关于机械工程中齿轮转动设计

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1、关于机械工程中齿轮转动设计摘要：齿轮在机械设备中的作用很重要，它必须具备各项充足的工作能力，来确保一整个工作期间的寿命不会导致失效，针对各种工作中发生的情况及导致失效的形式，应该分别确立相应的设计准则。根据一般使用的齿轮传动来设计，按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度来计算。对于高速大功率的齿轮传动，按保证齿面抗效合能力的准则来计算。关键词：机械工程；齿轮；转动设计1机器在经济建设中的作用机器的优点：即能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能大大提高劳动生产率和改善劳动条件。同时，只有使用机器，才能集中进行大量

2、生产，并对生产进行严格的分工与科学的管理；也只有使用机器，才便于实现产品的标准化、系列化和通用化，尤其便于实现高度的机械化。因此，机械工业能够起到为国民经济各部门提供技术装备和促进技术改造的重要作用，通过大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机器，就能促进国民经济的发展，推动我国的社会主义现代化建设。1.1齿轮转动的特点：优点是转动比恒定，使用的功率和速度范围广，结构紧凑、效率高，工作可靠且寿命长：缺点是需要用专门的加工设备和刀具，成本相对过高，对制造安装精度要求较高，不宜用于轴间距离较大的转动。1.2齿轮转动的类型类型有平行轴齿轮转动（圆柱齿轮转动

3、）、相交轴齿轮转动（锥齿轮转动）、交错轴齿轮转动（圆柱螺旋齿轮转动）。其中圆柱齿轮转动又分为斜齿轮圆柱齿轮转动和人字齿轮转动两种。1.3齿轮的精度1.3.1渐开线的形成：当直线沿一半径的圆做纯滚动时，直线上任一点的轨迹就是该圆的渐开线。这个圆叫做渐开线的基圆。1.3.2渐开线的性质：a、发生线在基圆上滚过的一段长度就等于基圆上相应的弧长b、渐开线上任意一点法线恒切于基圆，切点是渐开线上的曲率中心，越接近基圆，曲率半径越小反之越大。渐开线上任一点的法线与该点速度方向之间所夹的锐角称为该点的压力角c、渐开线的形状与基圆半径有关，圆半径越大，渐开线越平展

4、，综合曲率半径越大,直线也是渐开线d、基圆内无渐开线。1.3.3齿廓齿合定律互相齿合转动的一对齿轮，任一瞬时的转动比与连心线被其齿合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段的长度成反比。齿轮转动的瞬时角速比（转动比）齿廓形状影响转动功能，若转动比变化一一从动轮转速不均匀一一惯性力、振动力、噪音-转动精度；转动比恒定的条件：不论两齿廓在何位置接触，过其接触点所作两齿廓的公法线均须与连心线交于一定点。1.3.4齿廓曲线的确定凡能满足齿廓齿合基本定律（或某种便转动比定律）的一对齿廓，称为共辄齿廓。实际选用，须考虑设计、制造、安装、使用等因素。常用：渐开线、摆线

5、、圆弧线、抛物线等。1.3.5渐开线齿廓的齿合特性渐开线齿轮符合齿廓齿合基本定律，即能保证定传动比转动；渐开线在转动过程中，齿合线和齿合角始终不变；渐开线齿轮传力性能好。1.3.6渐开线齿轮的切齿原理近代齿轮加工方法很多，如切削法、铸造法、热压法、冲压法、电加工法等，但从加工的原理角度看，可将齿轮加工方法归为两大类：仿形法和范成法。2齿轮转动的失效形式及设计准则2.1齿轮传动就装置型来说，有开式、半开式及闭式之分；就使用情况来说，有低速、高速及轻载、重载之别；齿轮有较脆、较韧、齿面有较硬、较软，所以齿轮材料的性能及热处理工艺不同。由于上述条件的不同

6、，齿轮传动自然就出现了各种不同的失效形式，齿轮传动出现问题轮齿也就失效了，一般就会出现轮齿折断和工作齿面磨损、点蚀、胶合及塑性变形等。2.2轮齿折断轮齿受载后的齿根处产生的变曲应力为最大，再加上齿根处过渡部分的尺寸发生了急剧的变化，以及沿齿宽方向留下的加工刀痕等引起的应力集中作用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使齿轮折断。在斜圆柱齿轮传动中，轮齿工作面上的接触线为一斜线，轮齿受载后，如有荷载集中时，就会发生局部折断。若制造及安装不良或轴的弯曲变形过大，轮齿局部受载过大时，即使是直齿圆柱齿轮，也会发生局部折断。增大齿根过渡圆

7、角的半径，消除该处的加刀痕，可以降低应力集中作用；增大轴及支撑的刚度，可以减小齿面上局部受载的程度；使齿芯材料具有足够的韧性；以及在齿根处施加适当的强化措施等，都可提高轮齿的折断能力。2.3设计准则综上分析介绍可知，所设计出的齿轮传动在具体的工作状况下，必须具备各项充足的工作能力，来确保一整个工作期间的寿命不会导致失效。因此，针对各种工作中发生的情况及导致失效的形式，应该分别确立相应的设计准则。但是如齿面磨损、塑性变形等由于尚未建立起广为工程实际使用，而且行之有效的计算方法及设计数据，所以目前设计出一般使用的齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度

8、及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。相对于高速大功率的齿轮传动，还要按保证齿面抗效合能力的准则进行计算。至于维护其他失效