文档介绍：第8章齿轮传动
基本要求:
、防止或减轻失效的措施。
、设计参数及许用应力
重点和难点: 重点: ;各类齿轮传动的受力分析。
。
难点: 。
。
§8-1 概述
§8-2 齿轮传动的失效形式及设计准则
第8章齿轮传动
§8-4 齿轮传动的计算载荷
§8-5 直齿圆柱齿轮传动的强度设计
§8-6 齿轮传动的许用应力
§8-8 斜齿圆柱齿轮传动的强度设计
§8-9 直齿锥齿轮传动的强度设计
§8-7 齿轮传动强度计算概要和主要参数与精度的选择
§8-10 齿轮的结构设计
§8-11 齿轮传动的润滑和效率
§8-3 齿轮的材料及其选择原则
齿轮传动的类型很多,用途各异,但是从传递运动和动力的要求出发,各种齿轮传动都必须解决两个基本问题:
⑴传动平稳就是要保证瞬时传动比恒定,以尽可能减小齿轮啮合中的冲击、振动和噪声。
⑵足够的承载能力就是在尺寸和质量较小的前提下,保证正常使用所需的强度、耐磨性等方面的要求。在预定的使用期限内不发生失效。
有关传动平稳的问题,涉及齿轮啮合原理方面的许多内容,已在《机械原理》比较详细的讨论。
齿轮传动设计中的基本问题?
§8-1 概述
本章则着重讨论齿轮传动的承载能力问题。为此将重点介绍轮齿的失效形式和计算准则、齿轮常用材料及其选择、受力分析与载荷计算以及齿轮传动的强度计算方法等,并在此基础上,解决设计中如何确定齿轮传动的基本参数和主要尺寸问题。
考虑到目前我国工业齿轮仍以渐开线齿廓为主,故本章讨论问题范围仅限于渐开线齿轮传动。
一、齿轮传动的特点
1)工作可靠,使用寿命长,适应范围广;
2)结构紧凑;
3)传动效率高,在机械传动中齿轮传动的效率最高,可达标99%;
4)瞬时传动比恒定,故传动平稳;
5)齿轮加工需要专用的机床和刀具,制造及安装精度要求高,成本高;
精度低时噪音大;不易用于轴间距过大的传动。
概述
在齿轮传动设计中,承载能力计算总是针对轮齿的某种失效形式进行的,而轮齿的失效形式又与其工作条件和齿面硬度等因素密切相关。
二、齿轮传动的类型(按工作条件和齿面硬度的齿轮分类)
1)按工作条件、装置型式:
闭式:封闭在箱体内,安装精度高、润滑条件好;
开式:齿轮外露,不能防尘、周期润滑、精度低;
半开式:齿轮浸入油池、外装护罩、防尘性差。
模数m、中心距a、齿宽b和齿宽系数。此外:
传动比i i=n1/n2=d2'/d1'=d2/d1=z2/z1
d ' 、d——齿轮的节圆直径和分度圆直径;z 为齿轮齿数。
角注1指主动轮,2指从动轮。
齿数比u
u= z2/z1
z2、z1 ——大、小齿轮的齿数。
减速传动, u=i;增速传动,u=1/i。
减速传动,i>1;增速传动,i<1。
为了使强度计算对减速和增速传动都适用,引入齿数比概念
概述
2)按齿面的硬度:
软齿面(≤350 HBW或38HRC ); 硬齿面(>350 HBW或38HRC )
三、齿轮传动的主要参数
§8-2 齿轮的失效形式及设计准则
一、失效形式
1 、轮齿的折断
脆性折断:脆性材料、冲击或过载
疲劳折断:齿根应力集中、交变载荷反复作
用、疲劳裂纹扩展
防止折断:
增大齿根过渡圆角半径;
降低表面粗糙度;
减轻加工损伤;
增大轴及支承的刚性;
提高制造和安装精度和齿轮材料的机械性能;
采用表面强化处理(如喷丸、辗压)等。
斜齿
直齿
轮齿折断
轮齿的失效形式与设计准则
2 、齿面接触疲劳破坏(点蚀)
防止点蚀:
提高齿面硬度和降低表面粗糙度;
适当采用大的变位系数和(xΣ=x1+x2)以增大综合曲率半径;
适当采用粘度较高的润滑油;
合理匹配齿轮副的材料;
适当增加齿轮副的硬度差;
提高齿轮传动的接触精度等。
点蚀原因:接触应力的反复作用
点蚀后果:轻者影响传动的平稳性并产生
振动和噪声,重者不能工作
点蚀是润滑良好的闭式传动常见的失效形式。
点蚀总是密集于靠近节线的齿根部位。
轮齿的失效形式与设计准则
防止磨损:
正确选择齿轮参数以降低齿面滑动率;
提高齿面硬度;
降低齿面粗糙度;
供给足够的润滑油并保持油的清洁;
采用粘度较大的油,并在油中添加适当的添加剂等。
磨损原因:齿面进入磨料
磨损后果:齿形破坏、变薄引起冲击、
振动,甚至断齿
3 、齿面磨损
磨粒磨损