机械设计基础-第2版-课件

书名：机械设计基础第2版ISBN：

978-7-111-34795-8作者：柴鹏飞出版社：机械工业出版社本书配有电子课件机械设计基础第2版高职高专ppt课件1)标准直齿圆柱齿轮、斜齿轮的几何尺寸计算的能力。

2)齿轮材料选择的能力。

3)齿轮传动受力分析的能力。

4)标准齿轮传动强度设计的能力。

5)齿轮传动润滑方式选择的能力。

1)齿轮传动的类型、特点及应用场合。

2)渐开线的形成及基本性质。

3)渐开线圆柱齿轮的基本参数及其几何尺寸计算。

4)渐开线齿轮啮合原理、切齿原理及根切现象。机械设计基础第2版高职高专ppt课件5)齿轮强度设计、常见失效形式、齿轮结构、润滑与维护。

6)变位齿轮传动基本知识。

1)渐开线齿轮啮合原理。

2)渐开线圆柱齿轮的基本参数及其几何尺寸计算。

3)标准齿轮强度设计计算方法。

6.1概述

6.2渐开线齿廓及啮合特性

6.3渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数

6.4标准直齿圆柱齿轮的啮合传动机械设计基础第2版高职高专ppt课件6.5标准直齿圆柱齿轮的公法线长度和分度圆弦齿厚

6.6渐开线齿轮加工原理和根切

6.7变位直齿圆柱齿轮传动

6.8圆柱齿轮精度

6.9齿轮常见失效形式、设计准则与选择

6.10标准直齿圆柱齿轮传动的疲劳强度计算机械设计基础第2版高职高专ppt课件6.1概述6.1.1齿轮传动的特点

6.1.2齿轮传动的分类机械设计基础第2版高职高专ppt课件6.1.1齿轮传动的特点1)两轮瞬时传动比(角速度之比)恒定。

2)适用的圆周速度和传动功率范围较大。

3)传动效率较高、寿命较长。

4)能实现平行、相交、交错轴间传动。

1)制造和安装精度要求较高，成本也高。

2)不适用于较远距离的传动。机械设计基础第2版高职高专ppt课件6.1.2齿轮传动的分类图6-3齿轮传动的类型机械设计基础第2版高职高专ppt课件6.1.2齿轮传动的分类图6-4渐开线及其齿廓机械设计基础第2版高职高专ppt课件6.2渐开线齿廓及啮合特性6.2.1渐开线的形成和特性

6.2.2渐开线函数

6.2.3渐开线齿廓的啮合特性机械设计基础第2版高职高专ppt课件6.2.1渐开线的形成和特性1)发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即=。

2)因发生线沿基圆作纯滚动，发生线为渐开线上K点的法线。

3)渐开线的形状取决于基圆的大小，同一基圆上的渐开线形状完全相同。

4)渐开线是从基圆开始向外伸展的，所以基圆内无渐开线。

5)渐开线上各点压力角不同，离基圆越远，压力角越大。1.tif机械设计基础第2版高职高专ppt课件6.2.1渐开线的形成和特性图6-5不同基圆的渐开线6.2.1渐开线的形成和特性1.tif6.2.1渐开线的形成和特性图6-6压力角6.2.2渐开线函数表6-1渐开线函数表6.2.2渐开线函数图6-7渐开线齿廓满足传动比恒定6.2.3渐开线齿廓的啮合特性1.渐开线齿廓传动比恒定不变

2.渐开线齿轮传动中心距的可分性

3.啮合时传递压力的方向不变6.3渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数6.3.1齿轮各部分的名称

6.3.2主要参数6.3.1齿轮各部分的名称图6-8齿轮各部分的名称6.3.1齿轮各部分的名称表6-2齿轮轮齿各部分名称及符号6.3.2主要参数1.齿数z

2.模数m

表6-3齿轮模数系列(常用值)(单位：mm)2.优先用第一系列，括号内模数尽可能不用。6.3.2主要参数图6-9不同模数的比较3.压力角6.3.2主要参数4.齿顶高系数、顶隙系数图6-10齿轮顶隙6.3.2主要参数1.tif6.3.2主要参数图6-11内齿轮的结构和几何尺寸关系6.3.2主要参数表6-4标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算例6-1国产某机床的传动系统，需换一个损坏的齿轮。6.3.2主要参数测得其齿数z=24，齿顶圆直径da=77.95mm，已知为正常齿制，试求齿轮的模数和主要尺寸。

解国产机床，齿轮压力角为20°，正常齿制h*=1.0，c*=0.25

1)求齿轮的模数

2)计算主要尺寸6.4标准直齿圆柱齿轮的啮合传动6.4.1正确啮合条件

6.4.2连续传动条件

6.4.3正确安装6.4标准直齿圆柱齿轮的啮合传动图6-12齿轮正确啮合条件6.4标准直齿圆柱齿轮的啮合传动图6-13齿轮啮合传动过程6.4.1正确啮合条件

6.4.2连续传动条件图6-14外啮合传动6.4.3正确安装

6.5标准直齿圆柱齿轮的公法线长度和分度圆弦齿厚6.5.1公法线长度

6.5.2分度圆弦齿厚和弦齿高6.5标准直齿圆柱齿轮的公法线长度和分度圆弦齿厚图6-15齿轮公法线长度6.5.1公法线长度表6-5公法线长度()(=α=20°，=m=1mm)6.5.1公法线长度图6-16分度圆弦齿厚和弦齿高6.5.2分度圆弦齿厚和弦齿高表6-6标准齿轮分度圆弦齿厚和弦齿高(=α=20°，=m=1mm)6.5.2分度圆弦齿厚和弦齿高2.如当量齿数zv带小数，用比例插入法。

例6-2现有一正常齿制标准直齿圆柱齿轮，已知m=2mm，z=42，求跨齿数K，公法线长度W，分度圆弦齿厚和弦齿高。

解1)计算法

2)查表法6.6渐开线齿轮加工原理和根切6.6.1齿轮轮齿的加工方法及其原理

6.6.2根切现象与最小齿数6.6.1齿轮轮齿的加工方法及其原理1.仿形法图6-17盘形齿轮铣刀加工齿轮6.6.1齿轮轮齿的加工方法及其原理1.tif图6-18指形铣刀加工齿轮6.6.1齿轮轮齿的加工方法及其原理表6-7各号铣刀加工的齿数范围2.展成法

(1)插齿图6-19所示为用齿轮插刀加工齿轮的情形。6.6.1齿轮轮齿的加工方法及其原理图6-19用齿轮插刀加工齿轮(2)滚齿用齿条刀具加工齿轮为断续切削，生产效率较低。6.6.1齿轮轮齿的加工方法及其原理1.tif6.6.1齿轮轮齿的加工方法及其原理6M20.TIF6.6.1齿轮轮齿的加工方法及其原理图6-20用齿条插刀加工齿轮6.6.1齿轮轮齿的加工方法及其原理图6-21用齿轮滚刀加工齿轮6.6.2根切现象与最小齿数图6-22根切现象与切齿干涉的参数关系6.7变位直齿圆柱齿轮传动6.7.1变位齿轮概念

6.7.2变位齿轮的特点

6.7.3变位齿轮传动类型、特点及应用6.7.1变位齿轮概念1.tif6.7.1变位齿轮概念图6-23变位齿轮加工原理及其齿形6.7.2变位齿轮的特点1)当x>0时，刀具节线上齿槽宽增大，齿厚减小，因此，正变位齿轮分度圆齿厚s增大，齿槽宽e减小，其变动量Δs=2xmtanα，如图6-21e所示。

2)当x>0时，刀具的齿顶线外移，因此，正变位齿轮的齿根圆直径df增大，要保持相应的齿高，齿顶圆直径da也增大。

3)当x>0时，齿根高hf减小，齿顶高ha增大。

4)刀具齿顶线随刀具外移，它与啮合线的交点B2移向N1，如图6-21e所示。

5)由于变位齿轮的齿槽宽与齿厚都发生变化，中心距也会变化，利用这一特点，可调整齿轮传动的中心距。6.7.3变位齿轮传动类型、特点及应用1.标准齿轮传动

2.高变位齿轮传动

3.角变位齿轮传动表6-8变位齿轮传动类型、特点及应用6.8圆柱齿轮精度6.8.1齿轮传动的使用要求

6.8.2齿轮精度等级及选用

6.8.3齿轮精度在图样上的标注6.8.1齿轮传动的使用要求1.传递运动的准确性

2.传动的平稳性

3.载荷分布的均匀性

4.传动侧隙的合理性6.8.2齿轮精度等级及选用1.精度等级

2.公差组

3.精度等级的选用表6-9常用的检验组表6-10齿轮精度、圆周速度与加工方法关系6.8.3齿轮精度在图样上的标注1)齿轮第Ⅰ公差组精度为7级，第Ⅱ、Ⅲ公差组精度均为6级，齿厚上、下偏差代号分为G，M。

2)齿轮的三个公差组精度同级，例如7级，齿厚上、下偏差代号分别为F、L。

例6-3某通用减速器中的标准直齿圆柱齿轮，已知：模数m=3mm，齿数z=32，中心距a=288mm，孔径D=40mm，压力角α=20°，齿宽b=20mm，传递功率P=5kW，转速n=1280r／min，小批量生产。试确定齿轮精度等级、检验项目、侧隙、齿坯公差和齿面粗糙度。

解1)确定齿轮精度等级

2)确定各公差组的检验项目6.8.3齿轮精度在图样上的标注表6-11各公差组的公差值与极限偏差值6.9齿轮常见失效形式、设计准则与选择6.9.1轮齿的失效形式

6.9.2设计准则

6.9.3齿轮常用材料及其热处理6.9.1轮齿的失效形式1.轮齿折断图6-24齿根疲劳断裂6.9.1轮齿的失效形式1.tif图6-25齿轮轴轮齿折断6.9.1轮齿的失效形式2.齿面点蚀图6-26斜齿轮的点蚀6.9.1轮齿的失效形式3.齿面胶合

4.齿面磨损图6-27齿轮的胶合6.9.1轮齿的失效形式1.tif图6-28轮齿的磨损6.9.1轮齿的失效形式5.齿面塑性变形图6-29齿面塑性变形6.9.1轮齿的失效形式1.tif图6-30齿面塑性变形16.9.1轮齿的失效形式图6-31齿面塑性变形26.9.2设计准则

6.9.3齿轮常用材料及其热处理表6-12常用齿轮材料及其力学性能6.9.3齿轮常用材料及其热处理表6-12常用齿轮材料及其力学性能6.9.3齿轮常用材料及其热处理表6-12常用齿轮材料及其力学性能6.10标准直齿圆柱齿轮传动的疲劳强度计算6.10.1轮齿受力分析

6.10.2齿根弯曲疲劳强度计算

6.10.3齿面接触疲劳强度计算

6.10.4直齿圆柱齿轮传动设计中参数选择和设计步骤6.10.1轮齿受力分析图6-32直齿圆柱齿轮传动受力分析6.10.2齿根弯曲疲劳强度计算图6-33外齿轮的复合齿形系数6.10.2齿根弯曲疲劳强度计算1.tif6.10.2齿根弯曲疲劳强度计算6M34.TIF6.10.2齿根弯曲疲劳强度计算图6-34试验齿轮弯曲疲劳极限表6-13载荷系数K1)由于两齿轮齿面硬度和齿数不同，故大、小齿轮的许用应力及复合齿形系数也不相等，所以应分别用式(6-13)验算大、小齿轮的弯曲强度，即满足σF1≤［σF1］和σF2≤［σF2］。

2)由式(6-14)求出的模数m应圆整成标准值。6.10.2齿根弯曲疲劳强度计算3)在应用式(6-14)时，由于配对齿轮的齿数和材料不同，故应以YFS1/［σF1］和YFS2/［σF2］中的较大值代入。表6-14齿宽系数6.10.3齿面接触疲劳强度计算1)由于啮合时两齿轮接触处的接触应力相等，即σH1=σH2，但两齿轮材料及齿面硬度不同，许用应力也不同，故以［σH1］、［σH2］中较小值代入式(6-15)和式(6-16)。

2)如齿轮配对并非钢对钢，则式中常数671应修正为671×，ZE为材料系数，见表6-15。图6-35试验齿轮接触疲劳极限6.10.3齿面接触疲劳强度计算表6-15材料系数6.10.4直齿圆柱齿轮传动设计中参数选择和设计步骤1.参数选择

1)传动比i，对于一般单级减速传动，一般取值范围为i≤8；当i>8时，宜采用两级传动。

2)齿轮宽度计算中，b为啮合齿宽，大齿轮的齿宽b2按不小于啮合齿宽数值选取。

3)齿数z1和模数m。

2.设计一般步骤

例6-4试设计两级齿轮减速器中一对低速直齿圆柱齿轮传动。原动机是电动机，工作机是货物提升机(中等冲击载荷)