江苏大学机械设计10齿轮传动课件

Monday,February6,2023机械原理及设计（Ⅱ）第十章齿轮传动1课件第十章齿轮传动§10-1概述§10-2齿轮传动的失效形式和设计准则§10-3齿轮材料及热处理§10-4直齿圆柱齿轮传动的载荷计算§10-5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算§10-7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§10-6直齿圆柱齿轮传动的主要参数选择和精度选择§10-8标准圆锥齿轮传动的强度计算§10-9齿轮结构设计§10-10齿轮传动的润滑2课件一．工作特点1．工作可靠，寿命长2．承载能力高：数万千瓦3．传动比i稳定：定传动比传动4．结构紧凑5．传动效率高6．制造、安装、检验要求高§10-1概述3课件5课件6课件7课件

σF为何种变应力？（考虑齿轮是否是惰轮）措施：1·用大圆角及消除加工刀痕、提高表面质量

来减小应力集中，2·使轮齿受载均匀，防止过载。3·合理的热处理措施，4·采用表层强化方法。问题9课件2．齿面接触疲劳(点蚀)——闭式中多见原因：σH为脉动循环变应力。有两种现象①收敛性点蚀②扩展性点蚀措施：提高表面硬度，提高表面质量，合适润滑措施，使用粘度合适的润滑油

①σH为何种变应力？如何分析？②点蚀为什么首先发生在节线附近的齿根面上？现象：靠近节线的齿根面产生麻点、麻坑。问题10课件3．齿面胶合——闭式中多见现象：沿轮齿面滑动方向形成沟痕，甚至咬死措施：提高表面硬度，提高表面质量，加强润滑措施，加入极压添加剂，采用抗胶合的润滑油。原因：①高速重载下，热胶合②低速重载下，冷胶合11课件a．齿面塑性变形：滚压塑变、锤击塑变原因：塑性流动现象：失去渐开线齿形主动轮上：节线处下凹从动轮上：节线处上凸5·塑性变形：齿面或齿体塑性变形●滚压塑变措施：提高表面硬度，提高表面质量，使用粘度合适的润滑油，加入极压添加剂。13课件齿面滚压塑变流动时，为什么主动轮上发生节线处下凹，从动轮上发生节线处上凸？（摩擦力方向改变）开式：折断，磨损闭式：折断，点蚀，胶合●锤击塑变：过大的冲击而在齿面产生的沿接触线方向的浅的沟槽。b．齿体塑性变形（略）问题总结14课件15课件17课件18课件19课件两个问题：①σF＝?σH=?②[σ]F＝?[σ]H=?一．对齿轮材料的要求“外硬”——齿面要硬抗点蚀、抗磨损、抗胶合、抗塑性流动“内韧”——齿芯要韧抗折断§10-3齿轮材料及热处理21课件二．常用材料及热处理1．钢(1)锻钢软齿面(≤350HB)如：45，40Cr正火或调质热处理→切齿7级或8级）硬齿面(>350HB)如：45，40Cr淬火20Cr20CrMnTi渗碳淬火→齿面硬化处理→精加工（4级或5级）(2)铸钢如：ZG310~570（常化处理）2．铸铁

如：HT200~HT350、QT500-5等3．非金属材料

如：夹布胶木、尼龙22课件三．齿面硬度匹配1．软齿面传动时：HB小=HB大+(30~50)HB小>HB大对大齿轮冷作硬化2．硬齿面传动时：HB小≈HB大23课件2·力的方向圆周力Ft：主动轮上：Ft1与运动方向相反(阻力)从动轮上：Ft2与运动方向相同(驱动力)径向力Fr：Fr1、Fr2均指向各自轮心可见:①为什么要进行受力分析？②为什么要将Fn分解？③若啮合点不在节点P时，其受力情况如何？问题25课件二．计算载荷Ftc=KFt式中：K——载荷系数，且为

K＝KAKvKαKβ1．使用系数KA：考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。26课件1．理论依据危险截面：图示A～B截面FncFncFnc假设：全部载荷均作用于齿顶一．齿根弯曲疲劳强度计算（防折断）§10-5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算29课件2．强度条件30课件∴强度条件校核式设计式z=∞z=25z=1031课件Z(α、x)↑→(YFa↓Ysa↑)↓→σF↓YFa、Ysa与齿廓形状(如α、Z、x)有关，而与齿的大小(m)无关。①T1、Z1、d1均指小齿轮的，不能用T2、Z2、d2代替②弯曲强度取决与m、b说明结论分析b——齿宽Z1——小齿轮上的转矩T1——小齿轮上的转矩φd——齿宽系数φd＝b/d1m——模数：应取标准值m≥(1.5~2)mm[σ]F——齿轮许用弯曲应力32课件二．齿面接触疲劳强度计算（防点蚀）1．理论依据：以节点为计算点r1N1ttP33课件34课件2．强度条件r1N1ttP35课件∴强度条件校核式设计式说明接触强度取决于齿轮直径d1(或中心距a)和齿宽b36课件37课件三．许用应力式中38课件对称循环的弯曲应力，其极限值为脉动循环时的极限应力的70%轮1、2、3的许用弯曲应力如何？123主动注意问题39课件四．强度计算说明1．弯曲强度公式校核式设计式40课件41课件2．接触强度公式42课件3．设计方法（试算法）初选Kt(=1.2~1.4)→求d1(或m)→求V→查K(KvKαKβ)→修正d1(或m)43课件一．主要参数选择1．压力角α：规定标准压力角α=20oα↑→(YFa↓YSa↓)↓→σF↓→弯曲强度↑α↑→ZH↓→σH↓→接触强度↑2．齿数z和模数mz↑(m↓)→①重合度↑→运转平稳②h↓→减少切削用量→节省材料③滑动系数↓→减少磨损和胶合

④σF↑→弯曲强度↓§10-6直齿圆柱齿轮传动的主要参数选择和精度选择44课件闭式宜选齿数多些，以增加传动平稳性，一般z1=20~40开式宜选齿数少些，以增加抗磨损，抗折断能力，一般z=17~20（模数m增大，齿厚增大）∴模数m对弯曲强度如何影响？对接触强度又如何？3．齿宽系数φdφd大→b(=φdd1)↑→承载能力↑φd过大→b↑↑→Kβ↑↑∴φd应合理b=φdd1（圆整）b1=b+(5~10)mmb2=b问题45课件二．精度选择精度等级1————→12精度高————→低★三种精度：●运动精度(第Ⅰ组公差)●工作平稳性精度(第Ⅱ组公差)●接触精度(第Ⅲ组公差)★齿侧间隙偏差：C——S14种例：7——6——6——GMGB179－83上偏差下偏差Ⅰ组Ⅱ组Ⅲ组46课件FnFrF'FtFa(轴向力)一．受力分析（不计摩擦力）§10-7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算47课件48课件其中1·力的大小49课件2·力的方向旋向：主动轮：左（右）从动轮：右（左）Ft(同直齿轮)Fr(同直齿轮)Fa主动轮左右手法则从动轮

①左右手法则只适用于主动轮，应判断主动轮②作用力的位置应在啮合点处。注意50课件如图，标出各分力方向例题Fr1Fr2Fa1Fa2Ft1Ft2O1O2主动N1Ft2Ft1N151课件二．强度计算特点：1．按当量直齿圆柱齿轮计算:法向齿形ZV2．接触线为倾斜的：接触线长弯曲：计入螺旋角系数Yβ(≤1)二者取小者3．重合度大直齿轮εα斜齿轮εr=εα+εβ接触：52课件三．强度计算公式1．弯曲强度计算公式53课件式中：54课件2．接触强度公式55课件四．小结斜齿轮比直齿轮强度高，传动平稳，常置于高速级斜齿轮几何参数与直齿轮不同之处：56课件一．受力分析（不计摩擦力）FnFtF'FrFa§10-8标准圆锥齿轮传动的强度计算57课件58课件1·力的大小59课件2·力的方向Fa：均沿各自轴线方向指向大端FtFr同直齿轮作用力与反作用力关系60课件如图画出各齿轮上的分力方向例题N112Ft1Fr1Fr2Ft2Fa2Fa161课件二．强度计算：按平均分度圆处的当量圆柱齿轮计算1．弯曲强度计算公式62课件式中：63课件2．接触强度公式三．小结大锥齿轮加工困难，常放于高速级64课件●整体式e<2m