文档介绍：第6章齿轮传动
§6—1 概述
一、齿轮传动的特点
二、齿轮传动的主要类型
1、按传动轴相对位置
平行轴齿轮传动, 相交轴齿轮传动, 交错轴齿轮传动
优点:1)传动效率高 2)传动比恒定 3)结构紧凑 4)工作可靠、寿命长
缺点:1)制造、安装精度要求较高 2)不适于中心距a较大两轴间传动
3)使用维护费用较高)精度低时、噪音、振动较大
2、按工作条件
3、按齿形
渐开线——常用
摆线——计时仪器
圆弧——承载能力较强
开式——适于低速及不重要的场合
半开式——农业机械、建筑机械及简单机械设备—只有简单防护罩
闭式——润滑、密封良好,—汽车、机床及航空发动机等的齿轮传动中
三、圆柱齿轮的基本参数、几何计算和精度选择
1、圆柱齿轮的基本参数、几何计算表6-2、6-1
2、圆柱齿轮的精度选择
高→低
12个等级 1,2,3,…5,6,7,8,9,10,11,12
常用
精度三个组:ⅰ、ⅱ、ⅲ
ⅰ公差组:运动精度。ⅱ公差组:运动平稳性。ⅲ公差组:承载能力。
选择方法:首先选择第ⅱ公差组,动力传动中,根据传动用途、平稳性要求、节圆圆周速度、载荷、运动精度要求确定
一般情况下,①按节圆圆周速度选择p178表6-3
②考虑加工方法、应用范围选择p179表6-4
§6—2 齿轮传动的失效形式与设计准则
一、失效形式
1、轮齿折断
2、齿面疲劳点蚀(鳞剥)
齿轮传动的失效主要发生在轮齿,而轮毂、轮辐失效很少,轮毂、轮辐部分的尺寸一般情况下按经验设计,常见的轮齿失效方式有5种,可以归为两大类;轮齿整体失效和齿面失效。齿面失效的主要形式有点蚀、胶合、磨损与塑性变形
收敛性和扩展性点蚀
整个轮齿折断、局部折断
避免轮齿拆断方法:强度计算。正变位齿轮,加大齿根圆角半径,采用强化方法
避免方法:接触疲劳强度
计算。正变位齿轮,提高
齿面硬度,降低粗糙度、
增加润滑油粘度
3、齿面磨损
4、齿面胶合(齿顶、齿根滑动速度大的部位)
5、齿面塑性变形(硬度低、软材料,重载作用下发生,主动轮凹沟,从动轮凸沟)
措施:闭式传动、降低齿面粗糙度,保持油的清洁
措施:减小模数、降低齿高,变位,提高齿面硬度、降低齿面粗糙度、用抗胶合油和齿轮材料
二、设计准则
主要失效形式设计准则
闭式软齿面(HBS≤350)齿轮传动齿面疲劳点蚀齿面接触疲劳强度准则
校核弯曲疲劳强度
闭式硬齿面齿轮传动齿根弯曲疲劳折断齿根弯曲疲劳强度准则
校核接触疲劳强度
开式齿轮传动磨损和齿根拆断齿根弯曲疲劳强度准则
补偿磨损造成的齿变薄,将模数加大10%~15%,~2mm
§6—3 齿轮材料及热处理
二、常用的齿轮材料
1、钢
(1)锻钢
软齿面齿轮(HBS≤350)
硬齿面齿轮(HBS>350)
(2)铸钢
2、铸铁
3、有色金属
二、齿轮材料的选择原则
钢制软齿面齿轮要求小齿轮硬度大于大齿轮30-50 HBS
原因:1)小齿轮齿根强度较弱
2)小齿轮的应力循环次数较多
3)当大小齿轮有较大硬度差时,较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用,可提高大齿轮的接触疲劳强度
齿轮常用的金属材料表6-6、p184
一、对齿轮材料的要求
齿面具有一定的硬度,轮齿有足够的强度和韧性。此外,还考虑机械加工和热处理的工艺性以及经济性
用于制造要求有较高力学性能的在齿轮,要经过正火或退火处理
4、非金属材料
灰铁:抗胶合、点蚀能力强,用于低速轻载开式传动中
用于低速轻载噪声小的传动中
§6—4 齿轮传动的计算载荷
齿面接触线上的法向载荷Fn——名义载荷
计算载荷 Fnc = K Fn
载荷系数
KA——工作情况系数
Kv ——动载荷系数
Kβ——齿向载荷分布系数
Kα——齿间载荷分配系数
1、工作情况系数KA
2、动载荷系数KV
考虑齿轮制造误差及弹性变形(产生啮合误差)引起的附加动载荷。
考虑了齿轮啮合时,外部因素引起的附加动载荷对传动的影响它与原动机与工作机的类型与特性,联轴器类型等有关,表6-7
数值为实际齿轮副啮合时的最大作用力与纯由外加载荷产生的作用力之比,决定于齿轮制造精度及圆周速度。P187图6-6查取
3、齿向载荷分布系数Kβ
考虑沿齿宽方向载荷分布不均对齿轮强度影响的系数,由图6-8 查得
由于齿轮制造误差、轴变形引起的轴上的齿轮偏斜等引起齿宽方向载荷分布不均
减小误差方法:提高有关零件的制造精度、刚度,减小轴的变形对齿轮的影响、齿轮轮齿做成腰鼓形
4、齿间载荷分配系数 Kα
考虑同时有多对齿啮合时各对轮齿间载荷分配的不均匀,表6-8
轮齿间载荷分配的不均匀与精度、硬度和单位齿宽受力有关