文档介绍：公元前二世纪西汉初年
的金属铸造齿轮
一、齿轮设计的基本问题
(1) 传动要平稳
一对齿啮合:
齿廓曲线的问题
正确啮合条件:
连续传动条件:
瞬时传动比
常数
且旋向相反
保证传动平稳
正确的几何尺寸计算
加工制造精度
(2) 强度要足够
传递一定的功率
或
第六章齿轮传动设计
第一节概述
二、齿轮传动的特点
1. 齿轮传动的主要优点:传动效率高,工作可靠,寿命长,传动比准确,结构紧凑。 2. 主要缺点:制造精度要求高,制造费用大,精度低时振动和噪声大,不宜用于轴间距离较大的传动。
齿轮传动可做成开式、半开式和闭式齿轮传动。 开式齿轮传动:齿轮完全外露,易落入灰砂和杂物,不能保证良好的润滑,轮齿易磨损,多用于低速、不重要的场合。 半开式齿轮传动:装有简单的防护罩,有时还把大齿轮部分的浸入油池中,比开式传动润滑好些,但仍不能严密防止灰砂及杂物的侵入。 闭式齿轮传动:齿轮和轴承完全封闭在箱体内,能保证良好的润滑和较好的啮合精度,应用广泛。
三、齿轮传动的分类
(1) 能传递两个平行轴或相交轴或交错轴间的回转运动和转矩; (2) 保证传动比恒定不变; (3) 能传递足够大的动力,工作可靠; (4) 保证较高的运动精度; (5) 能达到预定的工作寿命。
四、齿轮传动的功能要求
第二节齿轮传动的失效形式及设计准则
(一) 失效形式
(1) 疲劳折断
现象:
齿根处产生裂纹
扩展
材料较脆
断齿
原因:
根部应力集中
1. 轮齿折断
根部受交变弯曲应力作用
弯曲疲劳极限
(2) 过载折断(静强度问题)
原因:
脆性材料
突然过载或冲击
2. 齿面点蚀
现象:
齿面产生裂纹
油的挤压
金属剥落
靠近节线的齿根面上出现麻点
原因:
有润滑油存在的闭式传动
齿面较软、硬度≤ 350HBS
齿面受交变接触应力作用
接触疲劳极限
3. 齿面胶合
现象:
齿面上沿相对滑动方向形成伤痕
原因:
(热胶合)
高速重载
高温失油
(冷胶合)
低速重载
不易形成油膜
两齿面金属直接接触并粘接
齿面间相对滑动
较软齿面沿滑动方向被撕下一条条伤痕
4. 齿面磨料磨损
现象:
齿面磨损、齿形变瘦
原因:
两齿面间有相对滑动
铁屑、灰尘进入
常发生于润滑不良的开式齿轮传动
5. 齿面塑性变形
现象:
齿面失去正常齿形
原因:
齿面较软
重载
齿面形成凹沟、凸棱
主动轮上摩擦力分别朝向齿顶和齿根
——形成凹沟
从动轮上摩擦力由齿顶和齿根朝向中间———形成凸棱
(二) 设计准则
齿面间的接触疲劳点蚀
轮齿的弯曲疲劳折断
齿面接触疲劳强度条件
轮齿弯曲疲劳强度条件
失效形式
设计准则
胶合、磨损、塑性变形等失效运用上述准则,并作相应考虑
具体工作条件下,如何运用上述准则
闭式传动
软齿面
(硬度≤ 350HBS)
按齿面接触疲劳强度条件设计
按轮齿弯曲疲劳强度条件校核
硬齿面
(硬度> 350HBS)
按轮齿弯曲疲劳强度条件设计
按齿面接触疲劳强度条件校核
开式传动
按轮齿弯曲疲劳强度条件设计
工作条件
设计准则
第三节齿轮传动的计算载荷
名义载荷(理论载荷)
计算载荷(考虑实际因素的载荷)
工作状况的影响
基节不等
瞬时传动比不是定值
产生冲击和动载荷
载荷系数
使用载荷
动载系数
精度
一般:直齿轮传动、取
斜齿轮传动、取
齿面上的动载荷沿接触线分布不均匀
齿轮在支承中间对称布置
轴的刚度大
转矩
靠近转矩输入端
轮齿扭转变形大
载荷沿齿宽分布不均
齿向载荷分布系数
宽径比
较小
取小值
一般:两轮均为硬齿面时
否则
轴扭转变形
齿轮应布置在远
离转矩输入端
齿间载荷分配系数
双对齿啮合区
轮齿弹性变形和制造误差
两对齿上载荷不是均匀分配
制造精度低、硬齿面
取大值
取
精度高于 7 级取
精度低于 7 级取
斜齿轮
直齿轮
第四节直齿圆柱齿轮传动的强度计算
1. 受力分析
(1) 力的大小
以小齿轮为对象不考虑摩擦
功率kW
转速r/min
(2) 力的方向
将法向力
在节点 C 处分解
圆周力
径向力
圆周力
径向力
主动轮上
与转向相反
从动轮上
与转向相同
和
指向各自的轮心
主、从动轮上各对应力
大小相等、方向相反