机械设计齿轮

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1、本章主要内容直齿轮、斜齿轮、锥齿轮：1、齿轮的主要失效形式及相应的计算准则；2、齿轮的受力分析；3、齿轮弯曲疲劳强度计算；4、齿轮接触疲劳强度计算；5、齿轮的结构设计斜齿传§§11概概述述一、传动类型平行轴：直、斜、人字齿、内啮合轴相对位置相交轴：圆锥交错轴：螺旋齿齿形渐开线、圆弧、摆线、正弦曲线闭式传动：全封闭，润滑好，重要传动封闭形式开式传动：不封闭，易磨损，不重要传动半开式传动：半封闭，介于上两者之间二、主要特点•传动比稳定•效率高，•结构紧凑，工作可靠，寿命长，•成本高不宜中心距大的传动三、主要参数标准参数：m、α、h*、c*a其它参数：Z、d精度等级：

2、1（高）12（低）常用6－8级三、齿轮的失效形三、齿轮的失效形疲劳折断轮齿过载折断整体整体塑性变形齿轮点蚀失磨损效齿面胶合齿面塑性变形其它腐1、轮齿折断¾齿根弯曲疲劳折断：交变弯曲应力σF作用应力集中疲劳裂纹疲劳折断¾过载折断直齿——全齿折断斜齿——局部折断提高轮齿抗折断措施：•减小应力集中——加大齿根圆角半径•增加支承刚性——受载均匀•提高轮芯强度、韧性•齿面强化处理——喷丸、滚压2、轮齿整体塑变σ→→σmaxs轮齿整体塑变点蚀3、齿面点蚀润滑良好的闭式传动的主要失效形式。现象：在变化的σ作用，因疲劳产生的麻点状损伤现象。H过程：σ作用——初始裂纹——扩展——

3、金属碎屑H后果：振动、噪声措施：•提高硬度•低速时，提高润滑油粘度•高速时，采用喷油润滑点蚀点蚀4、齿面磨损磨粒磨损—产生振动、噪声←←开式齿轮的主要失效形式措施：采用闭式传动，加防护罩5、胶合现象：高速重载时，齿面压力大，温度高，润滑差，致使油膜破坏，齿面发生粘焊，沿V方向形成伤痕现象。S措施：•降低滑动速度——减小m、h•采用极压润滑油•选抗胶合能力强的材料•提高齿面硬度胶合胶合点蚀点蚀6、塑性变形齿面塑形变形.avi滚压塑变：因滚压和滑动引起的材料沿摩擦力方向的塑性流动。锤击塑变：因过大的冲击产生的沿接触线方向的沟槽。措施：•提高硬度•采用高粘度、有极压添

4、加剂的润滑油齿轮失效齿轮失效四、设计准则准则1：轮齿齿根弯曲疲劳强度σF≤[σF]m准则2：轮齿齿面接触疲劳强度σH≤[σH]d设计要求：两个准则必须同时满足→→→→以一个准则设计，校核另一个准则。设计准则选用原则点蚀按σH设计软面齿闭HB≤350可能先发生失效按σF校核式传动弯断按σF设计设硬面齿可能先发生失效按σH校核计HB>350准则开式磨损及弯断按σF设计,传增大m动五、常用材料五、常用材料常用材料：锻钢、铸钢、铸铁及非金属（见表10-1）软面齿：中碳钢、低合金钢，35，45，40CrHB≤350热处理→→→→调质、正火钢硬面齿：低炭合金钢，20Cr,2

5、0CrMnTiHB>350热处理→→→→渗碳淬火铸铁：低速、功率较小非金属材料：高速、轻载、精度不高HB－HB＝30～50小大§2齿轮传动的计算载荷问问题题？？计算载荷与名义载荷的区别是什么？引入载荷系数的目的是什么？计算载荷F=KFK—载荷系数tcatK=KKKKAναβKA—使用系数Kν—动载系数Kα—齿间载荷分配系数；Kβ—齿向载荷分布系数1、使用系数KA——考虑外部因素引起的附加动载荷，如工作机、原动机等的性能。（表10-2）2、动载系数Kν——考虑齿轮副在啮合过程中因啮合误差引起的内部附加动载荷。产生原因：•制造、安装误差—齿形误差、p≠pb1b2•弹

6、性变形—p≠p动载荷b1b2•直齿轮单、双齿啮合过渡—齿对刚度变化减小附加动载荷的措施：•提高精度•齿顶修缘修缘主动轮修缘从动轮修缘修缘动载系数K——图10-8ν3、齿间载荷分配系数Kα——考虑双齿啮合时载荷在各齿上分配不均匀。单双对齿啮合产生原因：¾制造误差齿间载荷分配¾弹性变形p载荷分配不均表10-3齿4、齿向载荷分布系数Kβ向载荷分布轴变形——考虑轮齿沿接触线载荷分布不均。齿产生原因：向¾制造、安装误差载齿向载荷分布不均荷¾轴、轴承、机座变形分布措施：•提高轴、轴承、机座的刚度•合理布置齿轮的位置•选择合理的齿宽•提高制造、安装精度•轮齿修鼓→→→→弯曲疲

7、劳强度K图10-13Fβ接触疲劳强度K表10-4Hβ直齿传动§§33直齿轮传动的强度计算直齿轮传动的强度计算直齿受力分一、轮齿的受力分析直齿传2T1F=td1F=FtgαrtFtF=ncosα主动轮→与其转向n相反各圆周力1F=--Ft1t2力Ft从动轮→与其转向n相同2方径向力向分别指向各自轮心Fr1=--Fr2Fr例：Ft1Fr1o1Fr2o2n1n2Ft2二、齿轮弯曲疲劳强度计算问问题题？？齿轮弯曲疲劳强度计算的力学模型是什F1、力学模型轮齿可看作是宽度b的悬臂梁。2、基本公式Mσ=≤[σ]FWF单侧力弯曲应力的作用点力臂危险截面位•危险状态弯曲应力变化简

8、化—载荷作用在齿顶，且全