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时间:2018-12-04
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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
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