机械设计6-齿轮传动

《机械设计6-齿轮传动》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§6-2齿轮传动的失效形式和设计准则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。一、失效形式1.轮齿折断（breakage）常发生于闭式硬齿面或开式传动中。现象：局部折断或整体折断原因：循环弯曲应力+应力集中=弯曲疲劳折断或过载、冲击（更危险！）。措施：(1)↑齿根过渡圆角半径，↓加工损伤→应力集中↓(2)↑轮齿精度，↑支承刚度→改善载荷分布(3)d一定时，z↓，m↑→齿根厚度↑(4)齿根部分表面强化处理（喷丸、滚压）→改善力学性能2.

2、齿面点蚀(齿面接触疲劳磨损)(surfacepitting)常出现在润滑良好的闭式软齿面传动。现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。原因：单齿对啮合交变接触应力较大。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。润滑油的“推波助澜”。开式传动：无点蚀（∵v磨损>v点蚀）措施：(1)↑HBS→[H](2)↓表面粗糙度(3)d1↑(4)↑润滑油3.齿面磨损（磨合~，磨粒~）(surfacewear)常发生于开式齿轮传动。现象：金属表面材料不断减少。原因：相对滑动+硬颗粒(灰尘、金属微粒等)润滑不良+表面粗

3、糙。措施：(1)↑齿面硬度；(2)↓表面粗糙度；(3)润滑油定期清洁和更换；(4)变开式为闭式。4.齿面胶合（严重的粘着磨损）(surfacescoring)现象：齿面沿滑动方向形成沟痕。措施：(1)↓表面粗糙度,↑HBS；(2)配对齿轮有适当的硬度差;(3)采用抗胶合能力强的润滑油；(4)齿顶修缘。原因：高速重载—v↑,Δt↑,油↓,油膜破坏,融焊→相对运动→撕裂、沟痕→热胶合。低速重载—P↑、v↓，不易形成油膜→冷胶合。5.齿面塑性变形(surfaceplasticdeformation)常发生在低速重载软齿面齿

4、轮传动中。齿面在过大的摩擦力作用下处于屈服状态，产生沿摩擦力方向的齿面材料的塑性流动，从而使齿面正常轮廓曲线被损坏。措施：(1)↑齿面硬度(2)采用高的润滑油二、设计准则对一般工况下的普通齿轮传动，其设计准则为：为防止轮齿的疲劳折断，需计算齿根弯曲疲劳强度。为防止齿面点蚀，需计算齿面接触疲劳强度。注：对高速重载传动，还进行抗胶合能力计算。(轧钢机，航空发动机)1.闭式传动★软齿面：按齿面接触疲劳强度条件设计→齿根弯曲疲劳强度校核硬齿面：按齿根弯曲疲劳强度条件设计→齿面接触疲劳强度校核2.开式传动按齿根弯曲疲劳强度条件

5、设计，并适当加大m10%~20%。§6-3齿轮的材料和选择对齿轮材料性能的要求：齿面硬、芯部韧一、常用材料钢铸铁用于低速、轻载、不太重要的场合。非金属材料：尼龙、塑料等。适用于高速、轻载和低噪音的场合。最常用碳钢合金钢齿轮的毛坯：锻造铸造：适用于形状复杂、尺寸大的齿轮。：适用于中、小尺寸的齿轮。二、材料选择的原则1.不同的工作条件选用不同的齿轮材料；2.考虑齿轮尺寸大小、毛坯成型方式及热处理和制造工艺；3.正火碳钢用于载荷平稳或小冲击下工作的齿轮；调质钢用于中等冲击载荷下工作的齿轮；4.合金钢用于高速、重载及在冲击载荷

6、下工作的齿轮；5.良好的加工工艺性和经济性。6.钢制软齿面齿轮要求HBS1=HBS2+30~50为什么？§6-4齿轮传动的计算载荷一、圆柱齿轮传动的计算载荷1.直齿圆柱齿轮受力分析★忽略Ff，假设法向力Fn作用于齿宽中点。法向力Fn正交分解为Ft、Fr圆周力Ft：径向力Fr：Ft1=2T1/d1=-Ft2Fr1=Ft1.tan=-Fr2Fn=Ft/cosO2ω2O1ω1T1d12d22Ft1Fr1Fn1Fn2方向：圆周力FtFt1与n1反向（阻力）Ft2与n2同向（动力）径向力Fr：外齿轮指向各自轮心；内齿轮背离

7、轮心。2.斜齿圆柱齿轮受力分析★主动轮圆周力：Ft1=2T1/d1=-Ft2径向力：Fr1=Ft1.tann/cosβ=-Fr2轴向力：Fa1=Ft1.tanβ=-Fa2Fa1Fa1Fr1法向力Fn正交分解为Ft、Fr和Fa轮齿旋向的判断和左、右手螺旋法则的运用一定要掌握！二、计算载荷名义圆周力（名义载荷）问：已知传递的功率P1和小齿轮转速n1，如何得到转矩T1?需对Ft修正实际载荷（计算载荷）Ftc>Ft？？？计算载荷Ftc=K.FtK——载荷系数使用系数动载系数齿间载荷分配系数齿向载荷分配系数K=KA.KV.K

8、.K1.使用系数KA（表10-2）考虑原动机、工作机、联轴器等外部因素引起的动载荷。2.动载系数KV（图10-8）考虑齿轮啮合过程中因啮合误差和运转速度引起的内部附加动载荷。KV=f(精度,v)1.81.61.41.21.001020304050v(m/s)KV十分精密的齿轮装置108769v↑，Kv↑精度↑、直径d↓→v↓，K