第九章 齿轮传动(设计).pptVIP

* * 设计要求： 1）运动要求； 2）承载能力要求。 9.9 齿轮传动设计 1. 轮齿的失效形式 轮齿折断 失效形式 一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折断。 9.9.1 齿轮传动的失效形式和常用材料 1 轮齿的失效形式 轮齿折断 失效形式 齿面接触应力按脉动循环变化当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹扩展、微粒剥落。点蚀首先出现在节线处，齿面越硬，抗点蚀能力越强。软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。 齿面点蚀 1 轮齿的失效形式 轮齿折断 失效形式 齿面点蚀 齿面胶合 高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，致使齿面金属直接接触而相互粘连。当齿面向对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。 措施： 1.提高齿面硬度 2.减小齿面粗糙度 3.增加润滑油粘度低速 4.加抗胶合添加剂高速 9.9.1 轮齿的失效形式 轮齿折断 失效形式 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 措施：1.减小齿面粗糙度 2.改善润滑条件 磨粒磨损 跑合磨损 跑合磨损、磨粒磨损。 1 轮齿的失效形式 轮齿折断 失效形式 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 从动齿 主动齿 塑性变形 从动齿 主动齿 从动齿 主动齿 从动齿 主动齿 2. 设计准则 3. 常用材料 1） 材料选择原则 2） 常用材料 （1） 钢材（锻钢，铸钢）； 钢材：碳素钢（Q215，Q235，40,45，） 合金钢（20Cr，40Cr，35SiMn等） （2）铸铁（灰铸铁，球墨铸铁）； （3）非金属材料（尼龙，塑料等）。 常用的齿轮材料 优质碳素钢 类 别 牌 号 热 处 理 硬度（HBS或HRC） 合金结构钢 铸 钢 灰铸铁 球墨铸铁 35 正火 150~180 HBS 调质 表面淬火 180~210 HBS 40~45 HRC 正火 170~210 HBS 45 调质 表面淬火 210~230 HBS 43~48 HRC 50 40Cr 调质 表面淬火 240~285 HBS 52~56 HRC 35SiMn 调质 200~260 HBS 表面淬火 40~45 HRC 正火 调质 240~280 HBS 40MnB …… …… …… ZG270-500 正火 140~170 HBS …… …… …… HT200 170~230 HBS …… …… QT500-5 147~241 HBS …… …… 180~220 HBS 详细数据见P161或机械设计手册 3） 材料的热处理 （1）软齿面齿轮（齿面硬度小于350HBS） 采用调至和正火 （2）硬齿面齿轮（齿面硬度大于350HBS） 采用调至和正火 9.9.2 直齿圆柱齿轮传动的设计 1、力分析 圆周力： 径向力： 法向力： 小齿轮上的转矩： （1）直齿轮 d1 2 β F’ F’ β β F’ （2）斜齿圆柱齿轮 ω1 T1 圆周力： 径向力： 轴向力： 圆周力Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动论上与运动方向相同；径向力指向各自的轴心；轴向力的方向由螺旋方向和轮齿工作面而定。 Fr Ft Ft 长方体底面 长方体对角面即轮齿法面 F’=Ft /cosβ Fr = F’ tgαn αn Fr Fn F’ αn Fn c Fa Fa 2. 齿轮传动的计算载荷 Fn---名义载荷 受力变形 制造误差 安装误差 附加动载荷 载荷集中 计算齿轮强度时，引入载荷系数 计算载荷: Fcn=KFn 1. 齿面接触疲劳强度计算 赫兹公式： 得 : 3. 圆柱齿轮承载能力计算 （9-2） （9-3） 4. 齿根弯曲疲劳强度计算 （9-4） （9-5） 表 齿轮传动精度等级的选择及其应用 精度等级 直齿圆 柱齿轮 9级 斜齿圆 柱齿轮 直齿圆 锥齿轮 圆周速度 v(m/s) 8级 7级 6级 ≤ 15 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 3 ≤ 25 ≤ 17 ≤ 10 ≤ 3.5 ≤ 9 ≤ 6 ≤ 3 ≤ 2.5 应 用 高速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。 高速中载或低速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。 机械制造中对精度无特殊要求的齿轮。 低速及对精度要求低的齿轮 9.9.4 直齿圆锥齿轮传动 1. 力分析 Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动论上与运动方向相同； δ dm1 2 圆周力： 径向力： 轴向力： 轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力 : ω1 T1 Ft Fa Fr F’ Fn Ft F’ Fr Fa 径向力指向各自的轴心； c Fn α α α δ δ δ2 δ1 dm