24齿轮传动

第九章齿轮传动§9—1概述一、齿轮传动的特点二、齿轮传动的主要类型1、按传动轴相对位置平行轴齿轮传动，相交轴齿轮传动，交错轴齿轮传动优点：1）传动效率高2）传动比恒定3）结构紧凑4）工作可靠、寿命长缺点：1）制造、安装精度要求较高2）不适于中心距a较大两轴间传动3）使用维护费用较高）精度低时、噪音、振动较大2、按工作条件3、按齿形渐开线——常用摆线——计时仪器圆弧——承载能力较强开式——适于低速及不重要的场合半开式——农业机械、建筑机械及简单机械设备—只有简单防护罩闭式——润滑、密封良好，—汽车、机床及航空发动机等的齿轮传动中§9—2齿轮传动的失效形式与设计准则一、失效形式1、轮齿折断2、齿面疲劳点蚀3、齿面磨损4、齿面胶合5、齿面塑性变形二、设计准则主要失效形式设计准则闭式软齿面齿轮传动齿面疲劳点蚀齿面接触疲劳强度准则闭式硬齿面齿轮传动齿根弯曲疲劳折断齿根弯曲疲劳强度准则§9—3齿轮材料及热处理一、常用的齿轮材料1、钢（1）锻钢软齿面齿轮（HBS≤350）硬齿面齿轮（HBS350）（2）铸钢2、铸铁3、非金属材料二、齿轮材料的选择原则钢制软齿面齿轮要求小齿轮硬度大于大齿轮30-50HBS原因：1）小齿轮齿根强度较弱2）小齿轮的应力循环次数较多3)当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度§9—4齿轮传动的计算载荷齿面接触线上的法向载荷Fn——名义载荷计算载荷Fnc=KFnKKKKKvA载荷系数KA——工作情况系数Kv——动载荷系数Kβ——齿向载荷分布系数Kα——齿间载荷分配系数1、工作情况系数KA2、动载荷系数KV考虑齿轮制造误差及弹性变形引起的附加动载荷考虑了齿轮啮合时，外部因素引起的附加动载荷对传动的影响它与原动机与工作机的类型与特性，联轴器类型等有关3、齿向载荷分布系数Kβ4、齿间载荷分配系数Kα考虑同时有多对齿啮合时各对轮齿间载荷分配的不均匀轮齿变形曲线齿轮啮合过程轮齿刚度的影响基圆误差的影响§9—5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿的受力分析力的方向Ft主反从同Fr指向轴线圆周力Ft=2T/d1径向力Fr=Ft/tgα法向力Fn力的大小二、齿根弯曲疲劳强度计算齿根应力分析齿根应力变化校核公式：FdsaFaFZmYYYKT][22131设计公式：3211][2FsaFadYYYZKTmYFa—齿形系数YSa—应力修正系数Yε—重合度系数—齿宽系数1/dbd三、齿面接触疲劳强度计算HH][接触应力LEEFncH)]1()1[()1(222121两圆柱体接触赫兹公式21111——啮合点齿廓综合曲率半径)]1()1[(1222121EEZE——弹性影响系数EZHncEHLFZ][计算点：节点啮合点齿廓综合曲率半径sin211dsin222d)/(1/11112112211221uZZdd121212齿数比uuduu1sin211111实际啮合时，并不总是单齿对啮合34Z——重合度系数cossin2HZ——节点区域系数接触疲劳强度的校核公式HtHEHuubdKFZZZ][11321][12HEHdZZZuuKd接触疲劳强度的设计公式四、齿轮传动强度计算说明：1、弯曲强度校核，要求，，按照弯曲强度设计大小齿轮其它参数均相同只有不同，应将和中较大者代入计算。11][FF22][FFFSaFaYY][111][FSaFaYY222][FSaFaYY2、接触强度计算公式中，，21HH21][,][min][HHH3、轮齿面——按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度硬齿面——按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度4、在用设计公式定d1或m时，∵、、预先未知→试取Kt代K→计算得d1t(mnt)→按d1t计算v查、、→计算若K与Kt相差较大，则应对d1t(mnt)进行修正。VKKKVKKKKKKKKVA5、在其它参数相同的条件下，弯曲疲劳强度与m成正比，接触疲劳强度与d1或中心距a成正比，即与mz乘积成正比，而与m无关。2、小轮齿数Z13、齿宽系数1/dbd二、许用应力SKN/][lim5.1~25.11FHSSS——疲劳强度安全系数KN——寿命系数——齿轮疲劳极限应力lim三、齿轮精度等级的选择高→低1，2，3，…5，6，7，8，9，10，11，12远等级常用§9—6齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择一、设计参数的选择1、压力角§9—7标准斜齿圆柱齿轮传动的计算一、轮齿的受力分析力的方向圆周力Ft—主反从同径向力Fr—指向各自的轮心轴向力Fa—主动轮的左右手螺旋定则根据主动轮轮齿的齿向（左旋或右旋）伸左手或右手，四指沿着主动轮的转向握住轴线，大拇指所指即为主动轮所受的Fa1的方向，Fa2与Fa1方向相反。力的大小12dTFttgFFtatgFFtrcos圆周力轴向力径向力208二、齿根弯曲疲劳强度按过节点处法面内当量直齿圆柱齿轮（齿形与斜齿轮法面齿形）进行计算模数为法面模数mn，齿数为当量齿数ZV三、齿面接触疲劳强度计算按过节点的法平面内当量直齿圆柱齿轮进行计算§9—8标准圆锥齿轮传动的强度计算一、设计参数齿数比μ，锥顶距R，大端分度圆直径d1，d2（平均分度圆直径dm1，dm2），齿数Z1、Z2，大端模数m，b—齿宽当量齿轮当量齿轮直径uudddmmV1cos/2当量齿轮齿数cosZmdZmVV平均当量齿轮模数齿宽中点的模数)5.01(Rnmm二、轮齿的受力分析力的方向：Ft——主反从同Fr——指向各自的轴线Fa——指向大端力的大小：211/2tmtFdTF1111coscostgFFFtfr1111sinsintgFFFtfa21arFF21raFF三、齿根弯曲疲劳强度计算按齿宽中点背锥展开的当量直齿圆柱齿轮进行弯曲强度计算四、齿面接触疲劳强度计算按平均当量齿轮来计算§9—9变位齿轮传动强度计算特点1、齿根弯曲疲劳强度计算2、齿面接触疲劳强度计算3、齿轮传动变位的目的a)要按变位系数X1、Z、β查齿形系数YFa和应力修正系数YSab)X0时一般（Z80）齿顶变尖，齿根变厚，弯曲强度↑（正变位）X0时一般（Z80）齿顶变尖，齿根变厚，弯曲强度↓（负变位）∴为保证一对齿轮等弯曲强度，小齿轮采用正变位，而大齿轮则采用负变位。1）使Zmin↓即可得到不根切的最少齿数2）接高弯曲疲劳强度和接触疲劳强度3）提高耐磨性和抗胶合性。正传动接触疲劳强度提高负传动接触疲劳强度降低§9—10齿轮的结构设计1、齿轮轴e2mt（1.6m—锥齿）2、实心齿轮e2m，da≤160mm3、腹板式齿轮da500mm4、轮辐式齿轮400mmda1000mm5、组合式齿轮轮毂与齿圈采用不同材料§9-11齿轮传动的润滑一、润滑方式1、V12m/s——浸油润滑2、V12m/s——喷油润滑二、润滑剂的选择