第十一章 齿轮传动.ppt

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1、第十一章齿轮传动研究齿轮传力时的强度问题设计齿轮零件按工作条件分:闭式齿轮开式齿轮11-1轮齿的失效形式1、轮齿折断过载折断——短时意外严重过载引起疲劳折断——脉动（对称）循环应力引。解决的办法：计算齿根弯曲疲劳强度：σF≤〔σF〕；减小弯曲应力σF——增大模数m；增大许用弯曲应力〔σF〕——选硬度高的材料和热处理。增大r，降低粗糙度，减少加工损伤，表面强化处理。2、齿面点蚀现象：齿面在反复的脉动循环的接触应力作用下表面发生剥落。点蚀是润滑良好的闭式传动常见的失效形式。开式传动没有点蚀现象。解决办法——计算齿根弯曲疲劳强度σH≤[σH]；减小接触应力σH——增大中心距a；增

2、大许用接触应力[σH]——选硬度高的材料和热处理。3、齿面胶合热胶合：高速重载时，啮合点温度高——油膜破裂，表面直接接触——粘合，撕裂——失效。冷胶合：低速重载时，啮合点压力大——不易形成油膜，表面直接接触——粘结，撕裂。措施：采用极压润滑油选用抗胶合性能好的材料齿轮材料相同时，二齿轮表面有个硬度差值提高表面硬度，降低粗糙度4、齿面磨损磨粒磨损。措施：提高表面硬度保持清洁按时更换油跑合磨损：跑合后要更换润滑油5、齿面塑性变形现象：重载下较弱的齿面发生局部塑性变形。措施:适当提高齿面硬度；采用粘度较大的润滑油。11-2齿轮材料及热处理常用材料各种优质碳素钢合金钢铸钢铸铁非金属

3、材料热处理方式硬齿面HB>350——外硬内韧。承载能力大，成本高。常用于要求结构紧凑，或大批量生产的齿轮表面淬火：HRc52~56，变形不大，可以不磨齿。渗碳淬火：HRc52~56，常需要磨齿。渗氮处理：HRc60~62，化学热处理。硬齿面HB≤350——有一定硬度，韧性好。工艺过程简单，适于一般的传动，调质处理。正火处理。11-3齿轮传动的精度齿轮传动的误差可产生：传递运动的准确性误差传动平稳性误差载荷分布不均匀针对三种误差分别规定三个公差组GB10095-88中，对圆柱齿轮及齿轮副规定了12个等级的精度。12级最低，常用6~9级。表11-2推荐常用齿轮的精度等级。11-

4、4直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷一、轮齿上的作用力忽略轮齿间的摩擦力。法向力Fn可以分解为二个互相垂直的力：圆周力径向力法向力d1——小齿轮分度圆直径；α——分度圆压力角；T1——小齿轮传递的名义转矩。各分力的方向圆周力Ft方向:主动轮上圆周力Ft方向与回转方向相反;从动轮上圆周力Ft方向与回转方向相同;径向力分别指向各轮轮心。根据作用力与反作用力的关系，作用在主动轮和从动轮上各对应力大小相等、方向相反。即:Ft1=－Ft2，Fr1=－Fr2，Fn1=－Fn2;二、计算载荷由于以下因素的影响，载荷Fn沿齿宽分布不均匀：轴和轴承的变形制造安装误差工作机特性齿轮误差附加动载

5、荷通常用计算载荷KFn代替名义载荷。载荷系数K可由表11-3查。11-5直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算为避免齿面点蚀失效，可进行齿面的接触疲劳强度计算，强度条件为：σH——齿面啮合点最大接触应力[σH]——齿轮材料的许用接触应力圆柱面的最大接触应力σH的计算赫兹公式：σH——最大接触应力与法向力Fn成正比；与接触变形宽度2a成反比与曲率半径ρ1、ρ2成反比。与宽度b成反比。以齿面上哪一点的应力作为计算的依据取节点啮合时的接触应力作计算，因为：单对齿啮合相对滑动速度改变方向齿面点蚀首先发生的部位节点的几何分析节点曲率半径a——齿轮中心距u——大齿轮齿数与小齿轮齿数比齿面法

6、向载荷用齿轮1的力矩计算法向载荷：节点处只有一对齿啮合，将法向载荷及曲率半径代入赫兹公式齿面接触应力节点处的最大接触应力：ZE——弹性系数，见表11-4ZH——节点区域系数,与啮合点的几何形状有关一对钢制齿轮，标准齿制时强度条件为：σHlim——齿轮材料的接触疲劳极限。SH——齿面接触疲劳极限安全系数，可查表11-4。设计公式取齿宽系数设计公式为计算中注意的几个问题各量的单位。+号：外啮合，-号：内啮合。计算中只用到T1而没有T2一对相啮合的齿轮的接触应力相等，σH1=σH2。一对相啮合的齿轮的许用接触应力不一定相等，[σH1]≠[σH2]。配对材料不是钢时，式中336应加

7、以修正。计算中注意的几个问题齿宽系数的选择——考虑各方面的影响，取0.2～1.2。载荷一定，增大齿宽——减小齿轮直径（传动中心距），圆周速度降低，载荷分布愈不均匀。必须合理选择齿宽系数φa。大齿轮宽度b2=b=φaa；为便于装配和调整，小齿轮宽度b1取b+(5～10)mm提高齿轮齿面接触强度减小接触应力σH：增加中心距a；减小外载荷T1；提高许用接触应力[σH]：选σHlim高的材料和热处理。11-6直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算轮齿相当于一个悬臂梁，受载后会发生弯曲。两个问题：计算时载荷的作用点及大小危险截面