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文檔簡介
1、一、失效形式1、輪齒折斷2、齒面磨料磨損3、齒面疲勞點(diǎn)蝕4、齒面膠合二、計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動1 輪齒折斷輪齒折斷產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因: : 齒根彎曲應(yīng)力大齒根彎曲應(yīng)力大 齒根應(yīng)力集中齒根應(yīng)力集中折斷類型折斷類型: : 疲勞折斷疲勞折斷反復(fù)應(yīng)力反復(fù)應(yīng)力疲勞裂紋疲勞裂紋輪齒疲勞折斷輪齒疲勞折斷 突然折斷突然折斷齒輪為脆性材料時,受到過載或沖擊時齒輪為脆性材料時,受到過載或沖擊時產(chǎn)生產(chǎn)生 變形折斷變形折斷制造或安裝不準(zhǔn)確,以及軸的變形引起制造或安裝不準(zhǔn)確,以及軸的變形引起發(fā)生部位:發(fā)生部位: 輪齒根部輪齒根部( (全齒折斷全齒折斷) )、缺角、缺角( (斜齒輪局部折斷斜齒輪局部折斷) )機(jī)械設(shè)
2、計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動采取措施采取措施: : 增大齒根過渡圓角、消除加工倒痕增大齒根過渡圓角、消除加工倒痕減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中 增大軸及支承的剛性增大軸及支承的剛性受載均勻受載均勻 合適熱處理合適熱處理齒芯具有足夠韌性、表面強(qiáng)化齒芯具有足夠韌性、表面強(qiáng)化Fn2 、齒面疲勞點(diǎn)蝕、齒面疲勞點(diǎn)蝕產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因: : 輪齒在節(jié)圓附近一對齒受力,輪齒在節(jié)圓附近一對齒受力,載荷大載荷大 滑動速度低形成油膜條件差滑動速度低形成油膜條件差 接觸疲勞產(chǎn)生麻點(diǎn)接觸疲勞產(chǎn)生麻點(diǎn) 發(fā)生部位:發(fā)生部位: 偏向齒根的節(jié)線附近偏向齒根的節(jié)線附近 閉式齒輪傳動的主要破壞形式閉式齒輪傳動的主要破壞形式 開式傳動中一般不會出現(xiàn)點(diǎn)
3、蝕開式傳動中一般不會出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象現(xiàn)象機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動采取措施采取措施: : 提高材料硬度提高材料硬度增強(qiáng)抗點(diǎn)蝕能力增強(qiáng)抗點(diǎn)蝕能力 合理選擇潤滑油合理選擇潤滑油防止防止裂紋擴(kuò)展裂紋擴(kuò)展3、 齒面磨料磨損齒面磨料磨損發(fā)生機(jī)理:發(fā)生機(jī)理: 磨料磨料( (沙粒、鐵屑等沙粒、鐵屑等) )進(jìn)入嚙合進(jìn)入嚙合區(qū)區(qū)齒面磨損齒面磨損 齒形破壞齒形破壞 齒根減?。ǜ繃?yán)重)齒根減薄(根部嚴(yán)重)斷齒斷齒發(fā)生部位:發(fā)生部位:齒面齒面發(fā)生狀況:發(fā)生狀況: 開式齒輪傳動的主要失效形式開式齒輪傳動的主要失效形式機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動采取措施采取措施: : 加強(qiáng)潤滑加強(qiáng)潤滑 開式改閉式傳動開式改閉式傳動4 齒面膠合齒面膠
4、合產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因: : 高速重載;散熱不良;高速重載;散熱不良; 滑動速度大;齒面粘連后撕脫滑動速度大;齒面粘連后撕脫 發(fā)生部位:發(fā)生部位: 沿運(yùn)動方向撕裂沿運(yùn)動方向撕裂機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動采取措施采取措施: : 減小模數(shù),降低齒高減小模數(shù),降低齒高 抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油 材料的硬度及配對材料的硬度及配對 防齒面點(diǎn)蝕防齒面點(diǎn)蝕齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算求尺寸求尺寸d d或或a a 限制接觸應(yīng)力限制接觸應(yīng)力 防輪齒折斷防輪齒折斷齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算求模數(shù)求模數(shù) 限制彎曲應(yīng)力限制彎曲應(yīng)力機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動閉式閉式軟軟齒面齒面以保證以保證
5、接觸接觸疲勞強(qiáng)度為主疲勞強(qiáng)度為主閉式閉式硬硬齒面齒面 以保證以保證彎曲彎曲疲勞強(qiáng)度為主疲勞強(qiáng)度為主開式傳動開式傳動 以保證彎曲疲勞強(qiáng)度為準(zhǔn)則以保證彎曲疲勞強(qiáng)度為準(zhǔn)則二、計(jì)算準(zhǔn)則二、計(jì)算準(zhǔn)則輪齒材料的基本要求:輪齒材料的基本要求:齒面要硬,齒芯要韌齒面要硬,齒芯要韌機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動鍛鋼鍛鋼-(中低碳鋼、合金鋼)(中低碳鋼、合金鋼) 齒表面硬度齒表面硬度大齒輪大齒輪25-50HBS 常用材料:常用材料:45,35SiMn, 40Cr,35CrMn.v鑄鋼鑄鋼熱處理:正火,回火熱處理:正火,回火材料:材料:ZG310-570,ZG340-640應(yīng)用:大尺寸齒輪(應(yīng)用:大尺寸齒輪(400-600
6、)齒表面硬度齒表面硬度350HBS的齒輪的齒輪熱處理:淬火熱處理:淬火,表面淬火表面淬火-40-60HRC常用材料:常用材料:45,35SiMn, 40Cr, 20CrMnTiv鑄鐵鑄鐵材料:材料:HT200,HT300,QT500-7應(yīng)用:開式、低速、無沖擊場合應(yīng)用:開式、低速、無沖擊場合v非金屬材料非金屬材料v材料:布(木)質(zhì)塑料、尼龍材料:布(木)質(zhì)塑料、尼龍v應(yīng)用:高速、輕載、要求噪聲低應(yīng)用:高速、輕載、要求噪聲低1、作用力的分析2、輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動 簡化:簡化:計(jì)算輪齒的彎曲強(qiáng)度時,可計(jì)算輪齒的彎曲強(qiáng)度時,可將輪齒看作一個懸臂梁。且認(rèn)為只將輪齒看作一個懸臂
7、梁。且認(rèn)為只有一對輪齒傳遞全部載荷有一對輪齒傳遞全部載荷 輪齒的疲勞折斷與彎曲疲勞強(qiáng)度有輪齒的疲勞折斷與彎曲疲勞強(qiáng)度有關(guān)關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動 法向力可以分解為兩個分法向力可以分解為兩個分力:力: 彎曲分力彎曲分力 FH = Fn cos 壓縮分力壓縮分力 Fv = Fn sin 一、作用力的分析一、作用力的分析FHFVFnFnFn s s1 1l l 危險(xiǎn)剖面的彎曲應(yīng)力為:危險(xiǎn)剖面的彎曲應(yīng)力為:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動校核公式:校核公式:設(shè)計(jì)公式:設(shè)計(jì)公式:一、輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 注意:注意:1 1 齒寬系數(shù)、齒數(shù)齒寬系數(shù)、齒數(shù)z1 12 2 許用彎曲應(yīng)力許用彎
8、曲應(yīng)力 F 3 3 F 的取值的取值: : min( ( F 1 1/ /YF1, F 2 2/ /YF2)FtnFYbmFbslFWM 21cos6 YF為齒形系數(shù),只與齒形有關(guān),為齒形系數(shù),只與齒形有關(guān),即與壓力角、齒頂高系數(shù)、齒數(shù)有即與壓力角、齒頂高系數(shù)、齒數(shù)有關(guān),而與模數(shù)無關(guān)。關(guān),而與模數(shù)無關(guān)。 cos)(cos)(621msmlYF MPambzYKTmbdYKTFFFF2221111 mmizYKTmFaF3211)1(4 假設(shè):單對齒嚙合,力作用在假設(shè):單對齒嚙合,力作用在節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)P,不計(jì),不計(jì)Ff 輪齒間的總壓力輪齒間的總壓力法向力法向力Fn, 沿沿嚙合線指向齒面嚙合線指向齒面
9、1 、Fn 的分解:的分解: 圓周力圓周力Ft、徑向力、徑向力Fr 圓周力圓周力Ft:沿節(jié)圓切線方向指向沿節(jié)圓切線方向指向齒面齒面 徑向力徑向力Fr:沿半徑方向指向輪心沿半徑方向指向輪心機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動2 、作用力的大?。?、作用力的大?。?Ft2T1/d1 FrFttan 二、二、 受力分析受力分析FnFrFt T1 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩, mmd1 小齒輪節(jié)圓直徑小齒輪節(jié)圓直徑, mm 嚙合角嚙合角 輪齒齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算近似以節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)輪齒齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算近似以節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn) 有曲率的齒廓接觸點(diǎn)有曲率的齒廓接觸點(diǎn)接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力赫茲公式赫茲公式 校核公式:校核公式:機(jī)械
10、設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動設(shè)計(jì)公式:設(shè)計(jì)公式:二、輪齒的二、輪齒的接觸接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算疲勞強(qiáng)度計(jì)算MPaiibKTaHH)1(33531 mmiKTiaHa321)1(48 由式可知,當(dāng)齒輪的材料、傳動比及齒寬系數(shù)一定時,由由式可知,當(dāng)齒輪的材料、傳動比及齒寬系數(shù)一定時,由輪齒表面接觸強(qiáng)度所決定的承載能力,僅與中心距有關(guān)輪齒表面接觸強(qiáng)度所決定的承載能力,僅與中心距有關(guān),即中心距越大,承載能力越強(qiáng),相應(yīng)實(shí)際應(yīng)力越小即中心距越大,承載能力越強(qiáng),相應(yīng)實(shí)際應(yīng)力越小 齒寬系數(shù)越大,中心距越小齒寬系數(shù)越大,中心距越小 兩輪的接觸應(yīng)力相等兩輪的接觸應(yīng)力相等 H H min( ( H H 1 1, , H H 2 2
11、) )1 壓力角壓力角a的選擇:的選擇: 一般齒輪一般齒輪 =20; 航空用齒輪航空用齒輪=252 齒數(shù)齒數(shù)z的選擇的選擇 d1一定,齒數(shù)一定,齒數(shù)z1重合度重合度平穩(wěn)性好平穩(wěn)性好 m小小加工量加工量,但齒,但齒輪彎曲強(qiáng)度差輪彎曲強(qiáng)度差 閉式軟齒面閉式軟齒面 :z1宜取多宜取多提高平穩(wěn)性,提高平穩(wěn)性, z1=2040 開式或閉式硬齒面:開式或閉式硬齒面:z1宜取少宜取少保證輪齒彎曲強(qiáng)度保證輪齒彎曲強(qiáng)度, z1 17 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動3 齒寬系數(shù)的選擇齒寬系數(shù)的選擇 d b 承載能力承載能力(p196) 但載荷分布不但載荷分布不 均勻均勻應(yīng)取得應(yīng)取得適當(dāng)適當(dāng) 計(jì)算計(jì)算(實(shí)用實(shí)用)齒寬齒寬 : b= dd1, B1=b+58, B2=b相關(guān)參數(shù)選擇相關(guān)參數(shù)選擇
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