第十章齒輪傳動教案

.\第十章 齒輪傳動（7學(xué)時）一、教學(xué)目標(biāo)及基本要求了解齒輪的特點(diǎn)、類型及主要參數(shù)、齒輪的失效形式、齒輪所用的材料及采用的熱處理方法、齒輪傳動中的計(jì)算載荷、齒輪傳動的潤滑和效率、齒輪傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。謝謝閱讀掌握圓柱直齒、斜齒、錐齒輪傳動的受力分析，各分力的方向判斷。精品文檔放心下載掌握直齒、斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)，齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。二、教學(xué)內(nèi)容§10-1概述§10-2齒輪傳動的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則§10-3齒輪的材料及其選擇原則§10-4齒輪傳動的計(jì)算載荷§10-5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算§10-6齒輪傳動的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇§10-7標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算§10-8標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算§10-9變位齒輪傳動強(qiáng)度計(jì)算概述§10-10齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§10-11齒輪傳動的潤滑謝謝閱讀三、教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算難點(diǎn)：針對不同的失效形式確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，不同的失效形式恰當(dāng)?shù)剡x用相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。謝謝閱讀四、教學(xué)方式與手段及教學(xué)過程中應(yīng)注意的問題.\充分利用多媒體教學(xué)手段，圍繞教學(xué)基本要求進(jìn)行教學(xué)。在教學(xué)過程中，注意突出重點(diǎn)，精品文檔放心下載多采用啟發(fā)式教學(xué)以及教師和學(xué)生的互動。五、詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容§10-1 概述齒輪傳動在機(jī)械領(lǐng)域中應(yīng)用范圍十分廣泛。隨著科技的進(jìn)步，齒輪傳動的精度和強(qiáng)度已經(jīng)精品文檔放心下載大幅度地提高，據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)，齒輪傳動的傳遞功率可達(dá)十萬千瓦，圓周速度可達(dá)300m/s，直徑感謝閱讀可達(dá)152.3m。接下來，我們按照慣例，先來看一下齒輪傳動的特點(diǎn)及類型。謝謝閱讀一、齒輪傳動的特點(diǎn)及類型1.齒輪傳動的特點(diǎn)：1）效率高：可高達(dá)99％，在常用的機(jī)械傳動中，其效率最高；謝謝閱讀2）結(jié)構(gòu)緊湊：在相同條件下，齒輪傳動所需的空間一般較??；精品文檔放心下載3）工作可靠，壽命長；4）傳動比恒定；5）傳遞的功率和圓周速度的范圍廣。缺點(diǎn)：1）制造及安裝精度要求高、成本高；2）不適宜遠(yuǎn)距離兩軸間的傳動等。謝謝閱讀2.類型按軸的布置：平行軸齒輪傳動（圓柱齒輪）、相交軸齒輪傳動（錐齒輪）、交錯軸齒輪傳動感謝閱讀按齒向：直齒、斜齒、人字齒按齒廓：漸開線、擺線、圓弧按工作條件：閉式、開式、半開式按齒面硬度：軟齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS）、硬齒面齒輪（齒面硬度＞350HBS）精品文檔放心下載3.基本問題：.\1）傳動平穩(wěn)：即要求瞬時傳動比i恒定。2）足夠的承載能力：即要求在預(yù)期的使用期限內(nèi)不失效。精品文檔放心下載二、齒輪傳動的主要參數(shù)1）模數(shù)m2）傳動比i和齒數(shù)比u。inzd齒數(shù)比：uz1從從主2從主主13）中心距a4）齒寬b和齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)：b或b，齒寬：bd或baddaad1a1大輪齒寬：bb（圓整），小輪齒寬：bb(5～10）mm 如圖所示。謝謝閱讀2 1 2三、齒輪的精度等級國標(biāo)中對圓柱齒輪和錐齒輪都規(guī)定了十二個精度等級，常用5～9級。精品文檔放心下載根據(jù)傳動的用途、使用條件和齒輪的圓周速度等選擇精度等級。感謝閱讀齒輪精度分為：第一公差組：－－控制運(yùn)動的準(zhǔn)確性。第二公差組：－－控制傳動的平穩(wěn)性。第三公差組：－－控制載荷分布的均勻性。§10-2 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、失效形式齒輪傳動的失效主要是輪齒的失效，常見的失效形式有：輪齒折斷：疲勞折斷和過載折斷（屬于靜強(qiáng)度破壞）2．齒面磨損：使輪齒變薄，最后導(dǎo)致輪齒折斷。.\齒面點(diǎn)蝕：多發(fā)生在輪齒的節(jié)線附近靠近齒根的一側(cè)。注：由于磨損的比點(diǎn)蝕的形成快，故開式傳動中見不到點(diǎn)蝕現(xiàn)象。謝謝閱讀4．齒面膠合：是在重載條件下產(chǎn)生的粘著磨損現(xiàn)象。分為冷膠和、熱膠合精品文檔放心下載5．塑性變形：是重載軟齒面，在摩擦力作用下引起的材料塑性流動。主動輪的輪齒上在節(jié)謝謝閱讀線處被碾出溝槽，從動輪的輪齒上在節(jié)線處被擠出脊棱。普通閉式傳動的主要失效形式為：輪齒的疲勞折斷和點(diǎn)蝕普通開式傳動的主要失效形式為：輪齒的疲勞折斷和磨粒磨損感謝閱讀二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為防止輪齒的疲勞折斷，需計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。為防止齒面點(diǎn)蝕，需計(jì)算齒面接觸疲精品文檔放心下載勞強(qiáng)度。對一般工況下的普通齒輪傳動，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：1.閉式傳動軟齒面：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（確定齒輪的參數(shù)和尺寸），然后校核齒根彎曲謝謝閱讀疲勞強(qiáng)度。硬齒面：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（確定齒輪的參數(shù)和尺寸），然后校核齒謝謝閱讀面接觸疲勞強(qiáng)度開式傳動：只計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，適當(dāng)加大模數(shù)（預(yù)留磨損量）。感謝閱讀注：對高速重載傳動，還應(yīng)按齒面抗膠合能力進(jìn)行計(jì)算?！?0-3齒輪的材料及其選擇齒輪材料及其熱處理方法的選擇，應(yīng)根據(jù)齒輪傳動的載荷大小與性質(zhì)、工作環(huán)境條件、結(jié)感謝閱讀構(gòu)尺寸和經(jīng)濟(jì)性等多方面的要求來確定?；镜囊笫鞘过X輪具有一定的抗點(diǎn)蝕、抗疲勞折斷、謝謝閱讀抗磨損、抗膠合、抗塑性變形等能力?？傊?，齒輪材料性能的要求是：齒面硬、芯部韌。精品文檔放心下載一、常用的齒輪材料最常用的材料是鋼，其次是鑄鐵，還有非金屬材料。.\鍛鋼：由于鍛鋼的力學(xué)綜合性能好，它是最常用的齒輪材料。常用含碳量為0.15%~0.6%的碳鋼或謝謝閱讀者合金鋼，適用于中小直徑的齒輪。鑄鋼：直徑較大的齒輪采用，其毛坯要進(jìn)行正火處理以消除殘余應(yīng)力和硬度不均勻的現(xiàn)象。感謝閱讀鑄鐵：普通灰鑄鐵的鑄造性能和切削性能好、性質(zhì)較脆，抗點(diǎn)蝕及抗膠合能力強(qiáng)，但是抗謝謝閱讀沖擊及韌性差，彎曲強(qiáng)度低、常用于低速、輕載、小功率的場合；球墨鑄鐵的力學(xué)性能和抗沖謝謝閱讀擊性能遠(yuǎn)高于灰鑄鐵。非金屬材料：如尼龍、塑料等。適用于高速、輕載、且要求降低噪音的場合。非金屬材料感謝閱讀的導(dǎo)熱性差，使用時應(yīng)注意潤滑和散熱。齒輪的毛坯：鍛造（適用于中、小尺寸的齒輪）、鑄造（適用于形狀復(fù)雜、尺寸大的齒輪）謝謝閱讀二、常用的熱處理方法調(diào)質(zhì)、正火：——獲得軟齒面，強(qiáng)度低，工藝簡單。正火：正火能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能。強(qiáng)度要求不高和不很重要的齒輪，精品文檔放心下載可用中碳鋼或中碳合金鋼正火處理。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。感謝閱讀調(diào)質(zhì)：調(diào)質(zhì)后齒面硬度不高，易于跑合，可精切成形，力學(xué)綜合性能較好。對中速、中等謝謝閱讀平穩(wěn)載荷的齒輪，可采用中碳鋼或中碳合金鋼調(diào)質(zhì)處理。整體淬火、表面淬火、表面滲碳淬火、滲氮等：——獲得硬齒面，強(qiáng)度高。精品文檔放心下載整體淬火：整體淬火后再低溫回火，這種熱處理工藝較簡單，但輪齒變形較大，質(zhì)量不易謝謝閱讀保證，心部韌性較低，不適于承受沖擊載荷，熱處理后必須進(jìn)行磨齒、研齒等精加工。中碳鋼精品文檔放心下載或中碳合金鋼可采用這種熱處理。表面淬火：表面淬火后再低溫回火，由于心部韌性高，接觸強(qiáng)度高，耐磨性能好，能承受謝謝閱讀中等沖擊載荷。因?yàn)橹辉诒砻婕訜?，輪齒變形不大，一般不需要最后磨齒，如果硬化層較深，感謝閱讀.\則變形較大，應(yīng)進(jìn)行熱處理后的精加工。表面滲碳淬火：表面滲碳淬火的齒輪表面硬度高，接觸強(qiáng)度好，耐磨性好，心部韌性好，謝謝閱讀能承受較大的沖擊載荷，但輪齒變形較大，彎曲強(qiáng)度也較低，載荷較大時滲碳層有剝離的可能，感謝閱讀常用低碳鋼或低碳合金鋼。即：整體淬火、表面淬火適用于中碳鋼；滲碳淬火適用于低碳鋼；淬火后需磨齒，工藝較精品文檔放心下載復(fù)雜；滲氮不需要磨齒。三、齒輪材料選用的基本原則齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強(qiáng)度、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等；精品文檔放心下載應(yīng)考慮齒輪的尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝；謝謝閱讀鋼制軟齒面齒輪，小輪的齒面硬度應(yīng)比大齒輪高30～50HBS。感謝閱讀硬齒面齒輪傳動，兩輪的齒面硬度可大致相同，或小輪硬度略高。精品文檔放心下載§10-4齒輪傳動的計(jì)算載荷在計(jì)算齒輪的強(qiáng)度時，要考慮影響齒輪受載的各種因素比較多，所以這里把齒輪傳動的計(jì)謝謝閱讀算載荷單獨(dú)列出一節(jié)來講。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的載荷系數(shù)為4個系數(shù)：使用系數(shù)、動載系數(shù)、齒間感謝閱讀載荷分配系數(shù)和齒向載荷分布系數(shù)。在齒輪的輪齒受力分析中，F(xiàn)n為輪齒所受的名義法向力。在計(jì)算齒輪強(qiáng)度的時候，需要對謝謝閱讀這個名義法向力進(jìn)行修正，因?yàn)樵趯?shí)際傳動中，由于原動機(jī)、工作機(jī)性能以及齒輪本身的制造誤差都會對法向載荷產(chǎn)生影響，會使法向載荷增大。計(jì)算齒輪強(qiáng)度時，將法向載荷乘以一個載荷系數(shù)K。精品文檔放心下載計(jì)算載荷為：pKpKFn，caL是沿齒面接觸線單位長度上的平均載荷，Nmm；L是接觸線的長度，mm精品文檔放心下載.\K—載荷系數(shù)，KKKKK；Aυ1．使用系數(shù)KA是考慮齒輪嚙合時，外部鄰接裝置引起的附加動載荷的影響。外部鄰接裝置包括有原感謝閱讀A動機(jī)、從動軸、聯(lián)軸器等，由這些裝置在運(yùn)行時對齒輪造成的動載荷，通過長期實(shí)踐，根據(jù)不精品文檔放心下載同的情況，列出了經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。見190頁表10-2。感謝閱讀表格的最左列是載荷狀態(tài)，，第二列是常用的各種機(jī)器，第三列是原動機(jī)的形式，根據(jù)具體精品文檔放心下載的要求，我們結(jié)合該表，查出它的使用系數(shù)。2．動載系數(shù)Kυ這是考慮由于齒輪本身的原因引起的動載荷，也稱內(nèi)部附加動載荷系數(shù)。我們知道齒輪在感謝閱讀制造加工的時候，會有一定的制造誤差，在裝配的時候也會有誤差，另外，輪齒受載后也會發(fā)謝謝閱讀生一定的彈性變形，這些都會引起齒輪在嚙合時產(chǎn)生動載荷。為了計(jì)入這些動載荷的影響，引謝謝閱讀入動載系數(shù)K。192頁圖10-8列出了一般齒輪傳動的動載系數(shù)。根據(jù)齒輪的制造精度等級和謝謝閱讀υ齒輪的圓周速度就可以查到相應(yīng)的動載系數(shù)?？梢?，影響輪齒嚙合過程中產(chǎn)生動載荷的主要因素就是齒輪的制造等級和圓周速度。所以，感謝閱讀提高制造精度、減小齒輪直徑，以降低圓周速度，都可以減小動載荷。精品文檔放心下載另外，齒頂修緣可以減小內(nèi)部附加動載荷。所謂齒頂修緣就是把齒頂?shù)囊恍〔糠铸X廓曲線精品文檔放心下載20的漸開線修整成20的漸開線。（播放修緣前的輪齒嚙合與修緣后的輪齒嚙合動畫給學(xué)生看）大家看到修緣前后，嚙合時的動載荷明顯不一樣。精品文檔放心下載但是修緣量一定要控制恰當(dāng)，修緣量有專門的選擇參數(shù)，這里不再詳述。同學(xué)們要記住：采用齒頂修緣可以減小齒輪嚙合時的動載系數(shù)。謝謝閱讀3．齒間載荷分配系數(shù)K.\這是考慮載荷在同時嚙合的齒對之間分配不均的系數(shù)。一對相互嚙合的齒輪，我們知道，重合度一般是大于1的，也就是說，同時進(jìn)入嚙合狀態(tài)謝謝閱讀的一般是兩對齒或者更多對齒。那么載荷應(yīng)該分配在這兩對齒上。但是，在這兩對齒的接觸線謝謝閱讀上，平均單位載荷并不相等。其中一條接觸線上的平均載荷可能會大于另一系接觸線上的平均感謝閱讀載荷。所以，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時，應(yīng)該按照平均單位載荷大的值進(jìn)行計(jì)算，因此引入這個齒間載精品文檔放心下載荷分配系數(shù)?？刹?93頁表10-3。表中有的第一行第一列KF/b，F(xiàn)/b是指齒寬載荷，齒間載荷分配系數(shù)是根據(jù)齒輪的Att齒寬載荷、精度等級、齒輪的類型（直齒還是斜齒）以及齒輪的表面硬化情況決定的。感謝閱讀表中有兩個系數(shù)：KH、KF，分別表示：按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算時的系數(shù)KH和精品文檔放心下載按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時的系數(shù)KF。有很多教科書上不分這兩種情況，直接用K，因感謝閱讀為這兩者之間也沒有什么區(qū)別。4．齒向載荷分布系數(shù)K是考慮作用在齒面上的載荷沿接觸線方向（也是齒寬方向）分布不均的系數(shù)。它的影響因謝謝閱讀素有：軸的扭轉(zhuǎn)變形、軸承、支座的變形，以及它們在制造及裝配的誤差等都會造成齒面上載感謝閱讀荷分布不均。齒向載荷分布系數(shù)分為KH按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算時的系數(shù)、KF按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度感謝閱讀計(jì)算時的系數(shù)。KH可根據(jù)齒輪在軸上的支承情況、齒輪的精度、齒寬b及齒寬系數(shù)d，在感謝閱讀頁表10-4中查得。KF可根據(jù)KH的值、齒寬b與齒高h(yuǎn)的比值，在圖10-13中查得。謝謝閱讀有哪些方法能夠改善載荷沿接觸線分布不均的現(xiàn)象呢？首先，可以采取增大軸、軸承及支承的剛度，盡可能地對稱布置軸承來減小它們的變形；謝謝閱讀其次，采用鼓形齒。將輪齒沿齒向做成鼓形。我們來對比一下當(dāng)軸發(fā)生彎曲變形時，鼓形感謝閱讀.\齒與普通齒上的載荷分布情況。將對比的圖放在PPT上演示。感謝閱讀計(jì)算載荷及其中的各個系數(shù)的含義就講完了。下面我們具體來分析標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動精品文檔放心下載的強(qiáng)度計(jì)算，這是本章的重點(diǎn)內(nèi)容，希望大家集中精力來學(xué)習(xí)！感謝閱讀§10-5標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒的受力分析用集中作用于分度圓上齒寬中點(diǎn)處的法向力F代替輪齒所受的分布力，將F分解，得：感謝閱讀nn切向力：F2T；徑向力：FFtan；法向力：FF1ttdrtncos1式中：d－－為小輪的分度圓直徑（mm）T——為小輪的名義轉(zhuǎn)矩（N·mm）感謝閱讀1 1各個分力方向的確定：主動輪F的方向與其轉(zhuǎn)向相反；從動輪F的方向與其轉(zhuǎn)向相同。精品文檔放心下載t t外齒輪的徑向力Fr的方向指向各自的輪心，內(nèi)齒輪的徑向力由節(jié)點(diǎn)背離輪心。謝謝閱讀二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算目的：防止輪齒疲勞斷裂。強(qiáng)度條件：感謝閱讀F F為了便于計(jì)算：將輪齒簡化為懸臂梁，并且認(rèn)為全部載荷作用于齒頂。謝謝閱讀將所受的法向力沿輪齒嚙合點(diǎn)的切向與徑向分解，法向力：pca切向力為：pcacos，徑謝謝閱讀向力為：pcasin，是齒頂嚙合點(diǎn)處法向力與切向力之間的夾角，它與輪齒的齒形有關(guān)。精品文檔放心下載齒寬b=1，齒根圓齒厚S，齒高h(yuǎn)，則齒根彎曲應(yīng)力：精品文檔放心下載F0Mpcosh6pcoshcaca6hKm齒高為齒頂高系數(shù)與模數(shù)的乘積，正常齒制：K1，短齒制：0.8hh.\p mSKSm齒根圓齒厚為齒厚系數(shù)與模數(shù)的乘積，分度圓上的齒厚S22感謝閱讀pKpKFKFnncaLb所以，F(xiàn)06pcosca

KF（將法向力換成切向力，將接觸線長度L用b來表示）th6KFcosKmKF6KcosthhSS令：6Khcos Y ，稱為齒形系數(shù)，因?yàn)橹虚g所有的參數(shù)只與齒輪的齒廓形狀有關(guān)。謝謝閱讀K2cos FaS齒高h(yuǎn)小，齒厚S大，則YFa小，則F0小，那么齒輪就不容易彎曲疲勞，即齒輪的抗彎謝謝閱讀曲強(qiáng)度高。齒形系數(shù)可查200頁表10-5。對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，齒形系數(shù)與齒數(shù)有關(guān)，與模數(shù)無關(guān)。感謝閱讀F0KFY，這是齒根危險截面處的理論彎曲應(yīng)力，實(shí)際計(jì)算時，還應(yīng)該考慮除了切tFa向力引起的彎曲應(yīng)力之外的其它彎曲應(yīng)力的影響，比如說：齒根的過渡圓角產(chǎn)生的應(yīng)力集中，感謝閱讀以及其它應(yīng)力對齒根應(yīng)力影響等。所以，計(jì)算時將F0再乘以一應(yīng)力校正系數(shù)YSa，同樣查表謝謝閱讀10-5。那么，直齒圓柱齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件為：謝謝閱讀齒根彎曲強(qiáng)度校核公式：YKFYYtFaSaFF0SabmF像前面一樣，我們還應(yīng)該有一個設(shè)計(jì)公式，就是根據(jù)這個校核公式推出來的一個設(shè)計(jì)計(jì)算精品文檔放心下載公式。將F2T，bd，dmz1代入彎曲強(qiáng)度條件公式中：td1d1112KTYY，1FaSaFm3z2F1所以：設(shè)計(jì)計(jì)算公式：m32KTYY1Fasaz2[]d1F注意：.\1．一對齒輪嚙合，由于齒數(shù)不同，大、小齒輪的齒形系數(shù)YY，應(yīng)力校正系數(shù)Fa1Fa2YY，有可能大小齒輪的材料會選擇不一樣，那么許用彎曲應(yīng)力，所以，Sa1Sa2F1F2大齒輪和小齒輪的F值不同，即：F1F2。在設(shè)計(jì)時，要按照F較小者YYYYYYYYFaSaFa1Sa1Fa2Sa2FaSa代入設(shè)計(jì)公式中進(jìn)行計(jì)算；2．影響齒根彎曲強(qiáng)度的尺寸是：模數(shù)m和齒寬b；3．采用正變位、斜齒輪可提高齒輪的強(qiáng)度；4．動力傳動，一般m≥1.5～2mm。三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算目的：防止“點(diǎn)蝕”。強(qiáng)度條件：H H接觸應(yīng)力的計(jì)算點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)（原因見198頁倒數(shù)第4行~199頁1-7行內(nèi)容）精品文檔放心下載力學(xué)模型：將一對輪齒的嚙合簡化為兩個圓柱體接觸的模型。精品文檔放心下載基本公式：（第35頁的赫茲公式）F111兩圓柱的接觸應(yīng)力公式：B2（3-36）12H12HE1E221以計(jì)算載荷Fca代替F，接觸線長度L代替B，則接觸強(qiáng)度計(jì)算公式為：感謝閱讀F11ca121212HHE1E2L12單位長度的計(jì)算載荷：pFca，caL.\令：111，——嚙合齒面上嚙合點(diǎn)的綜合曲率半徑，mm12Z1,Z——彈性影響系數(shù)，MPa，可查書198頁表10-612E12E12EE12彈性影響系數(shù)與一對齒輪的材料有關(guān)，根據(jù)不同的材料，有不同的彈性模量，查出彈性模謝謝閱讀量再開平方就可以得到彈性影響系數(shù)。則，pcaZHEH11121dz2u211，因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)處嚙合，所以，22dz1221211111所以，11u1u1將“接觸應(yīng)力變化.swf”展示在PPT上。來分析1感謝閱讀 d1sin，（機(jī)械原理知識：節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑是該點(diǎn)到基圓的切線距離。）謝謝閱讀1 212u1，另外，dsinu1pKFF，L=b代入p，得n，F(xiàn)tcaZcaLncosHEHKF2u1ZKFu12ZtdsinutusincosHbcosEbdEH11令2ZH，稱作區(qū)域系數(shù)，從公式中我們可以看到，它僅與壓力角有關(guān)系，sincos當(dāng)20時，ZH2.5。.\所以，接觸強(qiáng)度校核公式：HKFu1ZEZHtbduH，1將F2T，bd代入強(qiáng)度校核公式得：1tdd112KTu1ZEZH1d3uH，由此推出1設(shè)計(jì)計(jì)算公式：d2KTu1(ZZH)231uE1[]dH如果把標(biāo)準(zhǔn)壓力角的區(qū)域系數(shù)ZH2.5代入，則：2.5KFu1接觸強(qiáng)度校核公式：HtuZEbdH1計(jì)算公式：d2.32KTu1(Z)231uE1[]dH注意：1．“＋”用于外嚙合；“－”用于內(nèi)嚙合；2．兩齒輪的接觸應(yīng)力相等H1H2，但是齒輪材料的許用接觸應(yīng)力不一定相等，應(yīng)按H較小者計(jì)算接觸強(qiáng)度；謝謝閱讀3．影響接觸強(qiáng)度的尺寸是：d（或a）和b；4．采用正變位、斜齒輪可提高齒輪的強(qiáng)度?！?0-6齒輪傳動的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇一、齒輪傳動設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1．壓力角增大壓力角，齒厚及節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑會隨之增加，有利于提高齒輪傳動的彎曲強(qiáng)度謝謝閱讀及接觸強(qiáng)度。我國一般用的傳動齒輪的標(biāo)準(zhǔn)壓力角20，航空用的齒輪25。精品文檔放心下載.\2．齒數(shù)z的選擇當(dāng)傳動中心距不變時，齒數(shù)z增加，導(dǎo)致（1）模數(shù)降低，（優(yōu)點(diǎn)：齒高隨之降低，可以減小切削量、減小滑動率、減小磨損等；謝謝閱讀缺點(diǎn)：模數(shù)降低導(dǎo)致齒厚變薄，抗彎曲疲勞強(qiáng)度會降低）；感謝閱讀（2）重合度增加（可以使傳動平穩(wěn)）。因此綜合考慮，在保證彎曲疲勞強(qiáng)度的前提下，齒數(shù)多一些好！感謝閱讀閉式傳動：z1=20~40；開式傳動：z1=17~20感謝閱讀為了避免根切，z117，大齒輪的齒數(shù)根據(jù)小齒輪齒數(shù)與傳動比可以確定。為了使齒對磨謝謝閱讀損均勻，傳動平衡，兩齒數(shù)最好互為質(zhì)數(shù)。3．齒寬系數(shù)輪齒越寬，承載能力越好，但輪齒過寬，會使齒面載荷分布趨于不均勻，所以齒寬系數(shù)應(yīng)取適當(dāng)值。根據(jù)201頁表10-7，根據(jù)裝置狀況，選擇合適的齒寬系數(shù)。感謝閱讀注意：（1）對于標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器，齒寬系數(shù)是abb，并且規(guī)定：a的取ua0.5d11值為：0.2，0.25，0.3，0.4，0.5，0.6，0.8，1，1.2。所以，要首先選定期，再利用ab0.51u計(jì)算。dda1（2）小齒輪齒寬計(jì)算好后，人為地加寬5—10mm，以防止因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位導(dǎo)致齒謝謝閱讀寬減小，增大工作載荷。二、齒輪傳動的許用應(yīng)力.\同學(xué)們還記得我們在講§5-7“螺栓聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力”時講過的許用應(yīng)力的公式感謝閱讀嗎？許用應(yīng)力是相應(yīng)的極限值（屈服極限或強(qiáng)度極限）與安全系數(shù)的比值：SS 。（書84精品文檔放心下載頁。）齒輪傳動的許用應(yīng)力計(jì)算式與這個差不多，它的計(jì)算公式是：Slim，lim是齒輪的疲勞極限。感謝閱讀本書中提供的lim值是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下試驗(yàn)得到的疲勞極限值。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件是一對標(biāo)謝謝閱讀準(zhǔn)直齒圓柱齒輪副：20，m3~5mm,b10~50mm,v10m/s，齒面粗糙度為0.8，感謝閱讀按失效率為1%，經(jīng)持久疲勞試驗(yàn)確定。但是僅上式還不行，還需要多考慮一個應(yīng)力循環(huán)次數(shù)對疲勞極限的影響：KN—壽命系數(shù)。K精品文檔放心下載S在進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度與接觸疲勞強(qiáng)度的齒輪計(jì)算時，選取的值不同。感謝閱讀1．許用彎曲應(yīng)力（彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時使用）KFNFlimFSFS——疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。對彎曲疲勞強(qiáng)度而言，破壞表示斷齒，取SS 1.25~1.5謝謝閱讀FKN——壽命系數(shù)，考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)。彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN見202頁圖精品文檔放心下載10-18，根據(jù)循環(huán)次數(shù)與齒輪材料來選擇。其中，循環(huán)次數(shù)的計(jì)算方法：N60njLh，n—轉(zhuǎn)速，r/min；j—齒輪每轉(zhuǎn)一圈，齒面嚙合次數(shù)；Lh—齒輪工作壽命，小時。謝謝閱讀例：轉(zhuǎn)速960r/min，工作壽命15年，每年工作300天，兩班制，轉(zhuǎn)一圈嚙合一次。感謝閱讀60njL60960115300284.147109謝謝閱讀hlim——齒輪的疲勞極限。彎曲疲勞極限FE可查圖10-20，F(xiàn)limYFE。YST——試驗(yàn)謝謝閱讀ST.\應(yīng)力校正系數(shù)。10-20中分別給出了鑄鐵、正火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳正火和表面硬化鋼及氮化和碳氮共滲感謝閱讀5種材料的疲勞強(qiáng)度極限FE。ME——表示齒輪材料品質(zhì)和熱處理質(zhì)量很高時的疲勞強(qiáng)度極限取值線；感謝閱讀MQ——表示齒輪材料品質(zhì)和熱處理質(zhì)量達(dá)到中等要求時的疲勞強(qiáng)度極限取值線；謝謝閱讀ML——表示齒輪材料品質(zhì)和熱處理質(zhì)量達(dá)到最低要求時的疲勞強(qiáng)度極限取值線；感謝閱讀MX——齒輪材料對淬透性及金相組織有特別考慮的調(diào)質(zhì)合金鋼的疲勞強(qiáng)度極限取值線。精品文檔放心下載根據(jù)齒面硬度和各種材料及材料的熱處理情況進(jìn)行選擇。另外：一般輪齒受力為脈動循環(huán)應(yīng)力，所以圖10-20中所示的為脈動循環(huán)的極限應(yīng)力，對謝謝閱讀稱循環(huán)的極限應(yīng)力值為脈動循環(huán)極限應(yīng)力值的70%。2．許用接觸應(yīng)力（接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算時使用）KHNHlimHSH——疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。對接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算而言，破壞表示點(diǎn)蝕，發(fā)生點(diǎn)蝕后齒輪依精品文檔放心下載然可以繼續(xù)工作，所以取SS 1HKN——壽命系數(shù)，考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)。接觸疲勞壽命系數(shù)KHN見203頁圖精品文檔放心下載10-19，根據(jù)循環(huán)次數(shù)與齒輪材料來選擇。lim——齒輪的疲勞極限。接觸疲勞極限Hlim可查圖10-21。謝謝閱讀10-21中分別給出了鑄鐵、灰鑄鐵、正火結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳正火和表面硬化鋼及氮化和碳氮共滲鋼6種材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限。謝謝閱讀三、齒輪精度的選擇漸開線圓柱齒輪精度國標(biāo)GB/T10095—1988謝謝閱讀.\錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪精度國標(biāo)GB/T11365-1989謝謝閱讀圓柱齒輪和錐齒輪都規(guī)定了1~12共12個精度等級。第1級精度最高，第12級最低。1-2級屬于待發(fā)展的精度等級，3-5為高精度等級，6-8為中等精度等級，9-12為低精度等級。常用的是5~9級。精品文檔放心下載標(biāo)準(zhǔn)按照誤差特性及它們對傳動性能的影響，將齒輪的各項(xiàng)公差分成三個組，第一組公差影響傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性，第二組公差影響傳動的平穩(wěn)性，第三組公差影響載荷分布的均勻性。每個公差組里有很多公差與極限偏差的項(xiàng)目，詳見《機(jī)械零件手冊》216頁表16-2圓柱齒輪公差分組。一般來說，一個齒輪的三個公差組應(yīng)選用相同的精度等級，但是也允許三個公差組選用不同的精度等級，但是在同一個公差組內(nèi)，各項(xiàng)公差與極限偏差的項(xiàng)目要保持相同的精度等級。謝謝閱讀各類機(jī)器中常用的齒輪傳動的精度等級見210頁表10-8。精品文檔放心下載按照載荷及速度推薦的齒輪傳動精度等見210頁圖10-22所示。精品文檔放心下載齒輪精度的標(biāo)注：第一公差組的精度等級、第二公差組的精度等級、第三公差組的精度等級、齒厚上偏差、齒厚下偏差、國家標(biāo)準(zhǔn)號謝謝閱讀1：7-F-LGB/T10095—1988表示：三個公差組精度同為7級，其齒厚上偏差為F，齒厚下偏差為L。精品文檔放心下載2：7-6-6-G-MGB/T10095—1988謝謝閱讀表示：第一公差組精度為7，第二公差組精度為6，第三公差組精度為6，齒厚上偏差為G，齒厚下偏差為M。精品文檔放心下載§10-8斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒的受力分析.\切向力：F2T；徑向力：FFtan1n；tdrtcos1軸向力：FFtan，軸向力F的方向：用“主動輪左右手法則”判斷。xtx各個分力方向的確定：主動齒輪的切向力方向與齒面節(jié)點(diǎn)運(yùn)動方向相反，從動齒輪的切向力方向與齒面節(jié)點(diǎn)運(yùn)動謝謝閱讀方向相同；外齒輪的徑向力Fr的方向指向各自的輪心，內(nèi)齒輪的徑向力由節(jié)點(diǎn)背離輪心。感謝閱讀主動齒輪的軸向力方向根據(jù)左右手法則確定，從動齒輪的軸向力與主動輪的軸向力相反。謝謝閱讀主動齒輪的“左右手法則”：主動齒輪是左旋就用左手，右旋就用右手；將手掌展開，使拇指與四指垂直；四指的指向謝謝閱讀與主動齒輪轉(zhuǎn)向一致，并環(huán)繞軸線；拇指的指向就是軸向力的方向。感謝閱讀二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用螺旋角系數(shù)Z計(jì)入輪齒傾斜使齒面接觸應(yīng)力減小的影響，對直齒輪的接觸強(qiáng)度公式進(jìn)精品文檔放心下載行修正，得斜齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式：校核式：ZZZZ2KTu1H1HEHbd2uH1設(shè)計(jì)式：d2KTu1ZZZZ23H1EH1udH式中：螺旋角系數(shù)：Zcos重合度系數(shù)：1時，Z4(1)31時，Z1——端面重合度.\——縱向重合度三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算通常按斜齒輪的當(dāng)量直齒輪計(jì)算其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并引入螺旋角系數(shù)Y 計(jì)入輪齒傾斜精品文檔放心下載的影響，得：校核式：2KTYYYYF1FbdmFasaF1n設(shè)計(jì)式：m2KTYcos2YYYY3F1FaSanz2d1F§10-9標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒的受力分析用集中作用于齒寬中點(diǎn)處的法向力Fn代替輪齒所受的分布力。將Fn分解為：切向力Ft，徑向力Fr和軸向力Fa。精品文檔放心下載F2TF,FFtancosF,FFtansinF1tdtr1t1x2x1t1r2m1FF2Ttd1ncoscosm1各個分力方向的確定：對于主動齒輪，切向力方向與節(jié)點(diǎn)運(yùn)動方向相反；對于從動輪，切向力方向與節(jié)點(diǎn)運(yùn)動方精品文檔放心下載向相同；徑向力方向均由節(jié)點(diǎn)垂直指向各自的軸線；軸向力Fa的方向均平行下各自軸線且總是由錐齒輪的小端指向大端。謝謝閱讀二、主要參數(shù)和尺寸直齒錐齒輪的大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。.\軸交角為90o的直齒錐齒輪傳動：齒數(shù)比：uz2d2cottanzd1211錐距：Rd2d2du21122221ddR0.5b10.5bm1m212令=b/R－－齒寬系數(shù)，設(shè)計(jì)中常取 =0.25~0.35。謝謝閱讀R R則有：d d(10.5) 以及mm(10.5)謝謝閱讀m R m R三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算按齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量圓柱齒輪計(jì)算直齒錐齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度。感謝閱讀忽略重合度的影響。校核式：ZZ4.71KT1HEH10.52d3uHRR1設(shè)計(jì)式：d(ZZH)24.71KT2uE11310.5HRR式中：載荷系數(shù)KKKKAυ強(qiáng)度公式中其他參數(shù)與直齒圓柱齒輪完全相同。四、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核式：4.71KTYY10.51F2z2m3u21FasaFRR1設(shè)計(jì)式：m34.71KT22YY10.511FaSazuFRR1§10-10齒輪傳動的效率與潤滑.\一、齒輪傳動的效率閉式齒輪傳動的效率有三部分組成：1 2 3式中：η1－齒輪的嚙合效率；η2－攪油損失的效率；η3－軸承的效率；二、齒輪傳動的潤滑方式潤滑的目的：減小摩擦、減小磨損，還有散熱和防銹蝕作用。謝謝閱讀開式及半開式齒輪傳動：采用人工定期加油潤滑。閉式齒輪傳動： 浸油潤滑：齒輪圓周速度v≤15m／s時精品文檔放心下載噴油潤滑：v＞15m／s時§10-11齒輪的結(jié)構(gòu)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定輪緣，輪輻，輪轂等結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小。感謝閱讀在綜合考慮齒輪幾何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及經(jīng)濟(jì)性等各方面因素的謝謝閱讀基礎(chǔ)上，按齒輪的直徑大小，選定合適的結(jié)構(gòu)形式，再根據(jù)推薦的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)謝謝閱讀算。常見的結(jié)構(gòu)形式有：實(shí)心式齒輪，齒輪軸；腹板式結(jié)構(gòu)；輪輻式結(jié)構(gòu)。謝謝閱讀小結(jié)：.\失效形式輪齒折斷齒面點(diǎn)蝕齒面磨損齒面膠合塑性變形原因應(yīng)力集中及彎曲脈動的接觸應(yīng)力磨粒磨損高速重載下齒應(yīng)力大于屈服應(yīng)力重復(fù)作用產(chǎn)重復(fù)作用面間壓力大，滑極限，使齒面表生疲勞折斷；突然動速度大，摩擦層材料滑移或過載或過度磨損熱高，齒面瞬間齒體塑性變形產(chǎn)生過載折斷。粘連，又被撕破部位齒根節(jié)線附近的齒根齒根和齒頂處的齒根和齒頂處齒面節(jié)線處，整面上齒面上的齒面上個齒塑性變形現(xiàn)象直齒輪全齒折麻點(diǎn)狀坑齒廓形狀變化齒面出現(xiàn)條狀從動輪齒面節(jié)斷，斜齒輪局部傷痕線處突起，主動折斷輪凹溝；全齒體歪斜對傳動傳動中斷振動、噪音增大振動、噪音增大振動、噪音增大齒廓形狀破壞，的影響直至折齒溫升提高振動、噪音增大工況硬齒面?zhèn)鲃榆淉X面閉式傳動開式傳動高速重載傳動低速重載軟齒面?zhèn)鲃痈倪M(jìn)措施減少應(yīng)力集中；提高齒面硬度；變開式為閉式；降低滑動系數(shù)；提高齒面硬度；提高支承剛性；降低表面粗糙度；改善密封潤滑；改進(jìn)潤滑；加入提高潤滑油粘提高齒芯韌性；改進(jìn)潤滑，提高提高齒面硬度極壓添加劑；提度表面強(qiáng)化處理潤滑油粘度高齒面硬度系數(shù)名稱代號引入原因主要影響因素改進(jìn)措施使用系數(shù)KA嚙合的外部因素引原動機(jī)和從動機(jī)的工作減緩原動機(jī)、從動起的附加動載荷的特性機(jī)的載荷沖擊影響動載系數(shù)Kv嚙合的內(nèi)部因素引基節(jié)誤差、齒形誤差、提高制造精度；齒起的附加動載荷的彈性變形頂修緣；降低圓周影響速度齒間載荷分配系數(shù)Kα同時嚙合各對輪齒輪齒制造誤差、嚙合剛提高制造精度、修間載荷分配不均度、重合度、跑合等形、控制齒面硬度齒向載荷分布系數(shù)Kβ沿齒寬方向載荷分制造、安裝誤差，齒輪增大軸、軸承及支布不均及軸系剛度，齒寬及齒座剛度；對稱布置面硬度，齒輪相對軸承軸承；限制輪齒寬位置。度；鼓形齒.\名稱代號引入原因主要影響因素載荷系數(shù)K將名義載荷換算成計(jì)算載荷K=KAKBKαKβ齒寬系數(shù)Φd考慮圓柱齒輪齒寬對強(qiáng)度的影響b/d1支承布置的影響齒形系數(shù)YFa考慮齒廓形狀對齒根彎曲強(qiáng)度的影響Z、β、α、x等應(yīng)力校正系數(shù)YZ、β、α、x等Sa考慮齒根過渡曲線的應(yīng)力集中效應(yīng)及除彎曲應(yīng)力外其它應(yīng)力對齒根彎曲強(qiáng)度的影響區(qū)域系數(shù)ZH考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓形狀對接觸強(qiáng)度的影響材料彈性系數(shù)ZE考慮配對材料性能對接觸強(qiáng)度的影響螺旋角系數(shù)Yβ考慮螺旋角使接觸線傾斜變化對齒根彎曲E、μ強(qiáng)度的影響端面重合度εα考慮斜齒輪嚙合線總長變化對計(jì)算載荷的β,εβ影響齒寬系數(shù)ΦR考慮圓錐齒輪齒寬對強(qiáng)度的影響b/R§10-1IntroductionGearsareusedtotransmittorque,rotarymotion,andpowerfromoneshafttoanother.謝謝閱讀Theyhavealonghistory.Inabout2600B.C.,theChineseusedprimitivegearsets,mostlikelymadeofwood,theirteethmerelypegsinsertedinwheel.感謝閱讀Inthe15thcenturyA.D.,LeonardodaVincishowedmanygeararrangementsinhisdrawings.謝謝閱讀Presently,awidevarietyofgeartypeshavebeendevelopedthatoperatequietlyandwithverylowfrictionlosses.Smooth,vibrationlessactionissecuredbygivingthepropergeometricformtotheoutlineoftheteeth.精品文檔放心下載Comparedtovariousothermeansofpowertransmission(e.g.,beltsandchains),gearsarethemostruggedanddurable.精品文檔放心下載Theyhavetransmissionefficiencyashighas98%.謝謝閱讀However,gearsaregenerallymorecostlythanbeltsandchains.SpurGearsHelicalGearsBevelGearsHerringboneGearsTwomodesoffailureaffectgearteeth:感謝閱讀fatiguefractureowingtofluctuatingbendingstressattherootofthetoothandfatigue感謝閱讀.\(wear)ofthetoothsurface.感謝閱讀Gearsaremadefromawidevarietyofmaterials,bothmetallicandnonmetallic.感謝閱讀Castirons(鑄鐵)havelowcost,easeofcasting,goodmachinability(切削性),highwearresi