第四章直齒圓柱齒輪傳動

第四章齒輪傳動設(shè)計張淑敏第四章齒輪傳動設(shè)計第一節(jié)概述一、齒輪傳動的優(yōu)缺點：1、優(yōu)點：速比精確、傳動平穩(wěn)、承載能力大、適用范圍廣、效率高98～99.5%、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊。功率：很?。◣譝）～很大（幾萬KW）；速度：很小～很大尺寸：很小～很大；適用場合：廣2、缺點：需要專門的加工設(shè)備；軸間距較大時需多及傳動。二、分類:按工作條件分：開式：敞開，潤滑不良、易磨損；半開式：防護罩，潤滑、密封不完善；閉式：封閉箱體，潤滑密封好。三、基本參數(shù)齒數(shù)Z；模數(shù)m；壓力角α；分度圓d；系數(shù)傳動比i；齒寬b；中心距a；齒數(shù)比u=Z大/Z小四、基本要求

傳動準確、平穩(wěn)

足夠的承載能力和預(yù)期的壽命：要有合適的輪廓曲線—機械原理適當?shù)闹圃炀取獧C制工藝

尺寸、材料、結(jié)構(gòu)…有關(guān)--本門課程解決的問題第二節(jié)齒輪傳動的失效形式及計算準則一、失效形式：失效形式、部位原因防止措施1.輪齒折斷根部受周期性彎曲變應(yīng)力單向傳動：脈動變應(yīng)力雙向傳動：對稱變應(yīng)力Fn輪齒折斷(2)類型及原因①疲勞折斷：變應(yīng)力、應(yīng)力集中。②過載折斷：過載、沖擊、磨損?！睥冽X根整體折斷——直齒，b較小時②局部折斷——斜齒，制造、安裝誤差或偏載，b較大時(3)防止措施：齒根彎曲應(yīng)力小于許用值

①減小應(yīng)力集中②根部強化處理③增大支承剛度④增加輪齒芯部韌性⑤提高安裝精度避免輪齒偏載2、齒面點蝕閉式、潤滑良好（1）部位：節(jié)線處靠近根部（2）原因： ①一對齒嚙合 ②相對滑動速度低、不易形成油膜（3）防止措施：齒面疲勞強度計算 ①合理潤滑 ②提高齒面硬度主動從動3、齒面磨損（1）部位：輪齒工作面（2）原因： ①齒面潤滑不良 ②磨料落入工作面（3）防止措施： ①盡量采用閉式傳動 ②改善潤滑條件 ③提高齒面硬度和光潔度4、齒面膠合高速、重載、潤滑不良（1）部位：齒面沿相對滑動方向，膠合線（2）原因： ①瞬時溫度高，產(chǎn)生“咬焊”， 并沿相對滑動方向撕破 ②冷膠合：低速、重載的重型齒輪傳動（3）防止措施： 采用抗膠合油，加極壓添加劑主動輪從動輪5、塑性變形（塑性變形→輪齒失去正確形狀→振動和噪音）（1）產(chǎn)園生原所因軟齒象面齒輕輪，肢重載咐，摩弱擦力雄作用爺。（2)類型①滾濾壓塑磚變：塵摩擦尤力作秧用，膨沿運勵動速仿度方悶向產(chǎn)生俊塑性成變形②錘率擊塑便變：汗過大亡沖擊有產(chǎn)生牌塑性廳變形（3）防永止措胡施①采喜用高扎屈服析極限陣的材線料，②提米高齒慨面硬葡度和先光潔鵲度。二、縫計算侵準則純：閉式胃傳動獻：①軟寺齒面夕組合遵（軟以硬齒照面組猾合）HB錯S≤35莫0按齒莖面接剛觸疲傍勞強予度設(shè)被計，度按齒楊根彎召曲疲勞亡強度黨校核港。能注意服：硬徒度差HB綱S辭=3作0～緞50②硬齒取面組溫合：HB及S＞35嗓0按齒謙根彎忙曲疲榜勞強塌度設(shè)眾計，按齒革面接撿觸疲啞勞強輕度校燃核?；⑷砸猓核居捕壤⒁粯娱_式?。ò胫_式禁）傳秀動：磨損座后輪衫齒折夫斷，隊不會歷發(fā)生敘齒面撈點蝕雨，僅紙按齒查根彎躲曲疲服勞強乓度計布算，揮適當喬增大事模數(shù)鑒。第三償節(jié)齒輪歉常用寸材料談及許口用應(yīng)息力一、班齒輪草對材開料的撥要求懶：在保據(jù)證強葡度的治前提裝下，燥使其駕能夠織得到攪給定叛的精蕉度和頂表面芝質(zhì)量1、足翅夠的壺硬度逮（承竿載能童力；側(cè)抗點蘭蝕能南力、番抗膠靠合能接力增斷加,但脆乳易折抽斷。?。?、足逝夠的眼強度包和韌玻性（刻保證夕一定然的壽騾命和救抗沖寸擊性范）。3、良占好的船加工越工藝榮性和灶熱處兄理性4、經(jīng)娘濟性二、載常用扇材料列及熱而處理霸（表6-關(guān)1）三、扒齒輪罰材料竿的選調(diào)擇原倡則1）不歷同的缸工作客條件紙選用引不同昆的齒苦輪材希料，俯同時喬考慮籌齒輪特尺寸恥大小猜、毛肌坯成葡型方崗式及介熱處瓦理和劃制造放工藝敲。2)鋼制紡齒輪鬧。正羅火碳茫鋼用癢于載裹荷平噴穩(wěn)或店輕度患沖擊袍下工仗作的仁齒輪歌；調(diào)齡質(zhì)鋼郊用于倡中等估沖擊饞載荷凳下工遙作的瓦齒輪棕。合聰金鋼賢用于夠高速弊、重孫載及歉在沖撤擊載故荷下彩工作神的齒務(wù)輪。硬齒翅面適判合重縫載、蛛高速俯、結(jié)杠構(gòu)尺哲寸受境限制廳的場佛合。軟齒尚面適岸合中刮載、你中速井、結(jié)鳳構(gòu)尺吳寸不宮受限運制的半場合真。3）鑄露鐵及夸球墨旗鑄鐵適合州低速斯、工綁作平疫穩(wěn)、釋功率步較小爐和尺菌寸與銳重量欄無嚴級格要餡求的宜場合燭。4）非朽金屬見材料1、齒偏面接錘觸疲應(yīng)勞許耕用應(yīng)掙力σH1江im－齒監(jiān)面接主觸疲斜勞極寨限，鏟查圖6-辣6。四、法齒輪別材料沸的許犧用應(yīng)燦力SHl塘im－最其小安鍵全系醉數(shù)，姜查表6-季3。ZN－壽沖命系汗數(shù)，扛查圖6-飽8a。與并齒輪磁的應(yīng)繳力循皆環(huán)次決數(shù)N有關(guān)猶。N=煤60仔nJ辰Lh，式幼中：n-匙--齒輪損的轉(zhuǎn)相速；J-儲--齒輪綠每轉(zhuǎn)膜一周攤同側(cè)視齒廓蠢嚙合殺次數(shù)激；Lh--屈--齒輪朝的工純作壽困命（淚小時映）。分析文中間寶齒輪包接觸拍應(yīng)力驢和彎宅曲應(yīng)菠力的漿特點？2、齒齒根彎曲疲勞粱許用犧應(yīng)力σF1督im--齒根瞧彎曲屬疲勞炒極限茄，σFE-考慮別尺寸直影響往（應(yīng)酷力校臂正系愉數(shù)）驢的疲狗勞極悄限查圖6-耕7。當應(yīng)磁力為對稱逮循環(huán)奇時乘閉以0.街7；當胃齒輪鞭為雙叨向運聯(lián)轉(zhuǎn)時沙乘以0.符8。SFl惱im－安裹全系啦數(shù)，稻查表6-腔3；YN－壽命纏系數(shù)掠，查雕圖6-檢8b。YST－應(yīng)賠力校磚正系占數(shù)，絨一般膜為2。σ1i效m（F、H)--沾-特定可參數(shù)乳的試萬驗齒州輪，桑應(yīng)力旋的性干質(zhì)為屠脈動宮循環(huán)律，失立效概透率為1%時的擁齒輪冶材料念的?？粍跇O膛限。第四久節(jié)齒輪追傳動囑的計出算載怕荷考慮餡載荷析波動身，載帆荷沿部齒寬站方向飼的不黨均勻俯性和那輪齒習齒廓棉曲線掉誤差竭等情稈況下踢齒輪道所承解受的蠻實際斯載荷T1c=K陵T1T1--胖-名義遇載荷地；T1c--憶-計算贈載荷性；K-況--載荷尿系數(shù)K=仍KAKVkαKβKA--督--使用年系數(shù)拘表6-膜4；KV--招--動載濕荷系縣數(shù)因圖6-該9；Kα--平-齒間亡載荷面分布抽系數(shù)川表6-活6；Kβ---掀-齒向鍬載荷慎分布令系數(shù)表6-或5制造臉安裝務(wù)誤差嚷造成Pb1≠Pb2單齒粘對←里→雙芬齒對餅變換KV--逝--動載輕荷系醋數(shù)虎圖6-聾9；Kα--炭-齒間生載荷惰分布粥系數(shù)貴表6-認6；Kβ---夫-齒向攔載荷負分布慶系數(shù)表6-男5轉(zhuǎn)矩膽輸入澇、軸國的彎帥曲變座形、棕齒輪臉支撐拘位置Kβ---植-齒向青載荷背分布域系數(shù)表6-咳5FnKFnb轉(zhuǎn)矩度輸入土、軸奮的彎任曲變漆形、勻齒輪害支撐染位置第五吩節(jié)山標列準直砍齒圓執(zhí)柱齒角輪傳哀動的北強度希計算老一頑、受宿力分皺析（一）力的大小

T1=9.55×106（N.mm）Ft=2萌T1/d1Fr=Ftta反nαFn=Ft/co境sα第五漠節(jié)漸標嫩準直暈齒圓繭柱齒沈輪傳意動的范強度盈計算姓一串、受俗力分求析（二敘）、錄力的族方向Ft1=-撲Ft2主動驕輪的Ft1與轉(zhuǎn)奸向相怕反，從動刺輪的Ft2與轉(zhuǎn)喬向相的同F(xiàn)r1=-備Fr2指向各自枝的輪寸心Fn=Ft1/c蠻os忍α沿嚙查合點體的公法膚線方旋向Fr2Ft2Fn（一粱）齒荒面接淚觸?；輨趶妶蠖扔嫅?zhàn)算二、弊標準纖直齒寇圓柱詞齒輪檢傳動么強度茄計算r1r2LσHmax赫茲巧理論彈性澡影響串系數(shù)以Fnc據(jù)a取代Fn，F(xiàn)nc垂a=KFn=KFt/c梢os模αφd=b虜/d1Ft=2劉T1/d1（ZH--禽-節(jié)點誘區(qū)域臣系數(shù)反）校核艘式設(shè)計裙式使用咬公首式注悲意事獅項1）σH≤歡[σH]的含哨義：亭在設(shè)象計壽斯命內(nèi)逮不會除發(fā)生綱齒面褲疲勞地點蝕建即，舌(有指足夠仇的齒獎面接犯觸強水度)幼。2）b=斥φdd1（b2=貨b、b1=六b2+5～10。）但一匯對大繳小齒固輪嚙嶺合時槳其參問加嚙陸合的醒齒寬b相同田?！嘤嬎阗u時無爹論大哲小齒認輪取擇值相巖同。3）ZE、ZH是綜首合參抓數(shù)，槳與是執(zhí)大或劍小齒齊輪無脆關(guān)。4）d1是小盆齒輪豪的直躬徑；T1--小齒用輪上掌的轉(zhuǎn)矩。d1、T1是公厲式推巡壽倒過防程中逢出現(xiàn)院的?！酂o除論大瞎小齒癢輪取慶值零相同拴。5）u=Z大/Z小≥1是綜招合參慌數(shù)，宇與是游大或炸小齒法輪無布關(guān)6）倦∴σH1=σH27）[σH]與材事料、愈熱處嫌理方弄式有疼關(guān)，∴[σH1]不一德定等很于毫[σH2]∴兩熄齒輪扔的接烤觸強訪度不暗一定欲相等目。8）σH是周厚期性日變化繡的，紋從齒浙根到擦齒頂堡，但銜永遠刮是壓應(yīng)紐奉力。9）d1≥X；即mZ1≥X；說明牛齒面漁接觸針強度頌只與d的大革小有濤關(guān)，究與m無直丑接關(guān)竹系。∴模數(shù)m不能冷由接鍛觸強曉度確登定。東（m由彎訊曲強間度確駛定）10）又∵點蝕中主要躁出現(xiàn)竿在HB凝<3號50的軟匠齒面泉齒輪盒，∴公式d1≥…葛…只適貸合于棵軟齒把面齒肢輪的旺設(shè)計舌、硬把齒面綱齒輪寫的校討核齒面四接觸健強度鬼：不粘僅要雕滿足蚊小輪強的強圣度，狀還要屯滿足況大輪吸的強相度。例1：有一冷齒輪被傳動也，其氣齒面循接觸揪應(yīng)力察：σH=4兄00寸MP醫(yī)a問：①[σH1]=柏40口0M濃Pa[σH2]=頁40垂0M漿Pa[σH1]=400MPa[σH2]=300MPa②[σH1]=500MPa[σH2]=400MPa③[σH1]=300MPa[σH2]=300MPa④二、仙標準善直齒下圓柱盡齒輪跌傳動疤強度種計算（二臉）齒酬根彎懸曲強畝度計滴算1、齒腫根彎揀曲疲服勞強立度計鑒算依姥據(jù)：懸臂違梁、載杯荷作敲用在淡齒頂培。bsFtFnbhFSFFnF2F1FatFtFnFnABBAσFσChFAOBSFαFCFnFncosαFFnsinαFστ計入竄載荷呼系數(shù)K；應(yīng)力虜修正膀系數(shù)FFS得：MPa齒形系數(shù)YFa并將惹分子橋分母殼同除趣以m后得戴：令：YFaYFS=YF得：校核崇式引進流齒寬羅系數(shù)φd=b浸/d1查表6-診11；Ft=2葛T1/d1；d1=m括z1得：設(shè)計遮式Y(jié)F圖6-提16分析章公式巴：1）彎維曲強刑度的籌含義烤：在參設(shè)計扶的壽疫命時付間內(nèi)縣不會初發(fā)生倍齒根幸折斷墳失效次。2）∵齒想寬b不能職太大展（載繼荷分蘋配不膛均）頃；∴輪儉齒的婚彎曲氏強度柄主要芒取決放于模嬌數(shù)m，m↑，輪安齒彎撇曲強臟度↑盟。3）一乘對互赤相嚙袋合的減齒輪夢其k，m，F(xiàn)t，b相同坦。4）YF（圖6－16）是觀一個蹤蝶無量芹綱的友量，呀與m的大備小無劑關(guān),只與輪齒米形狀有關(guān)糕（Z、x）。渾∴當Z1≠Z2時，YF積1≠YF25）當Z1≠燦Z2（標競準齒勤輪）朋時σF1≠σF2。221216）在等無限輕壽命嫩條件陶下，蓋材料坡相同園、熱鑄處理殿方式篇相同尼時[σF1]與[σF2]？∴兩撫齒輪瘡的齒減根彎影曲強戚度不涂一定超相等大者遷強度通低。7）輪怨齒折曾斷通懼常發(fā)釋生在考硬齒圈面齒綿輪（HBs＞35殃0）∴齒勒根彎韻曲強能度計皺算，友適合吹硬齒爽面齒輪的熱設(shè)計肅，軟赤齒面啟齒輪忽的校銅核。例2已知批：一筐對齒瞎輪=350MPa,=300MPa,=320MPa,②這抓對齒號輪的餐齒根芝彎曲柜強度蚊是否撲夠？=?(Z1=23,Z2=

71)①強度條件：22=350MPa,=300MPa,例3=300MPa=320MPa1=360MPa=300MPa2=300MPa=230MPa3三、飲參數(shù)紙選擇1)齒數(shù)ZZ1↑→Z2↑→重合春度↑→承載辭能力↑→平穩(wěn)刪性↑Z1↑（在d1一定時浪）→m↓結(jié)論:在滿繳足彎壟曲強禽度的牌前提各下(閉式壟傳動扯）盡助量取池較大淹的Z1（20～40）個齒。刀具磨損↓刀具壽命↑加工工時↓摩擦↓膠合↓m↓

da↓→毛坯尺寸↓→

重量↓→相對滑動量↓→毛坯尺寸↓→齒間距↓→切削量↓→

σF↑→齒根彎曲強度↓

就傳艇動方浮式而痕言m=項d1/Z1→取標宵準值槽，優(yōu)圓選第丹一系瞇列對于貫傳遞躬動力衡的齒愧輪m≮丑1.剝5～2開式堆傳動奴：以筑磨損晶失效栽為主誰，所群以Z要小腎，m要大炮（席磨損鞋壽命↑）Zmi闊n≥1蠢7；Z1=1犯7～20