《机械设计》 第09章 齿轮传动设计 Chapter 09 Design of Gear Drives_9.7-9.12.ppt

Chapter 9 Design of Gear Drives;9.7 Main Tasks in Design of Gear Drives 齿轮传动设计中几项工作概要;圆柱齿轮常用精度等级的应用范围 ;9.7.2 Failure Forms of Gear Drives 齿轮传动的失效形式;1. The Breaking of Gear Tooth (轮齿折断);2. The Pitting of Tooth Surfaces (齿面点蚀);原因—— 粗糙齿面的摩擦 砂粒、金属屑等落入齿面之间，成为磨料 磨损引起齿廓变形和齿厚减薄，产生振动和噪声，甚至因轮齿过薄而断裂 磨损是开式齿轮传动的主要失效形式;4. The Agglutination of Tooth Surfaces (齿面胶合);5. The Plastic Deformation of Tooth Surfaces (齿面塑性变形);9.7.3 Design Rules 设计准则;9.7.4 Materials for Gears and Heat Treatment 齿轮材料和热处理;制造齿轮材料以锻钢（包括轧制钢材）为主，其次是铸钢、铸铁，还有有色金属和非金属材料等。 ;常用齿轮材料及其力学性;常用齿轮材料及其力学性;9.8 Force Analysis and Calculated Loads of Cylindrical Gear Drives 圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷;Normal force;Axial force;;×;×;×;9.8.2 The Calculated Load and the Load Factor 计算载荷和载荷系数;1. The Overload Factor (使用系数) KA;使用系数 KA; 考虑齿轮副自身啮合误差引起的内部附加动载荷的影响系数。产生附加动载荷的因素：;设计时由下图确定Kv。需先估计圆周速度并选定精度等级。; 考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀影响的系数。主要影响因素：;对于一般工业传动用的直齿轮和?≤30?的斜齿轮，按下表选取。; 考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对齿轮强度影响的系数。主要影响因素有：;齿面接触疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数KH?;齿根弯曲疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数KF?;9.9 Strength Calculation of Cylindrical Gear Drives 圆柱齿轮传动的强度计算;Calculation Model，Hertz ——1为小齿轮;Calculation Model，Hertz ——1为小齿轮;灰铸铁;——节点区域系数，考虑节点处轮廓曲率对接触应力的影响，由图查取(与变位系数与齿数之比及斜齿轮螺旋角有关) ;——重合度系数，考虑重合度对单位齿宽载荷的影响，如下图(与端面重合度和轴面重合度有关) ;齿宽 b ——为保证装配后的接触宽度，两齿轮的宽度应???等。;齿面接触疲劳强度的设计 公式(design formula) ——;一对齿轮啮合时，齿轮转一圈才啮合一次，轮齿进入啮合时，接触应力沿实际啮合线AE变化，脱离啮合时接触应力为零。其中A?B、D?E是双齿啮合区，B?D是单齿啮合区。接触应力变化如图所示。因此，可近似地认为接触应力属于脉动循环应力。 ;Objective——保证在预定寿命内不发生轮齿断裂失效 (breaking failure) ;The load location——理论分析可知：齿根产生最大弯矩的载荷作用点应为单对齿啮合区的外界点D，但计算比较复杂，通常用于高精度齿轮传动(6级精度以上)的弯曲强度计算。;YFa , the form factor(齿形系数)——考虑齿廓形状对齿根弯曲应力的影响。是无因次量，凡影响齿廓形状的参数（如z、x、?等）都对其有影响，而与模数无关。;齿形系数 YFa;YSa;Y? , the contact ratio factor(重合度系数 )——载荷作用位置及多对齿承载对齿根弯曲应力的影响。根据重合度计算(配对齿轮Y?值相同) ;配对两齿轮的齿面接触疲劳强度比较 ;对只作单向回转工作的齿轮——轮齿单侧受载，齿根弯曲应力按脉动循环应力处理;对双向回转工作的齿轮——如行星齿轮、中间惰轮及要正、反转方向皆工作的齿轮，轮齿双向弯曲，齿根弯曲应力近似按对称循环应力处理