第十章齿轮传动

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第十章 齿轮传动

第十章  齿轮传动
该失效主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。 该失效主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。 齿面较软时,重载下, 齿面较软时,重载下,齿面摩擦力过大 ——材料塑性流动(流动方向沿摩擦力方向) 材料塑性流动( 材料塑性流动 流动方向沿摩擦力方向) 滚压塑变 锤击塑变
主动 被动
相对滑动方向
机械设计
中碳钢:40、45、50、55等 中碳钢:40、45、50、55等 中碳合金钢: 中碳合金钢:40Cr、40MnB、20Cr
机械设计
第十章 齿轮传动
特点:齿面硬度不高,限制了承载能力,但易于制造成本, 特点:齿面硬度不高,限制了承载能力,但易于制造成本, 常用于对尺寸和重量无严格要求的场合 无严格要求的场合。 常用于对尺寸和重量无严格要求的场合。 加工工艺:锻坯 加工毛坯——热处理(正火、调质 热处理( 加工工艺:锻坯——加工毛坯 加工毛坯 热处理 正火、 HBS160-300)——切齿 HBS160-300) 切齿 2)硬齿面:HBS>350 硬齿面:HBS> 低碳、中碳钢:20、45等 低碳、中碳钢:20、45等 低碳、中碳合金钢: 低碳、中碳合金钢:20Cr、20CrMnTi、20MnB等 特点:齿面硬度高、承载能力高、适用于对尺寸、重量有较 特点:齿面硬度高、承载能力高、适用于对尺寸、重量有较 高要求的场合( 高速、重载及精密机械传动 传动)。 高要求的场合(如高速、重载及精密机械传动)。 精度7、8、9级。 精度7
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第十章 齿轮传动
加工工艺:锻坯 加工毛坯——切齿 切齿——热处理(表面淬火、 热处理( 加工工艺:锻坯——加工毛坯 加工毛坯 切齿 热处理 表面淬火、 渗碳、氮化、氰化) 磨齿( 渗碳、氮化、氰化)——磨齿(表面淬火、渗碳)。 磨齿 表面淬火、渗碳)。 若氮化、氰化:变形小, 若氮化、氰化:变形小,不磨齿 。 专用磨床,成本高,精度可达4、5、6级。 专用磨床,成本高,精度可达4 2、铸铁 主要用于低速和不重要的开式齿轮及传递功率不大 的齿轮 3、非金属材料 用于高速、小功率、 用于高速、小功率、精度不高以及传递运动为主的齿轮传动

第10章_齿轮传动

第10章_齿轮传动
2KTYFaYsa 1 校核公式: 校核公式: σF = ≤ [σF ] 3 2 φd m z1
2KT YFaYsa 1 m≥ 3 ⋅ 设计公式: 设计公式: 2 φdz1 [σF ]
三、齿面接触疲劳强度计算 基本公式──赫兹应力计算公式, 基本公式 赫兹应力计算公式,即: 赫兹应力计算公式
F ×( ± ) ca 小齿轮单对齿啮合的 ρ1 ρ2 σH = 最低点综合曲率最大。 最低点综合曲率最大。 2 1− µ2 1− µ1 2 π( + )L E E 1 1 为方便计算, 为方便计算, 1 1 1 以节点为接触应力计算点。 以节点为接触应力计算点。 为综合曲率 令 = ± 1 1
二、齿轮的设计准则 轮齿折断 齿面点蚀 齿面磨损 齿面胶合 塑性变形 设计准则: 设计准则: 保证足够的齿根弯曲疲劳强度,以免发生齿根折断。 保证足够的齿根弯曲疲劳强度,以免发生齿根折断。 保证足够的齿面接触疲劳强度,以免发生齿面点蚀。 保证足够的齿面接触疲劳强度,以免发生齿面点蚀。 闭式软齿面齿轮传动, 闭式软齿面齿轮传动,以保证齿面接触疲劳强度为主 闭式硬齿面或开式传动,以保证齿根弯曲疲劳强度为主。 闭式硬齿面或开式传动,以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
再去查图( 再去查图(KFN, KHN )
—— σlim为齿轮的疲劳极限
弯曲强度计算时: 弯曲强度计算时: σlim=σFE 接触强度计算时: 接触强度计算时: σlim=σHlim
—— S为安全系数 为安全系数
弯曲强度计算时: 弯曲强度计算时: S= S F=1.25~1.50 接触强度计算时: 接触强度计算时: S= S H=1.0
三、齿轮材料选用的基本原则 齿轮材料必须满足工作条件的要求,如强度、 齿轮材料必须满足工作条件的要求,如强度、 寿命、可靠性、经济性等; 寿命、可靠性、经济性等; 应考虑齿轮尺寸大小,毛坯成型方法及热处理 应考虑齿轮尺寸大小, 和制造工艺; 和制造工艺; 钢制软齿面齿轮, 钢制软齿面齿轮,其配对两轮齿面的硬度差应 保持在30~50HBS或更多。 或更多。 保持在 或更多

第10章 齿轮传动

第10章 齿轮传动

模数
斜齿轮的几何参数有 端面和法向(垂直于 某个轮齿的方向)之 分。为斜齿条的分度 面截面图。由图可见, 法向齿距pn和端面齿 距pt之间的关系为
因p=m ,故法向模数 mn和端面模数 mt之间的 关系为
压力角
图中表示出了斜齿条的法向(AOC平面)压力 角 和端面(AOB平面)压力角 ,由图可见
模数不变的情况下,齿数越大则渐开线 越平缓,齿顶圆齿厚、齿根圆齿厚相应 地越厚;
3、标准直齿圆柱齿轮几何尺寸
名称 齿距 齿厚 槽宽 齿顶高 齿根高 全齿高 分度圆直径
符号 p s e ha hf h d
计算公式 P=mπ s=mπ/2 e=mπ/2 ha=h*am hf=(h*a+c*)m h=(2 h*a +c*)m d=mz
齿厚:任意直径 dk的圆周上 ,轮 齿两侧齿廓间的 弧长称为该圆上 的齿厚, 用sk表 示;
齿槽宽:任意直 径dk的圆周上 , 齿槽两侧齿廓间 的弧长称为该圆 上的齿槽宽,用 ek表示;
齿距:相邻两
齿同侧齿廓间
的弧长称为该
圆上的齿距,
用表示。设z
为齿数,则根
据齿距定义可



齿轮不同直径的圆周上,比值 而且其中还包含无理数;
线的特性即 pb1=pb2
推导: π db1/z1= π db2/z2 m1cos α1= m2cos α2
结论:m1= m2=m, α1= α2=20°
上式表明:渐开线齿轮的正确啮合条件是 两轮的模数和压力角必须分别相等。这样, 一对齿轮的传动比可表示为
中心距
a=(d2+d1)/2=m(z2+z1)/2
不同,
又由渐开线特性可知,在不同直径的圆周 上,齿廓各点的压力角k也是不等的。

机械设计基础第10章

机械设计基础第10章


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(N / mm2 )
10
10
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二、齿面接触疲劳强度计算
⒈计算依据 H HP
⒉齿面接触应力计算
H0
11
Fn 1 2
b 1 12 1 22
E1
E2
整理后,齿面接触疲劳的理论应力
H0 ZEZH
Ft u 1 bd1 u
10
10
小轮 大轮
H1 ZBZH ZEZ
2KT1 u 1
d d13 u
机械设计基础
第十章 齿 轮 传 动
第一节 齿轮传动的失效形式和计算准则 第二节 齿轮的材料及热处理 第三节 齿轮传动的精度 第四节 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 第五节 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 第六节 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 第七节 直齿圆锥齿轮传动的强度计算 第八节 齿轮的结构 第九节 齿轮传动的润滑及效率 第十节 圆弧齿轮传动简介 第十一节 渐开线圆柱齿轮传动计算辅助设计简介
1
3)比渐开线齿轮具有较高的抗疲劳点蚀能力。 4)有利于油膜形成,齿面磨损小,磨擦损失小,传动效率高。 5)无根切现象,小齿轮齿数可以很少,因此可减少齿轮尺寸。 6)加工主要为滚切,且只需一把滚刀。
二、双圆弧齿轮传动
10
10
第十一节 渐开线圆柱齿轮传动计算机辅助设计(CAD)简介

机械设计-齿轮传动讲解

机械设计-齿轮传动讲解
当保持齿轮传动的中心距a不变时
重合度e↑ →传动平稳
z1↑
m↓
齿高h,抗弯曲疲劳强度降低
因此,在保证弯曲疲劳强度的前提下,齿数选得多一些好!
一般情况下,闭式齿轮传动(速度高,平稳性差): z1=20~40

Ft
=
2T1 d1
及Φd=b/d1
代入
则齿面接触疲劳强度的校核式:σH =
2K T1 dd13
u±1 u
ZH
ZE
[σH ]
齿面接触疲劳强度的设计式: d1
3
2 KT1

d
u ±1 ( Z H Z E )2
u [s H ]
对于标准直齿轮,ZH=2.5
齿面接触疲劳强度的校核式:
s H
= 2.5
= KFtYFaYsa bm
[s F]
Ysa表
引入齿宽系数后 强度条件公式:
d
=
b,并将Ft=2T1/d1, d1
d1=m
z1代入,可得弯曲
s = 2KT 1 YFaYsa
F φdm3 z12
[s F]

m

3
2KT1
dZ12
×Y[FsaYFs]a
公式中各参数对弯曲强度有什么影响呢?
标准直齿圆柱齿轮强度计算
从上面推出的接触疲劳强度条件公式中可以得出以下结论:
1、分度圆直径越大,接触疲劳强度就越高,也就是说接触
疲劳强度取决于分度圆直径,不单和模数m有关还和齿
数z有关。 2、齿宽系数越大,也就是齿宽越宽,接触疲劳强度就 越高。
3、许用接触应力越大,接触疲劳强度就 越高,
问题:σH1和σH2是否是作用力和反作用力的关系 σH1=σH2 是作用力和反作用力的关系。

机械设计课件10第十章齿轮传动(2014ysm)

机械设计课件10第十章齿轮传动(2014ysm)

单向传动:脉动 双向传动:对称
F [F]
齿轮传动——失效形式和设计准则
TJPU
(2)类型及原因
①疲劳折断:变应力、应力集中。 ②过载折断:过载折断、冲击、严重磨损后。 ③局部折断:斜齿轮,制造、安装误差大。
(3)防止措施 F [F]
①减小应力集中:增大圆角半径、降低表面粗糙度 值
②根部强化处理 ③提高轮齿芯部韧性 ④增大支承刚度(改善沿齿宽受载均匀情况)
按齿面硬度分:软齿面和硬齿面
开式: 敞开,润滑不良、易磨损;
半开式:防护罩,润滑、密封不完善;
闭式: 封闭箱体,润滑密封好。用于重要齿轮传动
齿轮传动——失效形式和设计准则
TJPU
§10-2 齿轮传动的失效形式及计算准则 一、失效形式(五种):
要记住
部位、原因、防止措施
1.轮齿折断:轮齿:悬臂梁
(1)部位:根部 受周期性弯曲变应力
齿轮传动——失效形式和设计准则
2、齿面磨损:开式传动中
(1)部位:工作面 (2)原因:
①润滑不良、 ②磨料落入工作面 (3)防止措施: ①改开式为闭式 ②改善润滑条件 ③提高齿面硬度和降低表面粗糙度值
TJPU
齿轮传动——失效形式和设计准则
TJPU
3、齿面点蚀:闭式、润滑良好
(1)部位:节线处靠近齿根部(从动齿轮强度低) (2)原因(一般认为):
⑵设计公式
公式分析
m3
2dKZ1T21 YFaYSFaY(mm)
将m与σF 对换,开3 次方,得
(1)F
1 bm
b受K限制不能太大YF,a、YSa受其他因素影响
弯曲强度主要取决 m,于
m,弯曲强度
应知道
齿轮传动——齿根弯曲疲劳强度计算

第十章齿轮传动

第十章齿轮传动

10.3渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸
一、齿轮基本尺寸的名称和符号
基四基三•二单2圆圆直d1圆模、弧、的、设b人直径上数基齿有分齿齿齿分为径基为的圆轮理齿齿度齿d轮顶根度由地为圆d齿基数槽厚ic圆距齿圆圆圆把,(距od本,宽cs齿与p数((s(idioi尺该meb距模s为dddii和=af寸比p为数p和和z和iki的值,rp/mbzi计,)称任rrrz齿)a规fdd齿))算则c为一kb根o定顶公模圆s得高为高式数的h简h齿f。a 距pi
o1
N1
N2 k
k
pb1 pb2
N1
N2 k
k2
k1
pb1 pb2
N2 k
N1 k2 k1
pb1 pb2
2 o2
o2
o2
法节:齿轮上两相邻轮齿同侧齿廓在法线上的距离。用pb表示。 欲使两齿轮正确啮合,两轮的法节必须相等。
pb1 pb2
pb m1 cos1 m2 cos2
•一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是: 两轮的模数相等,两轮的压力角相等。
ha ha*m
齿根圆df:过齿底部的圆称齿根圆
df d 2hf (z 2ha* 2c* )m
分度圆d:对标准齿轮指齿间宽与齿厚相等的圆
d p z mz
齿根高hf:分度圆与齿根圆之间的径向高度
hf (ha* c* )m
全齿高h:齿顶圆与齿根圆之间的径向高度
h ha hf (2ha c* )m
齿轮传动是依靠两轮的轮齿依次啮合而实现的。如图10.7所示,齿轮1是主动轮。 齿轮2是从动轮,齿轮的啮合是从主动轮的齿根推动从动轮的齿顶开始的,因此初始 啮合点是从动轮齿顶与啮合线的交点B2点,一直啮合到主动轮的齿顶与啮合线的交 点B1点为止,由此可见B1B2是实际啮合线长度。显然,随着齿顶圆的增大, B1B2 线可以加长,但不会超过N1、N2点,N1、N2点称为啮合极限点,N1N2是理论啮 合线长度。当B1B2恰好等于P b时,即前—对齿在B1点即将脱离,后一对齿刚好在 B2点接触时,齿轮能保证连续传动。

第十章齿轮传动

第十章齿轮传动
齿轮的失效发生在轮齿,其它部分很少失效。 轮齿折断 失效形式 齿面损伤 1、轮齿折断
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
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
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8
位臵:均始于齿根受拉应力一侧。 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。 σ 1 σ 2 3 齿单侧受载 t
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§10.4 齿轮传动的计算载荷
齿轮传动强度计算中所用的载荷,通常取沿齿面接 触线单位长度上所受的载荷,即:
Fn p L
Fn 为轮齿所受的公称法向载荷。
实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及制 造误差的影响,载荷会有所增大,且沿接触线分布不 均匀。 KFn 接触线单位长度上的最大载荷为: pca Kp
标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
标准锥齿轮传动的强度计算 变位齿轮传动的强度计算概述
§ 10.10
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齿轮的结构设计
齿轮传动的润滑
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§ 10.11
§10.1 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——1×105kW D——33m 一、主要特点 优点: 1)形闭合,效率高(0.98~0.99); 2)工作可靠,寿命长; 3)结构紧凑,外廓尺寸小; 4)瞬时i 为常数。 缺点: 1)制造费用大,需专用机床和设备; 2)精度低时,振动、噪音大; v——300m/s
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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 (二)设计准则
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12.3.23齿轮齿数的选取对传动有何影响?设计时怎么样选定小齿轮的齿数?大齿轮的齿数取得过多会出现什么问题?
12.3.33图示直齿圆锥齿轮减速器的两种布置方案,若传递功率相同,传动比相同,试分析哪种方案更为合理?
12.4.2一直齿轮传动系统如图所示。

已知主动轮的转速,
齿轮1、2和3 的许用应力[σ
H ]和[σ
F
]。

图示的直齿圆柱齿轮减速器,长期工作,2轮和3轮输出的最大转矩
=80,m=5mm,b=30mm,1轮为主动,单向回转。

如轮=60,Z
3
设计铣床的圆柱齿轮传动。

已知P
1=7.5KW, n
1
=1450r/min,Z
1
=26,Z
小齿轮不对称布置,提示,设计硬齿面,7级精度,材料为40C
r
钢高频淬火,55HRC,
有一电动机驱动的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。

已知主动轴的转速n
1
=750r/min.
230HB
1大齿轮为45钢,正火处理190HB
2
,载荷有轻微冲击,长期工作,双向传动
下列各图的斜齿圆柱齿轮,齿轮1为主动轮。

请在各图中补上转向和螺旋线方向,画出各轮所受
图示一两级斜齿圆柱齿轮减速箱,I轴是输入轴,Ш轴是输出轴,转向如图所示,已知模数
①为使П轴轴承所受轴向力最小,各齿轮旋向?此时П
试合理确定图示两级斜齿圆柱齿轮减速器各斜齿圆的螺旋线方向,电动机转向见图。

一由电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动,测的中心距a=200mm,Z
124,Z
2
=105,b
1
=80mm,b
等冲击,单向传动,工作寿命为10年,单班工作,齿轮为不对称布置,求该对齿轮的承载能力。

设计一由电动机驱动的斜齿圆柱齿轮减速器齿轮传动(非对称)。

已知:P=12KW,n
12.4.18 图示圆柱—圆锥齿轮减速器,轮
题解
总传动比i=n
1/n=Z
2
Z
4
/Z
1
Z
3
题解
大、小齿轮都选45钢、小齿轮调质,大齿轮正火。

选齿轮精度为8级精度。

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