齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)課件

齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)11.1.1齒輪的失效形式2）齒面點(diǎn)蝕失效形式

1)輪齒折斷4）齒面膠合失效形式

3）齒面磨損11.1.1齒輪的失效形式5)齒面塑性變形失效形式11.1.1齒輪的失效形式1)輪齒折斷2）齒面點(diǎn)蝕3）齒面磨損4）齒面膠合5)齒面塑性變形11.1.1齒輪的失效形式1)閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)

(配對齒輪之一的硬度≤350HBS)，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。2）閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)（配對齒輪的硬度均>350HBS），先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。3）開式齒輪傳動(dòng)，一般按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。對于磨損的影響可通過將設(shè)計(jì)所得模數(shù)放大10%～15%或降低許用應(yīng)力加以考慮。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則11.1.1齒輪的失效形式11.1.2、齒輪傳動(dòng)的材料及熱處理

1、選材原則：

1）使齒面具有足夠的硬度和耐磨性。2）合理選擇材料配對。(課本275頁）3）材料具有良好的加工工藝性。

2、常用材料：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料

3、常用熱處理方法

1)表面淬火

2)滲碳淬火

3)滲氮

4)調(diào)質(zhì)

5)正火4合理選擇材料配對。軟齒面齒輪—小齒輪硬度=大齒輪硬度+30~50HBS硬齒面齒輪——兩齒輪硬度相當(dāng)11.1.2、齒輪傳動(dòng)的材料及熱處理

5、齒輪傳動(dòng)的精度精度等級：高→低1，2，3，…5，6，7，8，9，10，11，12

遠(yuǎn)等級常用精度規(guī)范：運(yùn)動(dòng)精度規(guī)范——第Ⅰ公差組；工作平穩(wěn)性精度規(guī)范——第Ⅱ公差組；接觸精度規(guī)范——第Ⅲ公差組；齒輪副側(cè)隙；齒坯公差精度等級選擇，按用途、工作條件、傳動(dòng)功率和圓周速度V來確定，可參考表

11.1.2、齒輪傳動(dòng)的材料及熱處理11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算合成為一個(gè)法向合力FnFnFn=？

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算

一對齒輪之間力是作用力與反作用力的關(guān)系11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算力的方向判斷徑向力Fr：分別指向各自的輪心；圓周力Ft：主動(dòng)輪圓周力對對其軸之矩與主動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相反；從動(dòng)輪上的圓周力對其軸之矩與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相同。

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算Fn是理想情況下的載荷，稱為為名義載荷。在計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)，需要引入載荷系數(shù)K來考慮各種附加載荷的影響，從而有計(jì)算載荷

Fcn=KFn-----是設(shè)計(jì)計(jì)算的載荷依據(jù)載荷系數(shù)K的取值按表11-3選取。

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

σH—齒面接觸應(yīng)力；ZE—材料的彈性系數(shù)，表11-4；

K—載荷系數(shù)；T1—主動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩；

b—齒寬；

u—兩輪齒數(shù)比，u=z2/z1；

d1—小齒輪分度圓直徑；[σH]—許用接觸應(yīng)力校核公式（檢驗(yàn)是否產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕的公式）11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

得到分度圓直徑后，由d=mz可以進(jìn)一步求出模數(shù)，從而求出齒輪尺寸。設(shè)計(jì)公式（保證不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕的設(shè)計(jì)公式）齒寬系數(shù)φd=b/d1

，表11-511.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算一對鋼制齒輪

校核計(jì)算公式設(shè)計(jì)計(jì)算公式11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算

校核計(jì)算公式（檢驗(yàn)是否產(chǎn)生輪齒折斷公式）

T1—主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩；b—輪齒的接觸寬度；m—模數(shù)；z1—主動(dòng)輪齒數(shù)；YF—齒形修正系數(shù)，見表11-6

；YS—應(yīng)力修正系數(shù)，見表11-6；[σF]為輪齒的許用彎曲應(yīng)力。

設(shè)計(jì)計(jì)算公式

（保證不發(fā)生輪齒折斷的設(shè)計(jì)公式）11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算主要參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)步驟

1)小齒輪齒數(shù)z1（選?。?閉式軟齒面齒輪

：d1大小不變且滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的條件下，宜采用較多齒數(shù)和較小模數(shù)。一般z1=20~40。

*閉式硬齒面齒輪和開式傳動(dòng)齒輪

：采用較少齒數(shù)和較大模數(shù)。一般可以取z1=17~20*對于周期性變化的載荷，為避免最大載荷總是作用在某一對齒或某幾對齒上而使磨損過于集中，z1、z2應(yīng)互為質(zhì)數(shù)。11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算2)模數(shù)m——要取標(biāo)準(zhǔn)值*在滿足輪齒彎曲強(qiáng)度的條件下，取較小的模數(shù)，以利于增大齒數(shù)，減少切齒量。主要參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)步驟

*對于傳遞動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)，為了防止因過載而導(dǎo)致輪齒折斷，一般模數(shù)m不小于2mm11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算3)齒寬系數(shù)φd

*齒寬系數(shù)不宜過大或過小，按推薦值選取。*一般精度的圓柱齒輪減速器中，為補(bǔ)償加工和裝配的誤差，應(yīng)使小齒輪比大齒輪寬一些，小齒輪的齒寬取b1=b2+(5~10)mm。

主要參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)步驟

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算(1)選擇齒輪材料、熱處理方式

(4)計(jì)算齒輪的幾何尺寸(2)選擇精度等級(3)承載能力計(jì)算(5)確定齒輪的結(jié)構(gòu)形式(6)繪制齒輪工作圖例：傳動(dòng)功率P=7.5KW，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=950r/min，傳動(dòng)比i=2.5，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。單班制工作，預(yù)期使用壽命10年。

11.1.3直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算受力方向判斷：主動(dòng)右旋齒輪，以右手四指彎曲的方向表示齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，則伸直拇指的指向即為主動(dòng)輪上軸向力Fa1的方向，從動(dòng)輪上軸向力Fa2的方向與其相反。對于主動(dòng)左旋齒輪，則應(yīng)以左手用同樣的方法來判定。斜齒輪的受力分析11.1.4斜直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算11.1.4斜直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算將當(dāng)量齒輪的參數(shù)代入直齒圓柱齒輪的公式，并考慮斜齒輪重合度及齒面接觸線是斜線等因素對強(qiáng)度的影響，即可得到斜齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式。斜齒輪接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式接觸疲勞強(qiáng)度彎曲疲勞強(qiáng)度11.1.4斜直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算＊有關(guān)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟及參數(shù)選擇原則對斜齒輪傳動(dòng)基本上都是適用的。＊與直齒輪不同的是斜齒輪傳動(dòng)的中心距與螺旋角β有關(guān)，在確定中心距時(shí)，可通過調(diào)整螺旋角β，使中心距圓整為個(gè)位數(shù)為0或5。＊直齒圓柱齒輪可以通過調(diào)整齒數(shù)和模數(shù)改變中心距。斜齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算

斜齒輪接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式11.1.4斜直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算齒輪零件圖齒輪工作圖可按機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的簡化畫法表達(dá)。按GB6443－86的規(guī)定，工作圖上應(yīng)標(biāo)注分度圓直徑d、頂圓直徑da、齒寬b、其他結(jié)構(gòu)尺寸及公差、定位基準(zhǔn)及相應(yīng)的形位公差和表