机械原理与机械设计课件 第十八至二十九章.pdf

第十八章 齿轮传动 内容简介: 本章介绍基于承载能力计算的齿轮设计方法。设 计的基本内容就是如何确定齿轮的基本参数或主要 几何尺寸。围绕这些内容所讨论的主要问题有：齿 轮精度等级的选择；轮齿的主要失效形式和计算准 则；齿轮常用材料及选择方法；齿轮的载荷计算； 针对齿面接触疲劳强度失效和齿根弯曲疲劳强度失 效所进行的齿轮承载能力计算方法等。 学习要求 1) 了解齿轮材料的选取和热处理方式的常识； 2) 掌握齿轮传动应力类型及变化特性、失效形式、 失效部位、产生机理及一般应对措施。掌握相应 的设计准则； 3) 了解载荷系数的物理意义及其影响因素； 4) 掌握齿轮传动受力分析的方法（包括假设条件、 力作用点、各分力大小、方向）； 5）掌握直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度和齿根 弯曲疲劳强度计算方法（包括力的计算点确定方 法及其依据）和斜齿圆柱齿轮传动强度计算的特 点； 6）理解齿轮传动的设计方法与步骤。 本章重点 齿轮的失效形式和计算准则、齿轮的受力分析和 计算载荷、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度 计算、齿根弯曲疲劳强度计算是本章的重点学习内 容。要求弄清以下一些具体问题： 1）齿轮传动的失效形式及计算准则； 2）齿轮传动的受力分析； 3）参数ψd、z1、m和β等的选取原则； 4）圆柱齿轮传动强度计算公式中各参数的物理意义 及相互关系。 第一节 概述 第二节 轮齿的失效形式与计算准则 第三节 齿轮材料及其选择 第四节 圆柱齿轮传动的载荷计算 第五节 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度 第六节 直齿圆柱齿轮传动的齿根抗弯疲劳强度 第七节 直齿圆柱齿轮传动的静强度计算 第八节 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 第九节 直齿锥齿轮传动 第十节 齿轮传动的效率与润滑 第一节 概 述 概 述 学习要求: ① 了解齿轮设计需要解决的基本问题； ② 掌握齿轮设计中按工作条件和齿面硬度的分类方 法； ③ 了解传动比i和齿数比u之间的区别与联系； ④ 了解齿宽系数的含义； ⑤ 了解齿轮精度等级的概念。 齿轮传动设计中的基本问题 按工作条件与齿面硬度的齿轮分类 齿轮传动的主要参数 齿轮精度等级的选择 概 述 齿轮传动设计中的基本问题 齿轮传动的类型很多，用途各异，但是从传递运 动和动力的要求出发，各种齿轮传动都必须解决两个 基本问题： ⑴ 传动平稳 就是要保证瞬时传动比恒定，以尽可 能减小齿轮啮合中的冲击、振动和噪声。 ⑵ 足够的承载能力 就是在尺寸和质量较小的前提 下，保证正常使用所需的强度、耐磨性等方面的要 求。在预定的使用期限内不发生失效。 有关传动平稳的问题，涉及齿轮啮合原理方面的 许多内容，已在第八章作了比较详细的讨论。本章则 概 述 着重讨论齿轮传动的承载能力问题。为此将重点介 绍轮齿的失效形式和计算准则、齿轮常用材料及其选 择、受力分析与载荷计算以及齿轮传动的强度计算方 法等，并在此基础上，解决设计中如何确定齿轮传动 的基本参数和主要尺寸问题。 考虑到目前我国工业齿轮仍以渐开线齿廓为主， 故本章讨论问题范围仅限于渐开线齿轮传动。 按工作条件和齿面硬度的齿轮分类： 在齿轮传动设计中，承载能力计算总是针对轮齿 的某种失效形式进行的，而轮齿的失效形式又与其工 概 述 作条件和齿面硬度等因素密切相关。不难想象：如果 齿轮是在一个密闭的润滑良好的空间内工作，不与机 器所处的外部环境相接触，那么空气中的粉尘就不能 侵入齿轮的啮合齿面中，轮齿一般也不会发生齿面的 磨粒磨损。相反，如果齿轮暴露在大气环境中，任由 机器所处环境空气中的粉尘直接侵入齿轮的啮合齿面 中，则