机械设计基础11章齿轮传动

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1、第十一章齿轮传动P.164前言轮齿的失效形式及计算准则齿轮的材料齿轮传动的精度齿轮传动作用力分析及计算载荷直齿圆柱齿轮传动齿面接触强度计算直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算斜齿圆柱齿轮传动直齿圆锥齿轮传动齿轮的构造齿轮传动的润滑和效率介绍直齿圆柱、斜齿圆柱、直齿圆锥齿轮传动的设计。按工作条件分类按载荷情况分类闭式传动└硬齿面HBS＞350开式传动齿轮传动的分类:低速轻载:V≤1～3m/S;Fn≤5～10KN中速中载:3m/S＜V＜10m/S;10KN≤Fn＜50KN高速重载:V≥10m/S;Fn≥50KN┌软齿面HBS≤350前言§11-1轮齿的失效形式及计算

2、准则P.159(一)轮齿的失效形式┌疲劳折断└过载折断全齿折断(齿根)(直齿)局部折断(斜齿受载不均)1.折断3.各种场合的主要失效形式2.齿面失效齿面点蚀齿面胶合齿面磨损齿面塑性变形→闭式硬齿面、脆性材料齿轮传动的主要破坏形式(二)齿轮传动常用计算准则疲劳折断：轮齿受的弯曲应力是循环变化的，在齿根的过渡圆角处具有较大的应力集中。易发生轮齿疲劳折断。过载折断：齿轮受到过载或冲击时,引起轮齿的突然折断。发生部位：一般出现在齿根表面靠近节线处。（载荷大；速度低难形成油膜)图11-2～11-4σH反复→裂纹→扩展→麻点状脱落2.齿面失效闭式软齿面齿轮传动的主要破坏

3、形式。1)齿面疲劳点蚀当齿面所受的压力很大且润滑效果差，或压力很大而速度很高时，由于发热大，瞬时温度高，相啮合的齿面发生粘联现象，此时两齿面有相对滑动，粘接的地方被撕裂。→这叫热胶合。润滑失效→表面粘连→沿运动方向撕裂低速重载的齿轮，油膜遭破坏也发生胶合现象。这时齿面温度无明显增高，这种胶合→冷胶合。高速重载、低速重载闭式传动的主要破坏形式。2)齿面胶合→齿形破坏1）磨粒磨损：由于金属微粒，灰石砂粒进入齿轮引起的磨损。2）跑合磨损：一般指新机器。开式齿轮传动易发生磨粒磨损。3)齿面磨粒磨损→齿面沿摩擦力方向塑性变形→主凹、从凸ω2ω1低速重载软齿面闭式传动的

4、主要破坏形式。4)齿面塑性变形折断:疲劳折断→过载折断全齿折断(齿根)(直齿)局部折断(斜齿受载不均)σH反复→裂纹→扩展→麻点状脱落→靠近节线的齿根表面齿面胶合:齿面磨粒磨损:润滑失效→表面粘连→沿运动方向撕裂磨粒磨损→齿形破坏齿面塑性变形:齿面沿摩擦力方向塑性变形→主凹、从凸齿面点蚀:.齿面失效:*闭式传动→*开式传动→*闭式高速重载传动→软齿面→硬齿面→齿面点蚀轮齿折断齿面磨粒磨损齿面胶合*低速重载软齿面→齿面塑性变形3.各种场合的主要失效形式(二)齿轮传动常用计算准则:防齿面点蚀→防轮齿折断→齿面接触疲劳强度计算→求中心距a齿根弯曲疲劳强度计算→求模

5、数ｍ常用的计算方法:硬齿面(折断):按齿面强度设计(先求a)→按弯曲强度校核按弯曲强度设计(先求m)→按齿面强度校核按弯曲强度设计(求m)→考虑磨损将[σF]×(0.7～0.8)(许用弯曲应力)软齿面(点蚀):开式传动:(磨损)闭式传动1.齿面要硬,齿芯要韧2.易于加工及热处理一·对齿轮材料的基本要求:二.常用的齿轮材料三.常用热处理§11-2齿轮的材料p.165四.钢制齿轮加工工艺过程：二.常用的齿轮材料表11-1,p.166⑴钢－用于开式、低速传动的齿轮→强度差,易成型1.灰口铸铁－HT200、HT3002.球墨铸铁－QT500-7→用于小功率、速度高→

6、低噪音－含碳量为0.1％～0.6％→常用→性能最好(可通过热处理提高机械性能)1.锻钢－钢材经锻造,性能提高→最常用45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo2.铸钢－齿轮较大(d≥400～600)时采用ZG310-570、ZG340-640⑵铸铁⑶非金属材料四.钢制齿轮加工工艺过程：热(正)→切齿→表面硬化处理(淬火、氰化、氮化)坯料→热(正、调)→切齿(一般8级、精切7级)正火、调质→HBS1=HBS2＋20～50HRc1≥HRc2渗氮低碳钢－渗碳＋淬火中碳钢－表面淬火三.常用热处理：硬齿面：软齿面：软齿面(中)：硬齿面：∵┌相对运动└储存

7、润滑剂┌Ⅰ组:传递运动的准确性│Ⅱ组:传递运动的平稳性└Ⅲ组:载荷分布的均匀性→12级,常用6～9级二.齿轮精度→三.齿轮副侧隙一.齿轮精度等级标准齿轮:理论上→(分度圆)齿厚=齿槽实际上→齿厚≠齿槽→齿轮副侧隙→齿厚减簿精度等级的选择－表11-2P.168§11－3齿轮传动的精度P.167∵安装制造→误差→影响正常工作→精度圆周力Ｆt：径向力Ｆr：Fn(二)斜齿圆柱齿轮传动作用力分析(三)直齿圆锥齿轮传动作用力分析(四)计算载荷§11-4齿轮传动作用力分析及计算载荷P.168FrFnFt设一对标准齿轮正确安装，齿廓在C点接触，略去Ｆf不计→轮齿间的总压力

8、为Ｆn,沿啮合线指向齿面一.Ｆn的分解：→对Ｆn进行