《机械设计基础》PPT课件.ppt

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1、第七章齿轮传动2021/8/13王曼章节要点直齿轮、斜齿轮、锥齿轮：1、齿轮的主要失效形式与设计准则；2、齿轮的受力分析；3、齿轮接触疲劳强度计算；4、齿轮弯曲疲劳强度计算；5、齿轮的结构设计2021/8/13王曼§7-1齿轮传动的失效形式及设计准则一、失效形式1.轮齿折断：齿根弯曲强度不够2.齿面点蚀：齿面分度圆附近出现点状凹坑(齿面接触强度不够)3.齿面胶合4.齿面磨损5.齿面塑性变形2021/8/13王曼2021/8/13王曼点蚀2021/8/13王曼磨损2021/8/13王曼胶合点蚀2021/8/13王曼塑性变形：因滚压和滑动引起的材料沿摩擦力方向的塑性流动。2021

2、/8/13王曼二、设计计算准则设计准则选用软面齿：HB≤350,按σH设计,(点蚀）按σF校核硬面齿：HB>350,按σF设计,(弯断）按σH校核闭式传动开式传动（磨损及弯断）按σF设计,但模数增加10～20％2021/8/13王曼§7-2齿轮材料和许用应力一、齿轮常用材料常用材料：钢、铸钢、铸铁及非金属材料（见表7-1）钢：软面齿：中碳钢、低合金钢，35，45，40CrHB≤350调质、正火→最终加工HB小－HB大＝30～50非金属材料：仪表中铸铁：低速、不重要场合硬面齿：低炭合金钢，20Cr,20CrMnTiHB>350调质、正火→粗加工→淬火→精加工2021/8/13王曼

3、二、许用应力1、安全系数S接触疲劳造成的点蚀只引起噪声、振动；弯曲疲劳产生的断齿则导致传动不能继续工作。因此齿根弯曲疲劳系数应大于齿面接触疲劳安全系数。——表7-22021/8/13王曼查图7-67-72、许用应力2021/8/13王曼§7-3齿轮传动的精度国家标准规定齿轮精度为12级，1级最高，12级最低。常用精度等级7、8、9级。按GB10095-88（圆柱齿轮）和GB11365-89（圆锥齿轮）规定：精度等级：高→低1，2，3，…5，6，7，8，9，10，11，12精度规范：运动精度规范——第Ⅰ公差组；工作平稳性精度规范——第Ⅱ公差组；接触精度规范——第Ⅲ公差组；齿轮副侧

4、隙；齿坯公差精度等级选择，按用途、工作条件、传动功率和圆周速度V来确定。2021/8/13王曼§7-4直齿圆柱齿轮的强度计算一、轮齿的受力分析和计算载荷1、受力分析齿轮啮合时，受到法向力作用，方向沿啮合线方向。圆周力方向：主动轮：与线速度方向相反从动轮：与线速度方向相同径向力方向：主动轮：指向轮心从动轮：指向轮心2021/8/13王曼直齿受力分析2021/8/13王曼例：受力分析：各分力画在啮合点处。o1o2n2n1Fr2Ft2Ft1Fr12021/8/13王曼K:载荷系数，表7-32、计算载荷2021/8/13王曼二、齿面接触疲劳强度计算接触应力两圆柱体接触赫兹公式——啮合点

5、齿廓综合曲率半径——材料弹性系数fnca——材料弹性系数2021/8/13王曼2021/8/13王曼引入齿宽系数接触强度设计公式钢制齿轮接触强度校核公式2021/8/13王曼三、齿根弯曲疲劳强度计算校核公式：再取标准值设计公式：将中较大者代入公式2021/8/13王曼§7-5直齿圆柱齿轮传动的设计计算一、设计计算路线1闭式齿轮软齿面：用接触强度设计公式确定分度圆直径，然后选择齿数、模数，最后，校核齿根弯曲强度。硬齿面：用弯曲强度设计公式确定摸数，然后选择齿数，最后，校核齿面接触强度。2开式齿轮按弯曲强度设计公式计算模数，最后，将计算模数增大10%-20%作为设计结果。2021/

6、8/13王曼1、齿数比（=z2/z1<6）2、齿数和模数闭式传动v↑Z1=20-40Z1↑：1）增大重合度，提高传动平稳性；2）m↓、h↓，减少加工切削量；3）减小滑动系数，提高效率，减少磨损、降低胶合可能性。4）d一定时，Z1↑→→m↓,弯曲强度↓在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度前提下闭式传动——Z1宜取多二、主要参数选择2021/8/13王曼3、齿宽和齿宽系数b——齿宽，计算齿宽b=φdd1，实际齿宽b2=b,b1=b+（5-10）mmb↑→→承载能力↑，载荷分布不均↑φd——齿宽系数φd=b/d1（P115表7-6）2021/8/13王曼一、轮齿的受力分析§7-6斜齿圆柱

7、齿轮传动的强度计算1、大小2021/8/13王曼Ft和Fr的方向判断与直齿轮传动相同；轴向力Fa沿齿轮轴线方向，根据“主动轮左右手法则”来确定：手:主动轮的旋向，四指环绕方向：转向，拇指指向：轴向力方向Ft1=-Ft2；Fr1=-Fr2；Fa1=-Fa2。2、方向2021/8/13王曼右(左）手定则：确定右（左）手：右旋→右手左旋→左手使用：握住齿轮轴线，四指——回转方向拇指——轴向力Fa方向右(左）手定则只适用于主动轮！！！旋向、转向、Fa三矢量，知二定一！2021/8/13王曼2021/