第03章齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)ppt課件

1、機(jī)械設(shè)計(jì) 3-1 齒輪傳動(dòng)概述機(jī)械設(shè)計(jì) 3-1 齒輪傳動(dòng)概述機(jī)械設(shè)計(jì) 3-1 齒輪傳動(dòng)概述機(jī)械設(shè)計(jì) 3-1 齒輪傳動(dòng)概述機(jī)械設(shè)計(jì)3-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則疲勞折斷是閉疲勞折斷是閉式硬齒面的主式硬齒面的主要失效形式！要失效形式！機(jī)械設(shè)計(jì)3-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則機(jī)械設(shè)計(jì)3-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則機(jī)械設(shè)計(jì)3-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則機(jī)械設(shè)計(jì)3-2 齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則機(jī)械設(shè)計(jì)3-3 齒輪材料、熱處理及精度如何選材？如何選材？機(jī)械設(shè)計(jì)3-3 齒輪材料、熱處理及精度機(jī)械設(shè)計(jì)3-3 齒輪材料、熱處理及精度機(jī)械設(shè)計(jì)3-3 齒輪材料、熱處理及精度機(jī)械設(shè)計(jì)齒輪副的

2、側(cè)隙：齒輪副的側(cè)隙：3-3 齒輪材料、熱處理及精度機(jī)械設(shè)計(jì)Fn1Fn2Fn1Ft1Fr1在節(jié)點(diǎn)C處進(jìn)行分解設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，力集中作用設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，力集中作用在齒寬中點(diǎn)，忽略摩擦力在齒寬中點(diǎn)，忽略摩擦力cbaFn1 Fr1 T1Pd1Ft1 3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)1t112TFd 將主動(dòng)輪的將主動(dòng)輪的Fn在節(jié)點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)C處進(jìn)行分解：處進(jìn)行分解： r1t1tan FF t1ncosFF 61119.55 10 N mmPTn112 cosTd Fn1Ft1Fr1t2F r2F 222Td 3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)圓周力圓周力Ft：徑

3、向力徑向力Fr：Ft1Ft2Fr1Fr23-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)n2n1Fr1Ft1Ft2n1n2Fr2Ft2Ft112Fr2Fr1主視圖主視圖左視圖左視圖注意：注意：1、力的作用點(diǎn)、力的作用點(diǎn)2、下標(biāo)、下標(biāo)3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)名義載荷：名義載荷：t1ncosFFncnFKFK：載荷系數(shù)：載荷系數(shù) 計(jì)算載荷：計(jì)算載荷：載荷系數(shù)：載荷系數(shù)：KKAKvKaKb原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)工作機(jī)械的載荷特性工作機(jī)械的載荷特性均均 勻勻中等沖擊中等沖擊較大沖擊較大沖擊電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)1.0 1.21.2 1.61.6 1.8多缸內(nèi)燃機(jī)多缸內(nèi)燃機(jī)1.2 1.61.6 1.81.9 2

4、.1單缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)1.6 1.81.8 2.02.2 2.43-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)考慮齒輪副本身的嚙合誤差，如考慮齒輪副本身的嚙合誤差，如制造誤差造成兩基節(jié)不等，齒形制造誤差造成兩基節(jié)不等，齒形誤差，輪齒變形等誤差，輪齒變形等直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪 ： Kv 1.05 1.4斜齒圓柱齒輪：斜齒圓柱齒輪： Kv 1.02 1.2考慮制造誤差及輪齒彈性變形，對(duì)于同時(shí)參與嚙合的兩對(duì)輪齒考慮制造誤差及輪齒彈性變形，對(duì)于同時(shí)參與嚙合的兩對(duì)輪齒 Ka =11.2Ka =11.4精度高取小值，精度高取小值，反之取大值反之取大值斜齒圓柱齒輪：斜齒圓柱齒輪：直齒圓柱齒輪：直齒圓柱齒輪

5、：3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)考慮齒輪非對(duì)稱布置、軸的變形考慮齒輪非對(duì)稱布置、軸的變形 3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算齒輪隨之偏斜，引起偏載齒輪隨之偏斜，引起偏載不對(duì)稱布置時(shí)，靠近軸承一側(cè)受載大不對(duì)稱布置時(shí)，靠近軸承一側(cè)受載大懸臂布置時(shí)，偏載更嚴(yán)重懸臂布置時(shí)，偏載更嚴(yán)重靠近轉(zhuǎn)矩輸入端的齒側(cè)變形大，故受載大靠近轉(zhuǎn)矩輸入端的齒側(cè)變形大，故受載大若齒輪靠近轉(zhuǎn)矩輸入端布置，若齒輪靠近轉(zhuǎn)矩輸入端布置，偏載嚴(yán)重偏載嚴(yán)重若齒輪遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端布置，若齒輪遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端布置，偏載減小偏載減小機(jī)械設(shè)計(jì)3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算齒輪越寬、硬度越大，

6、越容易產(chǎn)生偏載齒輪越寬、硬度越大，越容易產(chǎn)生偏載軟齒面軟齒面 取取 K 1.01.2硬齒面硬齒面 取取 K 1.11.35齒寬較小、對(duì)稱布置、軸剛度大齒寬較小、對(duì)稱布置、軸剛度大 K 取偏小值取偏小值沿齒寬方向修形或做成鼓形齒，可減沿齒寬方向修形或做成鼓形齒，可減小偏載小偏載機(jī)械設(shè)計(jì)為使齒輪不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)保證為使齒輪不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)保證HHP最大接最大接觸應(yīng)力觸應(yīng)力許用接許用接觸應(yīng)力觸應(yīng)力nH221212111()FLEE 21211nEFZb 1、2 兩圓柱體材料的泊松比兩圓柱體材料的泊松比E1、E2 兩圓柱體材料的彈性模兩圓柱體材料的彈性模量量“+” 號(hào)用于外接觸，號(hào)用于外接觸， “

7、” 號(hào)用于內(nèi)接觸號(hào)用于內(nèi)接觸3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)13-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)dCN sin2111 dCN sin2222 ddzzu1212 dd coscos11 udu tancos) 1( 2111211221 3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 bFZnEH 機(jī)械設(shè)計(jì)nncKFF cos211dKT 2ZbL nEHFZb ubduKTZZ2112E) 1(2tancos2 MPa)1(2211HEubduKTZZZ 3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)1HEH212(1)KT uZ Z Zbd u節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)圖節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)圖3-11）材料

8、系數(shù)材料系數(shù)MPa（表（表3-2）一對(duì)相嚙合的大一對(duì)相嚙合的大小兩輪，其接觸小兩輪，其接觸應(yīng)力一樣嗎？應(yīng)力一樣嗎？重合度系數(shù)重合度系數(shù)3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 bFZnEH 機(jī)械設(shè)計(jì)HlimHPHminNZS3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)natN60 主動(dòng)主動(dòng) 主動(dòng)主動(dòng) 3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)MPa)1(2HP211HEH ubduKTZZZ2HE131HPd21()mmZ Z ZKT udu 1ddb 3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)d 越大，越大， 接觸強(qiáng)度接觸強(qiáng)度 越小越小, (Fn (Fn 減小減小; ;齒廓平直齒廓平直) ) 齒寬系

9、數(shù)根據(jù)具體情況選取齒寬系數(shù)根據(jù)具體情況選取MPa) 1(2HP211HEH ubduKTZZZ3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)2HE131HPd21()mmZ Z ZKT udu 3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)HlimHPHminNZS HP211HEH) 1(2 ubduKTZZZb1=b2b1b23-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)FFPFn（動(dòng)畫）（動(dòng)畫）300MNSFBD SF bE3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)FnFnFncosaFFnsinaFFF F F t t3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算E機(jī)械設(shè)計(jì)WMF nFFcosFhWF1FF2

10、12coscos/6KThdbSmSF1F2126 coscosKTbd mFnFncosaF F FSFhFmhFF1216cos2cosmKTbdm1Fa12KTYbd mYFa SF b3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)FFa26 coscosY3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)考慮切應(yīng)力、壓應(yīng)力及過(guò)渡圓角處應(yīng)力集中的影響，引入應(yīng)考慮切應(yīng)力、壓應(yīng)力及過(guò)渡圓角處應(yīng)力集中的影響，引入應(yīng)力修正系數(shù)力修正系數(shù)YSa圖圖3-15）3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算saY機(jī)械設(shè)計(jì)1FFaSa12 MPaKTY Y Ybd m Y 0.650.

11、853-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算1F1Fa1 Sa112KTY Y Ybd m1F2Fa2 Sa212KTYYYbd mF1F2Fa1Fa2YY z1 z2Sa1Sa2YYFa1 Sa1Fa2Sa2Y YYY機(jī)械設(shè)計(jì)FlimSTFPFminNYYS一對(duì)相嚙合一對(duì)相嚙合的大小兩輪，的大小兩輪，其彎曲強(qiáng)度其彎曲強(qiáng)度是否一樣？是否一樣？FP1FP2Fa1Sa1Fa2Sa2FP1FP2YYYY F1F23-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)1F1Fa1Sa112KTYYbd m 1FaSa321FP2(mm)dKT YY Ymz 11F2Fa2Sa2Fa2Sa2FP2321d122 (MPa

12、)KTKTYYYYYbd mm z 取兩者中的取兩者中的大值代入大值代入1Fa1Sa132d12KTYYYm z FP1 (MPa) 向上圓整向上圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn)值3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)MPa2FPSaFad2131F YYYzmKT3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算FP1Sa1Fa1 YYFP2Sa2Fa2 YY機(jī)械設(shè)計(jì)齒數(shù)齒數(shù) z1 的選的選取取分度圓直徑分度圓直徑 d 一定時(shí)即一定時(shí)即 a、 i 不變）：不變）：FF F 平穩(wěn)平穩(wěn) h 切削量少，省工省時(shí)切削量少，省工省時(shí)原則：在保證齒根彎原則：在保證齒根彎曲強(qiáng)度的前提下，選曲強(qiáng)度的前提下，選取盡可能多的齒數(shù)。取盡可

13、能多的齒數(shù)。3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)MPa2FPSaFa11F YYYbmdKT3-4 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)mn1=mn2n1n2n1n2b1b2b1b23-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)112dTttanFbntancostFbFnFrFtFfb btnncoscosFFb一般齒輪：一般齒輪： b =10 25人字齒輪：人字齒輪：b =25 40b bFann3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)力的方向：力的方向： Ft1Fa1主動(dòng)輪主動(dòng)輪3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)n1n2FF r1r2F

14、F a1a2FF t1t2FF 例：例：n1n2123-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算Fa2Fa1Ft1Ft2Fr2Fr1n2n1Fa1Fa2Ft1Ft2Fr2Fr1機(jī)械設(shè)計(jì)3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算b b 212cos2dba b b211cosddv b b311cosTTv b bcosbbv uzzzzuvvv 1212機(jī)械設(shè)計(jì)1HEH212(1)KT uZ Z Zbd u1HEH212(1)KT uZ Z Z Zbd ucosZ 0.75 0.88Z 11cosnm zdbttbHZ b btancoscos22 3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)1HEHHP1HP2

15、2121min,(MPa)KT uZ Z Z ZbduHE2131HPd21()(mm)Z Z Z ZKT uduHP1HP2min,d1b d3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)式：mm)(12)ZZZZ(312EH1uuKTddHP add 221b bcosnzmd 3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)1FFaSa1n2(MPa)KTY Y Y Ybd m0.65 0.85Y 0.85 0.92Y 3v/cos zz3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)1F1Fa1 Sa1 FP11n2(MPa)KTY Y YYbd m21FaSa3n2d 1FP2cos (

16、mm)KTYYY Ymz1F2Fa2 Sa2FP21n2(MPa)KTY Y YYbd m大值代入大值代入3-5 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)3-6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)2211;mzdmzd uu 21tan;/1tan 2115 . 0udR Rb/R 1Rm1)5 . 01(dd mm)5 . 01(Rm 3-6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)11m1vcos dd 22m2vcos dd 111vcos zz 222vcos zz 221121v2vvcoscosuzzzzu 111v1tv1cos2 TdFT 3-6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)FnFt

17、FrFfFant1cosFF1m12T dt11tansinFt11tancosFt1t2FF r1a2FF a1r2FF Ff3-6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì) Ft2 = Ft1 ； Fr2= Fa1； Fa2= Fr1n2Fr2Fa2Fr1Ft1Fa1n1Ft23-6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)1HHEHP23RR140.85(10.5)KTZ Zd u2HE1312HPRR4()0.85(10.5)Z ZKTdu取有效齒寬取有效齒寬beH0.85b3-6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)討論：討論：初選初選 z1計(jì)算計(jì)算 m=d1/z1，并向上取標(biāo)準(zhǔn)，并向上取標(biāo)準(zhǔn)值值

18、計(jì)算計(jì)算 d1= mz1、z2、d2、u 等等2115.0udR R 不能圓整！不能圓整！mm)5 . 01 (85. 0432RR12HPHE1uKTZZd 設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)式： 小錐齒輪大端分度圓直徑小錐齒輪大端分度圓直徑3-6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪：11FFaSa32d2KTY Y Ym z1FFaSaFP232214(10.5)1RRKTY Ym zu1FaSa3222FP14(10.5)1RRKTY Ymzuv/coszz大值代入忽略重合度的影響，代入當(dāng)量齒輪參數(shù)，由忽略重合度的影響，代入當(dāng)量齒輪參數(shù)，由3-6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)設(shè)

19、計(jì)：(由齒頂圓直徑?jīng)Q定)機(jī)械設(shè)計(jì) 3-7 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)毛坯是鍛造3-7 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)毛坯是鍛造3-7 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)毛坯是鑄造材料為鑄鐵或鑄鋼3-7 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)軟齒面硬度軟齒面硬度350HBS350HBS，硬齒面硬度，硬齒面硬度350HBS 350HBS 或或38HRC38HRC載荷大?。褐剌d、輕載載荷大?。褐剌d、輕載工作環(huán)境：閉式、開式工作環(huán)境：閉式、開式3-8 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇機(jī)械設(shè)計(jì)3-8 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇機(jī)械設(shè)計(jì)3-8 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇機(jī)械設(shè)計(jì)3-8 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇機(jī)械設(shè)計(jì)1115kW970r/min4Pnu3-8 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)選擇機(jī)械設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪1、選擇材料和熱處理方式2、計(jì)算許用接觸應(yīng)力、許用彎曲應(yīng)力3、初選：z1、z2 、 yd，查取K、 ZE、ZH閉式齒輪？3、初選：z1、z2 、yd ，查取K、 YFa、YSa2HE131HPd21()Z Z ZKT uduFaSa13