机械设计参赛课件.齿轮传动

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1、机械原理及设计齿轮传动参赛选手：****第十章齿轮传动§10-1概　述§10-2齿轮传动的失效形式和设计准则§10-3齿轮材料及热处理§10-4直齿圆柱齿轮传动的载荷计算§10-5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算§10-7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§10-6直齿圆柱齿轮传动的主要参数选择和精度选择§10-8标准圆锥齿轮传动的强度计算§10-9齿轮结构设计§10-10齿轮传动的润滑一．工作特点1．工作可靠，寿命长2．承载能力高：数万千瓦3．传动比i稳定：定传动比传动4．结构紧凑5．传动效率高6．制造、安装、检验要求高§10-1概　述2．按齿线形状分直齿、斜齿、曲线齿(

2、人字齿)3．按材料硬度分二．分类1．按润滑状况分(1)开式传动(2)半开式传动(3)闭式传动●硬齿面>350HB(或>38HRC)●软齿面　　≤350HB(或≤38HRC)一．失效形式1．轮齿折断原因：①疲劳折断：σF为变应力，应力集中。②过载折断：过载冲击或齿厚变薄。①全齿折断②局部折断F现象：沿齿根部折断有两种形式§10-2齿轮传动的失效形式和设计准则σF为何种变应力？（考虑齿轮是否是惰轮）措施：1·用大圆角及消除加工刀痕、提高表面质量来减小应力集中，2·使轮齿受载均匀，防止过载。3·合理的热处理措施，4·采用表层强化方法。问题2．齿面接触疲劳(点蚀)——闭式中多

3、见原因：σH为脉动循环变应力。有两种现象①收敛性点蚀②扩展性点蚀措施：提高表面硬度，提高表面质量，合适润滑措施，使用粘度合适的润滑油①σH为何种变应力？如何分析？②点蚀为什么首先发生在节线附近的齿根面上？现象：靠近节线的齿根面产生麻点、麻坑。问题3．齿面胶合——闭式中多见现象：沿轮齿面滑动方向形成沟痕，甚至咬死措施：提高表面硬度，提高表面质量，加强润滑措施，加入极压添加剂，采用抗胶合的润滑油。原因：①高速重载下，热胶合②低速重载下，冷胶合4．齿面磨损——开式中多见原因：①跑合磨损（有益）②磨粒磨损（有害）现象：失去渐开线齿形，齿侧变大，严重时折断。措施：提高表面硬度，

4、提高表面质量，保持润滑油清洁，将开式传动改为闭式传动。a．齿面塑性变形：滚压塑变、锤击塑变原因：塑性流动现象：失去渐开线齿形主动轮上：节线处下凹从动轮上：节线处上凸5·塑性变形：齿面或齿体塑性变形●滚压塑变措施：提高表面硬度，提高表面质量，使用粘度合适的润滑油，加入极压添加剂。齿面滚压塑变流动时，为什么主动轮上发生节线处下凹，从动轮上发生节线处上凸？（摩擦力方向改变）开式：　折断，磨损闭式：　折断，点蚀，胶合●锤击塑变：过大的冲击而在齿面产生的沿接触线方向的浅的沟槽。b．齿体塑性变形（略）问题总结二．设计准则σF≤[σ]F弯曲疲劳强度σH≤[σ]H齿面接触疲劳强度1．

5、开式传动☆σF≤[σ]F防折断☆增加(10%~20%)m(模数)来补偿因磨损引起的强度不足（防磨损定性计算）。2．闭式传动★σF≤[σ]F防折断★σH≤[σ]H防点蚀两个问题：①σF＝?σH=?②[σ]F＝?[σ]H=?一．对齿轮材料的要求“外硬”——齿面要硬抗点蚀、抗磨损、抗胶合、抗塑性流动“内韧”——齿芯要韧　抗折断§10-3齿轮材料及热处理二．常用材料及热处理1．钢(1)锻钢软齿面(≤350HB)如：45，40Cr正火或调质热处理→切齿7级或8级）硬齿面(>350HB)如：45，40Cr淬火20Cr20CrMnTi渗碳淬火→齿面硬化处理→精加工（4级或5级）(2

6、)铸钢如：ZG310~570（常化处理）2．铸铁如：HT200~HT350、QT500-5等3．非金属材料如：夹布胶木、尼龙三．齿面硬度匹配1．软齿面传动时：HB小=HB大+(30~50)HB小>HB大对大齿轮冷作硬化2．硬齿面传动时：HB小≈HB大Fn(法向力)Ft(圆周力)Fr(径向力)1·力的大小(标准安装时：=20o)PFrFnFtFtFrFnαr2r1一．受力分析(不计摩擦力，取节点P)§10-4直齿圆柱齿轮传动的载荷计算2·力的方向圆周力Ft：主动轮上：Ft1与运动方向相反(阻力)从动轮上：Ft2与运动方向相同(驱动力)径向力Fr：Fr1、Fr2均指向各自

7、轮心可见:①为什么要进行受力分析？②为什么要将Fn分解？③若啮合点不在节点P时，其受力情况如何？问题二．计算载荷Ftc=KFt式中：K——载荷系数，且为K＝KAKvKαKβ1．使用系数KA：考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。2．动载系数Kv（齿轮啮合误差，即pb1≠pb2）①制造安装误差a．pb1pb2③降低Kv的方法：a．降低圆周速度b．提高加工精度c．采用齿顶修缘：pb1pb2修主动轮②啮合时受力变形4．齿向载荷分配系数Kβ：齿宽方向分配●降低Kβ的方法①合理的齿轮位置②合理的齿宽③提高