文档介绍：第10章齿轮传动设计
概述
特点
⑴载荷、速度适用性范围很广;
⑵效率高、结构紧凑;
⑶工作可靠,寿命长;
⑷传动比稳定,准确;
⑸制造费用相对较高,
按工作条件分类
分:闭式、开式、半开式传动;
载荷:仪表齿轮到上万kw齿轮
尺寸:d=1mm 到 d>100 m
特例:小 d=6mm, Ζ=1500,齿节距=20μ= mm;
巨型齿轮 d= m
超高速、高载荷: v =300 m/s, Ρ=25000马力,即:18375kw。
(设计、制造正确、合理、按要求使用、维护可达10~20年)
(理论上瞬时、平均传动比为定值,这取决于制造精度—带链先天不足)
制造水平,设备,批量—国内、外,省内、外。
齿轮传动的失效形式及计算准则
原因: 疲劳折断、过载折断
形式:整体折断、局部折断
(1)接蚀应力的概念
点、线接触物体在弹性挤压变形区的应力—sH
接触面对应点的sH相等,
sH非均布有一最大值
sH为表层应力
(2)点蚀形成机理
sH复作用→表面萌生裂纹→向下扩展
sH表层(应力)→裂纹返向表面=>微粒材料脱落且表面形成麻点
;
后果:振动↑→平稳性↓、噪音↑,但仍可工作。
瞬时高温→油膜破裂-→接蚀峰峰高温熔焊-→撕裂-→产生条状沟疮;
后果:无法工作比点蚀严重
后果:①齿厚↓=>断齿,
②齿面为非渐开线曲面=>平稳性↓
(软齿面在重载时,在摩擦力作用下材料沿齿受摩擦力方向流动)
不同场合下的主要失效形式及计算准则
⑴闭式传动:
点蚀: sH≤[sH]
断点: sF≤[sF] 一般功力传动的计算准则
胶合:条件计算(高速、重载时发生);
⑵开式传动—磨损后断齿
计算准则:以sF≤[sF]条件计算模数
考虑磨损、适当加大m---条件性计算
五种常见失效形式,并不是同时发生,不同工作场合下以某种或几种形式为主;
基本要求:齿面硬、齿芯韧
(点蚀、胶冷、磨损、塑性流动);—(断齿);
对于应用齿轮较多的工业部门,如:航天、汽车、拖拉机、机床等,大都制定行业的齿轮材料规范,甚至还有行业齿轮设计规范,现仅对通用机械中的一般动力传动的齿轮材料作简要介绍。
硬
齿
面
牌号
热处理
硬度
45钢
表面淬火
40~50HRC
40Cr
表面淬火
48~55HRC
20Cr
20CrMnTi
渗碳淬火
56~62HRC
软
齿
面
45钢
正火
HB162~217
调质
HB217~255
40Cr
调质
HB229~286
⑴使用条件与要求
固定作业、载荷较平稳—软齿面
结构紧凑—硬齿面
冲击、过载严重:渗碳、淬火;
⑵工艺性
软齿面优于硬齿面
⑶软齿面:一般小齿轮硬度应比大齿轮高30~50HB
⑷环保或可持续发展:
T=´106P/n ()
Ft=2T/d
(与带、链相同,实际载荷大于名义载荷,不过影响因素更多,考虑更仔细,精确)
Fnc=K·Fn
或Ftc=K·Ft
K=KA·Kv·Ka·Kb (用4个系数考虑四个方面的影响因素)
—使用系数,表10-2;
—动载系数,图10-8;
(机械原理:要保证齿轮传动的瞬时传动比为定值,啮合处的齿廓公法线与两回转中心连线的交点应为定点;但实际应用中存在)
基节误差、齿形误差、轮齿变形:
齿廓公法线位置波动→节点波动→ac→附加载荷
3. Ka―齿间载荷分配系数,表10-3
制造误差
轮齿变形―多齿对啮合时载荷分配不均;
4. Kb―齿向载荷分布系数,表10-4、图10-13
安装、制造误差
轴(弯、扭)支承系统变形载荷沿齿宽分布不均。
标准直齿圆柱齿轮的强度计算
Ft=2T1/d1
Fr= Ft tga
Fn= Ft /cosa
(sH ≤[sH]计算式)
—赫芝公式
―两圆柱体接触应力计算式;
pca―齿面压力
r∑—两圆柱体接触的当量曲率半径,
ZE——弹性影响系数(与材料E,m有关)表10-6
(问题:圆定曲率、轮齿渐开线变曲率。)
2. 轮齿的sH计算式
(瞬时状态、啮合系