




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、齒輪傳動(dòng) 第十一章 11-411-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 111 111 齒輪傳動(dòng)概述齒輪傳動(dòng)概述 11-2 11-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則 11-3 11-3 齒輪材料及熱處理齒輪材料及熱處理 一齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用一齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 二)應(yīng)用二)應(yīng)用廣泛用于對(duì)傳動(dòng)比要求嚴(yán)格、高速重載場合,如廣泛用于對(duì)傳動(dòng)比要求嚴(yán)格、高速重載場合,如 機(jī)床、汽車、拖拉機(jī)床、汽車、拖拉機(jī)的變速箱從實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)軸間運(yùn)機(jī)的變速箱從實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)軸間運(yùn) 動(dòng)和動(dòng)力傳遞。動(dòng)和動(dòng)力傳遞。 一)一)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的特點(diǎn) 制造和安裝精度制
2、造和安裝精度 要求較高;要求較高; 不適宜用于兩軸間不適宜用于兩軸間 距離較大的傳動(dòng)距離較大的傳動(dòng)。 缺點(diǎn):缺點(diǎn): 工作可靠性高;工作可靠性高; 傳動(dòng)比穩(wěn)定傳動(dòng)比穩(wěn)定; 傳動(dòng)效率高;傳動(dòng)效率高; 結(jié)構(gòu)緊湊;結(jié)構(gòu)緊湊; 使用壽命長使用壽命長。 優(yōu)點(diǎn):優(yōu)點(diǎn): 51 51 齒輪傳動(dòng)概述齒輪傳動(dòng)概述 一)按兩 輪軸線相 對(duì)位置及 齒向分 1圓柱齒輪傳動(dòng)(直、斜、人字齒、內(nèi)嚙合齒 輪 、 齒輪齒條)用于兩平行軸間傳動(dòng); 2圓錐齒輪傳動(dòng)用于垂直相交軸間傳動(dòng) 3螺旋齒輪傳動(dòng)用于空間交錯(cuò)軸間傳動(dòng) 直直 齒齒 圓圓 柱柱 齒齒 輪輪 傳傳 動(dòng)動(dòng) 二二. . 齒輪傳動(dòng)分類齒輪傳動(dòng)分類 斜斜 齒齒 圓圓 柱柱 齒齒
3、 輪輪 傳傳 動(dòng)動(dòng) 人人 字字 齒齒 輪輪 傳傳 動(dòng)動(dòng) 齒輪傳動(dòng)分類齒輪傳動(dòng)分類 內(nèi)內(nèi) 嚙嚙 合合 齒齒 輪輪 傳傳 動(dòng)動(dòng) 齒齒 輪輪 齒齒 條條 直直 齒齒 錐錐 齒齒 輪輪 螺螺 旋旋 齒齒 輪輪 齒輪傳動(dòng)分類齒輪傳動(dòng)分類 齒輪傳動(dòng)分類齒輪傳動(dòng)分類 閉式齒輪傳動(dòng)閉式齒輪傳動(dòng): :齒輪封閉在箱體內(nèi),潤滑條件好齒輪封閉在箱體內(nèi),潤滑條件好 開式齒輪傳動(dòng)開式齒輪傳動(dòng): :齒輪完全暴露在空氣中,齒輪完全暴露在空氣中, 易進(jìn)灰易進(jìn)灰 、砂,潤滑不良易磨損、砂,潤滑不良易磨損 半開式齒輪傳動(dòng)半開式齒輪傳動(dòng): :有簡單護(hù)罩,較開式傳動(dòng)好,有簡單護(hù)罩,較開式傳動(dòng)好, 仍易進(jìn)灰、砂等。仍易進(jìn)灰、砂等。 二)
4、按齒輪二)按齒輪 傳動(dòng)是否封傳動(dòng)是否封 閉閉 軟齒面齒輪軟齒面齒輪齒面硬度齒面硬度350 350 HBS的齒輪的齒輪 硬齒面齒輪硬齒面齒輪齒面硬度齒面硬度350350HBS的齒輪的齒輪, ,用用HRC HRC 表示,表示,1HRC10HBS1HRC10HBS 三)按齒三)按齒 輪齒面硬輪齒面硬 度分度分 1 1保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性 即要求瞬時(shí)傳動(dòng)比即要求瞬時(shí)傳動(dòng)比 為常數(shù),為此要研究齒輪為常數(shù),為此要研究齒輪齒齒廓及嚙合原理廓及嚙合原理 2 2保證傳動(dòng)的承載能力保證傳動(dòng)的承載能力 在有足夠強(qiáng)度前提在有足夠強(qiáng)度前提 下使齒輪齒尺寸小、重量輕、壽命長等。下使齒輪齒尺寸小、重量輕、壽命長
5、等。 三三 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng) 設(shè)計(jì)需滿足的設(shè)計(jì)需滿足的 基本要求基本要求 5-2 5-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則 一齒輪傳動(dòng)的失效形式一齒輪傳動(dòng)的失效形式 指輪齒失效指輪齒失效, 輪齒輪齒 主要失效形式有:主要失效形式有: 1 1輪齒折斷輪齒折斷有過載折斷(短時(shí)突然過載引起)、疲勞有過載折斷(短時(shí)突然過載引起)、疲勞 折斷(循環(huán)彎應(yīng)力作用引起)兩種情況折斷(循環(huán)彎應(yīng)力作用引起)兩種情況 輪齒輪齒 輪體輪體 Fn 斷齒原因斷齒原因 )齒根彎曲應(yīng)力過大,即:)齒根彎曲應(yīng)力過大,即: F F FP FP(許用彎曲應(yīng)力) (許用彎曲應(yīng)力) )齒根有應(yīng)力集中。)齒根有應(yīng)
6、力集中。 )過載折斷:齒輪嚴(yán)重過載或受大沖擊載荷作用過載折斷:齒輪嚴(yán)重過載或受大沖擊載荷作用 措施措施 )合理設(shè)計(jì))合理設(shè)計(jì) FFP (許用彎曲應(yīng)力)(許用彎曲應(yīng)力) )選用合適的材料和熱處理方法,使齒根芯部有足夠的韌性)選用合適的材料和熱處理方法,使齒根芯部有足夠的韌性 )采用正變位齒輪)采用正變位齒輪 )對(duì)齒根處進(jìn)行噴丸、輥壓等強(qiáng)化處理工藝)對(duì)齒根處進(jìn)行噴丸、輥壓等強(qiáng)化處理工藝 2 2齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕齒面金屬脫落而形成麻點(diǎn)狀小坑,稱為齒面金屬脫落而形成麻點(diǎn)狀小坑,稱為 齒面疲勞點(diǎn)蝕。齒面疲勞點(diǎn)蝕。 齒輪傳動(dòng)的失效形式齒輪傳動(dòng)的失效形式 齒面點(diǎn)蝕常發(fā)生在節(jié)線靠近齒根處齒面點(diǎn)蝕常發(fā)生在節(jié)線靠近
7、齒根處 措施措施 : )合理設(shè)計(jì)合理設(shè)計(jì) H HP(許用接觸應(yīng)力)(許用接觸應(yīng)力) )采用高黏度的油(容易形成油膜)采用高黏度的油(容易形成油膜) )變位齒輪(增大齒輪的綜合曲率半徑)變位齒輪(增大齒輪的綜合曲率半徑) )節(jié)點(diǎn)處齒廓相對(duì)滑動(dòng)速度小,油膜不易節(jié)點(diǎn)處齒廓相對(duì)滑動(dòng)速度小,油膜不易 形成,摩擦力大形成,摩擦力大 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 )節(jié)線處同時(shí)嚙合齒對(duì)數(shù)少,接觸應(yīng)力大節(jié)線處同時(shí)嚙合齒對(duì)數(shù)少,接觸應(yīng)力大 開式齒輪傳動(dòng)中,齒面的點(diǎn)蝕還來不及出現(xiàn)或開式齒輪傳動(dòng)中,齒面的點(diǎn)蝕還來不及出現(xiàn)或 擴(kuò)展就被磨去,因此一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕擴(kuò)展就被磨去,因此一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕 后果:后果: 齒廓形狀破壞,引起沖擊
8、、振齒廓形狀破壞,引起沖擊、振 動(dòng)和噪聲動(dòng)和噪聲 齒輪傳動(dòng)的失效形式齒輪傳動(dòng)的失效形式 原因:原因: 齒面間落入砂粒、鐵屑、非金屬物齒面間落入砂粒、鐵屑、非金屬物 等磨料性物質(zhì)時(shí),發(fā)生磨料磨損等磨料性物質(zhì)時(shí),發(fā)生磨料磨損 3齒面磨損齒面磨損 輪齒接觸表面輪齒接觸表面 上材料因摩擦而發(fā)生損耗的現(xiàn)象。上材料因摩擦而發(fā)生損耗的現(xiàn)象。 ,由于齒厚減薄而可能,由于齒厚減薄而可能 發(fā)生輪齒折斷。發(fā)生輪齒折斷。 4 4齒面膠合齒面膠合 在一定的溫度或壓力作用下,接觸齒面發(fā)生粘著現(xiàn)象,隨在一定的溫度或壓力作用下,接觸齒面發(fā)生粘著現(xiàn)象,隨 著齒面的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使金屬從齒面上撕落而引起嚴(yán)重的粘著磨著齒面的相對(duì)運(yùn)動(dòng),
9、使金屬從齒面上撕落而引起嚴(yán)重的粘著磨 損現(xiàn)象損現(xiàn)象 在重載高速齒輪傳動(dòng)中,由于嚙合處產(chǎn)生很在重載高速齒輪傳動(dòng)中,由于嚙合處產(chǎn)生很 大的摩擦熱,導(dǎo)致局部溫度過高,使齒面油膜破裂,大的摩擦熱,導(dǎo)致局部溫度過高,使齒面油膜破裂, 產(chǎn)生兩接觸齒面金屬融焊而粘著產(chǎn)生兩接觸齒面金屬融焊而粘著 在重載低速齒輪傳動(dòng)中,由于局部齒面嚙合處壓力在重載低速齒輪傳動(dòng)中,由于局部齒面嚙合處壓力 很高,且速度低,不易形成油膜,使接觸表面膜被刺破很高,且速度低,不易形成油膜,使接觸表面膜被刺破 而粘著而粘著 熱膠合:熱膠合: 冷膠合:冷膠合: 5 5齒面塑性變形齒面塑性變形 輪齒材料輪齒材料 因屈服產(chǎn)生塑性流動(dòng)而形成齒面因
10、屈服產(chǎn)生塑性流動(dòng)而形成齒面 的塑性變形。其后果,使齒面失的塑性變形。其后果,使齒面失 去正確的齒形,在齒面節(jié)線處產(chǎn)去正確的齒形,在齒面節(jié)線處產(chǎn) 生凸棱。生凸棱。 齒輪傳動(dòng)的失效形式齒輪傳動(dòng)的失效形式 從動(dòng)輪塑性變形從動(dòng)輪塑性變形 主動(dòng)輪塑性變形主動(dòng)輪塑性變形 n設(shè)計(jì):輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度, ,適當(dāng)降低適當(dāng)降低(20%)許用應(yīng)力許用應(yīng)力 n考慮磨損的影響考慮磨損的影響 n二二.齒輪傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則 n1. 閉式齒輪傳動(dòng)閉式齒輪傳動(dòng) n軟齒面齒輪(軟齒面齒輪(350HBS)()(一對(duì)或一個(gè)齒輪輪齒為軟一對(duì)或一個(gè)齒輪輪齒為軟 n 齒面齒面) n設(shè)計(jì):設(shè)計(jì): 齒面接觸
11、疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度 n校核:校核: 輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度 n硬齒面齒輪(硬齒面齒輪(350HBS)(一對(duì)齒輪輪齒均為硬齒面)(一對(duì)齒輪輪齒均為硬齒面) 設(shè)計(jì):設(shè)計(jì): 輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度 校核:校核: 齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度 n2. 開式齒輪傳動(dòng)開式齒輪傳動(dòng) -3 -3 齒輪材料及熱處理齒輪材料及熱處理 輪齒齒面輪齒齒面 有足夠的硬度和耐磨性,有利于提高有足夠的硬度和耐磨性,有利于提高 齒面抗點(diǎn)蝕、膠合、磨損及塑性變形的能力齒面抗點(diǎn)蝕、膠合、磨損及塑性變形的能力 輪齒芯部輪齒芯部 有足夠的抗彎曲強(qiáng)度及沖擊韌性;有足夠的抗彎曲強(qiáng)度及沖擊韌性; 齒輪加工及熱
12、處理性能好;齒輪加工及熱處理性能好; 一對(duì)齒輪一對(duì)齒輪 材料的基本材料的基本 要求要求 非金屬材料非金屬材料 夾布膠夾布膠 木、塑料木、塑料用于高速、小功用于高速、小功 率、精度不高或要求低噪聲的齒輪率、精度不高或要求低噪聲的齒輪 中碳鋼中碳鋼 45 45、5050鋼鋼 中碳合金鋼中碳合金鋼 40 Cr 40 Cr、35 SiMn35 SiMn 低碳合金鋼低碳合金鋼 20 Cr 20 Cr、20 SiMnTi20 SiMnTi ZG310-570ZG310-570、ZG340-640ZG340-640用于尺寸大齒用于尺寸大齒 輪輪 灰鑄鐵灰鑄鐵 HT250 HT250、HT300 HT300
13、球墨鑄鐵球墨鑄鐵 QT500-5 QT500-5、QT600-2QT600-2 鑄鋼鑄鋼 鍛鍛 鋼鋼 鑄鑄 鐵鐵 二常二常 用材料用材料 中小中小 尺寸尺寸 齒輪齒輪 低速輕載、尺低速輕載、尺 寸要求不嚴(yán)的寸要求不嚴(yán)的 開式齒輪開式齒輪 三三. 齒輪的熱處理方法齒輪的熱處理方法 1 1軟齒面齒輪軟齒面齒輪(硬(硬度度350HBS350HBS) 處理方法處理方法 加熱、保溫、空冷加熱、保溫、空冷 齒面硬度齒面硬度 150 150230 HBS230 HBS 適用鋼材適用鋼材 中碳鋼、中碳合金鋼中碳鋼、中碳合金鋼 應(yīng)應(yīng) 用用 重型、大尺寸齒輪重型、大尺寸齒輪 處理方法處理方法 淬火后高溫回火淬火后
14、高溫回火 齒面硬度齒面硬度 180 180350 HBS350 HBS 適用鋼材適用鋼材 中碳鋼、中碳合金鋼中碳鋼、中碳合金鋼 應(yīng)應(yīng) 用用 中低速、中小載荷,無特殊結(jié)構(gòu)要求的齒輪中低速、中小載荷,無特殊結(jié)構(gòu)要求的齒輪 熱處熱處 理方理方 法法 正正 火火 調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 特特 點(diǎn)點(diǎn) 可在熱處理后進(jìn)行切齒可在熱處理后進(jìn)行切齒 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 當(dāng)一對(duì)齒輪均為軟齒面齒輪時(shí),由于小齒輪的嚙合次數(shù)較大當(dāng)一對(duì)齒輪均為軟齒面齒輪時(shí),由于小齒輪的嚙合次數(shù)較大 齒輪多,所以小齒輪的齒面硬度一般應(yīng)比大齒輪高齒輪多,所以小齒輪的齒面硬度一般應(yīng)比大齒輪高3050HBS。 齒輪的熱處理方法齒輪的熱處理方法 2 2硬齒面齒
15、輪硬齒面齒輪(硬(硬度度350HBS350HBS) 處理方法處理方法 調(diào)質(zhì)后,表面加熱(高頻或火焰),水冷調(diào)質(zhì)后,表面加熱(高頻或火焰),水冷 齒面齒面 40 4045 HRC45 HRC 適用鋼材適用鋼材 中碳鋼、中碳合金鋼中碳鋼、中碳合金鋼 應(yīng)用應(yīng)用高速、重載,要求結(jié)構(gòu)緊奏的齒輪,如變速箱齒輪高速、重載,要求結(jié)構(gòu)緊奏的齒輪,如變速箱齒輪 表表 面面 淬淬 火火 芯部芯部 調(diào)質(zhì)硬度調(diào)質(zhì)硬度 硬硬 度度 特點(diǎn)熱處理后齒面將產(chǎn)生變形,一般都需要經(jīng)過磨齒 特特 點(diǎn)點(diǎn) 熱處理后齒面將產(chǎn)生變形,一般都需要磨齒熱處理后齒面將產(chǎn)生變形,一般都需要磨齒 處理方法處理方法 表面滲碳后,淬火(高頻或火焰加熱,水
16、冷)表面滲碳后,淬火(高頻或火焰加熱,水冷) 滲滲 碳碳 淬淬 火火 芯部芯部 低碳鋼本身的硬度(低硬度)低碳鋼本身的硬度(低硬度) 齒面齒面 58 5862 HRC62 HRC 硬硬 度度 適用鋼材適用鋼材 低碳鋼、低碳合金鋼低碳鋼、低碳合金鋼 應(yīng)用應(yīng)用 高速重載,有很大沖擊齒輪,如汽車拖拉齒輪高速重載,有很大沖擊齒輪,如汽車拖拉齒輪 齒輪的熱處理方法齒輪的熱處理方法 熱處理方法熱處理方法 處理方法處理方法 用化學(xué)方法對(duì)齒面滲氮用化學(xué)方法對(duì)齒面滲氮 齒面硬度齒面硬度 56-63HRC 56-63HRC 適用鋼材適用鋼材 中碳合金鋼中碳合金鋼 特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用 熱處理變形小,用于齒面硬度要
17、求熱處理變形小,用于齒面硬度要求 高,而又不便磨齒的高,而又不便磨齒的 齒輪,如內(nèi)齒輪齒輪,如內(nèi)齒輪 滲滲 氮氮 齒輪的熱處理方法齒輪的熱處理方法 5- 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 式中:式中:d d1 1 小齒輪分度圓直徑,小齒輪分度圓直徑,mmmm; 分度圓壓力角分度圓壓力角 ,通常,通常= 20= 20 T T1 1小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩,小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩, P P1 1 小齒輪傳遞的名義功率小齒輪傳遞的名義功率(kW); (kW); n n1 1 小齒輪轉(zhuǎn)速小齒輪轉(zhuǎn)速n n1 1(r (rmin)min) mN n P T 1 1 1 9550 從動(dòng)輪從動(dòng)輪
18、受驅(qū)動(dòng)力,受驅(qū)動(dòng)力,F(xiàn) Ft2 t2與力作用點(diǎn)線速度的方向相同。 與力作用點(diǎn)線速度的方向相同。 主動(dòng)輪主動(dòng)輪受阻力,受阻力,F(xiàn) Ft1 t1與力作用點(diǎn)線速度的方向相反; 與力作用點(diǎn)線速度的方向相反; 徑向力徑向力F Fr r 分別指向各自的輪心。分別指向各自的輪心。 圓周力圓周力F Ft t 各力方各力方 向判定向判定 圓周力圓周力( (切向力切向力) F) Ft t : 1 1 2 1 d T t F 徑向力徑向力F Fr r :tanFF tr11 法向力法向力F Fn n cosd T cos F F t n 1 1 1 2 各力各力 的大的大 小小 兩輪輪齒兩輪輪齒 上各力之上各力之
19、間關(guān)系間關(guān)系: F Fn1 n1 = - F = - Fn2 n2 F Ft1 t1 = - F = - Ft2 t2 F Fr1 r1 =- F =- Fr2 r2 小結(jié):小結(jié): 二)計(jì)算載荷二)計(jì)算載荷 計(jì)算載荷計(jì)算載荷計(jì)入零件實(shí)際工作中的各種附加動(dòng)載荷影響后的計(jì)入零件實(shí)際工作中的各種附加動(dòng)載荷影響后的 載荷,是用于零件設(shè)計(jì)計(jì)算的計(jì)算值。載荷,是用于零件設(shè)計(jì)計(jì)算的計(jì)算值。 計(jì)算載荷計(jì)算載荷F Fnc nc: : cos 2000 1 1 d KT KFF ncn 式中:式中:K載荷系數(shù)載荷系數(shù) K = K KA A KV K K 使用系數(shù)使用系數(shù) 動(dòng)載系數(shù)動(dòng)載系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷
20、分布系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù)齒間載荷分配系數(shù) 1、使用系數(shù)KA 考慮原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作特性等引起的動(dòng)力過載考慮原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作特性等引起的動(dòng)力過載 對(duì)輪齒受載的影響。其值查表對(duì)輪齒受載的影響。其值查表。 工作機(jī)工作機(jī) 的工作的工作 特性特性 原動(dòng)機(jī)的工作特性及其示例原動(dòng)機(jī)的工作特性及其示例 均勻平穩(wěn)均勻平穩(wěn) 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 輕微沖擊輕微沖擊 汽輪機(jī)、液壓汽輪機(jī)、液壓 馬達(dá)馬達(dá) 中等沖擊中等沖擊 多缸內(nèi)燃機(jī)多缸內(nèi)燃機(jī) 嚴(yán)重沖擊嚴(yán)重沖擊 單缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī) 均勻平均勻平 穩(wěn)穩(wěn) 1.001.101.251.50 輕微沖輕微沖 擊擊 1.251.351.501.75 中等沖中等沖 擊擊 1.501
21、.601.752.00 使用系數(shù)KA 用來考慮齒輪副在嚙合過程中,因用來考慮齒輪副在嚙合過程中,因嚙合誤差嚙合誤差(基節(jié)誤差基節(jié)誤差 、齒形誤差和輪齒變形等、齒形誤差和輪齒變形等)所引起的內(nèi)部附加動(dòng)載荷對(duì)輪齒所引起的內(nèi)部附加動(dòng)載荷對(duì)輪齒 受載的影響受載的影響 2、動(dòng)載系數(shù)、動(dòng)載系數(shù)Kv 由于嚙合輪齒由于嚙合輪齒 的基節(jié)不等,即使的基節(jié)不等,即使 第二對(duì)輪齒在尚未第二對(duì)輪齒在尚未 進(jìn)入嚙合區(qū)時(shí)就提進(jìn)入嚙合區(qū)時(shí)就提 前在點(diǎn)前在點(diǎn)A開始嚙合開始嚙合 ,使瞬時(shí)速比發(fā)生,使瞬時(shí)速比發(fā)生 變化而產(chǎn)生沖擊和變化而產(chǎn)生沖擊和 動(dòng)載荷。傳動(dòng)比動(dòng)載荷。傳動(dòng)比 1 2 1 2 2 1 r r rr rr i pp
22、bb12 齒輪速度越高,精度越低,齒輪動(dòng)載荷越大。齒輪速度越高,精度越低,齒輪動(dòng)載荷越大。 同理分析:當(dāng)時(shí)同理分析:當(dāng)時(shí) 1 2 1 2 2 1 r r rr rr i 傳動(dòng)比變化速度波動(dòng)傳動(dòng)比變化速度波動(dòng) 震動(dòng)和沖擊震動(dòng)和沖擊 措施:措施: 提高齒輪的制造精度、對(duì)齒輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)凝X頂修形提高齒輪的制造精度、對(duì)齒輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)凝X頂修形( 如圖,將齒頂按虛線所示切掉一部分如圖,將齒頂按虛線所示切掉一部分)可達(dá)到降低動(dòng)載荷可達(dá)到降低動(dòng)載荷 的目的。的目的。 直齒圓柱齒輪:直齒圓柱齒輪:v=1.051.4; 斜齒圓柱齒輪:斜齒圓柱齒輪:v=1.021.2。 齒輪精度低、速度高時(shí),取大值;反之,取小值。齒
23、輪精度低、速度高時(shí),取大值;反之,取小值。 、齒向載荷分布系數(shù)、齒向載荷分布系數(shù)K 用來考慮由于用來考慮由于軸的變形和齒輪制造誤差軸的變形和齒輪制造誤差等引起載荷集中的影響等引起載荷集中的影響 (1)軸的彎曲變形:軸的彎曲變形: 當(dāng)齒輪相對(duì)軸承布置當(dāng)齒輪相對(duì)軸承布置 不對(duì)稱時(shí),齒面上的載荷不對(duì)稱時(shí),齒面上的載荷 沿接觸線分布不均勻沿接觸線分布不均勻 (2)軸的扭轉(zhuǎn)變形軸的扭轉(zhuǎn)變形 受轉(zhuǎn)矩作用的軸也會(huì)產(chǎn)生載荷沿齒寬分布不均。且靠近受轉(zhuǎn)矩作用的軸也會(huì)產(chǎn)生載荷沿齒寬分布不均。且靠近 轉(zhuǎn)矩輸入端一側(cè),輪齒載荷最大轉(zhuǎn)矩輸入端一側(cè),輪齒載荷最大 (3)制造、安裝誤差、齒面跑合性軸承及箱體的變形制造、安裝誤
24、差、齒面跑合性軸承及箱體的變形 等對(duì)載荷集中均有影響等對(duì)載荷集中均有影響 當(dāng)兩輪均為軟齒面時(shí):;否則當(dāng)兩輪均為軟齒面時(shí):;否則 寬徑比較小、齒輪在軸承間對(duì)稱布置、軸的剛性寬徑比較小、齒輪在軸承間對(duì)稱布置、軸的剛性 較大時(shí),取小值;反之取大值。較大時(shí),取小值;反之取大值。 減小減小的方法:的方法: 1.提高齒輪制造和安裝精度;提高齒輪制造和安裝精度; 2.提高軸承和箱體的剛度;提高軸承和箱體的剛度; 3.合理選擇齒寬;合理選擇齒寬; 4.把齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端的位置;把齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端的位置; 5.將齒側(cè)沿齒寬方向進(jìn)行修形或?qū)X面做成鼓形等,將齒側(cè)沿齒寬方向進(jìn)行修形或?qū)X面做成鼓形等
25、, 可降低輪齒上的載荷集中??山档洼嘄X上的載荷集中。 、齒間載荷分配系數(shù)、齒間載荷分配系數(shù)K 齒輪嚙合過程中,單對(duì)齒輪嚙合過程中,單對(duì) 齒、雙對(duì)齒交替參與嚙合如齒、雙對(duì)齒交替參與嚙合如 右圖示,在雙對(duì)齒嚙合區(qū)內(nèi)右圖示,在雙對(duì)齒嚙合區(qū)內(nèi) ,載荷在兩對(duì)齒上的分布是,載荷在兩對(duì)齒上的分布是 不均勻的。這樣就造成了載不均勻的。這樣就造成了載 荷在齒間分配是不均勻的荷在齒間分配是不均勻的 斜齒圓柱齒輪:斜齒圓柱齒輪:.(齒輪精度齒輪精度7級(jí)級(jí)) .(齒輪精度齒輪精度17Z17 Z17Z20o =20o r rb b r rb b r r 壓力角對(duì)輪齒齒廓影響壓力角對(duì)輪齒齒廓影響 負(fù)變位齒輪 正變位齒輪
26、標(biāo)準(zhǔn)齒輪 分度圓 變位系數(shù)變位系數(shù)X X的影響的影響 3齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 1)強(qiáng)度校核計(jì)算)強(qiáng)度校核計(jì)算齒輪參數(shù)已知,校核齒輪的工作能力齒輪參數(shù)已知,校核齒輪的工作能力 考慮壓應(yīng)力、切應(yīng)力和應(yīng)力集中等對(duì)考慮壓應(yīng)力、切應(yīng)力和應(yīng)力集中等對(duì)F F 的影響,引入的影響,引入 載荷作載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)Ysa,并令,并令YFS = YFa Ysa。 將將Ftl = 2000 KT1/d1和和d1=mz1 FPFSSaFaF Y Zbm KT YY bmd KT 1 2 1 1 1 20002000 則可得齒根彎曲強(qiáng)度校核式:則可得齒根彎曲強(qiáng)度校核式: 式
27、中:式中: K 載荷系數(shù)載荷系數(shù) b2 b b b1 b兩輪的有效接觸齒寬兩輪的有效接觸齒寬 YFs 為載荷作用于齒頂時(shí)的為載荷作用于齒頂時(shí)的復(fù)合齒形系數(shù)復(fù)合齒形系數(shù),由圖,由圖11-18p233查查 取取 代入式代入式 Fa t F Y bm F 1 圖11-18 X=0 4.6 16 注意:注意:通常兩嚙合齒輪材料的通常兩嚙合齒輪材料的FP1 FP1和 和FP2 FP2不同,復(fù)合齒形 不同,復(fù)合齒形 系數(shù)系數(shù)YFS1 FS1和 和YFS2 FS2也不相同, 也不相同,故應(yīng)故應(yīng)分別校核兩嚙合齒輪的齒根彎分別校核兩嚙合齒輪的齒根彎 曲疲勞強(qiáng)度曲疲勞強(qiáng)度。即:。即: 11 1 2 1 1 200
28、0 FPFSF Y Zbm KT 2 1 2 12 1 2 1 2 2000 FP FS FS FFSF Y Y Y Zbm KT 2)設(shè)計(jì)計(jì)算)設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)齒輪工作能力決定齒輪參數(shù)(模數(shù)根據(jù)齒輪工作能力決定齒輪參數(shù)(模數(shù)m) 方法:取齒寬系數(shù)方法:取齒寬系數(shù)d d =b/d =b/d1 1,代入上式可得,代入上式可得設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)公式 3 2 1 1 6 .12 FP FS d c Y z KT m 3 2 1 1 2000 FP FS d c Y z KT m 或者或者mmmm 2)對(duì)于)對(duì)于開式齒輪開式齒輪傳動(dòng),只按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì),但考慮到齒傳動(dòng),只按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì),但考慮到齒 面磨
29、損的影響,面磨損的影響,將求得的模數(shù)增大將求得的模數(shù)增大10%-15%,再圓整為標(biāo),再圓整為標(biāo) 準(zhǔn)模數(shù),或?qū)⒃S用應(yīng)力降低準(zhǔn)模數(shù),或?qū)⒃S用應(yīng)力降低20% 。 1)設(shè)計(jì)式中)設(shè)計(jì)式中YFS/FP= max(YFS1/FP1與與YFS2/FP2),因比值,因比值 大的齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度較弱,大的齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度較弱, 設(shè)計(jì)計(jì)算公式使用說明:設(shè)計(jì)計(jì)算公式使用說明: 4提高輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的主要措施提高輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的主要措施 強(qiáng)度條件:強(qiáng)度條件:F FP, ,若出現(xiàn) 若出現(xiàn)F F FP FP 的情況,則必需 的情況,則必需 采取措施來提高其齒根彎曲強(qiáng)度。采取措施來提高其齒根彎曲強(qiáng)度。 增大模數(shù)
30、增大模數(shù)m m 適當(dāng)增加齒寬適當(dāng)增加齒寬b b 選用正變位(選用正變位(x0 x0) FP FP一定 一定(材(材 料不變)料不變)減減 小小F F 提高彎提高彎 曲強(qiáng)度曲強(qiáng)度 措施措施 F F一定一定( 參數(shù)不變)參數(shù)不變) 增大增大FP FP 改用高強(qiáng)度的材料,如合金鋼改用高強(qiáng)度的材料,如合金鋼 改變熱處理方法,如改軟齒面齒改變熱處理方法,如改軟齒面齒 輪為硬齒面輪為硬齒面 FPFSSaFaF Y Zbm KT YY bmd KT 1 2 1 1 1 20002000 齒輪傳動(dòng)是線接觸的高副機(jī)構(gòu),受載時(shí)接觸線變成狹小的齒輪傳動(dòng)是線接觸的高副機(jī)構(gòu),受載時(shí)接觸線變成狹小的 接觸面,其上產(chǎn)生局部
31、壓應(yīng)力,稱為表面接觸應(yīng)力,用接觸面,其上產(chǎn)生局部壓應(yīng)力,稱為表面接觸應(yīng)力,用H 表示表示。齒輪在交變接觸應(yīng)力作用下,輪齒表面產(chǎn)生疲勞點(diǎn)。齒輪在交變接觸應(yīng)力作用下,輪齒表面產(chǎn)生疲勞點(diǎn) 蝕,要避免點(diǎn)蝕,則應(yīng)使蝕,要避免點(diǎn)蝕,則應(yīng)使HHP(許用(許用接觸應(yīng)力)接觸應(yīng)力) 二)齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算二)齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 1齒面接觸應(yīng)力齒面接觸應(yīng)力H計(jì)算計(jì)算 1) 1) H計(jì)算依據(jù)計(jì)算依據(jù)兩彈性圓柱體接觸應(yīng)力公式(赫茲兩彈性圓柱體接觸應(yīng)力公式(赫茲(H(H Hertz)Hertz)公式)公式) H H L 未受載荷為接觸線未受載荷為接觸線受載荷時(shí)變?yōu)楠M窄接觸面受載荷時(shí)變?yōu)楠M窄接觸面 L 2 2 1 1 11
32、11 1 2 2 2 1 2 1 L F Z L F EE n E n H 式中:式中:F Fn n作用于兩圓柱體上的法向力,作用于兩圓柱體上的法向力,N N; LL兩圓柱體接觸長度兩圓柱體接觸長度,mm,mm; E E1 1 、 、E E2 2兩圓柱體材料的彈性模量;兩圓柱體材料的彈性模量; 1 1、2 2兩圓柱體材料的泊松比。兩圓柱體材料的泊松比。 21 21 綜合曲率半徑,綜合曲率半徑, 其中其中1 1、2 2分分 別為兩圓柱體的曲率半徑,別為兩圓柱體的曲率半徑,mm,mm,“+”“+”號(hào)用于號(hào)用于外嚙外嚙 合合,“-”-”號(hào)用于號(hào)用于內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合; Z ZE E 材料的彈性系數(shù)材料的彈
33、性系數(shù), , 彈性系數(shù)用以考慮材料彈性模彈性系數(shù)用以考慮材料彈性模 量量E E和泊松比和泊松比對(duì)赫茲應(yīng)力的影響,對(duì)赫茲應(yīng)力的影響,Z ZE E值列于表值列于表 11-3(p235)11-3(p235)中。中。 齒輪材料齒輪材料 配對(duì)齒輪材料配對(duì)齒輪材料 彈性模量彈性模量 E/MPaE/MPa 灰鑄鐵灰鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵鑄鑄 鋼鋼鍛鍛 鋼鋼夾布塑膠夾布塑膠 11.8 10417.3 10420.2 10420.6 1040.875 104 鍛鍛 鋼鋼162.0181.4188.9189.856.4 鑄鑄 鋼鋼161.4180.5188.0 球墨鑄鐵球墨鑄鐵156.6173.9 灰鑄鐵灰鑄鐵14
34、3.7 表表11-3 11-3 彈性系數(shù)彈性系數(shù)MPa 鍛鍛 鋼鋼 鍛鍛 鋼鋼鍛鍛 鋼鋼 鑄鑄 鋼鋼 188.9189.8 兩輪齒嚙合時(shí),由于齒兩輪齒嚙合時(shí),由于齒 廓嚙合點(diǎn)位置在嚙合線廓嚙合點(diǎn)位置在嚙合線 上變化,各嚙合點(diǎn)處的上變化,各嚙合點(diǎn)處的 齒廓曲率半徑是變化的齒廓曲率半徑是變化的 ,而在節(jié)線附近一般為,而在節(jié)線附近一般為 一一對(duì)對(duì)齒嚙合,齒嚙合, 2 2)齒輪齒面接觸應(yīng)力)齒輪齒面接觸應(yīng)力H H 計(jì)算點(diǎn)位置的選擇計(jì)算點(diǎn)位置的選擇 N1 N2 o2 o1 1 1 2 2 p b p b 單齒嚙合單齒嚙合 雙齒嚙合雙齒嚙合 雙齒嚙合雙齒嚙合 A B C D E 節(jié)線節(jié)線 點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕 點(diǎn)蝕點(diǎn)
35、蝕通常首先發(fā)生在節(jié)通常首先發(fā)生在節(jié) 線附近的齒根部線附近的齒根部 計(jì)算點(diǎn):計(jì)算點(diǎn):一般按節(jié)點(diǎn)一般按節(jié)點(diǎn)C C處的接觸應(yīng)力進(jìn)行條件性計(jì)算。處的接觸應(yīng)力進(jìn)行條件性計(jì)算。 o2 o1 N1 N2 C 2 2 1 1 當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)安裝(當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)安裝(a=aa=a) 時(shí),兩輪齒廓在節(jié)點(diǎn)時(shí),兩輪齒廓在節(jié)點(diǎn)C C處的曲率半處的曲率半 徑分別為:徑分別為: 3 3) 齒輪齒面接觸應(yīng)力齒輪齒面接觸應(yīng)力H H計(jì)算公式計(jì)算公式 sin 2 1 1 d sin 2 2 2 d 1 2 1 2 d d z z u 設(shè)兩齒的齒數(shù)比設(shè)兩齒的齒數(shù)比 , u u d 1 sin 2111 121 則則 b 圓柱體的
36、長度圓柱體的長度 L = L = 齒輪的齒寬齒輪的齒寬b b 2 2 d 2 2 2 1 d 1 1 將將L=bL=b(齒寬),(齒寬), F Fn n = KF = KFt1 t1/cos a /cos a, 代入代入H H算式中,可得:算式中,可得: u u d 1 sin 21 1 u u bd KF ZZ u u bd KF Z t E t EH 11 cossin 2 1 1 H 1 1 2 4 cossin 2 ni s Z H 稱為稱為節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)。 用以考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響,并將分度圓上用以考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響,并將分度圓上 圓周力折算為
37、節(jié)圓上的法向力的系數(shù)。圓周力折算為節(jié)圓上的法向力的系數(shù)。 2 2齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1 1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 HPEH u u bd KT Z 1 112 2 1 1 1 1 1 2000 d T Ft52 40sin 4 H Z將, , 代人式中,可得: 兩輪的齒面接觸應(yīng)力為作用力與反作用力的關(guān)系,而兩輪的齒面接觸應(yīng)力為作用力與反作用力的關(guān)系,而H H 計(jì)算時(shí)綜合考兩輪的材料和曲率半徑,故兩輪齒面接觸應(yīng)力計(jì)算時(shí)綜合考兩輪的材料和曲率半徑,故兩輪齒面接觸應(yīng)力 相等。即:相等。即:H1 H1= =H2 H2= =H H 說明:說明: 因兩齒
38、輪的材料、齒面硬度等可能不同,則兩輪的許用接因兩齒輪的材料、齒面硬度等可能不同,則兩輪的許用接 觸應(yīng)力不一定相等觸應(yīng)力不一定相等( (HP1 HP1 HP2 HP2 ) ),因此,計(jì)算時(shí),許用接,因此,計(jì)算時(shí),許用接 觸應(yīng)力應(yīng)取觸應(yīng)力應(yīng)取HP HP= min = min(HP1 HP1, ,HP2 HP2) )。 3 1 2 1 1112 u uKTZ d dPH E 令為齒寬系數(shù),令為齒寬系數(shù), 則則b = b = d ddd1 1 ,將其代人上式,將其代人上式, 整理后即得按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的小齒輪分度圓直徑整理后即得按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的小齒輪分度圓直徑 1 d b d 2 2)按
39、齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算式)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算式 三許用應(yīng)力三許用應(yīng)力 一)許用彎曲應(yīng)力一)許用彎曲應(yīng)力FP FP N Y Fmin STFlim FP S Y S SFmin Fmin 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)。一般傳動(dòng)取彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)。一般傳動(dòng)取S SFmin Fmin=1.3 =1.3 1.51.5;重要傳動(dòng)?。恢匾獋鲃?dòng)取S SFmin Fmin=1.6 3.0 =1.6 3.0 式中:式中: Flim Flim 試驗(yàn)齒輪齒根的彎曲疲勞極限,查試驗(yàn)齒輪齒根的彎曲疲勞極限,查P228P228圖圖11121112; Y YST ST 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù),本書采用國家標(biāo)準(zhǔn)給定
40、試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù),本書采用國家標(biāo)準(zhǔn)給定 的的F Flimlim。值計(jì)算時(shí),。值計(jì)算時(shí), Y YST ST = 2 = 2; Y YN N 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù),一般取彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù),一般取Y YN N =1 =1。當(dāng)考。當(dāng)考 慮齒輪工作在有限壽命時(shí),彎曲疲勞許用應(yīng)力可以提高的系數(shù)慮齒輪工作在有限壽命時(shí),彎曲疲勞許用應(yīng)力可以提高的系數(shù) ,查圖,查圖11-1411-14; 圖圖5-43 250 230 3 3對(duì)于開式齒輪傳動(dòng),用降低對(duì)于開式齒輪傳動(dòng),用降低20%20% 左右的許用彎曲應(yīng)力來考慮磨損的左右的許用彎曲應(yīng)力來考慮磨損的 影響。影響。 Flim Flim 取值說明:
41、 取值說明: 1 1圖中給出的圖中給出的Flim Flim,是齒輪材質(zhì)及 ,是齒輪材質(zhì)及 熱處理質(zhì)量達(dá)到中等要求時(shí)的中限(熱處理質(zhì)量達(dá)到中等要求時(shí)的中限( MQMQ)。)。 2 2對(duì)雙向傳動(dòng)齒輪,即在對(duì)稱循環(huán)對(duì)雙向傳動(dòng)齒輪,即在對(duì)稱循環(huán) 變應(yīng)力下工作的齒輪(如行星齒輪、變應(yīng)力下工作的齒輪(如行星齒輪、 中間齒輪等),其值應(yīng)將圖示值乘以中間齒輪等),其值應(yīng)將圖示值乘以 系系0.70.7。 O O2 2 O3O O1 1 n3 n1 n2 r rF1 F1 =0 =0 r rF2 F2 = -1 = -1 r rF3 F3 = 0 = 0 齒根彎應(yīng)力齒根彎應(yīng)力 循環(huán)特性循環(huán)特性 1.7 N0=31
42、05 105 Z ZW W工作硬化系數(shù),它是用以考慮經(jīng)磨齒的硬齒面小齒輪工作硬化系數(shù),它是用以考慮經(jīng)磨齒的硬齒面小齒輪 與調(diào)質(zhì)鋼大齒輪相嚙合時(shí),對(duì)大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的與調(diào)質(zhì)鋼大齒輪相嚙合時(shí),對(duì)大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的 作用,從而使大齒輪的作用,從而使大齒輪的Hlim Hlim得到提高的系數(shù),大齒輪的 得到提高的系數(shù),大齒輪的Z ZW W 由圖由圖111111查得查得, ,小齒輪的 小齒輪的Z ZW W應(yīng)略去,應(yīng)略去,當(dāng)兩輪均為硬齒面或當(dāng)兩輪均為硬齒面或 軟軟 齒面時(shí),齒面時(shí),Z ZW W=1=1。 二)齒面許用接觸應(yīng)力二)齒面許用接觸應(yīng)力HP WN Hmin Hlim Hp ZZ S 式中
43、:式中:Hlim Hlim 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限;試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限;P229P229圖圖11-1311-13 S Shmin hmin 接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù),接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù), 一般傳動(dòng)取一般傳動(dòng)取S SHmin Hmin=1.0 =1.01.21.2,重要傳動(dòng)取,重要傳動(dòng)取S SHmin Hmin=1.3 =1.31.6;1.6; Z ZN N接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù),一般接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù),一般Z ZN N=1=1,當(dāng)考慮,當(dāng)考慮 齒輪只要求有限壽命時(shí),接觸疲勞許用應(yīng)力可以提高的齒輪只要求有限壽命時(shí),接觸疲勞許用應(yīng)力可以提高的 系數(shù);系數(shù); Z ZN N N N
44、51073108 1.06 109 2106 圖圖5-48 220 1.14 當(dāng)要求按有限壽命計(jì)算時(shí),齒輪的循環(huán)次數(shù)當(dāng)要求按有限壽命計(jì)算時(shí),齒輪的循環(huán)次數(shù)N計(jì)算式為:計(jì)算式為: N = 60 n a t n齒輪轉(zhuǎn)速,齒輪轉(zhuǎn)速,rmin; a齒輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí),輪齒同側(cè)齒面嚙合次數(shù);齒輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí),輪齒同側(cè)齒面嚙合次數(shù); t齒輪總工作時(shí)間,齒輪總工作時(shí)間,h。 一)精度等級(jí)一)精度等級(jí) 國標(biāo)規(guī)定精度等級(jí)為:國標(biāo)規(guī)定精度等級(jí)為:1 1、2 2、312312個(gè)等個(gè)等 級(jí),級(jí),1 1級(jí)為最高級(jí),級(jí)為最高級(jí),1212級(jí)為最低級(jí),常用級(jí)為最低級(jí),常用6 6、7 7、8 8級(jí)。級(jí)。 對(duì)傳動(dòng)影響對(duì)傳動(dòng)影響 精度等
45、級(jí)精度等級(jí),則內(nèi)部動(dòng)載荷,則內(nèi)部動(dòng)載荷、噪、噪 音音、傳動(dòng)平穩(wěn)性、傳動(dòng)平穩(wěn)性,但造價(jià)提高,成本增加,但造價(jià)提高,成本增加 精度選擇精度選擇 一般按工作機(jī)的要求和齒輪的圓周速一般按工作機(jī)的要求和齒輪的圓周速 度確定精度等級(jí)度確定精度等級(jí), , 圓周速度與精度等圓周速度與精度等 級(jí)的關(guān)系見級(jí)的關(guān)系見P236P236表表114114。 齒輪齒輪精度精度 等級(jí)選擇等級(jí)選擇 四設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇四設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 Z Z1 1、m m 選擇選擇 滿足不根切條件:滿足不根切條件:Z Z1 1 Z Z1min 1min(直齒圓柱齒輪 (直齒圓柱齒輪Z Z1min 1min= 17 = 17) 滿足輪齒彎曲強(qiáng)度要求
46、滿足輪齒彎曲強(qiáng)度要求: :對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)m1.5m1.52 mm2 mm 閉式硬齒面齒輪及開式齒輪:閉式硬齒面齒輪及開式齒輪:為保證有較大的模數(shù)為保證有較大的模數(shù)m m, 推薦推薦Z Z1 11717 閉式軟齒面齒輪:閉式軟齒面齒輪:在滿足輪齒彎曲強(qiáng)度條件下,在滿足輪齒彎曲強(qiáng)度條件下,Z Z1 1 盡量選大,推薦取 盡量選大,推薦取 Z Z1 1=24-40=24-40 二)齒數(shù)和模數(shù)二)齒數(shù)和模數(shù) Z Z1 1、m m對(duì)傳對(duì)傳 動(dòng)的影響動(dòng)的影響 在在HP HP FP FP 一定時(shí),齒輪強(qiáng)度 一定時(shí),齒輪強(qiáng)度 H H F F Z1,m 則d1 Z Z1 1 d d1 1一定時(shí)一定時(shí)
47、mm ,平穩(wěn)性,平穩(wěn)性,h ha a,材料,材料 ,抗膠合,抗膠合 ,接觸強(qiáng)度不變,接觸強(qiáng)度不變 但但F F,F(xiàn)P FP一定時(shí),彎曲強(qiáng)度 一定時(shí),彎曲強(qiáng)度 三)齒寬系數(shù)三)齒寬系數(shù)d d d d對(duì)傳對(duì)傳 動(dòng)影響動(dòng)影響 d d T T1 1一定時(shí):一定時(shí):d d1 1,傳動(dòng)尺寸,傳動(dòng)尺寸 d d1 1一定一定 時(shí)時(shí)b b F F,F(xiàn)P FP 一定時(shí),彎曲強(qiáng)度 一定時(shí),彎曲強(qiáng)度 H H,HP HP 一定時(shí),接觸強(qiáng)度 一定時(shí),接觸強(qiáng)度 d d 徑向尺寸(徑向尺寸(d d1 1、 ) 軸向尺寸軸向尺寸,沿齒寬偏載嚴(yán)重,沿齒寬偏載嚴(yán)重 d d選擇:選擇: 根據(jù)齒輪根據(jù)齒輪 相對(duì)于軸相對(duì)于軸 承布置選承布
48、置選 對(duì)稱布置:偏載小,對(duì)稱布置:偏載小,d d,d d =0 =08-18-14 4; 非對(duì)稱布置時(shí):偏載大,非對(duì)稱布置時(shí):偏載大,d d = 0 = 061612 2; 懸臂布置:偏載嚴(yán)重,懸臂布置:偏載嚴(yán)重,d d,d d=0=030304 4 對(duì)稱布置對(duì)稱布置非對(duì)稱布置非對(duì)稱布置懸臂布置懸臂布置 根據(jù)齒面根據(jù)齒面 硬度選硬度選 一對(duì)軟齒面齒輪:一對(duì)軟齒面齒輪:d d 兩輪均為硬齒面齒輪:兩輪均為硬齒面齒輪:d d,d d值相應(yīng)減小值相應(yīng)減小5050 根據(jù)使用根據(jù)使用 條件選條件選 減速器齒輪:齒輪數(shù)目少,軸向尺寸要求不減速器齒輪:齒輪數(shù)目少,軸向尺寸要求不 嚴(yán),嚴(yán),d d 變速箱齒輪:
49、齒輪數(shù)目多,軸向尺寸不過變速箱齒輪:齒輪數(shù)目多,軸向尺寸不過 大,大,d d,d d0.20.2 四)齒數(shù)比四)齒數(shù)比u u 小輪齒數(shù) 大輪齒數(shù) 1 2 Z Z u 齒數(shù)比齒數(shù)比u u u u與傳動(dòng)比與傳動(dòng)比i i的區(qū)別的區(qū)別 主動(dòng)輪齒數(shù) 從動(dòng)輪齒數(shù) 1 2 2 1 Z Z n n i 減速傳動(dòng) u = i 增速傳動(dòng) u = 1/i uu則大小齒輪的尺寸相差懸殊大,傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸大。則大小齒輪的尺寸相差懸殊大,傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸大。 u u 的選擇的選擇 直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪 u5 u5; 斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪 u6-7 u6-7; 開式傳動(dòng)或手動(dòng)傳動(dòng)齒輪開式傳動(dòng)或手動(dòng)傳動(dòng)齒輪uu
50、可取到可取到812 812 。 本章內(nèi)容小結(jié)本章內(nèi)容小結(jié) 1 1齒輪傳動(dòng)失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則、材料選擇;齒輪傳動(dòng)失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則、材料選擇; 2 2齒輪傳動(dòng)受力分析齒輪傳動(dòng)受力分析重點(diǎn)重點(diǎn) 直齒圓直齒圓 柱齒輪柱齒輪 圓周力圓周力F Ft t 徑向力徑向力Fr Fr1 Fr2 Ft2 Ft1 n1 n2 各力各力 方向方向 判定判定 圓周圓周 力力F Ft t 主動(dòng)輪主動(dòng)輪受阻力受阻力 ,F(xiàn) Ft1 t1與力作用點(diǎn)線 與力作用點(diǎn)線 速度的方向相反;速度的方向相反; 從動(dòng)輪從動(dòng)輪受驅(qū)受驅(qū) 動(dòng)力,動(dòng)力,F(xiàn) Ft2 t2與力作 與力作 用點(diǎn)線速度的方用點(diǎn)線速度的方 向相同向相同 徑向力徑向力F Fr
51、 r 分別指向各分別指向各 自的輪心自的輪心F Ft1 t1 = = - F- Ft2 t2 F Fr1 r1 = = - F- Fr2 r2 4 4齒輪齒輪強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算 3.3.齒輪傳動(dòng)的齒輪傳動(dòng)的參數(shù)選擇參數(shù)選擇重點(diǎn)重點(diǎn) 齒數(shù)齒數(shù)Z1 閉式軟齒面齒輪閉式軟齒面齒輪Z1=24 40 閉式硬齒面齒輪閉式硬齒面齒輪Z1 17 開式齒輪開式齒輪 Z1 17 模數(shù)模數(shù)m 在滿足齒根彎曲強(qiáng)度要求的前提下,盡可能取小些,對(duì)于在滿足齒根彎曲強(qiáng)度要求的前提下,盡可能取小些,對(duì)于 動(dòng)力傳動(dòng)齒輪必須使動(dòng)力傳動(dòng)齒輪必須使m 1.5 mm。 Z2=i Z1圓整為整數(shù)圓整為整數(shù) 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) 1 d b d
52、KWN5 1 min/960 1 rn 例2 試設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)減速器的高速級(jí)齒輪傳動(dòng)已知 小齒輪轉(zhuǎn)速 齒數(shù)比u=4.8。該機(jī)器每日工作兩班, 每班小時(shí),工作壽命為年,每年工作天。帶式運(yùn)輸 機(jī)工作平穩(wěn),轉(zhuǎn)向不變。 解: 1.選擇齒輪類型、精度等級(jí)、齒輪材料、熱處理和齒數(shù) 1) 按圖示傳動(dòng)方案,可選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng). 2) 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器, 速度不高,齒輪選用級(jí) 精度即可。 所設(shè)計(jì)的齒輪無特殊要求,可選用制造方便且價(jià)格便宜的材料 。取小齒輪材料為號(hào)鋼(調(diào)質(zhì)處理),硬度 (中間值);大齒輪材料為號(hào)鋼(正火處理) ,硬度為(中間值),小齒輪硬度 與大齒輪硬度差(要求硬度差 )選擇合理。 n1
53、,大齒輪齒數(shù)2uz1=4.824=115 此齒輪傳動(dòng)為閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)(350HBS),因此應(yīng) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì),然后校校齒根彎曲疲勞強(qiáng)度, 最后作齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.計(jì)算準(zhǔn)則 4)選取小齒輪齒數(shù) 3) 齒輪材料和熱處理 3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) n設(shè)計(jì)公式為(11-17)(P236) 1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 因?yàn)閮奢喚鶠殇撝戚啠?12ZE=21260故上述公式為(P236) 3 1 2 1 1112 u uKTZ d dPH E 3 1 2 1 1 21260 u uKT d dPH mN n N T8.49 960 5 95509550 1 1 1 d d d 求小齒輪轉(zhuǎn)
54、矩 n 因?yàn)辇X面硬度為的軟齒面,齒輪相對(duì)于軸承為 n非對(duì)稱布置,則 =0.61.2,取中間值 =0.8. 選取 (p237) 求載荷系數(shù)(p220) KAKVKK n求許用接觸應(yīng)力 aWN H H HP MPZZ S min lim 由公式(117)(227) =11.251.151.1=1.58 8 10 2 . 1 min H S aH MP580 1lim MPa H 540 2lim n由圖11-13b,按Z1硬度中間值236HBS,查圖得接觸疲勞極限 n按Z2硬度190HBS,查圖得 n取最小安全系數(shù) 齒輪循環(huán)次數(shù) N1=60nat=609601(2830015)=41.4 N2=N
55、1/u=41.4 /4.8=8.62 8 10 8 10 1 21 NN ZZ 1 W Z aWN H H HPHP MPZZ S 450 2 . 1 540 min 2lim 2 n求齒輪壽命系數(shù) 由230圖11-15,查得 求工作硬化系數(shù) 因?yàn)閮升X輪均為軟齒面(P227),故 n計(jì)算較小的許用接觸應(yīng)力 mm u uKT d dHP 93.59 8 . 48 . 0 18 . 458. 18 .49 ) 450 21260 ( 121260 3 2 3 1 2 1 2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 試算d1 n計(jì)算模數(shù) nm=d1/Z1=59.93/24=2.497 mm n取模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值(P85), m=2
56、.5 mm 按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)計(jì)算實(shí)際的分度圓直徑 d1=Z1 m=242.5=60 mm d2=Z2 m=1152.5=287.5 mm 計(jì)算中心距 a=(d1+d2)/2=(60+287.5)/2=173.75 mm 1 d d FPFSF Y zbm KT 1 2 1 2000 23.4 1 FS Y4 2 FS Y 計(jì)算齒輪工作寬度b b= =0.860=48 mm n圓整該數(shù)值,并取b=B2=50 mm B1=55 mm n3. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 n由X1=0 Z1=24 , X2=0 Z2=115查圖11-18得復(fù)合齒形系數(shù) aN F STF FP MPY S Y min lim aF
57、F MPMP210225 2lim1lim 1234.12 min PSY FST 1 14111062.8104 .41 21 8 2 8 1 NN YY 得由圖NN 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 n按小齒輪調(diào)質(zhì)硬度中間值236HBS,大齒輪正火硬度 n中間值190HBS,查圖11-12(P228)得 已知 齒根彎曲強(qiáng)度足夠 MPaMPa 大齒齒輪齒根彎曲應(yīng)力 應(yīng)校核大齒輪 YY YY MPa MPa則: FPF FP FS FP FS FP FS FP FS FP FP 3009 .834 245 . 250 58. 18 .492000 0133. 0 300 4 0131. 0 321 23. 4
58、 300 4 . 1 2210 321 4 . 1 2225 2 2 1 1 2 2 2 2 1 1 2 1 一一當(dāng)量齒輪當(dāng)量齒輪 與斜齒輪法向齒形相當(dāng)?shù)募傧胫迸c斜齒輪法向齒形相當(dāng)?shù)募傧胫饼X齒圓柱齒輪圓柱齒輪 b a c d n n c 當(dāng)量齒輪,當(dāng)量齒輪, 模數(shù)模數(shù)mn, 齒數(shù)齒數(shù)zv. 斜齒輪的當(dāng)量齒輪斜齒輪的當(dāng)量齒輪 a=d/2COS b=d/2 11-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn) 2 =mnzv zv= = = d mncos2 2 mn mtz mncos2 (d/2cos )2 d/2 d 2cos2 = = = a2 b 二. 當(dāng)量齒數(shù)當(dāng)量齒數(shù)
59、zv當(dāng)量齒輪的齒數(shù)當(dāng)量齒輪的齒數(shù) zv= z cos3 b a c d n n c 當(dāng)量齒輪,當(dāng)量齒輪, 齒數(shù)齒數(shù)zv. 斜齒輪加工時(shí)的不根切的最小齒數(shù):斜齒輪加工時(shí)的不根切的最小齒數(shù):z zmin min = z = zV min V min cos cos3 3= 17 cos17 cos3 31717。 三、斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn) 存在螺旋角存在螺旋角,嚙合時(shí)接觸線是傾斜的,重合度大,傳,嚙合時(shí)接觸線是傾斜的,重合度大,傳 動(dòng)平穩(wěn),有利于提高接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。動(dòng)平穩(wěn),有利于提高接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。 Fr1 n Fn Ft1 Fa1 F T1 n1 O O1
60、 1 O O1 1 徑向力徑向力F Fr1 r1 法向力法向力F Fn n 分解為分解為 切切 向力向力 F 圓周力圓周力F Ft1 t1 軸向力軸向力F Fa1 1 各力各力 的大的大 小小 1 1 2000 1 d T t F cos n tan FF tr11 tanFF ta11 n coscos F F t n 1 四四斜齒圓柱齒輪的受力分析斜齒圓柱齒輪的受力分析 O O2 2 O O2 2 O O1 1O O1 1 n2 n1 各力各力 方向方向 判定判定 圓周圓周 力力F Ft t 主動(dòng)輪主動(dòng)輪受阻力,受阻力,F(xiàn) Ft1 t1與 與 力作用點(diǎn)線速度的方向相反;力作用點(diǎn)線速度的方向
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 無機(jī)顏料制造考核試卷
- 樂器聲音的數(shù)字化處理與優(yōu)化考核試卷
- 木樓梯的聲學(xué)性能改善措施考核試卷
- 勞動(dòng)法律法規(guī)解讀考核試卷
- 固體廢物處理與環(huán)??萍紕?chuàng)新考核試卷
- 體育會(huì)展新媒體運(yùn)營與粉絲經(jīng)濟(jì)考核試卷
- 體育經(jīng)紀(jì)公司體育場館運(yùn)營與管理策略考核試卷
- 房屋改建施工合同范本
- 簡易土建勞務(wù)合同范本
- 俱樂部合同范本模板
- 護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)期末試卷及答案
- IMS攪拌樁施工方案
- 我的家鄉(xiāng)廣西南寧宣傳簡介
- 變廢為寶-小學(xué)科學(xué)高段活動(dòng)案例
- 四川省政府采購專家考試試題
- 證明無親子關(guān)系證明模板
- 消防工程擬投入主要施工設(shè)備機(jī)具表
- 4年級(jí)寫景類文章閱讀課件
- 《戰(zhàn)國策》教學(xué)講解課件
- 北師大版七年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)全冊(cè)課件【完整版】
- 小動(dòng)物樂陶陶(課件)(共9張PPT)-人教版勞動(dòng)二年級(jí)下冊(cè)
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論