《齿轮传动设计2》ppt课件

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1、第十一章齿轮传动设计齿轮传动的特点：①制造和安装精度要求较高；②不适宜用于两轴间距离较大的传动。缺点：③工作可靠性高；①传动比稳定；②传动效率高；④结构紧凑；⑤使用寿命长；优点：应用——广泛用于对传动比要求严格、高速重载场合，如机床、汽车、拖拉机的变速箱，从而实现主、从动轴间运动和动力传递。⑥适用的圆周速度和功率范围广。按两轮轴线相对位置及齿向分1．圆柱齿轮传动（直、斜、人字齿、内啮合齿轮、齿轮齿条）——用于两平行轴间传动2．圆锥齿轮传动——用于垂直相交轴间传动3．螺旋齿轮传动——用于空间交错轴间传动齿轮传动分类直齿圆柱齿轮传动闭式齿轮传动：齿轮封闭在箱体内，润滑条件好。开式齿轮传动：齿轮完

2、全暴露在空气中，易进灰、砂，润滑不良易磨损。半开式齿轮传动：有简单护罩，较开式传动好，仍易进灰、砂等。按齿轮传动工作情况分软齿面齿轮——HBS≤350的齿轮硬齿面齿轮——HBS>350的齿轮用HRC表示，1HRC≈10HBS按齿轮齿面硬度分1．保证传动的平稳性—即要求瞬时传动比为常数。2．保证传动的承载能力—在有足够强度前提下使齿轮尺寸小、重量轻、寿命长等。齿轮传动设计需满足的基本要求：一、齿轮传动的失效形式齿轮的失效主要发生在轮齿，其它部分很少失效。失效形式轮齿折断齿面损伤疲劳点蚀齿面磨粒磨损齿面胶合齿面塑性变形§11-2齿轮传动的失效形式及设计准则1.轮齿折断常发生于闭式硬齿面或开式传动

3、中。现象：①局部折断②整体折断原因：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＞σFPσt齿双侧受载(1主动)σt齿单侧受载123位置：均始于齿根受拉应力一侧。②齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩展→折断过载折断后果：传动失效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。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——局部折断改善措施：1）d一定时，z↓，m↑；2）正变位；齿根厚度↑↑抗弯强度↓应力集中改善载荷分布6）↑轮齿精度；7）↑支承刚度。4）↑齿根过

4、渡圆角半径；3）提高齿面硬度(HBS↑)→σFP↑；5）↓表面粗糙度，↓加工损伤；2.齿面点蚀常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。原因：σH＞σHP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；2）节线处常为单齿啮合，接触应力大；现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。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）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；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σHP

5、，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）HBS↑——σHP↑；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)；↑接触强度常发生于开式齿轮传动。原因：相对滑动+硬颗粒(灰尘、金属屑末等)润滑不良+表面粗糙。后果：正确齿形被破坏、传动不平稳，齿厚减薄、抗弯能力↓→折断改善措施：闭式：1）↑HBS，选用耐磨材料；2）↓表面粗糙度；3）↓滑动系数；4）润滑油的清洁。开式：5）加防尘罩。现象：金属表面材料不断减小3.齿面磨粒磨损4.齿面胶合——严重的粘着磨损低速重载——P↑

6、、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。现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕。原因：高速重载——v↑，Δt↑，油η↓，油膜破坏，表面金属直接接触，融焊→相对运动→撕裂、沟痕。改善措施：1）↓m→↓齿高h→↓齿面vs（必须满足σF）；2）采用抗胶合性能好的齿轮材料对；3）降低齿面压力，采用良好的润滑方式及润滑剂；4）提高接触精度，采用角变位齿轮，↓啮合开始和终了时的vs；5）对齿轮进行修形，修去一部分齿顶，使vs大的齿顶不起作用；6）↓表面粗糙度，↑齿面硬度HBS。5.齿面塑性变形齿面较软时，重载下，Ff↑——材料塑性流动（流动方向沿Ff）该失效

7、主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。主动轮1：齿面相对滑动速度方向vs指向节线，所以Ff背离节线，塑变后在齿面节线处产生凹槽。从动轮2：vs背离节线，Ff指向节线，塑变后在齿面节线处形成凸脊。改善措施：1）↑齿面硬度；2）采用η↑的润滑油。失效形式→相应的设计准则1、闭式齿轮传动主要失效为：点蚀、轮齿折断、胶合软齿面：主要是点蚀、其次是折断，按齿面接触疲劳强度设计计算、校核齿根的弯曲疲劳强度。高速重载还要