第10章-齿轮传动.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,FZU,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,第十章 齿轮传动,11-1,齿轮传动的失效形式和设计准则,11-2,齿轮的材料、热处理及结构,11-3,直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷,11-4,直齿圆柱齿轮传动的强度计算,第,11,章 齿轮传动,11-5,斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,11-6,直齿圆锥齿轮传动的强度计算,1,10-2,（一,.,工作情况分析）,11-2,齿轮传动的失效形式和设计准则,一,.,工作情况分析,2,1.,齿折断,体失效,原因：齿根弯曲强度不足。,裂纹始于齿根受拉侧。,10-2,（二,.,失效形式，折断）,二,.,失效形式,疲劳折断,过载折断,3,全齿折断,齿宽小的直齿轮,局部折断,齿宽大的直齿轮或斜齿轮,措施：,（,1,）改变,材料及热处理，提高弯曲强度；,（,2,）减小齿根应力集中,(r,，,Ra,，强化处理,),；,（,3,）提高轮芯韧性；,（,4,）减小偏载，增大轴及支承刚度,。,4,10-2,（磨损、点蚀）,2.,齿面磨损（磨粒磨损）,面失效,原因,是开式传动的主要失效形式。,措施,：,（,1,）提高齿面硬度；,（,2,）将开式改为闭式；,（,3,）经常换油。,5,3.,齿面点蚀,原因,：,齿面在反复接触应力作用下，产生疲劳裂纹，随着应力循环次数增加，疲劳裂纹扩展，进而脱落，形成小坑，零件表面出现麻点。,6,原因,：,（,1,）,受力大、综合曲率半径较小；,（,2,）相对滑动速度低，不易形成润滑油膜。,10-2,（点蚀）,点蚀发生在节线附近靠齿根面上。,点蚀是闭式传动的主要失效形式,开式传动没有点蚀现象。,措施,：,（,1,）提高齿面硬度，降低表面粗糙度；,（,2,）增大综合曲率半径（加大齿轮直径等）；,（,3,）注意润滑油的粘度,。,7,4.,齿面胶合,10-2,（胶合）,原因,胶合易发生在齿顶与齿根处。,措施,：,（,1,）减小相对滑动速度；,（,2,）合理选择齿轮副材料；,（,3,）用抗胶合润滑油；,（,4,）减小表面粗糙度。,8,2-4,（接触强度,）,弹性力学中的赫兹理论,(Hertz),：,综合曲率半径,9,相对滑动,10,相对滑动,11,相对滑动速度,r,12,V,r,V,k2,12,原因,10-2,（齿面塑变）,5.,齿面塑变,措施,:,（,1,）提高齿面硬度；,（,2,）提高润滑油粘度等。,13,齿轮的失效形式,：,弯曲折断,齿面点蚀,齿面磨损,胶合,。,。,。,。,塑性变形,几种形式,？,发生部位,？,14,10-2,（三,.,设计准则）,2.,开式传动,三,.,设计准则,软齿面,(HBS350),齿折断,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,(HBS350),齿折断,按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。,齿折断,只进行弯曲疲劳强度设计，考虑磨损，将模数加大,10,20%,。,齿面点蚀,齿面接触疲劳强度；,齿折断,齿根弯曲疲劳强度,（此书叫轮齿弯曲强度）,1.,闭式传动,点蚀,胶合,(,不完善,),点蚀,胶合,(,不完善,),磨粒磨损,(,不完善,),15,齿面间的接触疲劳点蚀,轮齿的弯曲疲劳折断,齿面接触疲劳强度条件,轮齿弯曲疲劳强度条件,失效形式,设计准则,具体工作条件下，如何运用上述准则,闭式传动,软齿面,(,硬度,350HBS),按齿面,接触,疲劳强度条件,设计,按轮齿,弯曲,疲劳强度条件,校核,硬齿面,(,硬度,350HBS),按轮齿,弯曲,疲劳强度条件,设计,按齿面,接触,疲劳强度条件,校核,开式传动,按轮齿,弯曲,疲劳强度条件,设计,后将,m,增大,（,10,20,）,工作条件,设计准则,16,10-3,（一,.,齿轮的材料）,11-2,齿轮的材料、热处理及结构,注意：,为了减小胶合的危险，软齿面配对齿轮要有硬度差：,HBS1=HBS2+(20,50,）。,17,10-4,（一,.,受力分析）,11-3,直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷,一,.,受力分析,已知：,P1,，,n1,，齿轮的几何尺寸。,求：齿轮的受力？（大小、方向、作用点）,假设,：,（,1,）以节点进行分析，不计摩擦力。,（,2,）以集中载荷代替分布载荷，力,集中作用在齿宽中点。,18,10-4,（受力分析）,注意：,方向,主反从同,永朝轮心,19,二,.,计算载荷,计算载荷,载荷系数,影响因素：,1,）外部附加动载荷,原动机、工作机的性能,2,）内部附加动载荷,加工误差引起基节不等,3,）各对齿载荷分配不均,弹性变形、制造误差,4,）载荷沿齿宽分布不均,变形及制造安装误差,载荷系数,K,按表,11,3,选取。,名义力,F,n,20,校核式,令：,齿宽系数，,P175/,表,11-6,设计式,11-4,直齿圆柱齿轮传动的强度计算,一,.,齿面接触疲劳强度计算,强度条件：,21,注意,：,（,1,）,大、小齿轮接触强度不同,（,2,）公式中以,T,1,代入，,（,3,）影响 的几何因素,（,4,）设计式中：,二,.,齿根弯曲疲劳强度计算,强度条件：,d,1,(d,2,或,a,；,与,m,、,Z,单项无关,),b,?,?,目的,：,防止疲劳折断轮齿,22,10-5,（齿形系数）,齿形系数,，物理意义,力作用在齿顶时，齿的几何形状对弯曲应力的影响。,与 、,、,有关,而与,m,无关,与齿的大小无关,(,与,m,无关），只与齿的形状（随,齿数,和,变位系数,而异）有关。对斜齿轮，按当量齿数查取,23,10-5,（注意点）,校核式,又：，,设计式,注意：,（,1,）,大、小齿轮弯曲强度不同,（,2,）公式中以,T,1,代入，,（,3,）影响 的几何因素：、,24,10-5,（三,.,主要参数选择）,（,4,）设计式中,（,5,）传递动力的齿轮,m1.5,2mm,三,.,主要参数选择,1.,和,若,d,1,已按接触疲劳强度确定，,抗弯曲疲劳强度,齿高,h,材料,、,切削量,、,滑动率,重合度,传动平稳,闭式软齿面,:,主要取决于接触强度，宜取多，,=20,40,硬齿面或开式,:,主要取决于弯曲强度，宜取少，,=17,20,25,取 ，,2.,和,10-5,（齿宽系数）,承载能力,偏载,齿宽系数见,P175/,表,11-6,考虑制造和安装误差，,齿宽系数,若,若,26,10-6,（斜齿轮受力分析）,11-5,斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,一,.,受力分析,注意：，,27,10-6,（例,1,）,方向,主反从同,永朝轮心,四要素,:,主,(,从,),动轮,、,方向,、,转向,、,旋向,例：,1.,主动轮,求：旋向,主动轮用左,、,右手定则,28,从动轮,2,主动轮,1,2.,求：轮,2,的旋向并标出两轮所受三个分力的方向。,注意：力应标在啮合区。,29,3,4,主动轮,1,2,2,2,2,2,求：轮,3,的旋向，以使轴,受轴向力较小。,3.,30,10-7,（锥齿轮尺寸）,11-6,直齿圆锥齿轮传动的强度计算,一,.,几何尺寸计算,参数标准,大端,一般,齿宽中点处平均分度圆直径：,31,10-7,（锥齿轮受力分析）,二,.,轮齿受力分析及计算载荷,1.,受力分析,方向,主反从同,永朝轮心,小端到大端,32,10-7,受力分析小结：,直柱齿,斜柱齿,锥齿轮,33,例：,1.,标出两齿轮的受力。,2.,求轮,3,的旋向，以使中间轴受轴向力较小。,34,注意,:,（,1,）见图,11-8,、,9,，,10-7,（注意点）,10-6,直齿圆锥齿轮传动的强度计算,（,2,）锥齿轮,35,