《齿轮传动机械设计》PPT课件

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1、第十章齿轮传动§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则§10-3齿轮材料及选用原则§10-6齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择§10-4齿轮传动的计算载荷§10-5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算§10-8标准圆锥齿轮传动的强度计算§10-9齿轮的结构设计§10-10齿轮传动的润滑§10-1概述§10-7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算内容提要1一、作用：不仅用来传递运动、而且还要传递动力。二、要求：运转平稳、足够的承载能力。三分类开式传动§10-1概述半开式传动闭式传动按类型分按装置型式分按使用情

2、况分软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动锥齿轮传动人字齿轮传动动力齿轮传动齿轮按齿面硬度分硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）2四、齿轮传动的特点：▲传动效率高η可达99％；▲结构紧凑;▲工作可靠，寿命长；▲传动比稳定;▲制造及安装精度要求高，价格较贵。传动距离不宜过大。本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，也就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传动可靠的齿轮。设计齿轮----设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及压

3、力角a。3§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则轮齿折断一、轮齿的失效形式失效形式闭式硬齿面、脆性材料齿轮传动的主要破坏形式4原因：疲劳折断①轮齿受多次重复弯曲应力作用，齿根一侧产生疲劳裂纹。齿根弯曲应力最大σF＞[σF]②齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩展→折断σt齿双侧受载(1主动)σt齿单侧受载123发生部位:齿根5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。6现象：①局部折断②整体折断7直齿轮齿宽b较小时，载荷易均布——整体折

4、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—局部折断提高轮齿抗折断能力的措施：1）增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，减小齿根应力集中；2）增大轴及支承的刚性，使轮齿接触线上受载较为均匀；3）采用合适的热处理，使轮齿芯部材料具有足够的韧性；4）采用喷丸、滚压等工艺，对齿根表层进行强化处理。8齿面点蚀轮齿折断失效形式一、轮齿的失效形式齿面点蚀闭式软齿面齿轮传动的主要破坏形式。发生部位：一般首先出现在靠近节线的齿根面上。9原因：σH＞[σH]脉动循环应力1）齿面受多次交变应力作用，产生

5、接触疲劳裂纹；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.2）节线处常为单齿啮合，接触应力大；3）节线处为纯滚动，靠近节线附近相对滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易产生裂纹。10提高轮齿抗点蚀能力的措施：1）限制齿面接触应力；2）提高齿面硬度，减小齿面表面粗糙度值；3）采用粘度高的润滑油。11齿面点蚀齿面胶合轮齿折断失效形式一、轮齿的失效形式高速重载、低速重载闭式传动的主要破坏形式。现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕。12原因：高速重载——v↑,Δ

6、t↑,油η↓,油膜破坏,表面金属直接接触，融焊→相对运动→撕裂、沟痕。---热胶合。低速重载——P↑、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。措施：1.提高齿面硬度2.减小齿面粗糙度3.增加润滑油粘度4.加抗胶合添加剂13齿面胶合齿面磨损措施：1.减小齿面粗糙度2.改善润滑条件，清洁环境--磨粒磨损跑合磨损、磨粒磨损。齿面点蚀轮齿折断失效形式一、轮齿的失效形式3.提高齿面硬度开式齿轮传动易发生磨粒磨损。14从动齿主动齿从动齿主动齿从动齿主动齿从动齿主动齿齿

7、面胶合齿面磨损齿面点蚀轮齿折断失效形式塑性变形一、轮齿的失效形式表面凸出表面凹低速重载软齿面闭式传动的主要破坏形式。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。滚压塑变15措施：1.提高齿面硬度2.改善润滑条件（高粘度）3.减小齿面粗糙度锤击塑变：伴有过大冲击产生的塑变16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:磨粒磨损→齿形破坏齿面塑性变形:齿

8、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→齿面塑性变形各种场合的主要失效形式小结：润滑失效→表面粘连→沿运动方向撕裂17二、齿轮的设计准则▲保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。▲保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。由工程实践得知（常用的计算方法）：▲对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。硬齿面(折断):