齒輪傳動設(shè)計(jì)(中)課件

1、1第5章 齒輪傳動設(shè)計(jì)(中)22.重合度的計(jì)算兩對齒同時嚙合時的法向距離等于基圓齒距pb,而任一對齒輪的嚙合點(diǎn)必在線段AB之間，必須AB pb用重合度表示：=AB/ pb =端面作用弧/齒距1這是齒輪的連續(xù)傳動條件。設(shè)計(jì)時一般取 1.1-1.5重合度的計(jì)算公式為（不推導(dǎo)）：對直圓柱齒輪=00，5-5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動3要求：頂隙:三、齒輪傳動的無側(cè)隙嚙合及標(biāo)準(zhǔn)中心距對標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動有 :s1 = e2 = s2 = e1= m/2即當(dāng)分度圓與節(jié)圓重合時，齒側(cè)間隙為零，這時中心距稱標(biāo)準(zhǔn)中心距齒側(cè)間隙 一齒輪節(jié)圓上的齒槽寬與另一齒輪節(jié)圓上的齒厚之差5-5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合

2、傳動4當(dāng) 時， ？5-5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動5若則5-5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動6例三：已知一對外嚙合正常齒標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的參數(shù)為：Z1=19,Z2=42,m=5mm,=200。試求：兩輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a;基圓半徑rb1和rb2;齒頂圓半徑ra1和ra2;齒頂圓壓力角a1;基圓齒距pb1。并準(zhǔn)確繪出這對齒輪傳動的理論嚙合線N1N2(設(shè)主動輪1順時針轉(zhuǎn)動);實(shí)際嚙合線AB;節(jié)圓和嚙合角。求重合度,并畫出單齒及雙齒嚙合區(qū)。說明這對齒輪能否連續(xù)傳動?為什么? 解：1.計(jì)算中心距、rb1和rb2、ra1和ra2、a1、pb172. 求重合度 所以，可以連續(xù)傳動續(xù)例三：85-6 漸開線

3、齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介一、切齒原理按切齒原理 仿形法 范成法1、仿形法這種方法是用盤狀銑刀或指狀銑刀在普通銑床上將輪坯齒槽部分材料逐一銑掉，其銑刀軸向剖面形狀和齒輪齒槽的齒廓形狀完全相同。盤狀銑刀加工，指狀銑刀加工9 為什么加工精度低？ 齒廓形狀決定于基圓rb = mzcos ，故m一定，但z不同，齒形有差異，所以要制造精確，對每一模數(shù)于每一種齒數(shù)就要準(zhǔn)備一把銑刀，就是不可能的。實(shí)際情況是一把標(biāo)準(zhǔn)銑刀對應(yīng)于一定模數(shù)和幾種齒數(shù)的齒輪。加工特點(diǎn)：生產(chǎn)率低、加工精度低，但設(shè)備簡單、刀具價廉，多用于單件修配和小批量生產(chǎn)。105-6 漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介2、范成法這種方法是利用一對齒

4、輪互相嚙合時其軛齒廓互為包絡(luò)線原理來切齒的。1）插齒11a、范成運(yùn)動：插刀和輪坯以 i=n刀/ n坯= z坯/ z刀恒定傳動 比回轉(zhuǎn)，它如同齒輪嚙合傳動一樣。b、切削運(yùn)動：插刀沿輪坯軸線作往復(fù)切削運(yùn)動。 c、進(jìn)給運(yùn)動：插刀向輪坯中心逐步移動，直至達(dá)到規(guī)定中心 距。d、讓刀運(yùn)動：為防止損傷切好 的齒面，退刀時有一個讓刀 運(yùn)動。同樣原理也可用于齒條插刀 加工5-6 漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介12二、變位齒輪簡介1、根切現(xiàn)象用范成法加工齒輪時，當(dāng)?shù)毒叩凝X頂超過了N1點(diǎn)時，因基圓內(nèi)無漸開線，則超過N點(diǎn)的刀刃會在輪齒根部切去已加工好的漸開線齒廓，這種現(xiàn)象稱根切現(xiàn)象。危害：抗彎 降低齒輪傳動的重合

5、度2. 不發(fā)生根切現(xiàn)象的最小齒數(shù)N1相對節(jié)點(diǎn)C越高，根切的可能性越小N1高， rb = mzcos 大，Z大不根切 Zmin= 172) 滾齒5-6 漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介13 5-6 漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介142、變位齒輪產(chǎn)生根切原因是刀具的齒頂超過了N點(diǎn)，為此將刀具沿徑向移至圖實(shí)線位置，就不會發(fā)生根切現(xiàn)象。（這時刀具基準(zhǔn)線不與輪坯分度圓相切）。移動的距離稱為變位量，以xm表示，x變位系數(shù)，m模數(shù)。規(guī)定： 刀具移遠(yuǎn) 正變位，正變位齒輪 刀具移近 負(fù)變位，負(fù)變位齒輪。標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪比較：模數(shù)、齒數(shù)、分度圓和基圓一樣，但齒厚、齒根圓、齒頂圓與標(biāo)準(zhǔn)齒輪不同。作用 避免根

6、切、提高強(qiáng)度5-6 漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介155-7 齒輪傳動的損傷形式及計(jì)算準(zhǔn)則一、主要失效形式（五種）1、輪齒折斷疲勞折斷（斷口情況）有彎曲變應(yīng)力作用裂紋折斷齒根又有應(yīng)力集中單齒面工作脈動雙齒面工作對稱過載折斷（斷口情況）沖擊或短時嚴(yán)重意外過載，靜應(yīng)力超過極限應(yīng)力所造成的。減輕措施：a、熱處理，使齒芯韌性好b、正變位c、減小齒根應(yīng)力集中162、齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕是一種齒面呈麻點(diǎn)狀的疲勞損傷輪齒表面有脈動應(yīng)力疲勞裂紋麻點(diǎn)凹收斂性點(diǎn)蝕載荷不大，工作初期發(fā)生，跑合后不再擴(kuò)展甚至消失。破壞性點(diǎn)蝕載荷足夠大，早期點(diǎn)蝕不斷擴(kuò)張和發(fā)展危害：強(qiáng)烈的振動和噪聲。5-7 齒輪傳動的損傷形式及計(jì)算準(zhǔn)則17

7、3、齒面磨損齒面間有較硬的雜質(zhì)齒面上沿滑動方向有較均勻的條痕。是開式齒輪主要失效。磨損后必須換油。減輕措施：提高硬度及質(zhì)量、 注意清潔。點(diǎn)蝕一般首先出現(xiàn)在節(jié)線附近靠近齒根處原因？a、節(jié)線處相對滑動速度低難于形成油膜；b、節(jié)線處是單對齒嚙合；軟齒面（HB350）易發(fā)生點(diǎn)蝕；硬齒面（HB350）不易發(fā)生點(diǎn)蝕；開式齒輪，由于磨損快，不會發(fā)生點(diǎn)蝕。減輕措施：提高硬度和潤滑油粘度。5-7 齒輪傳動的損傷形式及計(jì)算準(zhǔn)則184、齒面膠合膠合是相互嚙合的輪齒表面在一定的壓力下直接接觸粘連到一起，同時伴隨齒面的相對運(yùn)動，使金屬從齒面上撕落現(xiàn)象。熱膠合重載高速摩擦熱大，油膜破壞金屬熔焊工作面沿滑動方向有撕裂狀溝痕

8、，膠合部有顏色變化（回火）。冷膠合重載低速（未經(jīng)跑合）局部壓力很大金屬粘著跑合后會消失。5-7 齒輪傳動的損傷形式及計(jì)算準(zhǔn)則195、齒面的塑性變形在過大應(yīng)力作用下，齒面材料因屈服而產(chǎn)生塑變。主動輪在節(jié)線附近產(chǎn)生凹溝；從動輪在節(jié)線附近產(chǎn)生凹棱。 輪齒折斷 硬齒（HB350） 閉式 疲勞點(diǎn)蝕 軟齒（HB350）閉式主要失效 齒面磨損 開式（硬齒、軟齒） 齒面膠合 高速重載、低速重載 齒面塑變 軟齒小結(jié)：5-7 齒輪傳動的損傷形式及計(jì)算準(zhǔn)則20二、計(jì)算準(zhǔn)則通常只對輪齒折斷進(jìn)行齒根彎曲，疲勞強(qiáng)度計(jì)算；對疲勞點(diǎn)蝕進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算準(zhǔn)則：閉式軟齒面按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按彎校核。（一個或一對HB3

9、50）閉式硬齒面按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按接校核。開式齒輪按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用降低許用應(yīng)力方法來考慮磨損影響。對齒面磨損、塑變無成熟的計(jì)算方法。對膠合用于較特別場合。5-7 齒輪傳動的損傷形式及計(jì)算準(zhǔn)則21齒輪傳動實(shí)例齒輪破壞實(shí)例一： 東方紅33號輪上的齒輪減速器，齒輪為軟齒面。其齒面既有點(diǎn)蝕破壞，又有齒輪折斷，說明齒輪的破壞不是單獨(dú)的一種，有時有幾種破壞同時存在。又如車輛廠用的起重機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的齒輪有膠合和塑性變形同時存在。齒輪破壞實(shí)例二： 沙市裝卸公司，1976年設(shè)計(jì)5t浮吊，旋轉(zhuǎn)大齒輪失效。第一次輪齒斷裂，原因是輪齒材料內(nèi)有空氣泡。第二次由于齒輪橢圓度太大，造成整個輪齒斷裂。22齒輪破壞實(shí)例

10、三： 開式齒輪一般在塵砂較大的場合工作，通常主要是磨損，而不會出現(xiàn)點(diǎn)蝕，因?yàn)楫?dāng)產(chǎn)生裂紋時，早有磨粒將裂紋磨掉，如水泥機(jī)械中的開式傳動。但是像武漢標(biāo)準(zhǔn)件廠制造螺栓的開式齒輪傳動，它是安放在廠房里的，也有油潤滑，在這種齒輪上，仍然出現(xiàn)點(diǎn)蝕破壞，而不磨損。這是因?yàn)槟p較少，點(diǎn)蝕破壞仍然是主要的。齒輪傳動實(shí)例23設(shè)計(jì)方法實(shí)例： 設(shè)計(jì)方法,就好比我們做衣服選衣料，做夏天的衣服購置夏天的布料，按夏裝設(shè)計(jì)，而做冬天的衣服就購置冬天的布料，按冬裝設(shè)計(jì)。我們選齒輪材料也是一樣，采用不同的材料其設(shè)計(jì)方法就不同，如滲碳淬火（硬齒面）齒輪與調(diào)質(zhì)處理（軟齒面）的齒輪設(shè)計(jì)方法就不一樣。齒輪傳動實(shí)例245-7 齒輪材料及熱

11、處理 調(diào)質(zhì)鋼 45、 鍛鋼 滲碳鋼 40Cr、 鋼 氮化鋼 20CrMnTi 金屬 鑄鋼 ZG310-570 鑄鐵 HT250、QT500-5 非金屬：夾布塑膠 尼龍255-7 齒輪材料及熱處理齒輪材料選擇實(shí)例一： 選材料時要盡量不用合金鋼，有些合金元素還要進(jìn)口，例如過去鎳(Ni)要進(jìn)口，我們就要用三噸對蝦去換一噸鎳，所以只有在重要場合才用合金鋼，要根據(jù)具體情況來選用，要盡量節(jié)約材料。齒輪材料選擇實(shí)例二： 船用齒輪箱中的齒輪，由于速度較高，而且在倒車時還受有沖擊載荷，并且要求體積小，因此采用18CrMnTi或20CrMnTi滲碳淬火，其表面硬度高，內(nèi)部硬度軟。這好比煎荷包蛋，外面要硬，里面要軟，這樣才好吃。26齒輪材料選擇實(shí)例三： 武漢汽車配件廠測繪制造日本變速箱齒輪，運(yùn)轉(zhuǎn)不到lh，就折斷了，后來加大齒根圓角與對齒根進(jìn)行噴丸處理，很快解決了問題。齒輪傳動實(shí)例27漸開線齒輪的切齒原理及變位齒輪簡介28產(chǎn)生根切的原因 當(dāng)?shù)毒啐X頂線與嚙合線的交點(diǎn)超過嚙合極限點(diǎn)N，刀具由位置繼續(xù)移動時，便將根部已切制出的漸開線齒廓再切去一部分。齒輪根切現(xiàn)象rrbpNB刀刃節(jié)線0齒頂