《齿轮传动设计》word版

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1、机械设计第十章齿轮传动设计第10章齿轮传动设计10.1概述10.1.1特点⑴载荷、速度适用性范围很广；⑵效率高、结构紧凑；⑶工作可靠，寿命长；⑷传动比稳定，准确；⑸制造费用相对较高，10.1.2按工作条件分类分：闭式、开式、半开式传动；载荷：仪表齿轮到上万kw齿轮尺寸：d=1mm到d>100m特例：小d=6mm,Ζ=1500，齿节距=20μ=0.02mm；巨型齿轮d=152.3m超高速、高载荷：v=300m/s,Ρ=25000马力，即：18375kw。（设计、制造正确、合理、按要求使用、维护可达10～20年）（理论上瞬时、平均传动比为定值，这取决于制造精度—带链先天

2、不足）制造水平，设备，批量—国内、外，省内、外。20机械设计第十章齿轮传动设计10.2齿轮传动的失效形式及计算准则10.2.1轮齿的失效形式1.轮齿折断原因：疲劳折断、过载折断形式：整体折断、局部折断2.齿面点蚀(1)接蚀应力的概念点、线接触物体在弹性挤压变形区的应力—sH接触面对应点的sH相等，sH非均布有一最大值sH为表层应力(2)点蚀形成机理sH复作用→表面萌生裂纹→向下扩展sH表层（应力）→裂纹返向表面＝＞微粒材料脱落且表面形成麻点；①后果：振动↑→平稳性↓、噪音↑，但仍可工作。20机械设计第十章齿轮传动设计3.齿面胶合瞬时高温→油膜破裂-→接蚀峰峰高温熔焊

3、-→撕裂-→产生条状沟疮；后果：无法工作比点蚀严重4.齿面磨损后果：①齿厚↓＝＞断齿，②齿面为非渐开线曲面＝＞平稳性↓5.齿面塑性变形（软齿面在重载时，在摩擦力作用下材料沿齿受摩擦力方向流动）20机械设计第十章齿轮传动设计10.2.2不同场合下的主要失效形式及计算准则⑴闭式传动：点蚀:sH≤[sH]断点:sF≤[sF]一般功力传动的计算准则胶合:条件计算（高速、重载时发生）；⑵开式传动—磨损后断齿计算准则：以sF≤[sF]条件计算模数考虑磨损、适当加大m---条件性计算五种常见失效形式，并不是同时发生，不同工作场合下以某种或几种形式为主；20机械设计第十章齿轮传动设

4、计10.3齿轮材料及热处理基本要求：齿面硬、齿芯韧（点蚀、胶冷、磨损、塑性流动）；—（断齿）；对于应用齿轮较多的工业部门，如：航天、汽车、拖拉机、机床等，大都制定行业的齿轮材料规范，甚至还有行业齿轮设计规范，现仅对通用机械中的一般动力传动的齿轮材料作简要介绍。10.3.1常用材料及热处理20机械设计第十章齿轮传动设计硬齿面牌号热处理硬度45钢表面淬火40～50HRC40Cr表面淬火48～55HRC20Cr20CrMnTi渗碳淬火56～62HRC软齿面45钢正火HB162～217调质HB217～25540Cr调质HB229～28610.3.2选用要点⑴使用条件与要求固

5、定作业、载荷较平稳—软齿面结构紧凑—硬齿面冲击、过载严重：渗碳、淬火；⑵工艺性软齿面优于硬齿面⑶软齿面：一般小齿轮硬度应比大齿轮高30～50HB⑷环保或可持续发展：20机械设计第十章齿轮传动设计10.4圆柱齿轮的计算载荷10.4.1名义载荷T=9.55´106P/n(N.mm)Ft=2T/d10.4.2计算载荷（与带、链相同，实际载荷大于名义载荷，不过影响因素更多，考虑更仔细，精确）Fnc=K·Fn或Ftc=K·FtK=KA·Kv·Ka·Kb(用4个系数考虑四个方面的影响因素)1．KA—使用系数，表10-2；2．Kv—动载系数，图10-8；（机械原理：要保证齿轮传动

6、的瞬时传动比为定值，啮合处的齿廓公法线与两回转中心连线的交点应为定点；但实际应用中存在）基节误差、齿形误差、轮齿变形：20机械设计第十章齿轮传动设计齿廓公法线位置波动→节点波动→ac→附加载荷3.Ka―齿间载荷分配系数，表10-3制造误差轮齿变形―多齿对啮合时载荷分配不均；4.Kb―齿向载荷分布系数，表10-4、图10-13安装、制造误差轴（弯、扭）支承系统变形载荷沿齿宽分布不均。10.5标准直齿圆柱齿轮的强度计算10.5.1轮齿的受力分析Ft=2T1/d1Fr=FttgaFn=Ft/cosa20机械设计第十章齿轮传动设计10.5.2齿面接触疲劳强度计算（sH≤[s

7、H]计算式）1．sH的计算依据—赫芝公式―两圆柱体接触应力计算式；pca―齿面压力r∑—两圆柱体接触的当量曲率半径，ZE——弹性影响系数（与材料E,m有关）表10-6（问题：圆定曲率、轮齿渐开线变曲率。）2．轮齿的sH计算式（瞬时状态、啮合系数为两圆柱体接蚀，公式可用）⑴计算点20机械设计第十章齿轮传动设计失效分析统计节点附近为单点对啮合以节点为计算点⑵计算式ZH—节点区域系数，（标准齿轮=2.5）3．设计式（sH≤[sH]式中未知参数：b,d1）引入:fd=b/d1—齿宽系数10.5.3齿根弯曲疲劳强度计算1力学模型：（中等精度齿轮）视齿体为悬臂梁；基本式：s