文档介绍：第十章齿轮传动
§10-1 齿轮传动概述
§10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则
§10-3 齿轮的材料及其选择原则
§10-4 齿轮传动的计算载荷
§10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
§10-6 齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择
§10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
§10-8 标准锥齿轮传动的强度计算
§10-10 齿轮的结构设计
§10-11 齿轮传动的润滑
齿轮传动概述1
一、齿轮传动的主要特点:
传动效率高可达99%在常用的机械传动中,齿轮传动的效率为最高
结构紧凑与带传动、链传动相比,在同样的使用条件下,齿轮传动所需的空间一般较小;
与各类传动相比,齿轮传动工作可靠,寿命长;
传动比稳定无论是平均值还是瞬时值。这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一;
与带传动、链传动相比,齿轮的制造及安装精度要求高,价格较贵。
齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一,其应用范围十分广泛,型式多样,传递功率从很小到很大(可高达数万千瓦)。
§10-1齿轮传动概述
齿轮传动概述2
二、齿轮传动的分类
按齿轮类型分:直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动
锥齿轮传动人字齿轮传动
按装置形式分:开式传动、半开式传动、闭式传动。
按使用情况分:动力齿轮─以动力传输为主,常高速重载或低速重载传动
传动齿轮─以运动准确为主,一般为轻载高精度传动。
按齿面硬度分:软齿面齿轮(齿面硬度≤350HBS)
硬齿面齿轮(齿面硬度>350HBS)
三、本章的学习目的
本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法,也就是要能够根据齿轮工作条件的要求,能设计出传动可靠的齿轮。
设计齿轮是指设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。
对于斜齿圆柱齿轮而言,其主要参数有:模数m、齿数z、螺旋角β以及压力角a、齿高系数h*a、径向间隙系数c*。
图片
齿轮传动的失效形式及设计准则
§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则
一、齿轮的主要失效形式
轮齿折断
齿面磨损
齿面点蚀
齿面胶合
塑性变形
二、齿轮的设计准则
对一般工况下的齿轮传动,其设计准则是:
保证足够的齿根弯曲疲劳强度,以免发生齿根折断。
保证足够的齿面接触疲劳强度,以免发生齿面点蚀。
对高速重载齿轮传动,除以上两设计准则外,还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。
由实践得知:闭式软齿面齿轮传动,以保证齿面接触疲劳强度为主。
闭式硬齿面或开式齿轮传动,以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
齿轮传动的失效主要是指轮齿的失效,其失效形式是多种多样的。常见的失效形式有:
由于齿轮其它部分(齿圈、轮辐、轮毂等)通常是经验设计的,其尺寸对
于强度和刚度而言均较富裕,实践中也极少失效。
齿轮的材料及其选择原则
§10-3齿轮的材料及其选择原则
一、对齿轮材料性能的要求
齿轮的齿体应有较高的抗折断能力,齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力,即要求:齿面硬、芯部韧。
二、常用的齿轮材料
钢:许多钢材经适当的热处理或表面处理,可以成为常用的齿轮材料;
铸铁:常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿轮材料;
非金属材料:适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。
三、齿轮材料选用的基本原则
齿轮材料必须满足工作条件的要求,如强度、寿命、可靠性、经济性等;
应考虑齿轮尺寸大小,毛坯成型方法及热处理和制造工艺;
钢制软齿面齿轮,其配对两轮齿面的硬度差应保持在30~50HBS或更多。
常用材料
齿轮传动的计算载荷
§10-4齿轮传动的计算载荷
齿轮传动强度计算中所用的载荷,通常取沿齿面接触线单位长度上所受的载荷,即:
Fn 为轮齿所受的公称法向载荷。
实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及制造误差的影响,载荷会有所增大,且沿接触线分布不均匀。
接触线单位长度上的最大载荷为:
K为载荷系数,其值为:K=KA Kv Kα Kβ
式中:KA ─使用系数
Kv ─动载系数
Kα─齿间载荷分配系数
Kβ─齿向载荷分布系数
齿顶修缘
直齿圆柱齿轮强度计算1
§10-5标准直齿圆柱齿轮强度计算
一、轮齿的受力分析
以节点 P 处的啮合力为分析对象,并不计啮合轮齿间的摩擦力,
可得:
啮合传动中,轮齿的受力分析(直、斜、锥)
直齿圆柱齿轮强度计算2
二、齿根弯曲疲劳强度计算
中等精度齿轮传动的弯曲疲劳强度计算的力学模型如下图所示。
根据该力学模型可得齿根理论弯曲应力
计入齿根应力校正系数Ysa后,强度条件式为:
引入齿宽系数后可得设计公式:
YFa为齿形系数,是仅与齿形有关而与模数m
无关的系数,其值可根据齿数查表获得。
YFa与Ysa表
见图集
直齿圆柱齿轮强度计算3