齿轮传动设计教学课件

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1、第三章齿轮传动设计闭式传动开式传动半开式传动—封闭在箱体内，润滑条件好—外露，润滑较差，易磨损—介于上两者之间,有防护罩硬齿面软齿面—齿面硬度大于HB350（多用于开式）—齿面硬度小于HB350（多用于闭式）齿轮传动分类齿轮传动的特点优点：传递功率和转速适用范围广；具有稳定的传动比；效率高、结构紧凑；寿命长、工作可靠；可实现任意两轴间传动。缺点：制造成本较高；不能无极变速；精度低时，噪声和振动较大；不宜用于轴间距离较大的传动。§3-2齿轮传动失效形式和设计准则一、失效形式1、轮齿折断★疲劳折断★过载折断全齿折断—常发生于齿宽

2、较小的直齿轮局部折断—常发生于齿宽较大的直齿轮和斜齿轮措施：增大齿根圆角半径、提高齿面精度、正变位、增大模数等2、齿面疲劳点蚀★点蚀常发生于闭式软齿面（HBS≤350）传动中★点蚀的形成与润滑油的存在密切相关★点蚀常发生于偏向齿根的节线附近★开式传动中一般不会出现点蚀现象措施：提高齿面硬度和齿面质量、增大直径3、齿面胶合（齿面上沿相对滑动方向形成伤痕）配对齿轮采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属强4、齿面磨损是开式传动的主要失效形式措施：采用异种金属、降低齿高(减少相对滑动)、提高齿面硬度，采用抗胶合润滑油。措施：改善润滑

3、和密封条件，改善齿面粗糙度5、齿面塑性变形措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油原因：齿面较软，重载齿面形成凹沟、凸棱二、齿轮传动的设计准则(约束)主要针对疲劳折断和齿面点蚀这两种失效形式齿根弯曲疲劳强度—齿轮抵抗轮齿疲劳折断的能力齿面接触疲劳强度—齿轮抵抗齿面疲劳点蚀的能力开式齿轮传动采用准则二，但不校核齿面接触强度设计准则一：对于闭式软齿面（HBS≤350）传动，主要失效形式是齿面点蚀，所以按齿面接触疲劳强度设计，而校核齿根弯曲疲劳强度。设计准则二：对于闭式硬齿面（HBS>350）传动，主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断，所

4、以按齿根弯曲疲劳强度设计，而校核齿面接触疲劳强度。法向力：圆周力—§3-3直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷一、轮齿受力分析条件：标准齿轮并忽略齿面间的摩擦力小齿轮基圆直径mm小齿轮转矩N.mm径向力—法向力—小齿轮分度圆直径分度圆压力角注意：下标“1”表示主动轮下标“2”表示从动轮21各力关系：各力方向：Ft1与主动轮回转方向相反Ft2与从动轮回转方向相同Fr1、Fr2分别指向各自齿轮的轮心例：n2n1Fr2Fr1Ft1Ft2n1n2注意：各力应画在啮合点上！二、计算载荷FncFnc=KFn=KFt/cosα载荷系数K=

5、KAKvKαKβKA—使用系数Kv—动载系数Kα—齿间载荷分配系数Kβ—齿向载荷分布系数影响因素：1）外部附加动载荷—原动机、工作机的性能2）内部附加动载荷—加工误差引起基节不等3）各对齿载荷分配不均—弹性变形、制造误差4）载荷沿齿宽分布不均—变形及制造安装误差使用系数KA按表3-1选取。Kv,Kα,Kβ见38~39页§3-4直齿圆柱齿轮传动的强度计算齿轮承载能力计算标准：英国国家标准BS436德国国家标准DIN3990美国齿轮制造者协会AGMA标准国际标准化组织ISO齿轮标准中国齿轮承载能力计算国家标准3480-83基本理

6、论：齿面接触强度—以赫兹（Hertz）公式为依据齿根弯曲强度—以路易士（Lewis）公式为依据一、齿面接触疲劳强度计算闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是齿面疲劳点蚀强度条件：σH≤σHP工作时的接触应力许用接触应力σH根据Hertz公式求出负号用于内接触弹性模量泊松比令：ρΣ—综合曲率半径可将Hertz公式推广到其它曲面接触则ρ1、ρ2表示接触处的曲率半径渐开线齿廓各接触点的曲率半径是不同的故各点的接触应力不等，须确定一个计算点以节点处的σH为计算依据节点处的曲率半径：又：u=z2/z1=d2/d1、L=b、Fn=Ft/co

7、sα,并引入K分度圆直径节点处的接触应力：节点区域系数—ZH图3-11齿面接触强度条件：材料弹性系数—ZE表3-2讨论：齿面接触疲劳强度主要取决于分度圆直径dd越大，接触强度越大σH越小,齿宽b的大小应适当，b过大会引起偏载令：ψd=b/d1—齿宽系数软齿面、对称布置：ψd=0.8~1.4非对称布置：ψd=0.6~1.2悬臂布置、开式传动：ψd=0.3~0.4直齿轮取小斜齿轮取大硬齿面降低50%模数的大小对接触强度无直接影响σH1=σH2，而σHP1≠σHP2设计式：设计时，σHP=min{σHP1,σHP2}求出d1→选择

8、z1→计算m=d1/z1为便于装配，取b1=b2+(5~10)mmb2=ψdd1b1=b2b1>b2二、齿根弯曲疲劳强度计算轮齿受载后，相当于悬臂梁故齿根部分弯曲应力最大，是危险截面Fn为防止轮齿折断，必须保证：σF≤σFP危险截面弯曲应力许用弯曲应力假设：全部载荷由一对轮齿承担，并忽略摩