機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)齒輪傳動(dòng)課件

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械基礎(chǔ)研究室2004-2005第一學(xué)期1編制：呂亞清第十一章齒輪傳動(dòng)11－1概述11－2齒輪的材料及熱處理11－3輪齒失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則11－4齒輪傳動(dòng)的精度11－5直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的作用力及計(jì)算載荷11－6直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算11－7齒輪的構(gòu)造11－8齒輪傳動(dòng)的潤滑和效率2004-2005第一學(xué)期2編制：呂亞清

按工作

條件分類按載荷情況分類閉式傳動(dòng)└硬齒面HBS＞350開式傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)的分類:低速輕載:V≤1～3m/S;Fn≤5～10KN中速中載:3m/S＜V＜10m/S;10KN≤Fn＜50KN高速重載:V≥10m/S;Fn≥50KN┌軟齒面HBS≤350§11－1概述

2004-2005第一學(xué)期3編制：呂亞清輪齒材料的基本要求：齒面要硬，齒芯要韌鑄鋼熱處理：正火，回火材料：ZG310-570,ZG340-640應(yīng)用：大尺寸齒輪（400-600）鑄鐵材料：HT200,HT300,QT500-7應(yīng)用：開式、低速、無沖擊場合非金屬材料材料：夾布膠木、尼龍應(yīng)用：高速、輕載、要求噪聲低§11－2齒輪的材料和熱處理

2004-2005第一學(xué)期5編制：呂亞清

鋼制齒輪加工工藝過程

硬齒面齒輪：坯料→熱(正)→切齒→表面硬化處理(淬火、氰化、氮化)→精加工（磨齒）軟齒面齒輪：坯料→熱(正、調(diào))→切齒(一般8級、精切7級)2004-2005第一學(xué)期6編制：呂亞清硬度硬度：金屬局部抵抗其它更硬物體壓入其表面的能力布氏硬度

HBS：硬度機(jī)壓頭為淬火鋼球，不能測太硬的材料，一般

HBS<450

HBW：硬度機(jī)壓頭為硬質(zhì)合金鋼球，適用于450~650HBWHRC、HRB、HRA:洛氏硬度

120o金剛石錐體，載荷150kgf,不能測硬、脆的薄層零件HV:維氏硬度

136o金剛石四角錐體，載荷小，5-30kgf三種硬度單位之比較：

HV(維氏)≈HBS(布氏)；HRC(洛氏)×10≈HBS2004-2005第一學(xué)期7編制：呂亞清表面熱處理表面熱處理：表面增硬，芯部韌表面淬火法（火焰加熱、感應(yīng)加熱…）化學(xué)熱處理（滲碳、氮化、氰化...）2004-2005第一學(xué)期9編制：呂亞清§11－3

輪齒的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則一、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5.齒面塑性變形二、計(jì)算準(zhǔn)則2004-2005第一學(xué)期10編制：呂亞清1.輪齒折斷產(chǎn)生原因:齒根彎曲應(yīng)力大齒根應(yīng)力集中折斷類型:

疲勞折斷—反復(fù)應(yīng)力疲勞裂紋輪齒疲勞折斷突然折斷—齒輪為脆性材料時(shí)，受到過載或沖擊時(shí)產(chǎn)生變形折斷—制造或安裝不準(zhǔn)確，以及軸的變形引起發(fā)生部位：輪齒根部(全齒折斷)、缺角(斜齒輪局部折斷)采取措施:

增大齒根過渡圓角、消除加工倒痕減小應(yīng)力集中

增大軸及支承的剛性受載均勻

合適熱處理齒芯具有足夠韌性、表面強(qiáng)化Fn2004-2005第一學(xué)期11編制：呂亞清3.齒面疲勞點(diǎn)蝕產(chǎn)生原因:輪齒在節(jié)圓附近一對齒受力，載荷大滑動(dòng)速度低形成油膜條件差接觸疲勞產(chǎn)生麻點(diǎn)發(fā)生部位：偏向齒根的節(jié)線附近閉式齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式開式傳動(dòng)中一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象采取措施:

提高材料硬度增強(qiáng)抗點(diǎn)蝕能力合理選擇潤滑油防止裂紋擴(kuò)展2004-2005第一學(xué)期13編制：呂亞清4.齒面膠合產(chǎn)生原因:高速重載；散熱不良；滑動(dòng)速度大；齒面粘連后撕脫發(fā)生部位：沿運(yùn)動(dòng)方向撕裂采取措施:

減小模數(shù)，降低齒高抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油材料的硬度及配對2004-2005第一學(xué)期14編制：呂亞清產(chǎn)生原因：齒面較軟，載荷及摩擦力又很大→齒面沿摩擦力方向塑性變形→主凹、從凸ω2ω1發(fā)生狀況：低速重載軟齒面閉式傳動(dòng)的主要破壞形式。5.齒面塑性變形采取措施：提高齒面硬度采用粘度較大的潤滑油2004-2005第一學(xué)期15編制：呂亞清∵┌相對運(yùn)動(dòng)└儲存潤滑劑┌Ⅰ組:傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性

│Ⅱ組:傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性

└Ⅲ組:載荷分布的均勻性→12級,常用6～9級二.齒輪精度→三.齒輪副側(cè)隙一.齒輪精度等級標(biāo)準(zhǔn)齒輪:理論上→(分度圓)齒厚=齒槽實(shí)際上→齒厚≠齒槽→齒輪副側(cè)隙→齒厚減簿精度等級的選擇－表11-2P.162§11－4齒輪傳動(dòng)的精度

∵安裝制造→誤差→影響正常工作→精度2004-2005第一學(xué)期17編制：呂亞清圓周力Ｆt：徑向力Ｆr：Fn§11-5直齒圓柱齒輪傳動(dòng)作用力及計(jì)算載荷

FrFnFt設(shè)一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝，齒廓在C點(diǎn)接觸，略去Ｆf不計(jì)→輪齒間的總壓力為Ｆn,沿嚙合線指向齒面一.Ｆn的分解：→對Ｆn進(jìn)行分解：沿半徑方向指向齒面沿分度圓切線方向指向齒面2004-2005第一學(xué)期18編制：呂亞清Ft＝2T1／ｄ1(11-1)Fr＝Ft·ｔgαFn＝Ft／cosαＴ1:小齒輪轉(zhuǎn)矩Ｎ·mm,ｄ1:小齒輪分度圓直徑mm,α:壓力角FrFnFtP－功率kw，轉(zhuǎn)速－r/min二.作用力的大?。?004-2005第一學(xué)期19編制：呂亞清計(jì)算載荷:Fca=K·FnFn－名義載荷K－載荷系數(shù)查表11-3P.164四.計(jì)算載荷

載荷系數(shù)用以考慮以下因素的影響：考慮原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作特性、軸和聯(lián)軸器系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度以及運(yùn)行狀態(tài)等外部因素引起的附加載荷；考慮齒輪副在嚙合過程中因制造及嚙合誤差（基圓齒距誤差、齒形誤差和輪齒變形等）和運(yùn)轉(zhuǎn)速度而引起的內(nèi)部附加載荷；考慮由于軸的變形和齒輪制造誤差等引起載荷沿齒寬分布不均勻的影響；考慮同時(shí)參與嚙合的各對輪齒間載荷分配不均勻的影響。2004-2005第一學(xué)期21編制：呂亞清FnFtFr一、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算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)。應(yīng)用彈性力學(xué)赫茲公式并整理得：設(shè)計(jì)公式：驗(yàn)算公式：說明:

①當(dāng)一對齒輪的材料、傳動(dòng)比、齒寬系數(shù)一時(shí)，輪齒的表面接觸強(qiáng)度僅取決于小輪分度圓直徑d1。②σH1=σH2;[σH]1

[σH]2→以較小[σH]值代入計(jì)算?！?1-6直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算

2004-2005第一學(xué)期22編制：呂亞清二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算1.力的分析YF為齒形系數(shù)，與壓力角、齒頂高系數(shù)、齒數(shù)有關(guān)，而與模數(shù)無關(guān)。見P173圖8-44。彎曲應(yīng)力2.強(qiáng)度計(jì)算FHFnlFVs1FnF法向力FnFH=FncosF（彎曲）Fv=FnsinF（壓縮）忽略2004-2005第一學(xué)期2