《齿轮传动设计》PPT课件(I)

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1、第三章齿轮传动齿轮传动的特点优点：传递功率和转速适用范围广；具有稳定的传动比；效率高、结构紧凑。缺点：制造成本较高；精度低时，噪声和振动较大；不宜用于轴间距离较大的传动。重点失效形式与设计准则受力分析（直齿、斜齿圆柱齿轮，锥齿轮）齿根弯曲疲劳强度与齿面接触疲劳强度的影响参数齿数、模数、齿宽、螺旋角对齿轮传动的强度和平稳性有什么影响？轮齿受力齿轮传动闭式传动开式传动半开式传动—封闭在箱体内，润滑条件好—外露，润滑较差，易磨损—介于上两者之间，有防护罩n1Fn1弯曲应力变载荷力的作用点变化变弯矩变应力齿面接触应力

2、§3-1齿轮传动失效形式和设计准则一、失效形式1、轮齿折断★疲劳折断★过载折断全齿折断—常发生于齿宽较小的直齿轮局部折断—常发生于齿宽较大的直齿轮，和斜齿轮措施：增大齿根圆角半径、提高齿面精度、正变位、增大模数等2、齿面疲劳点蚀★点蚀常发生于闭式软齿面（HBS≤350）传动中★点蚀的形成与润滑油的存在密切相关★点蚀常发生于偏向齿根的节线附近★开式传动中一般不会出现点蚀现象措施：提高齿面硬度和齿面质量、增大直径3、齿面胶合配对齿轮采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属强4、齿面磨损是开式传动的主要失效形式5、齿

3、面塑性变形措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油措施：采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度等措施：改善润滑和密封条件二、齿轮传动的设计准则主要针对疲劳折断和齿面点蚀这两种失效形式齿根弯曲疲劳强度—齿轮抵抗轮齿疲劳折断的能力齿面接触疲劳强度—齿轮抵抗齿面疲劳点蚀的能力开式齿轮传动按齿根弯曲疲劳强度设计m，再将m增大10~15%，不校核齿面接触强度设计准则一：闭式软齿面（HBS≤350）传动——齿面点蚀——按齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度。设计准则二：闭式硬齿面（HBS>350）传动——齿根弯曲疲劳折

4、断——按齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度。§3-2齿轮材料及其热处理一、齿轮材料金属材料45号钢中碳合金钢铸钢低碳合金钢最常用，经济、货源充足铸铁35SiMn、40MnB、40Cr等20Cr、20CrMnTi等ZG310-570、ZG340-640等HT350、QT600-3等非金属材料尼龙、夹木胶布等选材时考虑：工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等齿轮毛坯锻造—选可锻材料；铸造—选可铸材料二、热处理调质正火表面淬火渗碳淬火表面氮化软齿面。改善机械性能，增大强度和韧性硬齿面。接触强度高、耐磨性好、

5、可抗冲击配对齿轮均采用软齿面时：小齿轮受载次数多，故材料应选好些，热处理硬度稍高于大齿轮（约20~50HBS）法向力：圆周力—§3-3直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷一、轮齿受力分析条件：标准齿轮并忽略齿面间的摩擦力受力图小齿轮基圆直径mm小齿轮转矩N.m径向力—法向力—小齿轮分度圆直径分度圆压力角注意：下标“1”表示主动轮下标“2”表示从动轮21各力关系：各力方向：Ft1与主动轮回转方向相反Ft2与从动轮回转方向相同Fr1、Fr2分别指向各自齿轮的轮心例：n2n1Fr2Fr1Ft1Ft2n1n2注意：各

6、力应画在啮合点上！二、计算载荷FncFnc=KFn=KFt/cosα载荷系数K=KAKvKαKβKA—使用系数Kv—动载系数Kα—齿间载荷分配系数Kβ—齿向载荷分布系数影响因素：1）外部附加动载荷—原动机、工作机的性能2）内部附加动载荷—加工误差引起基节不等3）各对齿载荷分配不均—弹性变形、制造误差4）载荷沿齿宽分布不均—变形及制造安装误差近似取：K=1.3~1.7原动机为电动机、汽轮机齿轮对称布置齿轮制造精度高斜齿轮传动K取小值原动机为单缸内燃机开式齿轮传动齿轮速度高K取大值§3-4直齿圆柱齿轮传动的强度计

7、算齿轮承载能力计算标准：英国国家标准BS436德国国家标准DIN3990美国齿轮制造者协会AGMA标准国际标准化组织ISO齿轮标准中国齿轮承载能力计算国家标准3480-83基本理论：齿面接触强度—以赫兹（Hertz）公式为依据齿根弯曲强度—以路易士（Lewis）公式为依据一、齿根弯曲疲劳强度计算轮齿受载后，相当于悬臂梁故齿根部分弯曲应力最大，是危险截面Fn为防止轮齿折断，必须保证：σF≤σFP危险截面弯曲应力许用弯曲应力假设：全部载荷由一对轮齿承担，并忽略摩擦力载荷作用于齿顶时的受力分析：水平分力—F1=Fn

8、cosαF垂直分力—F2=FnsinαF齿顶载荷作用角——引起弯曲应力——引起压应力（忽略不计）危险截面的具体位置在哪？常用30°切线法确定危险截面位置齿根弯曲疲劳强度计算以受拉边为计算依据齿根弯曲疲劳强度条件：力臂为hF，齿根厚为sF弯矩：M=F1·hF=FncosαF·hFK抗弯截面系数：W=b·sF2/6（矩形截面）齿宽Fn=Ft/cosα分子、分母同除以m2令其为齿形系数—YFa弯曲应力：齿