江蘇大學機械設計10齒輪傳動課件

Monday,February6,2023機械原理及設計（Ⅱ）第十章齒輪傳動1課件第十章齒輪傳動§10-1概述§10-2齒輪傳動的失效形式和設計準則§10-3齒輪材料及熱處理§10-4直齒圓柱齒輪傳動的載荷計算§10-5標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算§10-7標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算§10-6直齒圓柱齒輪傳動的主要參數(shù)選擇和精度選擇§10-8標準圓錐齒輪傳動的強度計算§10-9齒輪結構設計§10-10齒輪傳動的潤滑2課件一．工作特點1．工作可靠，壽命長2．承載能力高：數(shù)萬千瓦3．傳動比i穩(wěn)定：定傳動比傳動4．結構緊湊5．傳動效率高6．制造、安裝、檢驗要求高§10-1概述3課件5課件6課件7課件

σF為何種變應力？（考慮齒輪是否是惰輪）措施：1·用大圓角及消除加工刀痕、提高表面質量

來減小應力集中，2·使輪齒受載均勻，防止過載。3·合理的熱處理措施，4·采用表層強化方法。問題9課件2．齒面接觸疲勞(點蝕)——閉式中多見原因：σH為脈動循環(huán)變應力。有兩種現(xiàn)象①收斂性點蝕②擴展性點蝕措施：提高表面硬度，提高表面質量，合適潤滑措施，使用粘度合適的潤滑油

①σH為何種變應力？如何分析？②點蝕為什么首先發(fā)生在節(jié)線附近的齒根面上？現(xiàn)象：靠近節(jié)線的齒根面產生麻點、麻坑。問題10課件3．齒面膠合——閉式中多見現(xiàn)象：沿輪齒面滑動方向形成溝痕，甚至咬死措施：提高表面硬度，提高表面質量，加強潤滑措施，加入極壓添加劑，采用抗膠合的潤滑油。原因：①高速重載下，熱膠合②低速重載下，冷膠合11課件a．齒面塑性變形：滾壓塑變、錘擊塑變原因：塑性流動現(xiàn)象：失去漸開線齒形主動輪上：節(jié)線處下凹從動輪上：節(jié)線處上凸5·塑性變形：齒面或齒體塑性變形●滾壓塑變措施：提高表面硬度，提高表面質量，使用粘度合適的潤滑油，加入極壓添加劑。13課件齒面滾壓塑變流動時，為什么主動輪上發(fā)生節(jié)線處下凹，從動輪上發(fā)生節(jié)線處上凸？（摩擦力方向改變）開式：折斷，磨損閉式：折斷，點蝕，膠合●錘擊塑變：過大的沖擊而在齒面產生的沿接觸線方向的淺的溝槽。b．齒體塑性變形（略）問題總結14課件15課件17課件18課件19課件兩個問題：①σF＝?σH=?②[σ]F＝?[σ]H=?一．對齒輪材料的要求“外硬”——齒面要硬抗點蝕、抗磨損、抗膠合、抗塑性流動“內韌”——齒芯要韌抗折斷§10-3齒輪材料及熱處理21課件二．常用材料及熱處理1．鋼(1)鍛鋼軟齒面(≤350HB)如：45，40Cr正火或調質熱處理→切齒7級或8級）硬齒面(>350HB)如：45，40Cr淬火20Cr20CrMnTi滲碳淬火→齒面硬化處理→精加工（4級或5級）(2)鑄鋼如：ZG310~570（?；幚恚?．鑄鐵

如：HT200~HT350、QT500-5等3．非金屬材料

如：夾布膠木、尼龍22課件三．齒面硬度匹配1．軟齒面?zhèn)鲃訒r：HB小=HB大+(30~50)HB小>HB大對大齒輪冷作硬化2．硬齒面?zhèn)鲃訒r：HB小≈HB大23課件2·力的方向圓周力Ft：主動輪上：Ft1與運動方向相反(阻力)從動輪上：Ft2與運動方向相同(驅動力)徑向力Fr：Fr1、Fr2均指向各自輪心可見:①為什么要進行受力分析？②為什么要將Fn分解？③若嚙合點不在節(jié)點P時，其受力情況如何？問題25課件二．計算載荷Ftc=KFt式中：K——載荷系數(shù)，且為

K＝KAKvKαKβ1．使用系數(shù)KA：考慮齒輪嚙合時外部因素引起的附加動載荷影響的系數(shù)。26課件1．理論依據(jù)危險截面：圖示A～B截面FncFncFnc假設：全部載荷均作用于齒頂一．齒根彎曲疲勞強度計算（防折斷）§10-5標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算29課件2．強度條件30課件∴強度條件校核式設計式z=∞z=25z=1031課件Z(α、x)↑→(YFa↓Ysa↑)↓→σF↓YFa、Ysa與齒廓形狀(如α、Z、x)有關，而與齒的大小(m)無關。①T1、Z1、d1均指小齒輪的，不能用T2、Z2、d2代替②彎曲強度取決與m、b說明結論分析b——齒寬Z1——小齒輪上的轉矩T1——小齒輪上的轉矩φd——齒寬系數(shù)φd＝b/d1m——模數(shù)：應取標準值m≥(1.5~2)mm[σ]F——齒輪許用彎曲應力32課件二．齒面接觸疲勞強度計算（防點蝕）1．理論依據(jù)：以節(jié)點為計算點r1N1ttP33課件34課件2．強度條件r1N1ttP35課件∴強度條件校核式設計式說明接觸強度取決于齒輪直徑d1(或中心距a)和齒寬b36課件37課件三．許用應力式中38課件對稱循環(huán)的彎曲應力，其極限值為脈動循環(huán)時的極限應力的70%輪1、2、3的許用彎曲應力如何？123主動注意問題39課件四．強度計算說明1．彎曲強度公式校核式設計式40課件41課件2．接觸強度公式42課件3．設計方法（試算法）初選Kt(=1.2~1.4)→求d1(或m)→求V→查K(KvKαKβ)→修正d1(或m)43課件一．主要參數(shù)選擇1．壓力角α：規(guī)定標準壓力角α=20oα↑→(YFa↓YSa↓)↓→σF↓→彎曲強度↑α↑→ZH↓→σH↓→接觸強度↑2．齒數(shù)z和模數(shù)mz↑(m↓)→①重合度↑→運轉平穩(wěn)②h↓→減少切削用量→節(jié)省材料③滑動系數(shù)↓→減少磨損和膠合

④σF↑→彎曲強度↓§10-6直齒圓柱齒輪傳動的主要參數(shù)選擇和精度選擇44課件閉式宜選齒數(shù)多些，以增加傳動平穩(wěn)性，一般z1=20~40開式宜選齒數(shù)少些，以增加抗磨損，抗折斷能力，一般z=17~20（模數(shù)m增大，齒厚增大）∴模數(shù)m對彎曲強度如何影響？對接觸強度又如何？3．齒寬系數(shù)φdφd大→b(=φdd1)↑→承載能力↑φd過大→b↑↑→Kβ↑↑∴φd應合理b=φdd1（圓整）b1=b+(5~10)mmb2=b問題45課件二．精度選擇精度等級1————→12精度高————→低★三種精度：●運動精度(第Ⅰ組公差)●工作平穩(wěn)性精度(第Ⅱ組公差)●接觸精度(第Ⅲ組公差)★齒側間隙偏差：C——S14種例：7——6——6——GMGB179－83上偏差下偏差Ⅰ組Ⅱ組Ⅲ組46課件FnFrF'FtFa(軸向力)一．受力分析（不計摩擦力）§10-7標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算47課件48課件其中1·力的大小49課件2·力的方向旋向：主動輪：左（右）從動輪：右（左）Ft(同直齒輪)Fr(同直齒輪)Fa主動輪左右手法則從動輪

①左右手法則只適用于主動輪，應判斷主動輪②作用力的位置應在嚙合點處。注意50課件如圖，標出各分力方向例題Fr1Fr2Fa1Fa2Ft1Ft2O1O2主動N1Ft2Ft1N151課件二．強度計算特點：1．按當量直齒圓柱齒輪計算:法向齒形ZV2．接觸線為傾斜的：接觸線長彎曲：計入螺旋角系數(shù)Yβ(≤1)二者取小者3．重合度大直齒輪εα斜齒輪εr=εα+εβ接觸：52課件三．強度計算公式1．彎曲強度計算公式53課件式中：54課件2．接觸強度公式55課件四．小結斜齒輪比直齒輪強度高，傳動平穩(wěn)，常置于高速級斜齒輪幾何參數(shù)與直齒輪不同之處：56課件一．受力分析（不計摩擦力）FnFtF'FrFa§10-8標準圓錐齒輪傳動的強度計算57課件58課件1·力的大小59課件2·力的方向Fa：均沿各自軸線方向指向大端FtFr同直齒輪作用力與反作用力關系60課件如圖畫出各齒輪上的分力方向例題N112Ft1Fr1Fr2Ft2Fa2Fa161課件二．強度計算：按平均分度圓處的當量圓柱齒輪計算1．彎曲強度計算公式62課件式中：63課件2．接觸強度公式三．小結大錐齒輪加工困難，常放于高速級64課件●整體式e<2m