第11章+齿轮传动A0.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,*,桑塔纳轿车的主传动系统,第,11,章 齿轮传动,第,11,章 齿轮传动,11.1,齿轮传动的失效形式及计算准则,11.2,齿轮材料及精度选择,11.3,齿轮传动的载荷计算,11.4,直齿圆柱齿轮传动的强度计算,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,11.7,齿轮的结构设计,11.8,齿轮的润滑,重点：,1.,齿轮的失效形式、计算准则,2.,齿轮传动受力分析,(,直齿、斜齿、锥齿,),3.,齿轮传动强度计算,作业：（,11.1,5,）、,11.7,、,11.9,、,11.11,介绍直齿圆柱、斜齿圆柱、直齿圆锥齿轮传动的设计。,按工作,条件,分 类,按载荷,情况,分 类,闭式传动,硬齿面,HBS,350,开式传动,齿轮传动的分类,:,低速轻载,:V1,3m/S;Fn5,10KN,中速中载,:3m/S,V,10m/S;,10KNFn50KN,高速重载,:V10m/S;Fn50KN,软齿面,HBS350,前 言,11.1,轮齿的失效形式及计算准则,(,一,),轮齿的失效形式,疲劳折断,过载折断,全齿折断,(,齿根,)(,直齿,),局部折断,(,斜齿受载不均,),1.,轮齿折断,3,.,各种场合的主要失效形式,2,.,齿面失效,齿面点蚀,齿面胶合,齿面磨损,齿面塑性变形,(,二,),齿轮传动常用计算准则,疲劳折断,：轮齿受的弯曲应,力是循环,变化,的，在齿根的,过渡圆角处具有较大的,应力,集中,。易发生轮齿,疲劳折断,。,过载折断,：,齿轮受到过载或,冲击时,引起轮齿的,突然折断,。,闭式,硬齿面、,脆性,材料,齿轮传动的主要破坏形式,轮齿折断机理,发生部位：,一般出现在,节线附近靠近齿根表面处。,（载荷大；速度低难形成油膜,),H,反复裂纹扩展麻点状脱落,2.,齿面失效,闭式,软齿面,齿轮传动,的主要破坏形式。,1),齿面疲劳,点蚀,齿面点蚀,机理,齿形破坏、轮齿变薄,1,）,磨粒磨损,：,由于金,属微粒，灰石砂粒进入,齿轮引起的,磨损,。,2,）,跑合磨损,：,一般指新机器。,开式齿轮传动,易发,生,磨粒磨损,。,2),齿面磨粒磨损,当齿面所受的压力很大且润滑效果差，或压力很大而速度很高时，由于发热大，瞬时温度高，相啮合的齿面发生粘联现象，此时两齿面有相对滑动，粘接的地方被撕裂。,热胶合,。,润滑失效表面粘连,沿运动方向撕裂,低速重载的齿轮，油膜遭破坏也发生胶合现象。齿面温度无明显增高，,冷胶合。,高速重载、低速重载闭式,传动的主要破坏形式。,3),齿面胶合,齿面沿摩擦力方向塑性变形,主凹、从凸,2,1,低速重载,软齿面,闭式,传动,的主要破坏形式。,4),齿面塑性变形,从动齿,节线,起,脊,主动齿,节线,出沟,折断,:,疲劳折断,过载折断全齿折断,(,齿根,)(,直齿,),局部折断,(,斜齿受载不均,),H,反复裂纹扩展麻点状脱落,靠近节线的齿根表面,齿面胶合,:,齿面磨粒磨损,:,润滑失效表面粘连沿运动方向撕裂,磨粒磨损,齿形破坏,齿面塑性变形,:,齿面沿摩擦力方向塑性变形,主凹、从凸,齿面点蚀,:,.,齿面失效,:,提高轮齿的抗疲劳折断能力：,提高齿面硬度、增大齿根圆角半径、降低表面粗糙度值、采用表面强化处理、选用韧性好的材料等,提高齿面抗点蚀能力：,齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。此外，提高润滑油的粘度和采用适当的添加剂，对防止点蚀有明显的效果。,防止或减轻齿面磨粒磨损：,提高齿面硬度、降低表面粗糙度值、注意润滑油的清洁和定期更换，开式传动中注意环境清洁等。,增强抗胶合能力：,提高齿面硬度，减小粗糙度，采用有抗胶合添加剂的润滑油以及合适的材料配对等。,防止和减轻塑性变形：,提高轮齿硬度和润滑油黏度均有利于。,*闭式传动 ,*开式传动 ,*闭式高速重载传动,软齿面,硬齿面,齿面点蚀,轮齿折断,齿面磨粒,磨损,齿面,胶合,*低速重载软齿面,齿面,塑,性,变,形,3,.,各种场合的主要失效形式,(,二,),齿轮传动常用计算准则,:,防齿面点蚀,防轮齿折断,齿面,接触,疲劳强度计算,求中心距,a,齿根,弯曲,疲劳强度计算,求模数,常用的,计算方法,:,硬,齿面,(,折断,):,按齿面强度设计,(,先求,a,),按,弯曲,强度,校核,按弯曲强度设计,(,先求,m,),按,齿面,强度,校核,按弯曲强度设计,(,求,m,),考虑,磨损,将,F,(0.7,0.8),(,许用弯曲应力,),软,齿面,(,点蚀,):,开式,传动,:(,磨损,),闭式,传动,按主要失效形式进行强度计算，确定主要尺寸，再对其他失效形式进行必要校核。,1.,齿面要硬,齿芯要韧,2.,易于加工及热处理,对齿轮,材料的基本要求：,一,.,常用的,齿轮材料,二,.,齿轮,材料的选择,11.2,齿轮材料及精度选择,三,.,齿轮,精度,一,.,常用的,齿轮材料,钢,用于开式,、,低速传动的齿轮强度差,易成型,1.,灰口铸铁,HT200,、,HT3002.,球墨铸铁,QT500-7,用于小功率、速度高低噪音,含碳量为,0.1,0.6,常用,性能最好,(,可通过热处理提高机械性能,),1.,锻钢钢材经锻造,性能提高最常用,45,、,35SiMn,、,42SiMn,、,40Cr,、,35CrMo,2.,铸钢齿轮较大,(d400,600mm),时采用,ZG310-570,、,ZG340-640,铸铁,非金属材料,常用齿轮材料及其机械性能：表,11-1,1.,齿轮材料必须满足工作条件的要求,用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，必须选择机械性能高的合金钢；,矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，往往选择铸钢或铸铁等材料；,家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，常选用工程塑料作为齿轮材料。,2.,应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法,大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸、要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。,二,.,齿轮,材料的选择,3.,应考虑热处理方法及工艺,齿轮常用的热处理方法有：,整体淬火,：常用材料为中碳钢或中碳合金钢。这种热处理工艺较简单，但轮齿变形较大，心部韧度较低，质量不易保证，不适于承受冲击载荷。热处理后必须进行磨齿、研齿等精加工。,表面淬火,：常用材料为中碳钢或中碳合金钢。由于芯部韧度高，能用于承受中等冲击载荷。因只在薄层表面加热，轮齿变形不大，可不最后磨齿，但若硬化层较深，则变形较大，应进行最后精加工。,渗碳淬火,：常用材料为低碳钢或低碳合金钢。低碳钢渗碳淬火后，因其芯部强度较低，且与渗碳层不易很好结合，载荷较大时有剥离的可能，轮齿的弯曲强度也较低，重要场合宜采用低碳合金钢。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨齿。,渗氮,：常用渗氮钢为,38CrMoA1A,等。渗氮齿轮硬度高、变形小，适用于内齿轮和难于磨削的齿轮。由于硬化层很薄，在冲击载荷下易破碎，磨损较严重时也会因硬化层被磨掉而报废，宜用于载荷平稳、润滑良好的传动。,碳氮共渗,：碳氮共渗工艺时间短，且有渗氮的优点，可以代替渗碳淬火，其材料和渗碳淬火的相同。,正火和调质,：材料为中碳钢或中碳合金钢。,4.,金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为,30,50HBS,或更多,当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差，且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约,20,，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。,相对运动,储存润滑剂,组,:,传递运动的准确性,组,:,传递运动的平稳性,组,:载荷分布的均匀性,GB12,级,常用,6,9,级,齿轮精度等级,标准齿轮,:,理论上,(,分度圆,),齿厚,=,齿槽,实际上齿厚齿槽,齿轮副侧隙,齿厚减薄,选择,:,表,11-2,齿轮传动的质量和承载能力,1-2,级是待发展的精度等级，,35,级为高精度等级，,68,级为中等精度等级，,912,级为低精度等级。,三,.,齿轮,精度,制造时 齿形误差,齿距误差,齿向误差,安装时,(,两轴线不平行,),齿轮副侧隙,(,二,),斜齿圆柱齿轮,传动作用力分析,(,三,),直齿圆锥齿轮,传动作用力分析,(,四,),计算载荷,11.3,齿轮传动载荷计算,设一对标准齿轮正确安装，齿廓在,C,点接触，略去,f,不计轮齿间的总压力为,n,沿啮合线,指向齿面,(,一,),直齿圆柱齿轮,传动作用力分析,圆周力,t,：,径向力,r,：,F,n,F,t,2T,1,/,1,F,r,F,t,tan,F,n,F,t,/,cos,Fr,Fn,Ft,P,功率,kW,，,n,转速,r/min,2.,作用力的大小：,1,:,小齿轮转矩,mm,1,:,小齿轮分度圆直径,mm,:,压力角,1.,n,的分解,：,圆周力,t,：,径向力,r,：,F,n,沿分度圆切线方向指向齿面,沿半径方向指向齿面,3.,作用力的方向及判断,与,1,反向 与,2,同向,t2,(,从,):,由啮合点指向轮心,(,外,),F,t2,F,r2,F,r1,F,t1,F,r1,F,r2,F,t2,示意图,F,t1,C,1,2,F,t2,F,t1,F,r2,F,r1,V,t1,(,主,):,t,r,切向力,径向力,法向力,大小,切向力,:,径向力,:,法向力,:,方向,关系,(,一,),直齿圆柱齿轮,传动作用力分析,(,二,),斜齿圆柱齿轮,传动作用力分析,右,右,左,左,1.,n,的分解,：,其轮齿沿螺旋线方向均匀地分布在圆柱体左、右旋,端面,轴面,F,n,法面,1,X,Y,Z,过,C,建立,O,XYZ,坐标,切面,F,r,X,Y,Z,F,t,F,a,n,圆周力,t,：,沿分度圆,切线方向指向齿面,轴向力,a,：,与轴线,平行并指向齿面,径向力,r,：,沿半径方,向指向齿面,F,n,r,F,t,F,r,F,a,n,1,F,切面：,F=F,t,/,cos,F,a,=F,t,tan,法面：,F,r,=F tan,n,圆周力,:,t,2,1,d,1,径向力,:,r,t,tan,n,cos,轴向力,:,a,t,tan,(11-2),2.,作用力的大小,：,3.,作用力的方向及判断,：,F,t1,F,r1,F,t1,F,r1,F,r2,F,t2,F,r2,左,右,F,a1,F,a1,F,a2,F,a2,F,t2,主动轮,用左右手定则,(,左旋左手、右旋右手、,四指转向、拇指轴向,),示意图,主,从,轴向力,a,：,与轴线平行并指向齿面,t,t1,（,主）,:,与,1,反向,t2,（,从）：与,2,同向,r,由啮合点指向轮心,a,切向力,径向力,轴向力,法向力,大,小,切向力,:,径向力,:,轴向力,:,方,向,(,二,),斜齿圆柱齿轮,传动作用力分析,*配对齿轮,旋向相反,F,t1,F,t2,F,r1,F,r2,F,a1,F,a2,F,t3,F,r3,F,a3,F,t4,F,r4,F,a4,同轴齿轮,旋向相同,(,非同级齿轮,),例题：,(,三,),直齿圆锥齿轮,传动作用力分析,1.,n,的分解,：,与斜齿轮类似,(,三,),直齿圆锥齿轮,传动作用力分析,2.,作用力的大小,:,分度圆锥角,当,1,+,2,=90,sin,1,=cos,2,sin,2,=,cos,1,法面：,F=F,t,tan,轴面：,F,r,=F,cos,F,a,=F sin,F,t,2,1,m1,r,t,tan,cos,a,t,tan,sin,F,n,F,t,F,a,F,r,1.,n,的分解,：,(11-3),F,r2,Z,1,Z,2,a,由小端指向大端,F,t1,F,t2,F,a1,F,a2,F,r1,示意图,t,t1,（,主）,:,与,1,反向,t2,（,从）,:,与,2,同向,r,由啮合点指向轮心,3.,作用力的方向及判断：,切向力,:,径向力,:,轴向力：,方,向,切向力,径向力,轴向力,法向力,大,小,关系,(,三,),直齿圆锥齿轮,传动作用力分析,计算载荷,:,F,c,=,KF,n,(,实际载荷不均匀,附加动载荷,),F,n,名义载荷，,K,载荷系数,查表,11-3 p.190,(,四,),计算载荷,载荷状态,工作机举例,原动机的工作特性及其示例,均匀平稳,轻微冲击,中等冲击,严重冲击,电动机、汽轮机、液压马达,多缸内燃机,单缸内燃机,平稳,轻微冲击,均匀加料的运输机和喂料机、发电机、透平鼓风机和压缩机、机床辅助传动等,1,1.2,1.2,1.6,1.6,1.8,中等冲击,不均匀加料的运输机和喂料机、重型卷扬机、球磨机、多缸往复式压缩机等,1.2,1.6,1.6,1.8,1.8,2.0,较大冲击,冲床、剪床、钻机、轧机、挖掘机、重型给水泵、破碎机、单缸往复式压缩机,1.6,1.8,1.9,2.1,2.2,2.4,注：,1,、斜齿、圆周速度低、精度高、齿宽系数小时取小值；直齿、圆周速度高、精度低、齿宽系数大时取大值；齿轮在两轴承间对称布置取小值，非对称布置或悬臂布置时取大值,2,、对于增速传动，根据经验建议取表中值的,1.1,倍。,全方位准椭球齿轮柔性关节,按主要失效形式决定,按齿面强度设计按弯曲校核,按弯曲强度设计按齿面校核,按弯曲强度设计考虑磨损将,F,(0.7,0.8),齿轮强度计算,:,开式传动,:(,磨损,):,式 硬齿面,(,折断,):,闭 软齿面,(,点蚀,):,11.5,直齿圆柱齿轮传动的强度计算接触强度,(,H,),表面强度,(,p,p,H,),点、线接,触，接触。,特点：,F,1,2,与 成正比,接触小,且分布不均中心,1.5,接触面小，,大在,反复作用下,疲劳裂纹扩展点蚀振动、噪音。,(,受载弹性变形,),小矩形、小椭圆。,(,一,),齿面接触疲劳强度计算,-,综合曲率半径,泊松比,E,1,E,2,弹性系数,计算式,(,赫兹公式,),一对圆柱体,F,n,-,轮齿,上的法向力,b-,齿,寛,E-,综合弹性模量,-,综合曲率半径,-,外接触；,一,-,内接触,1.,强度条件,1,.,以赫兹公式为基础一对圆柱,体,(,线接触,),接触面上的接触应,力,H,H,2.,以节点作为计算点 以齿,廓节点处的,作为圆柱体,的半径,2.,齿面接触,疲劳强度公式,:,1.,校核公式,(,尺寸参数已知校核齿面强度,),当配对齿轮非钢制,.192,倒,5,式中,:,H,轮齿齿面,接触应力,MPa,;,泊松比,E,1,E,2,弹性系数,;,T,1,小轮传递的转矩,Nmm ;,中心距,mm ;,K,载荷系数,(,表,11-3);,u,齿数比,(,u,z,大,z,小,);,i,=z,从,/z,主,;,b,(,大,),齿轮的宽度,mm,b=b,2,b,1,=b,2,+(5,10),。,当 一对,钢制齿轮,E,1,=E,2,=2.06 10,5,MPa,1,2,0.3 ,20,2.,设计公式,H,轮齿的许用接触应力,MPa,当配对齿轮,非钢制,.192,倒,5,Hlim,查图,11-11 p.193,S,H,查表,(11-4)p.192,mm,当,20,一对,钢制齿轮,E=2.0610,5,MPa,Hlim,(MPa,),图,11-11(b),(,按齿面强度确定主参数中心距,),-,齿宽系数,p192:4.(3),中心距,(d,1,),成对计算取较小,H,代入计算,当一对齿轮的材料、传动比、齿宽系数一时，,轮齿的表面接触强度仅取决于,H1,H2,;,H,1,H,2,F,接触强度分析,:,舍去,（二）,齿根弯曲疲劳强度计算,强度,公式建立的依据,:,1.,载荷作用在齿顶,仅由一对轮齿承担,7,9,级,),2.30,切线法确定危险截面,一,.,公式的建立：,2.,求,W:,F,2,F,n,F,1,F,(,弯曲,),(,压,),s,1.,求,M:,l,30,F,n,Y,F,:,齿形系数,与,齿形,(,尺寸比例,),有关,与,m,无关,(,l,和,s,均与模数成正比,),zY,F,F,令：,图,11-13,Y,F,z(z,V,),斜,:,z,V,=z/cos,3,锥,:,z,V,=,z/cos,=Y,F,Y,F,齿形系数,Y,F,一齿形系数 查图,11-13 ;z,1,一小轮齿数,F,一许用弯曲应力,MPa,MPa,mm,1.,校核公式,:,2.,设计公式,:,a,齿宽系数；,u,齿数比,二,.,强度计算公式,:,Flim,弯曲疲劳极限,(,=0,),(,图,11-14 p.195),当,=-1,数据,0.7,p.194,倒,7,S,F,安全系数,表,11-4,p.192,三,.,弯曲,强度计算说明,:,当轮齿单侧工作,F,当轮齿双侧工作,F,F1,F2,;,F1,F2,轮齿的弯曲强度主要,取决于,，,必取标准值,查表,(5-1)p.72,。,传递动力齿轮模数,m1.5mm,分别计算,分别校核,0 (,脉动循环应力,),1(,对称循环应力,),校核时,:,设计时,:,取 与 中较大者计算,z,1,宜取多,(20,40),保证平稳,z,1,不宜过多,(17,20),平稳,弯曲强度,z,1,宜取少,保证轮齿弯曲强度,z,1,17,(17,20),(,标准齿轮,),重合度大，平稳性好,m,小，轮齿弯曲强度差,z,1,多,小轮齿数,z,1,:,闭式软,齿面,闭式硬,齿面,开式,例,11-1,：设计起重机用传动装置中的高速级标准直齿圆柱齿轮传动。已知：原动机为电机，传递功率,P=7 kW,，小齿轮转速,n,1,=960r/min,，传动比,i=3,，单向传动，载荷有中等冲击。,解：,(1),设采用,8,级精度软齿面闭式传动,(,表,11-2,p.186,),。,根据计算准则，按接触疲劳强度进行设计计算，按弯曲疲劳强度校核计算。,选材料,定,H,F,小齿轮用,40Cr,调制，齿面硬度,270HB,（表,11-1,p.185,）；,大齿轮用,45,钢调制，齿面硬度,240HB,（表,11-1,）；,查图,11-11(c),p.193,，,Hlim1,=710MPa,，,Hlim2,=570MPa,查表,11-4,p.192,，,S,H,=1.1,，,S,F,=1.3,查图,11-14,p.195,，,Flim1,=245MPa,，,Flim2,=195MPa,(2),按齿面接触疲劳强度设计,H,=,H2,=518MPa,齿宽系数,a,=0.3,p.192,u=i=3,初求中心距,a=149.1mm,。,取齿数,z,1,=30,z,2,=iz,1,=90,。,P195,求模数,取标准模数,m=2.5mm,确定实际中心距：,齿宽：,b=,a=0.3,a=45mm,=b,2,b,1,=b,2,+5=50mm,取载荷系数,K=1.6(,表,11-3)p.190,(3),验算轮齿弯曲疲劳强度,查齿形系数,(,图,11-13,p.194),得：,Y,F1,=2.60,，,Y,F2,=2.22,。,验算轮齿弯曲强度,安全,(4),齿轮的圆周速度,对照表,11-2,，,p.187,选用,8,级精度是合适的。,（按,b=b2=45mm,计算）,斜齿轮强度,:,斜齿轮传动的特点,:,1.,重合度大承载力大,斜齿轮 左旋螺旋角,参,轮齿 右旋,(,分度圆柱,),数,端面,t,t,法面,n,n,标准,3.,当量齿轮 分度圆直径大,z,v,较多,斜齿轮 接触强度 弯曲强度,直齿轮,与法面当量直齿圆柱齿轮的相当,11.5,斜齿圆柱齿轮传动,2.,轮齿接触线倾斜,逐渐进入及退出啮合平稳,z,v,=z/cos,3,注意,:,MPa,mm,校核,设计,一对钢制标准齿轮,1.,当配对齿轮非钢制,p.197,第,14,(,一,),齿面接触疲劳强度公式,2.,求,选,z,、,=8,20,求,m,n,取标准,重算,取整修正,(,精确到小数后,3,4,位,),(d,、,d,a,、,d,f,),MPa,mm,注意,:,1.Y,F,用,z,V,查,例,11-2 p.197,自学,校核：,设计,（二）弯曲强度公式,2.,设计先选,z,1,、,=8,20,求,m,n,取标准求,取整修正,(,精确到小数后,3,4,位,),(d,、,d,a,、,d,f,),11.6,直齿圆锥齿轮传动,只介绍,=90,直齿圆锥齿轮传动的强度设计,其轮齿在分度圆锥上与轴线相交,(,分度圆锥角,),沿齿宽,d,m,齿廓大小均不同大端齿廓大承载力大,小端反之载荷沿齿宽分布不均假设,F,n,集中作用于,齿宽中点处,即,d,m,处。,(m,d,大端,),以齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮作为强度计算依据,z,V,=,z/cos,(,一,),齿面接触强度公式,(,=90,钢,),校核公式,:,设计公式,:,mm齿宽系数,R,=b/R,R,外锥距,mm;b,齿寛,mm,u,齿数比,求,R,选齿数,z,1,、,z,2,求,m,m,m,平均模数,mm,Y,F,齿形系数,(,按,z,V,查,图,11-13,p.194,),m1,小齿轮齿寛中点的分度圆直径,mm,(,二,),齿根弯曲强度公式,:,校核公式,:,(11-20),设计公式,:,(11-21),;m,大端模数,mm,(,三,),锥齿轮接触强度,分析,:,1.z,Vmin,=17 ,z,min,=,z,Vmin,cos,=17cos,17,取,Z=16,30 ;,R,=0.25,0.3,2.,锥齿轮接触强度,弯曲强度,直齿轮,3.,锥齿轮加工困难,尤其是,m,较大,),改变轴的方向才采用尽量置于高速轴,使,m,。,4.,锥齿轮精度低,振动噪音大用于,V,较低处,1,、通过强度计算确定出了齿轮的齿数,z,、,模数,m,、,齿宽,b,、,螺旋角,b,、,分度圆直径,d,等主要尺寸。,3,、在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及经济性等各方面因素的基础上，按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，再根据推荐的经验数据进行结构尺寸计算。,4,、常见的齿轮结构形式,2,、齿轮的结构设计主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小。,实心式齿轮,齿轮轴,小尺寸齿轮,腹板式,结构,中型尺寸齿轮,轮辐式,结构,大尺寸齿轮,11.7,齿轮的结构设计,由直径确定,齿轮轴,(2,2.5)m,n,或,d,a,2D,1,d,很小 ,d500mm,d400mm,锻或铸,实心,齿轮,腹板式,齿轮,(,或带加强筋,),铸铁、铸钢,轮幅,式齿轮,组装,式齿轮,(,螺栓或过盈联接,),11.7,齿轮的结构设计,开式或半开式,传动,定期人工加油润滑,v 12 m/s,的闭式传动,喷油润滑,11.8,齿轮的润滑,(,一,),齿轮传动的润滑,惰轮蘸油润滑,(,多级,),喷油润滑,:,V,12m/s,最高油面,最低油面,h,max,h,min,惰轮,闭式传动,油池润滑,:,最低油面,=1,全齿高,h10mm,V12m/S,最高油面,(1/3,1/6)r,速度高,油甩出,达不到啮合区；,搅油损耗大，,t,润滑性；,轴承摩擦损耗大,(,二,),齿轮传动的效率,齿轮传动的功率损失主要包括：,1),啮合中的摩擦损失；,2),润滑油被搅动的油阻损失；,3),轴承中的摩擦损失。,闭式齿轮传动的效率：,=,1,2,3,1,-,考虑齿轮啮合损失时的效率,2,-,考虑油阻损失时的效率,3,-,轴承的效率,减小齿轮传动的尺寸和质量的主要途径，在于设法提高其承载能力。,工业中广泛使用的渐开线齿轮传动已有两百多年的历史。具有易于加工及传动可分性特点，但综合曲率半径不能增加很多，载荷沿齿宽分布不均匀，啮合损失较大，提高承载能力受到了一定的限制,不能满足如冶金、采矿、动力等重要工业部门所提出的越来越高的要求,新的齿轮传动,-,圆弧齿圆柱齿轮传动,简称圆弧齿轮传动。,圆弧齿轮传动简介,泊松比,E,1,E,2,弹性系数,计算式,(,赫兹公式,),一对圆柱体,-,综合曲率半径,-,外接触；,一,-,内接触,与 成正比,通常将小齿轮齿廓做成外凸圆弧形，大齿轮做成内凹圆弧形，且凹圆弧半径稍大于凸齿的圆弧半径,圆弧齿轮传动啮合齿轮的综合曲率半径,较大，齿轮具有较高的接触强度。,由实验得知，对于软齿面,(350HBS),、低速和中速的圆弧齿轮传动，按接触强度而定的承载能力至少为渐开线直齿圆柱齿轮传动的,1.75,倍，甚至有时达到,2,2.5,倍。,-,外接触；,一,内接触,(,二,),单圆弧齿轮的优缺点,一,.,优点,1.,齿面接触强度高，其接触强度为渐开线齿轮的,1.52.5,倍。,2.,齿廓形状利于润滑，效率较高。,3.,齿面容易跑合。,4.,无根切，故齿数可较少。,二,.,缺点,1.,对中心距及切齿深度的精度要求较高，这二者的误差会显著降低其承载能力。,2.,噪声较大，故高速传动中应用受限,。,3.,通常轮齿弯曲强度较低。,4.,切削同一模数的凸圆弧齿廓和凹圆弧齿廓需要不同的滚刀。,双圆弧齿轮传动较之单圆弧者，不仅接触弧线长，而且主、从动齿轮的齿根都较厚，不论齿面接触强度、齿轮根弯曲强度以及耐磨性都更高。双圆弧齿轮的齿高较大，齿轮的刚度就较小，故啮合时的冲击、噪声也小，因而双圆弧齿轮传动更具发展前途。,小结：,1.,分类,5.,作用力分析：,t,t1,（,主）：,t2,（,从）：,r,a,斜齿,:,锥齿轮,:,正确啮合条件,2.,失效形式,;,计算准则,;,3.,结构尺寸、参数计算及选择（直、斜）,4.,直、斜齿轮特点及强度比较,常用的计算方法,与,1,反向,与,2,同向,由啮合点指向轮心,主动轮用左右手定则,由小端指向大端,2),强度计算说明,:,(1),接触强度,:,主要取决于,中心距,成对计算,(2),弯曲强度,:,主要取决于,F1,F2,;,F1,F2,分别计算,轮齿单侧工作,(,F,),双侧工作,校核时分别校核,;,设计时应取,Y,F,/,F,中大者,0,1,H1,H2,;,H,1,H,2,=,取较小,H,代入计算,3),强度公式,(,不用记,),中参、系数的含义及选择计算,1),强度公式建立的依据,:,6.,强度计算,画出,2,、,3,的,Ft,、,Fa,、,Fr,