵－用于開式、低速齒輪，強(qiáng)度差，易成型⑴灰口鑄鐵——HT200、HT300⑵球墨鑄鐵——QT500-73.非金屬材料——用于小功率、速度高、低噪音三、常用熱處理A、正火----批量小、單件生產(chǎn)、對(duì)傳動(dòng)尺寸沒有嚴(yán)格限制時(shí)，

5、常采用正火處理。B、調(diào)質(zhì)----得到的均是軟齒面(硬度≤350HBS)，常用于對(duì)尺寸和精度要求不高的傳動(dòng)。C、整體（表面）淬火----整體（表面）淬火后再低溫回火。常用材料為中碳鋼或中碳合金鋼。D、滲碳淬火----沖擊載荷較大的齒輪，宜采用滲碳淬火。常用材料有：低碳鋼或低碳合金鋼。E、表面氮化----得到的均是硬齒面(硬度＞350HBS)，常用于高速、重載、精密傳動(dòng)滲氮齒輪硬度高、變形小，適用于內(nèi)齒輪和難于磨削的齒輪。碳氮共滲：碳氮共滲工藝時(shí)間短，且有滲氮的優(yōu)點(diǎn)，可以代替滲碳淬火，其材料和滲碳淬火的相同。當(dāng)

6、兩齒輪材料相同時(shí)，采用不同的熱處理四、齒輪材料的選擇原則選擇齒輪材料主要考慮傳動(dòng)特點(diǎn)和工作條件：（小模數(shù)齒輪，應(yīng)用范圍決定材料）①為保持精度持久耐磨材料②要求重量輕鋁合金或非金屬材料③減小噪聲或防腐蝕非金屬材料④傳動(dòng)大功率硬度和強(qiáng)度較高的材料⑤抗腐蝕和高耐磨合金鋼⑥抗腐蝕性、防磁性和機(jī)械性能都好青銅或黃銅第三節(jié)齒輪傳動(dòng)受力分析第三節(jié)齒輪傳動(dòng)受力分析齒輪的受力分析是設(shè)計(jì)齒輪的基礎(chǔ)，同時(shí)，也可為設(shè)計(jì)軸及軸承提供初始條件。齒輪嚙合時(shí)，可看作是兩圓柱體的接觸，其半徑等于兩齒廓在嚙合點(diǎn)的曲率半徑，嚙合點(diǎn)由齒根向齒頂移

7、動(dòng)（主動(dòng)輪），疲勞損壞多發(fā)生在節(jié)點(diǎn)附近，且節(jié)點(diǎn)附近處一般只有一對(duì)輪齒受載，故受力分析在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí)計(jì)算。一、直齒圓柱齒輪受力分析受力分析步驟：①力的作用點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)；②輪齒間相互作用的法向力（總作用力）F沿嚙合線n指向工作齒面；③F分解為圓周力（切向n力）F、徑向力F、軸向tr力F。a一對(duì)直齒圓柱齒輪，若略去齒面間的摩擦力，輪齒節(jié)點(diǎn)處的法向力F可分解為兩對(duì)互相垂直的分力：切于分度圓上n的圓周力F、F和沿半徑方向的徑向力F、F。t1t2r1r21、各力的大小2TF=1td1F=FtanαrtF2TF=t=1ncos

8、αdcosα1PT=9.55×10611n1式中：T主動(dòng)齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩(N.mm)；1d主動(dòng)齒輪分度圓直徑(mm)；1α分度圓壓力角(°)；P主動(dòng)齒輪傳遞的功率(kW)；1n主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速(r/min)。1圓周力F的大小可直接由齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩確定，因此在進(jìn)行齒t輪受力分析時(shí)，總是將其它各力表示為F的函數(shù)。t2、各力的方向①圓周力F：主動(dòng)輪圓周力的方向與回轉(zhuǎn)方向相t反；從動(dòng)輪圓周力的方向與回轉(zhuǎn)方向相同。②徑向