机械设计齿轮蜗轮蜗杆

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1、齿轮知识§1齿轮传动概述§2齿轮传动的基本参数§3齿轮传动的失效形式及设计准则§4齿轮的材料及其选择原则§5圆柱齿轮传动的受力分析§6齿轮传动的计算载荷§7标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算§8标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§9直齿锥齿轮传动§10齿轮传动的效率与润滑§11齿轮的结构设计§1概述齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式。已达到的水平：P——1×105kWv——300m/sD——33mn——105r/min一、主要特点优点：1）形闭合，效率高(0.98~0.99)；2）工作可靠，寿

2、命长；3）结构紧凑，外廓尺寸小；4）瞬时i为常数。缺点：2）精度低时，振动、噪音大；3）不适于中心距大的场合。1）制造费用大，需专用机床和设备；二、分类1、按两轴线位置分2、按工作条件分（失效形式不同）开式传动：低速传动，润滑条件差，易磨损；半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严密防止杂物侵入；闭式传动：齿轮等全封闭于箱体内，润滑良好，使用广泛。3、按齿面硬度分（失效形式不同）软齿面：HB≤350；硬齿面：HB＞350。三、基本要求1、传动平稳（i=const）。2、承载能力高。——运动要求—

3、—传递动力要求§2齿轮传动的主要参数1、主要参数1）基本齿廓、模数、中心距—查《机械原理》、表12.2~12.42）传动比i、齿数比u减速传动：i＞1增速传动：i＜1减速传动：u=i增速传动：u=1/i3）变位系数径向变位齿轮：加工时刀具从标准位置移动一径向距离xm。齿根变厚齿根变薄正变位刀具移远负变位刀具移近一对齿轮高度变位：x1+x2=0、x1=-x2≠0。啮合角=α，ha、hf改变了。角度变位：x1+x2≠0，啮合角≠α，2、精度等级选择GB规定：12个等级1(高)——12(低)查《公差》

4、每个等级分为三个组Ⅰ组：运动准确性Ⅱ组：传动的平稳性Ⅲ组：载荷分布均匀性一般机械常用：7、8级不同等级——不同的最高圆周速度(表12.6)§3失效形式典型机械零件设计思路：分析失效现象→失效机理（原因、后果、措施）→设计准则→建立简化力学模型→强度计算→主要参数尺寸→结构设计。齿轮的失效发生在轮齿，其它部分很少失效。失效形式轮齿折断齿面损伤齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀）齿面胶合齿面磨粒磨损齿面塑性流动一、轮齿折断常发生于闭式硬齿面或开式传动中。现象：①局部折断②整体折断过载折断后果：传动失效原因：

5、疲劳折断①轮齿受多次重复弯曲应力作用，齿根受拉一侧产生疲劳裂纹。齿根弯曲应力最大σF＞[σF]②齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩展→折断σt齿双侧受载(1主动)σt齿单侧受载123受冲击载荷或短时过载作用，突然折断，尤其见于脆性材料（淬火钢、铸钢）齿轮。位置：均始于齿根受拉应力一侧。直齿轮齿宽b较小时，载荷易均布——整体折断齿宽b较大时，易偏载斜齿轮：接触线倾斜——载荷集中在齿一端改善措施：1）d一定时，z↓，m↑；2）正变位；——局部折断齿根厚度↑↑抗弯强度↓应力集中改善载荷分布6

6、）↑轮齿精度；7）↑支承刚度。4）↑齿根过渡圆角半径；3）提高齿面硬度(HB↑)→[σF]↑；5）↓表面粗糙度，↓加工损伤；二、齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀）常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。原因：σH＞[σH]脉动循环应力1）齿面受多次交变应力作用，产生接触疲劳裂纹；4）润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔，楔挤作用使裂纹扩展。（油粘度越小，裂纹扩展越快）2）节线处常为单齿啮合，接触应力大；3）节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易产生裂纹。现象：节线靠近齿根部位出现麻

7、点状小坑。点蚀机理点蚀实例后果：齿廓表面破坏，振动↑，噪音↑，传动不平稳接触面↓，承载能力↓传动失效软齿面齿轮：收敛性点蚀，相当于跑合；跑合后，若σH仍大于[σH]，则成为扩展性点蚀。硬齿面齿轮：点蚀一旦形成就扩展，直至齿面完全破坏。——扩展性点蚀开式传动：无点蚀（∵v磨损>v点蚀）改善措施：1）HB↑——[σH]↑3）↓表面粗糙度，↑加工精度4）↑润滑油粘度2）↑ρ（综合曲率半径）(↑d1、↑xΣ)↑接触强度三、齿面胶合——严重的粘着磨损原因：高速重载——v↑,Δt↑,油η↓,油膜破坏,表面金

8、属直接接触，融焊→相对运动→撕裂、沟痕。低速重载——P↑、v↓，不易形成油膜→冷胶合。后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿轮报废。改善措施：1）采用抗胶合性能好的齿轮材料对。2）采用极压润滑油。3）↓表面粗糙度，↑HB。4）材料相同时，使大、小齿轮保持一定硬度差。5）↓m→↓齿面h→↓齿面vs（必须满足σF）。6）角度变位齿轮，↓啮合开始和终了时的vs。7）修缘齿，修去一部分齿顶，使vs大的齿顶不起作用。现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕。常发生于开式齿轮传动。原因：相对滑动+硬