机械设计6分析

机械设计6分析第一页，共25页。§6-1齿轮传动的失效形式和设计准则一、齿轮传动的失效形式1.轮齿折断增大齿轮模数增大齿根圆角半径采用正变位提高轮齿抗弯强度的措施：疲劳裂纹sF

[s]F

第二页，共25页。轮齿整体断第三页，共25页。轮齿局部断第四页，共25页。2、齿面磨损减轻磨损措施：采用闭式齿轮传动；提高齿面硬度、降低粗糙度；保持润滑油清洁。开式齿轮传动的主要失效形式第五页，共25页。3、齿面点蚀防止措施：提高齿面硬度；采用合适的润滑油等。开式齿轮传动一般不出现点蚀

sH

≤[s]H

第六页，共25页。4、齿面胶合在高速、重载条件下产生防止措施：加强润滑、散热采用硬齿面第七页，共25页。5、齿面塑性变形主动从动加强润滑、提高齿面硬度。防止措施：齿面材料摩擦力屈服状态

第八页，共25页。齿面塑性变形实例第九页，共25页。二、设计准则1.闭式软齿面齿轮:按接触疲劳强度设计,（齿面硬度≤350HBS）验算弯曲疲劳强度。2.闭式硬齿面齿轮:按弯曲强度设计,（齿面硬度＞350HBS）验算接触强度。3.开式齿轮传动:按弯曲强度设计，增大(10~15)%模数考虑磨损的影响。对中、低速齿轮传动：第十页，共25页。4.对于高速、重载闭式齿轮传动:由于易发生胶合失效,在保证不发生轮齿折断和齿面点蚀失效条件下,还应进行抗胶合能力验算.第十一页，共25页。§6-2齿轮材料钢、铸铁、非金属材料钢含碳量：低碳钢、中碳钢、高碳钢化学元素：碳素钢、合金钢铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁热处理：正火、调质、表面淬火、渗碳淬火、渗氮（氮化）复习毛坯：自由锻、模锻、铸造第十二页，共25页。§6-2齿轮材料铸钢（尺寸较大的齿轮）锻钢(中、小尺寸的齿轮）一、钢软齿面齿轮材料及热处理：中碳钢:45，40Cr,38SiMnMo;ZG310-570热处理：正火，调质;HBS<350软齿面齿轮应使小齿轮的齿面硬度高于大齿轮的齿面硬度（30～50）HBS。2.硬齿面齿轮材料及热处理：中碳钢：表面淬火HRC=45~55第十三页，共25页。三、非金属材料夹布塑胶、尼龙制造小齿轮高速、轻载。如纺织机械用齿轮二、铸铁（开式齿轮:低速，小功率）HT200,HT250HBS=150~240低碳钢、低碳合金钢：20，20Cr,20CrMnTi

渗碳淬火

硬度达HRC=56~62第十四页，共25页。§6-3齿轮传动的计算载荷计算载荷载荷系数使用系数KA动载荷系数Kv齿向载荷分部系数Kβ齿间载荷分配系数Kα第十五页，共25页。§6-3齿轮传动的计算载荷计算载荷1、使用系数KA考虑由于齿轮啮合外部因素引起的附加动载荷影响的系数。KA与原动机和工作机种类有关。载荷系数第十六页，共25页。

载荷状态

工作机器原动机电动机、均匀运转的蒸汽机、燃气轮机蒸汽机、燃气轮机、液压装置多缸内燃机单缸内燃机

均匀平稳发电机、均匀传送的带式输送机或板式输送机、螺旋输送机、轻型升降机、包装机、机床进给机构、通风机、均匀密度材料搅拌机等

1.00

1.10

轻微冲击不均匀传送的带式输送机或板式输送机、机床的主传动机构、重型升降机、工业与矿用风机、重型离心机、变密度材料搅拌机等

1.25

1.35

中等冲击橡胶挤压机、间断工作的橡胶或塑料搅拌机、轻型球磨机、木工机械、钢坯、初轧机、提升装置、单缸活塞泵等

1.50

1.60

严重冲击挖掘机、重型球磨机、橡胶揉合机、破碎机、重型给水泵、旋转式钻探装置、压砖机、带材冷轧机、压坯机等

1.75

1.85

或更大表6-3使用系数KA

1.251.501.751.501.752.02.02.25第十七页，共25页。2、动载荷系数Kv考虑齿轮制造误差、运转速度对齿轮内部附加动载荷影响的系数。pinPb1<Pb2Pb1>Pb2第十八页，共25页。进行齿顶修缘如何减小动载荷？？？提高齿轮制造的精度？第十九页，共25页。vm齿轮的精度等级第二十页，共25页。3、齿向载荷分布系数K考虑齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿强度影响的系数影响:制造精度、安装误差、轴的变形第二十一页，共25页。影响齿向载荷分布的因素有：a.轴系刚度及齿轮布置形式；b.齿轮制造误差、安装误差；d.齿面硬度及跑合效果等。c.齿轮齿宽；对称布置非对称布置悬臂布置Kb↓?第二十二页，共25页。将轮齿做成鼓形齿，可以改善齿向载荷分布。b(0.0005~0.001)b第二十三页，共25页。4、齿间载荷分配系数KaKa与齿轮精度和重合度有关。

考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀的系数表6-4齿间载荷分配系数Ka齿轮精度等级56789经表面硬化的直齿轮1.01.11.2接触1/Z2e≥1.2弯曲1/Ye