文档介绍：第八章第八章齿轮传动设计齿轮传动设计齿轮传动齿轮传动闭式传动开式传动半开式传动—封闭在箱体内,润滑条件好—外露,润滑较差,易磨损—介于上两者之间,有防护罩齿轮传动的特点优点:传递功率和转速适用范围广; 具有稳定的传动比; 效率高、结构紧凑。缺点:制造成本较高; 精度低时,噪声和振动较大; 不宜用于轴间距离较大的传动。§ 8-1 齿轮传动失效形式和设计准则§ 8-1 齿轮传动失效形式和设计准则一、失效形式 1、轮齿折断★疲劳折断★过载折断全齿折断—常发生于齿宽较小的直齿轮局部折断—常发生于齿宽较大的直齿轮,和斜齿轮措施:增大齿根圆角半径、提高齿面精度、正变位、增大模数等 2、齿面疲劳点蚀★点蚀常发生于闭式软齿面( HBS ≤350 )传动中★点蚀的形成与润滑油的存在密切相关★点蚀常发生于偏向齿根的节线附近★开式传动中一般不会出现点蚀现象措施:提高齿面硬度和齿面质量、增大直径 3、齿面胶合配对齿轮采用异种金属时,其抗胶合能力比同种金属强 4、齿面磨损是开式传动的主要失效形式 5、齿面塑性变形措施:提高齿面硬度,采用油性好的润滑油措施:采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度等措施:改善润滑和密封条件二、齿轮传动的设计准则主要针对疲劳折断和齿面点蚀这两种失效形式齿根弯曲疲劳强度—齿轮抵抗轮齿疲劳折断的能力齿面接触疲劳强度—齿轮抵抗齿面疲劳点蚀的能力开式齿轮传动采用准则二,但不校核齿面接触强度设计准则一: 对于闭式软齿面( HBS ≤350 )传动, 主要失效形式是齿面点蚀, 所以按齿面接触疲劳强度设计, 而校核齿根弯曲疲劳强度。设计准则二: 对于闭式硬齿面( HBS>350 )传动, 主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断, 所以按齿根弯曲疲劳强度设计, 而校核齿面接触疲劳强度。§ 8-2 齿轮材料及热处理§ 8-2 齿轮材料及热处理一、齿轮材料金属材料 45号钢中碳合金钢铸钢低碳合金钢最常用,经济、货源充足铸铁 35SiMn 、 40MnB 、 40Cr 等 20 Cr 、 20CrMnTi 等 ZG310-570 、 ZG340-640 等 HT350 、 QT600-3 等非金属材料尼龙、夹布胶木等选材时考虑: 工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等齿轮毛坯锻造—选可锻材料;铸造—选可铸材料二、热处理调质正火表面淬火渗碳淬火表面氮化软齿面。改善机械性能,增大强度和韧性硬齿面。接触强度高、耐磨性好、可抗冲击配对齿轮均采用软齿面时: 小齿轮受载次数多,故材料应选好些,热处理硬度稍高于大齿轮(约 30~40HBS ) § 8-3 齿轮传动的精度第Ⅰ公差组-反映运动精度,即运动的准确性; 第Ⅱ公差组-反映工作平稳性精度; 第Ⅲ公差组-反映接触精度,影响载荷分布的均匀性。 GB10095-88 将齿轮精度分为三个公差组: 每个公差组有 12个等级, 1级最高, 12级最低。精度标注示例: 常用 6~9级。且三个公差组可取不同等级。 8-8-7- FL ⅠⅡⅢ齿厚上偏差代号齿厚下偏差代号若3项精度相同,则记为: 8- FL 按表 8-2 查取精度等级法向力: 圆周力—§ 8-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷§ 8-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷一、轮齿受力分析条件:标准齿轮并忽略齿面间的摩擦力 1 12 b nd TF?小齿轮基圆直径 mm 小齿轮转矩 NdTF t11/2?径向力— N tgFF tr??法向力— N FF tn? cos /?小齿轮分度圆直径分度圆压力角注意:下标“1”表示主动轮下标“2”表示从动轮 21 各力关系: 2 1ttFF ???? 2 1rrFF ????各力方向: F t1与主动轮回转方向相反 F t2与从动轮回转方向相同 F r1、F r2分别指向各自齿轮的轮心例: 例: n 2n 1F r2F r1F t1F t2n 1n 2注意: 注意: 各力应画在各力应画在啮合点上! 啮合点上! 二、计算载荷 F ncF nc = K F n = K F t / cos α载荷系数 K = K A K vK αK βK K A A——使用系数使用系数 K v——动载系数动载系数 K α——齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数 K β——齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数影响因素: 1 1)外部附加动载荷)外部附加动载荷——原动机、工作机的性能原动机、工作机的性能 2 2)内部附加动载荷)内部附加动载荷——加工误差引起基节不等加工误差引起基节不等 3 3)各对齿载荷分配不均)各对齿载荷分配不均——弹性变形、制造误差弹性变形、制造误差 4 4)载荷沿齿宽分布不均)载荷沿齿宽分布不均——变形及制造安装误差变形及制造安装误差载荷系数 K按表 8-3选取。原动机为电动机、汽轮机齿轮