文档介绍：第五章齿轮传动
§1 齿轮传动概述
§2 齿轮传动的基本参数
§3 齿轮传动的失效形式及设计准则
§4 齿轮的材料及其选择原则
§5 圆柱齿轮传动的受力分析
§6 齿轮传动的计算载荷
§7 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
§8 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
§9 直齿锥齿轮传动
§10齿轮传动的效率与润滑
§11齿轮的结构设计
§1 概述
齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式。
已达到的水平:
P——1×105kW
v——300m/s
D——33m
n——105r/min
一、主要特点
优点:
1)形闭合,效率高(~);
2)工作可靠,寿命长;
3)结构紧凑,外廓尺寸小;
4)瞬时i 为常数。
缺点:
2)精度低时,振动、噪音大;
3)不适于中心距大的场合。
1)制造费用大,需专用机床和设备;
二、分类
1、按两轴线位置分
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2、按工作条件分(失效形式不同)
开式传动:低速传动,润滑条件差,易磨损;
半开式传动:装有简单的防护罩,但仍不能严密防止杂物侵入;
闭式传动:齿轮等全封闭于箱体内,润滑良好,使用广泛。
3、按齿面硬度分(失效形式不同)
软齿面:HB≤350;
硬齿面:HB>350。
三、基本要求
1、传动平稳(i=const)。
2、承载能力高。
——运动要求
——传递动力要求
§2 齿轮传动的主要参数
1、主要参数
1)基本齿廓、模数、中心距—查《机械原理》、 ~
2)传动比i、齿数比u
减速传动:i>1
增速传动:i<1
减速传动:u=i
增速传动:u=1/i
3)变位系数
径向变位齿轮:加工时刀具从标准位置移动一径向距离xm。
齿根变厚
齿根变薄
正变位
刀具移远
负变位
刀具移近
一对齿轮
高度变位:x1+x2=0、 x1= -x2≠0。啮合角=α
,ha、hf改变了。
角度变位: x1+x2≠0,啮合角≠α,
2、精度等级选择
GB规定:12个等级 1(高)——12(低) 查《公差》
每个等级分为三个组
Ⅰ组:运动准确性
Ⅱ组:传动的平稳性
Ⅲ组:载荷分布均匀性
一般机械常用:7、8级
不同等级——不同的最高圆周速度()
§3 失效形式
典型机械零件设计思路:
分析失效现象
→失效机理(原因、后果、措施)
→设计准则
→建立简化力学模型
→强度计算
→主要参数尺寸
→结构设计。
齿轮的失效发生在轮齿,其它部分很少失效。
失效形式
轮齿折断
齿面损伤
齿面接触疲劳磨损(齿面点蚀)
齿面胶合
齿面磨粒磨损
齿面塑性流动
一、轮齿折断
常发生于闭式硬齿面或开式传动中。
现象:①局部折断
②整体折断
过载折断
后果:传动失效
原因:
疲劳折断
①轮齿受多次重复弯曲应力作用,齿根受拉一侧产生疲劳裂纹。
齿根弯曲应力最大
σF>[σF]
②齿根应力集中(形状突变、刀痕等),加速裂纹扩展→折断
σ
t
齿双侧受载(1主动)
σ
t
齿单侧受载
1
2
3
受冲击载荷或短时过载作用,突然折断,尤其见于脆性材料(淬火钢、铸钢)齿轮。
位置:均始于齿根受拉应力一侧。
直齿轮
齿宽b较小时,载荷易均布
——整体折断
齿宽b较大时,易偏载
斜齿轮:接触线倾斜
——载荷集中在齿一端
改善措施:
1)d一定时,z↓,m↑;
2)正变位;
——局部折断
齿根厚度↑
↑抗弯强度
↓应力集中
改善载荷分布
6)↑轮齿精度;
7)↑支承刚度。
4)↑齿根过渡圆角半径;
3)提高齿面硬度(HB↑)→[σF] ↑;
5)↓表面粗糙度,↓加工损伤;
二、齿面接触疲劳磨损(齿面点蚀)
常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。
原因:σH>[σH]
脉动循环应力
1)齿面受多次交变应力作用,产生接触疲劳裂纹;
4)润滑油进入裂缝,形成封闭高压油腔,楔挤作用使裂纹扩展。
(油粘度越小,裂纹扩展越快)
2)节线处常为单齿啮合,接触应力大;
3)节线处为纯滚动,靠近节线附近滑动速度小,油膜不易形成,
摩擦力大,易产生裂纹。
现象:节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。