1 / 73

机 械 原理及设计 （ Ⅱ ）

第十章 齿轮传动. 机 械 原理及设计 （ Ⅱ ）. 2014年11月18日. 第十章 齿轮传动. §10-1 概　述. §10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则. §10-3 齿轮材料及热处理. §10-4 直齿圆柱齿轮传动的载荷计算. §10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算. §10-6 直齿圆柱齿轮传动的主要参数选择和精度选择. §10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算. §10-8 标准圆锥齿轮传动的强度计算. §10-9 齿轮结构设计. §10-10 齿轮传动的润滑. §10-1 　概　述. 一．工作特点.

naida-koch
Download Presentation

机 械 原理及设计 （ Ⅱ ）

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第十章 齿轮传动 机 械 原理及设计（Ⅱ） 2014年11月18日

  2. 第十章 齿轮传动 §10-1 概　述 §10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则 §10-3 齿轮材料及热处理 §10-4 直齿圆柱齿轮传动的载荷计算 §10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-6直齿圆柱齿轮传动的主要参数选择和精度选择 §10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-8 标准圆锥齿轮传动的强度计算 §10-9 齿轮结构设计 §10-10 齿轮传动的润滑

  3. §10-1　概　述 一．工作特点 1．工作可靠，寿命长 2．承载能力高 ：数万千瓦 3．传动比i稳定：定传动比传动 4．结构紧凑 5．传动效率高 6．制造、安装、检验要求高

  4. (1)开式传动 (2)半开式传动 (3)闭式传动 ●硬齿面　　>350HB(或>38HRC) ●软齿面　　≤350HB(或≤38HRC) 二．分类 1．按润滑状况分 2．按齿线形状分 直齿、斜齿、曲线齿(人字齿) 3．按材料硬度分

  5. §10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则 一．失效形式 1．轮齿折断 原因：①疲劳折断：σF为变应力，应力集中。 　　　②过载折断：过载冲击或齿厚变薄。 现象：沿齿根部折断 有两种形式 F ①全齿折断 ②局部折断

  6. 措施：1·用大圆角及消除加工刀痕、提高表面质量措施：1·用大圆角及消除加工刀痕、提高表面质量 来减小应力集中， 2·使轮齿受载均匀，防止过载。 3·合理的热处理措施， 4·采用表层强化方法。 问题 σF为何种变应力？（考虑齿轮是否是惰轮）

  7. 2．齿面接触疲劳(点蚀)——闭式中多见 原因： σH为脉动循环变应力。 现象：靠近节线的齿根面产生麻点、麻坑。 有两种现象 ①收敛性点蚀 ②扩展性点蚀 措施： 提高表面硬度， 提高表面质量， 合适润滑措施， 使用粘度合适的润滑油 问题 ① σH为何种变应力？如何分析？ ②点蚀为什么首先发生在节线附近的齿根面上？

  8. 3．齿面胶合——闭式中多见 原因： ①高速重载下，热胶合 ②低速重载下，冷胶合 现象：沿轮齿面滑动方向形成沟痕，甚至咬死 措施： 提高表面硬度， 提高表面质量， 加强润滑措施， 加入极压添加剂， 采用抗胶合的润滑油。

  9. 4．齿面磨损——开式中多见 原因： ①跑合磨损（有益） 　　　 ②磨粒磨损（有害） 现象：失去渐开线齿形，齿侧变大， 严重时折断。 措施：提高表面硬度， 提高表面质量， 保持润滑油清洁， 将开式传动改为闭式传动。

  10. 5·塑性变形：齿面或齿体塑性变形 a．齿面塑性变形：滚压塑变、锤击塑变 ●滚压塑变 原因：塑性流动 现象： 失去渐开线齿形 主动轮上：节线处下凹 从动轮上：节线处上凸 措施：提高表面硬度， 提高表面质量， 使用粘度合适的润滑油， 加入极压添加剂。

  11. ●锤击塑变：过大的冲击而在齿面产生的沿接 触线方向的浅的沟槽。 b．齿体塑性变形（略） 齿面滚压塑变流动时， 为什么主动轮上发生节线处下凹，从动轮上发生节线处上凸？（摩擦力方向改变） 问题 总结 开式：　折断，磨损 闭式：　折断，点蚀，胶合

  12. 二．设计准则 σF≤[σ]F弯曲疲劳强度 σH≤[σ]H齿面接触疲劳强度 1．开式传动 ☆σF≤[σ]F 防折断 ☆增加(10%~20%)m(模数)来补偿因磨损引起的强度不足（防磨损定性计算）。 2．闭式传动 ★σF≤[σ]F防折断 ★σH≤[σ]H防点蚀

  13. §10-3　齿轮材料及热处理 两个问题： 　　 ① σF＝?σH =? 　　 ② [σ]F ＝?[σ]H =? 一．对齿轮材料的要求 “外硬”——齿面要硬 抗点蚀、抗磨损、 　　　　　　　　　 抗胶合、抗塑性流动 “内韧”——齿芯要韧　抗折断

  14. 二．常用材料及热处理 1．钢 (1)锻钢 软齿面(≤350HB)　如：45，40Cr正火或调质 　　　　热处理→切齿7级或8级） 硬齿面(>350HB)　如：45，40Cr　淬火 20Cr20CrMnTi　渗碳淬火 　　　→齿面硬化处理→精加工（4级或5级） (2)铸钢　如：ZG310~570（常化处理） 2．铸铁如：HT200~HT350、QT500-5等 3．非金属材料 如：夹布胶木、尼龙

  15. 三．齿面硬度匹配 1．软齿面传动时： HB小=HB大+(30~50) HB小> HB大　对大齿轮冷作硬化 2．硬齿面传动时：　 HB小≈HB大

  16. Ft (圆周力) Fn (法向力) Fr(径向力) r1 Fr Fn P Ft Ft Fn Fr α r2 §10-4 直齿圆柱齿轮传动的载荷计算 一．受力分析(不计摩擦力，取节点P) 1·力的大小 (标准安装时：=20o)

  17. 圆周力Ft：主动轮上：Ft1与运动方向相反(阻力)圆周力Ft：主动轮上：Ft1与运动方向相反(阻力) 　　 　从动轮上：Ft2与运动方向相同(驱动力) 径向力Fr： Fr1、Fr2均指向各自轮心 可见: 2·力的方向 问题 ①为什么要进行受力分析？ ②为什么要将Fn分解？ ③若啮合点不在节点P时，其受力情况如何？

  18. 二．计算载荷 Ftc=KFt 式中：K——载荷系数，且为 K＝KAKvKαKβ 1．使用系数KA：考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。

  19. 2．动载系数Kv（齿轮啮合误差，即pb1≠pb2） ①制造安装误差 a． pb1 < pb2 b． pb1 > pb2 ②啮合时受力变形 ③降低Kv的方法： a ．降低圆周速度 b．提高加工精度 c．采用齿顶修缘： pb1 < pb2修从动轮 pb1 > pb2修主动轮

  20. 3．齿间载荷分配系数Kα： 　　多对齿间分配（分配并不均匀） 4．齿向载荷分配系数Kβ：齿宽方向分配 ●降低Kβ的方法 ①合理的齿轮位置 ②合理的齿宽 ③提高齿轮轴、支承的刚度 ④鼓形修整

  21. Fnc Fnc Fnc §10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 一．齿根弯曲疲劳强度计算（防折断） 1．理论依据 假设：全部载荷均 作用于齿顶 危险截面： 图示A～B截面

  22. 2．强度条件

  23. 校核式 z=∞ z=25 设计式 z=10 ∴强度条件

  24. b——齿宽 Z1——小齿轮上的转矩 T1—— 小齿轮上的转矩 φd——齿宽系数　 φd＝b/d1 m——模数：应取标准值m≥(1.5~2)mm [σ]F——齿轮许用弯曲应力 YFa、Ysa与齿廓形状(如α、Z、x)有关， 而与齿的大小(m)无关。 结论 分析 Z(α、x)↑→(YFa ↓ Ysa ↑)↓→ σ F↓ ① T1、 Z1、 d1均指小齿轮的，不能用T2、 Z2、 d2代替 ②弯曲强度取决与m、b 说明

  25. r1 P N1 t t 二．齿面接触疲劳强度计算（防点蚀） 1．理论依据：以节点为计算点

  26. r1 P N1 t t 2．强度条件

  27. 校核式 设计式 ∴强度条件 说明 接触强度取决于齿轮直径d1 (或中心距a)和齿宽b

  28. 式中 三．许用应力

  29. 2 主动 3 1 对称循环的弯曲应力，其极限值为 脉动循环时的极限应力的70% 注意 问题 轮1、2、3的许用弯曲应力如何？

  30. 校核式 设计式 四．强度计算说明 1．弯曲强度公式

  31. 2．接触强度公式

  32. 3．设计方法（试算法） 初选Kt(=1.2~1.4)→求d1(或m)→求V →查K(KvKαKβ)→修正d1(或m)

  33. §10-6直齿圆柱齿轮传动的主要参数选择和精度选择§10-6直齿圆柱齿轮传动的主要参数选择和精度选择 一．主要参数选择 1．压力角α：规定标准压力角α =20o α↑→(YFa↓YSa↓)↓→σF↓→弯曲强度↑ α↑→ZH↓→σH↓→接触强度↑ 2．齿数z和模数m z↑(m↓)→①重合度↑→运转平稳 　　　　　②h↓→减少切削用量→节省材料 　　　　　③滑动系数↓→减少磨损和胶合 ④σF↑→弯曲强度↓

  34. 闭式　宜选齿数多些，以增加传动平稳性，一般z1=20~40闭式　宜选齿数多些，以增加传动平稳性，一般z1=20~40 ∴ 开式　宜选齿数少些，以增加抗磨损，抗折断能力， 　　　一般z=17~20（模数m增大，齿厚增大） b1=b+(5~10)mm b2=b 问题 模数m对弯曲强度如何影响？对接触强度又如何？ 3．齿宽系数φd φd大→b(=φdd1)↑→承载能力↑ φd过大→b↑↑→Kβ↑↑ ∴ φd应合理 b= φd d1（圆整）

  35. 精度等级 　1————→12 精度　　　高————→低 例：　7——6——6——GMGB179－83 上偏差 下偏差 Ⅰ组 Ⅱ组 Ⅲ组 二．精度选择 ★三种精度： ●运动精度(第Ⅰ组公差) ●工作平稳性精度(第Ⅱ组公差) ●接触精度(第Ⅲ组公差) ★齿侧间隙偏差：C——S14种

  36. Fr Fn Ft F' Fa(轴向力) §10-7　标准斜齿圆柱齿轮传动的 强度计算 一．受力分析 （不计摩擦力）

  37. 其中 1·力的大小

  38. Ft(同直齿轮) Fr(同直齿轮) 主动轮　左右手法则 Fa 从动轮 2·力的方向 旋向 ：主动轮：左（右） 　　 从动轮：右（左） 注意 ①左右手法则只适用于主动轮，应判断主动轮 ②作用力的位置应在啮合点处。

More Related