齿轮传动原理-双联机械

◆齿轮传动原理浙江双联机械有限公司www.cn-flying.comwww.chinagearmotor.com主要内容：了解齿轮传动的特点，它的适用场合，了解直齿圆柱齿轮各部分的意义，如基圆、分度圆、齿根圆、齿厚、齿槽宽、周节等。基本参数如模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数等。齿轮常用什么材料制造，失效形式有哪些，怎样延长齿轮寿命。第一节概述齿轮传动是应用最广泛的传动机构之一。齿轮传动的主要优点是：适用的圆周速度和功率范围广；效率较高，一般=0.94～0.99；传动比准确；寿命较长；工作可靠性较高；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。齿轮转动的主要缺点是：要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜远距离两轴之间的传动。齿轮传动的类型最常见的是：圆柱齿轮传动:两轴线相互平行，圆锥齿轮传动:两轴线相交，螺旋齿轮传动:两轴线交错在空间既不平行也不相交。外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿轮齿条传动（图3－27a.b.c）。圆柱齿轮传动又可分为:直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动人字齿圆柱齿传动第四节渐开线标准直齿圆柱齿轮部分名称和基本尺寸（一）直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号齿槽宽：在任意圆周上相邻两齿空间部分的弧长，用er表示。齿顶圆：过齿轮各轮齿顶端的圆，其直径用da表示。齿根圆：过齿轮各齿槽底部的圆，其直径用df表示。齿宽：沿齿轮轴线量得齿轮的宽度用b表示。齿厚：在任意圆周上轮齿两侧间的弧长，用sr表示。分度圆：对标准齿轮来说，齿厚与齿槽宽相等的那个圆称为分度圆，直径用d表示。分度圆上的齿厚和齿槽宽分别用s和e表示，即s＝e。周节或齿距：相邻两齿在分度圆上对应点间的弧长，用p表示，p＝s＋e。（二）直齿圆柱齿轮的基本参数决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个：齿轮的模数m、压力角a、齿数z、齿顶高系数ha*顶隙系数c*。以上5个参数，除齿数z外均已标准化了。1.模数m分度圆上的周节p对p的比值称为模数，用m（mm）表示，即：m=p/p（3－37）模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。我国已规定了标准模数系列。第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5(6.5)79(11)14182228(30)36452．压力角a我国标准规定分度圆上齿廊的压力角a＝20°。以后凡是不加指明，压力角都是指分度圆上的标准压力角a。当一根直线BK在一圆周上作纯滚动时（图3－29），此直线上任意一点K的轨迹AK称为该圆的渐开线。渐开线上某点的法线（压力方向线）与该点速度方向所夹的锐角aK称为该点的压力角。3．齿顶高系数ha*和顶隙系数c*全齿高：为齿顶高与齿根高之和，即h=ha+hf。顶隙：当齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶圆与配对齿轮的齿根圆的径向距离，用c表示，c=hf-ha。c的存在可避免一个轮的齿顶与另一轮的齿底相碰并可储存润滑油。如果用模数来表示，则齿顶高和齿根高可分别写为：ha=ha*m（3－38）hf=(ha*+c*)m式中：ha*、c*--分别称为齿顶高系数和顶隙系数，对于圆柱齿轮，其标准值如表3－19所示。（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有：s＝e＝p/2=mp/2（3－39）分度圆直径d、齿顶圆直径da和齿根圆直径df的计算式为：d=zm(3－40)da=d+2ha=2ha*+z(3－41)df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m(3－42)第七节齿轮轮齿的失效形式齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种：轮齿折断齿面磨损齿面点蚀齿面胶合1．轮齿折断由于轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，因此，轮齿折断一般发生在齿根部分。若轮齿单侧工作时，根部弯曲应力一侧为拉伸，另一侧为压缩，轮齿脱离啮合后，弯曲应力为零。因此，在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲持久极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹。裂纹的逐渐扩展，最终将引起断齿，这种折断称为疲劳折断。轮齿因短时过载或冲击过载而引起的突然折断，称为过载折断。用淬火钢或铸铁等脆性材料制成的齿轮，容易发生这种断齿。2．齿面磨损齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图3－42），使运转中产生冲击和噪声。3．齿面点蚀轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图3－43）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。4．齿面胶合在高速重载传动中，常因啮合温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘联。当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕裂出现沟纹（图3－44），这种现象称为胶合。在低速重载传动中，由于齿面间不易形成润滑油膜也可能产生胶合破坏。提高齿面硬度和光洁度能增强抗胶合能力。低速传动采用粘度较大的润滑油；高速传动采用含抗胶合添加剂的润滑油，对于抗胶合也很有效。