机械设计课件--齿轮传动
73页1、齿 轮 传 动,1 齿轮传动概述2 齿轮传动的基本参数3 齿轮传动的失效形式及设计准则4 齿轮的材料及其选择原则5 圆柱齿轮传动的受力分析6 齿轮传动的计算载荷7 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算8 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算9 直齿锥齿轮传动10齿轮传动的效率与润滑11齿轮的结构设计,1 概述,齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式。,已达到的水平:,P1105kW,v300m/s,D33m,n105r/min,一、主要特点,优点:,1)形闭合,效率高(0.980.99);2)工作可靠,寿命长;3)结构紧凑,外廓尺寸小;4)瞬时i 为常数。,缺点:,2)精度低时,振动、噪音大;,3)不适于中心距大的场合。,1)制造费用大,需专用机床和设备;,二、分类,1、按两轴线位置分,2、按工作条件分(失效形式不同),开式传动:低速传动,润滑条件差,易磨损;半开式传动:装有简单的防护罩,但仍不能严密防止杂物侵入;闭式传动:齿轮等全封闭于箱体内,润滑良好,使用广泛。,3、按齿面硬度分(失效形式不同),软齿面:HB350;硬齿面:HB350。,三、基本要求,1、传动平稳(i=const)。,2
2、、承载能力高。,运动要求,传递动力要求,2 齿轮传动的主要参数,1、主要参数,1)基本齿廓、模数、中心距查机械原理、表12.2 12.4,2)传动比i、齿数比u,3)变位系数,径向变位齿轮:加工时刀具从标准位置移动一径向距离xm。,齿 根 变 厚,齿 根 变 薄,角度变位: x1+x20,啮合角,,2、精度等级选择,GB规定:12个等级 1(高)12(低) 查公差,组:运动准确性组:传动的平稳性组:载荷分布均匀性,一般机械常用:7、8级,不同等级不同的最高圆周速度 (表12.6),3 失效形式,典型机械零件设计思路:,分析失效现象,失效机理(原因、后果、措施),设计准则,建立简化力学模型,强度计算,主要参数尺寸,结构设计。,齿轮的失效发生在轮齿,其它部分很少失效。,失效形式,齿面接触疲劳磨损(齿面点蚀)齿面胶合齿面磨粒磨损齿面塑性流动,一、轮齿折断,常发生于闭式硬齿面或开式传动中。,现象:局部折断,整体折断,过载折断,后果:传动失效,原因:,疲劳折断, 轮齿受多次重复弯曲应力作用,齿根受拉一侧产生疲劳裂纹。,齿根弯曲应力最大,FF, 齿根应力集中(形状突变、刀痕等),加速裂纹扩展折断,
3、受冲击载荷或短时过载作用,突然折断,尤其见于脆性材料(淬火钢、铸钢)齿轮。,位置:均始于齿根受拉应力一侧。,直齿轮,整体折断,斜齿轮:接触线倾斜,改善措施:,1)d一定时,z,m;2)正变位;,局部折断,6)轮齿精度;7)支承刚度。,4)齿根过渡圆角半径;,3)提高齿面硬度(HB)F ;,5)表面粗糙度,加工损伤;,二、齿面接触疲劳磨损(齿面点蚀),常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。,原因:HH,1)齿面受多次交变应力作用,产生接触疲劳裂纹;,4)润滑油进入裂缝,形成封闭高压油腔,楔挤作用使裂纹扩展。 (油粘度越小,裂纹扩展越快),2)节线处常为单齿啮合,接触应力大;,3)节线处为纯滚动,靠近节线附近滑动速度小,油膜不易形成, 摩擦力大,易产生裂纹。,现象:节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。,点蚀机理,点蚀实例,后果:齿廓表面破坏,振动,噪音,传动不平稳 接触面,承载能力,硬齿面齿轮:点蚀一旦形成就扩展,直至齿面完全破坏。 扩展性点蚀,开式传动:无点蚀(v磨损v点蚀),改善措施:,1)HBH ,3)表面粗糙度,加工精度,4)润滑油粘度,2)(综合曲率半径)(d1、x),三、齿面胶合严重
4、的粘着磨损,原因:高速重载v,t ,油,油膜破坏,表面金属直接接触, 融焊相对运动撕裂、沟痕。,低速重载P、v ,不易形成油膜冷胶合。,后果:引起强烈的磨损和发热,传动不平稳,导致齿轮报废。,改善措施:,1)采用抗胶合性能好的齿轮材料对。2)采用极压润滑油。3)表面粗糙度,HB。4)材料相同时,使大、小齿轮保持一定硬度差。5)m齿面h齿面vs(必须满足F)。6)角度变位齿轮,啮合开始和终了时的vs。7)修缘齿,修去一部分齿顶,使vs大的齿顶不起作用。,现象:齿面沿滑动方向粘焊、撕脱,形成沟痕。,常发生于开式齿轮传动。,原因:相对滑动+硬颗粒(灰尘、金属屑末等) 润滑不良+表面粗糙。,后果:正确齿形被破坏、传动不平稳, 齿厚减薄、抗弯能力折断,改善措施:,闭式:1)HB,选用耐磨材料;,2)表面粗糙度;,3)滑动系数;,4)润滑油的清洁;,开式:5)加防尘罩。,现象:金属表面材料不断减小,四、齿面磨粒磨损,五、齿面塑性流动,齿面较软时,重载下,Ff材料塑性流动(流动方向沿Ff),该失效主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。,主动轮1:齿面相对滑动速度方向vs指向节线,所以Ff背离节线,
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