《机械设计基础》教案二十八

浙江工业职业技术学院日期：2009.11NO28课题§10.13齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑与效率§10.14标准齿轮传动的设计计算目的要求1、了解齿轮的结构设计；2、了解齿轮传动的润滑及润滑方法的选用；3、理解标准齿轮传动主要参数的选择；4、了解齿轮精度等级的选择；5、掌握齿轮传动设计的步骤。重点、难点齿轮的结构、齿轮传动的润滑及润滑方法的选用，标准齿轮传动主要参数的选择、齿轮精度等级的选择、齿轮传动设计的步骤是本次课的重点。齿轮精度等级的选择和齿轮传动设计是学习的难度。复习提问要点：1、常见圆柱齿轮的结构有哪些？2、齿轮传动润滑的作用及润滑方法的选用？3、传动比如何确定？4、齿数如何确定？5、模数如何确定？教具、实验及教学手段教材、教案、教参等。老师讲解为主（举例、介绍经验），举一反三，课后小结，布置作业。作业布置思考题：1、齿轮传动润滑的作用及润滑方法的选用？2、齿轮传动传动比如何确定？教学反映上课和作业情况反映良好。课后分析齿轮的结构主要根据其大小及工艺的要求，齿轮的润滑方式主要根据其齿轮传动的线速度确定，齿轮的精度可以根据类比法确定。齿轮主要参数必须按要求确定。1复习提问：1、直齿锥齿轮的应用和特点；2、标准直齿锥齿轮传动的几何计算；3、当量齿轮；4、锥齿轮受力分析和强度计算。新课导入：齿轮结构直接影响齿轮加工的成本和齿轮的性能。齿轮传动中的润滑直接影响其传动质量和其使用寿命，良好的润滑，可以提高承载能力，延长使用寿命，提高工作效率。§10.13齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑与效率一、圆柱齿轮的结构设计齿轮一般由轮缘、轮毂和腹板组成。齿轮的结构与齿轮的直径大小、毛坯类型、材料、制造方法、生产批量及经济性有关，常用的结构有：轴齿轮、盘式齿轮、腹板式齿轮和轮幅轮齿轮。轮体的各部分结构尺寸按经验公式或数据确定。二、齿轮传动的润滑与效率1、齿轮传动的润滑正确良好的润滑，可以提高承载能力，延长使用寿命，提高工作效益。齿轮经润滑后的润滑状态有三种：弹性流体动力润滑、混合润滑和边界润滑。润滑油的选择通常根据齿面接触应力和圆周速度的大小来确定。2润滑方式可按传动的发热情况而定。闭式齿轮传动，当smv/12~1时，可将大齿轮浸入油池润滑。借助齿轮的转动，将油带到啮合齿面，同时也可将油摔到箱壁上，用以润滑轴承和散热。圆柱齿轮浸入油中的深度，最深为齿高的3倍，最浅为1/3齿高；锥齿轮浸油深度为全齿宽或0.5倍齿宽以上。当v12m/s时,为避免搅油损失过大,常采用喷油润滑。图28-1油浴润滑图28-2喷油润滑2、齿轮传动的维护（1）使用齿轮传动时，在启动、加载、卸载及换挡的过程中应力求平衡，避免产生冲击载荷，以防引起断齿等故障。（2）经常检查润滑系统的状况。按照使用规则定期更换或补充规定牌号的润滑油。（3）注意监视齿轮传动的工作状况。有无不正常的声音和箱体过热现象。§10.14标准齿轮传动的设计计算一、主要参数的选择1、传动比齿轮的传动比不宜选得过大，否则不仅大齿轮直径太大，而且整个齿轮传动的外廓尺寸也会增大。一般对于单级减速传动i7，当i7时宜采用多级传动；对于开式3传动可选大些。2、齿数z和模数m若保持分度圆直径不变，增加齿数减小模数，能增大重合度，改善传动的平稳性外，从而减少金属切削量，可节省制造费用。但模数是影响轮齿弯曲能力的主要参数，不宜过小。因此，在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下以齿数多一些为也好。闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，小齿轮的齿数宜选多一些，可取z1=20～40；开式齿轮传动一般转速较低，齿廓磨损会使轮齿的抗弯能力降低。故小齿轮不宜选用过多的齿数，一般可取z1＝17～20。一对齿轮的齿数以互为质数为好，以防止轮齿的磨损集中于某几个齿上。3、齿宽系数d由齿轮的强度计算公式可知，增大齿宽系数，可以减小齿轮直径和中心距，使齿轮传动结构紧凑。但是，增大齿宽系数使得齿宽增大，而齿宽越大，载荷沿齿宽分布的不均匀性就越严重。因此，必须合理地选择齿宽系数。可按下表选取。求得齿轮的分度圆直径后，便可确定大小齿轮的宽度。由b=1dd得到的齿宽加以圆整。考虑到两齿轮装配时的轴向错位会导致实际啮合齿宽减小，故通常把小齿轮设计得比大齿轮稍宽一些。即b2-b1=5～10，强度计算时取b=b2。二、圆柱齿轮的精度对齿轮传动的要求：①传动递运动精确，传动比变化小；②传动平衡，振动和噪音小，避免产生动载荷和撞击；③工作齿面接触良好，载荷分布均匀；④有适当的侧隙。1、精度等级GJGBl0095—88对齿轮和齿轮副规定了12个精度等级，由高到低表示：1、2级精度为待发展级，3-5级为高精度级，6-8级为中等精度级，9-12级为低精度级。2、公差组标准把检验项目分为三个公差组。第I公差组主要影响传动的准确性，要求实际转角与理论转角之差的最大值不超过规定的范围。精密仪表和设备中的齿轮对该组精度要求较高。4第II公差组主要影响传动的平衡性，要求瞬时传动比的波动不超出规定的范围，以控制振动、冲击和噪声。高速传动齿轮对该组精度要求较高。第III公差组主要影响齿轮受载后载荷分布的均匀性。要求齿面接触区大而均匀，即接触斑点的形状、大小及位置应符合一定要求。低速重载齿轮对该组精度要求较高。3、精度等级的选择在选择其精度等级及具体检验项目时，必须根据传动的用途、使用条件、传动功率、圆周速度以及其它经济、技术要求来确定。具体选择可参照下表：精度等级6789加工方法精密磨齿或递齿不淬火时用高精度刀具切制，淬火后需磨可研磨、不磨齿任意方法加工，不需要精加工表面粗糙度aR0.40.8或1.61.63.2圆周速度直齿350HBSHBS350181512106543斜齿350HBSHBS35036302520121085应用范围用于高速、运转平衡、高效率、低噪音的齿轮。用于变速、载荷小或反转的齿轮，如机床进给、中速减速器齿轮。一般机械用齿轮，或普通减速器用齿轮。用于精度不高且在低速下工作的齿轮。4、齿轮副的侧隙齿厚偏差反映齿侧间隙的要求。考虑到轮齿受热膨胀及齿廓间贮存润滑油以减少齿面间磨损的情况，轮齿间需要有一定的齿侧间隙。5、齿轮精度的标注在齿轮零件图上应标注齿轮的精度等级和齿厚极限偏差的代号。如：7-6-6GMGB10095-88表示齿轮三个公差组分别为7级、6级、6级。齿厚上偏差为G，齿厚下偏差为M。6、齿坯要求齿坯的加工误差对齿轮的加工、检验、安装精度影响很大，因此，控制齿坯质量是保证和提高齿轮加工精度的前提，设计时应对齿坯精度作相应的要求。5三、设计步骤闭式软齿面齿轮传动，按齿面接触强度设计，确定齿轮传动几何尺寸，再校核轮齿齿根弯曲强度。闭式硬齿面齿轮传动，按齿根弯曲强度设计计算，确定齿轮传动几何尺寸，再校核齿面接触疲劳强度。开式传动只进行轮齿弯曲疲劳强度计算，闭幕式将所求得的模数适当加大工业10%～30%。课后小结1、齿轮的结构设计2、齿轮传动的润滑及润滑方法的选用3、标准齿轮传动主要参数的选择4、齿轮精度等级的选择5、齿轮传动设计的步骤