机械设计基础 教学课件 作者 王素艳 主编第6章 齿轮传动.ppt

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1、第6章齿轮传动学习目标：了解齿轮及齿轮传动的特点，掌握其类型掌握齿轮的主要参数及几何尺寸计算掌握齿轮的加工方法了解斜齿轮与锥齿轮了解蜗杆传动掌握轮系的分类，定轴轮系与行星轮系的计算6.1齿轮传动的特点及类型主要优点：1．承载能力强，传递功率范围广，传动效率高；2．传动比恒定。齿轮传动能保证两个瞬时传动比恒等于常数；3．使用寿命长，传动平稳，噪声小，结构紧凑，制造、安装容易；4．可实现两平行轴、相交轴和交错轴间的传动。主要缺点：1.制造成本高；2.安装精度要求较高；3.不适宜远距离传动。6.1齿轮传动的特点及类型齿轮传动平面齿轮传动（相对运动为平面运动，传递平

2、行轴间的运动）直齿圆柱齿轮传动（轮齿与轴平行）外啮合内啮合齿轮齿条斜齿圆柱齿轮传动（轮齿与轴不平行）外啮合内啮合齿轮齿条人字齿轮齿条传动（轮齿成人字形）空间齿轮运动（相对运动为空间运动，传递不平行轴间的运动）传递相交轴运动（锥齿轮传动）直齿斜齿曲线齿传递交错轴运动交错轴斜齿轮传动蜗轮蜗杆传动准双曲面齿轮传动各类齿轮示意图6.2渐开线直齿圆柱齿轮渐开线的形成动画渐开线的基本性质1.发生线沿基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长。2.渐开线上任一点的法线必与基圆相切。3.渐开线上各点的压力角不同。4.渐开线的形状取决于基圆的大小。5.基圆内无渐开线。6.2渐开线

3、直齿圆柱齿轮4.齿顶高系数顶隙系数1.模数2.齿数3.压力角齿轮几何尺寸计算的主要参数6.2渐开线直齿圆柱齿轮渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称和符号1.齿顶圆2.齿根圆3.分度圆4.基圆5.齿顶高6.齿根高7.全齿高8.齿厚9.齿槽宽10.齿距各几何尺寸计算公式6.3标准直齿圆柱齿轮的啮合传动渐开线齿轮传动的啮合过程和正确啮合的条件：正确啮合的条件连续传动的条件6.4渐开线齿轮的切齿原理2．展成法（范成法）展成法是利用一对齿轮无侧隙啮合时，两齿轮的齿廓互为包络线的原理加工齿轮的。加工时刀具与齿坯的运动就像一对互相啮合的齿轮，最后刀具将齿坯切出渐开线齿廓。1．

4、仿形法仿形法通常是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法，铣完一个齿槽后，分度头将齿坯转过3600/z，再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。渐开线齿轮的切齿原理渐开线齿轮切制原理6.5齿轮传动的失效形式和齿轮材料齿轮传动的失效形式5.齿面塑性变形1.轮齿折断2.齿面疲劳点蚀3.齿面胶合4.齿面磨损6.5齿轮传动的失效形式和齿轮材料齿轮常用材料4.非铁金属和非金属材料3.铸铁1.锻钢2.铸钢常用齿轮材料及其力学性能6.6直齿圆柱齿轮传动的设计计算一、轮齿的受力分析以节点P处的啮合力为分析对象，并不计啮合轮齿间的摩擦力，可得：1

5、0.5.2直齿圆柱齿轮接触疲劳强度计算6.6直齿圆柱齿轮传动的设计计算三、齿面接触疲劳强度计算(Contactfatigueintensity)基本公式──赫兹应力计算公式，即:在节点啮合时，接触应力较大，故以节点为接触应力计算点。齿面接触疲劳强度的校核式：齿面接触疲劳强度的设计式：节点处的综合曲率半径为：(synthesiscurvatureradius)上述式中：u─齿数比，u=z2/z1；ZE─弹性影响系数；ZH─区域系数；二、齿根弯曲疲劳强度计算:中等精度齿轮传动的弯曲疲劳强度计算的力学模型如下图所示。根据该力学模型齿根理论弯曲应力为：计入齿根应力校

6、正系数Ysa后，强度条件式为：引入齿宽系数后　　　，可得设计公式：YFa为齿形系数(toothshapecoefficient)，是仅与齿形有关而与模数m无关的系数，其值可根据齿数查表获得。6.6直齿圆柱齿轮传动的设计计算10.10齿轮传动的设计参数一、齿轮传动设计参数的选择1．压力角(pressureangle)a的选择2．齿数(toothnumber)的选择一般情况下，闭式齿轮传动:z1=20~40开式齿轮传动:z1=17~20z2=uz13．齿宽系数(toothbreadthcoefficient)fd的选择当d1已按接触疲劳强度确定时，z1↑m↓重合

7、度e↑→传动平稳抗弯曲疲劳强度降低齿高h↓→减小切削量、减小滑动率因此，在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数选得多一些好！fd↑→齿宽b↑→有利于提高强度，但fd过大将导致Kβ↑一般情况下取a=20°6.6直齿圆柱齿轮传动的设计计算二、齿轮传动的许用应力：式中：KN为寿命系数，是应力循环次数N对疲劳极限的影响系数；弯曲强度计算时：S=SF=1.25~1.50；σlim＝σFE接触强度计算时：S=SH=1.0;σlim＝σHlim三、齿轮精度的选择(thechoiceofgearprecision)σlim为齿轮的疲劳极限，S为安全系数。齿轮精度共分12级，1级精

8、度最高，第12级精度最低。精度选择是以传动的用途，使