《齒輪傳動承載計算》課件

齒輪傳動承載計算課程簡介1理論與實踐結(jié)合介紹齒輪傳動承載計算的基本理論和方法，并結(jié)合實際案例進(jìn)行分析和講解。2覆蓋常見類型涵蓋圓柱齒輪、斜齒輪、蝸輪蝸桿等常見的齒輪傳動形式，并進(jìn)行詳細(xì)分析。3提高設(shè)計能力幫助學(xué)生掌握齒輪傳動設(shè)計的基本流程和方法，提高工程設(shè)計能力。齒輪傳動的作用與分類傳動扭矩將動力傳遞給工作機，實現(xiàn)機械能的轉(zhuǎn)換。改變轉(zhuǎn)速通過不同齒數(shù)的齒輪，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的提升或降低。改變轉(zhuǎn)動方向利用齒輪的嚙合方向，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動方向的改變。齒輪傳動基本參數(shù)模數(shù)齒輪的模數(shù)（m）是指齒輪分度圓直徑與齒數(shù)之比，單位為毫米（mm）。齒數(shù)齒數(shù)（z）是指齒輪上的齒數(shù)，它決定了齒輪的尺寸和轉(zhuǎn)速。分度圓直徑分度圓直徑（d）是指齒輪分度圓的直徑，單位為毫米（mm）。齒頂圓直徑齒頂圓直徑（da）是指齒輪齒頂圓的直徑，單位為毫米（mm）。齒輪材料及其熱處理齒輪材料齒輪材料通常選用**高強度鋼**，如合金鋼、滲碳鋼、氮化鋼等。材料選擇需考慮強度、韌性、耐磨性、耐疲勞性等因素。熱處理齒輪熱處理可提高齒輪的硬度、強度和耐磨性。常用的熱處理工藝包括淬火、回火、滲碳、氮化等。齒輪應(yīng)力分類與計算彎曲應(yīng)力由于齒輪嚙合時產(chǎn)生的彎矩而引起的應(yīng)力，主要發(fā)生在齒根處。接觸應(yīng)力由于齒輪嚙合時齒面之間的相互作用而產(chǎn)生的應(yīng)力，主要發(fā)生在齒面接觸區(qū)。齒根彎曲應(yīng)力計算確定齒根彎曲應(yīng)力齒根彎曲應(yīng)力是指齒根部位承受的彎曲應(yīng)力，是齒輪強度計算的重要指標(biāo)之一。公式σb=Kf*Wt*(Ft*b)/(π*m*cosα*YF*β)計算參數(shù)計算參數(shù)包括齒輪的幾何參數(shù)、載荷、材料強度等。強度校核將計算得到的齒根彎曲應(yīng)力與材料的許用應(yīng)力進(jìn)行比較，判斷齒輪是否滿足強度要求。齒面接觸應(yīng)力計算1赫茲接觸應(yīng)力考慮接觸面的彈性變形，計算齒面接觸應(yīng)力。2接觸疲勞強度評估齒面接觸應(yīng)力是否會引起疲勞失效。3影響因素齒輪材料、硬度、載荷、齒形、潤滑條件等因素會影響接觸應(yīng)力。安全系數(shù)與強度校核安全系數(shù)安全系數(shù)是指齒輪傳動在實際工作條件下所能承受的負(fù)荷與齒輪強度計算結(jié)果之比。強度校核強度校核是指將齒輪傳動在工作條件下所產(chǎn)生的應(yīng)力與齒輪材料的許用應(yīng)力進(jìn)行比較，判斷齒輪是否能安全工作。齒輪傳動效率計算齒輪傳動效率計算公式影響因素機械效率η=功率輸出/功率輸入摩擦損失、齒形誤差、潤滑狀況傳動效率η=齒輪組效率*軸承效率齒輪嚙合方式、軸承類型齒輪潤滑及其選擇潤滑目的降低摩擦、磨損，延長齒輪使用壽命，提高傳動效率，降低噪音與振動。潤滑劑類型礦物油、合成油、半合成油，根據(jù)工況選擇，例如高速、重載、高溫等。潤滑方式油浴潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑，根據(jù)齒輪傳動類型和結(jié)構(gòu)選擇。齒輪傳動噪聲與振動噪聲來源齒輪嚙合過程中的沖擊、振動和摩擦產(chǎn)生的噪聲。振動來源齒輪嚙合過程中的沖擊、不平衡力和齒輪誤差引起的振動。齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪箱是齒輪傳動系統(tǒng)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系到整個傳動系統(tǒng)的性能和可靠性。齒輪箱的設(shè)計要考慮以下因素：承載能力潤滑方式密封性能散熱性能噪聲和振動控制單級齒輪傳動設(shè)計1確定傳動比根據(jù)輸入輸出轉(zhuǎn)速比確定傳動比，同時考慮傳動效率、尺寸和成本等因素。2選擇齒輪材料根據(jù)工作條件和承載能力選擇合適的齒輪材料，并考慮其加工性能和成本。3計算齒輪參數(shù)根據(jù)傳動比、齒輪模數(shù)、齒數(shù)等參數(shù)計算齒輪的尺寸、齒形等。4強度校核對齒輪進(jìn)行強度校核，確保齒輪在工作條件下能夠承受載荷。5潤滑設(shè)計根據(jù)工作條件選擇合適的潤滑油，并設(shè)計潤滑系統(tǒng)，確保齒輪的潤滑。6結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計齒輪箱的結(jié)構(gòu)，包括齒輪軸、軸承、箱體等，確保齒輪傳動系統(tǒng)的可靠性。雙級齒輪傳動設(shè)計1載荷分配雙級齒輪傳動中，載荷分配到兩個齒輪組上。2效率分析計算雙級齒輪傳動的總效率。3結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化齒輪軸和軸承布置。斜齒輪傳動設(shè)計結(jié)構(gòu)特點齒輪齒面與軸線成一定角度，可實現(xiàn)平穩(wěn)、低噪聲傳動。設(shè)計要點考慮齒輪的螺旋角、模數(shù)、齒數(shù)等參數(shù)，確保良好的嚙合性能和承載能力。應(yīng)用場景適用于高速、大功率傳動，如機床主軸、汽車變速箱等。蝸輪蝸桿傳動設(shè)計1傳動比選擇蝸輪蝸桿傳動傳動比大，一般可達(dá)10-100。2蝸桿材料與熱處理蝸桿材料一般采用合金鋼，熱處理后硬度要高于蝸輪。3蝸輪材料與熱處理蝸輪材料一般采用青銅或鑄鐵。4強度校核蝸桿的強度校核重點是彎曲強度和接觸強度。5潤滑設(shè)計蝸輪蝸桿傳動潤滑非常重要，一般采用油浴潤滑或循環(huán)潤滑。圓柱齒輪軸承選擇圓柱滾子軸承適用于承受徑向負(fù)荷和一定軸向負(fù)荷。適用于高負(fù)荷、高速、低噪音的應(yīng)用場景。深溝球軸承適用于承受徑向負(fù)荷和一定軸向負(fù)荷。適用于高速、低噪音、維護(hù)量少的應(yīng)用場景。調(diào)心球軸承適用于承受徑向負(fù)荷和一定軸向負(fù)荷，同時可以補償軸的輕微傾斜。適用于承受沖擊負(fù)荷和震動的應(yīng)用場景。圓錐齒輪軸承選擇1載荷類型圓錐滾子軸承適用于承受徑向載荷和軸向載荷，特別適合于承受沖擊載荷和振動載荷。2安裝方式圓錐滾子軸承可采用多種安裝方式，包括內(nèi)圈固定、外圈固定和雙向固定。3精度等級根據(jù)不同的精度等級，圓錐滾子軸承可以滿足不同的精度要求，例如高精度要求的齒輪傳動系統(tǒng)。齒輪軸的強度計算彎曲強度考慮軸的彎曲應(yīng)力，確保軸不會因為彎曲而斷裂。扭轉(zhuǎn)強度考慮軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，確保軸不會因為扭轉(zhuǎn)而斷裂。齒輪軸承的強度計算1軸承壽命軸承的壽命是指其在工作條件下能夠正常工作的時間。2載荷類型軸承所承受的載荷類型會影響其壽命。3軸承尺寸軸承的尺寸越大，其壽命越長。4潤滑條件良好的潤滑條件可以延長軸承的壽命。齒輪傳動溫升計算1熱量來源摩擦熱2熱量散失對流、輻射3溫升計算熱量平衡齒輪傳動冷卻設(shè)計風(fēng)冷利用風(fēng)機將空氣吹過齒輪箱，帶走熱量，適用于低溫升場合。水冷利用循環(huán)水將熱量帶走，適用于高溫升場合。油冷利用冷卻油將熱量帶走，適用于高功率、高速場合。齒輪傳動潤滑設(shè)計潤滑油選擇根據(jù)齒輪傳動的工況、負(fù)荷、速度和工作溫度，選擇合適的潤滑油。例如，高速、重載齒輪傳動需要使用高粘度、抗磨性能好的潤滑油。潤滑方式齒輪傳動潤滑方式主要有油浴潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑和循環(huán)潤滑等，選擇合適的潤滑方式取決于齒輪傳動的結(jié)構(gòu)、尺寸和工作環(huán)境。潤滑系統(tǒng)設(shè)計潤滑系統(tǒng)應(yīng)保證潤滑油能夠有效地輸送到齒輪嚙合區(qū)，并保持合適的潤滑油量和溫度，從而確保齒輪傳動正常工作。齒輪制造工藝齒輪坯料加工包括毛坯的制備、熱處理、車削、銑削等。齒形加工采用滾齒、插齒、磨齒等方法精加工齒形。表面處理可采用噴砂、拋光、鍍層等方法改善齒輪表面性能。齒輪檢驗與測量齒形檢驗使用齒輪測量儀或投影儀測量齒形參數(shù)，如齒高、齒厚、齒頂圓直徑等。齒向檢驗檢查齒輪的齒向偏差，確保齒輪嚙合時齒向一致。齒面粗糙度檢驗使用輪廓儀或表面粗糙度儀測量齒面粗糙度，確保齒面光潔度符合要求。齒輪精度檢驗使用齒輪檢測儀或齒輪測試臺檢測齒輪的綜合精度，確保齒輪的精度滿足要求。齒輪傳動設(shè)計實例（一）介紹一個實際應(yīng)用的齒輪傳動設(shè)計實例，例如：汽車變速箱中的齒輪組。分析實例中齒輪參數(shù)的選擇、計算過程以及設(shè)計要點，并展示設(shè)計結(jié)果。齒輪傳動設(shè)計實例（二）本實例設(shè)計一個減速器，其輸入軸轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/分，輸出軸轉(zhuǎn)速為144轉(zhuǎn)/分，傳遞功率為10kW，齒輪材料為45鋼，熱處理后硬度為HRC45~50。要求確定齒輪傳動方案，并進(jìn)行強度校核。首先，根據(jù)傳動比確定齒輪組數(shù)，這里采用兩級減速，即第一級傳動比為10，第二級傳動比為1。然后，根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速計算出各級齒輪的扭矩，再根據(jù)扭矩和齒輪材料的強度確定齒輪的尺寸。最后，進(jìn)行強度校核，確保齒輪在工作狀態(tài)下不會發(fā)生斷裂或過度磨損。齒輪傳動設(shè)計實例（三）