齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述.ppt

1、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)培訓(xùn),參考書(shū)目 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）. 北京：高等教育出版社，2001、6 黃平，朱文堅(jiān).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003、4 黃華梁，彭文生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第三版）.北京：高等教育出版社 姜洪源.機(jī)械設(shè)計(jì)試題精選與答題技巧.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003、12 2004、6,齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)培訓(xùn),第一部分：齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述 2004、6,上午10時(shí)1分,3,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)，也是歷史上應(yīng)用最早的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一。 自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，齒輪技術(shù)迅速發(fā)展，尤其是近40年來(lái)齒輪技術(shù)在各個(gè)方面都有了很大的發(fā)

2、展。,上午10時(shí)1分,4,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,目前的齒輪傳動(dòng)： 傳遞功率可達(dá)：125000KW 圓周速度可達(dá)：300m/s 轉(zhuǎn)速可達(dá)：105r/min 重載齒輪的壽命可達(dá)30年以上,目前齒輪減速箱： 傳動(dòng)比可達(dá)：38851677 效率可達(dá)：0.995 箱內(nèi)溫度可達(dá)：538,上午10時(shí)1分,5,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,在齒輪大小尺寸方面： 分度圓直徑可從不到50m到幾十米，甚至可達(dá)百米以上 齒輪模數(shù)從0.04mm直到100mm 齒輪齒數(shù)從特殊的齒數(shù)1或2直至可達(dá)數(shù)千齒,上午10時(shí)1分,6,我國(guó)漢代發(fā)明的指南車應(yīng)用的齒輪： 用木料制造或者金屬鑄成的 只能傳遞軸間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不能保證傳動(dòng)的平衡性 承載

3、能力也很小,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時(shí)1分,7,隨著生產(chǎn)的發(fā)展，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平衡性受到重視。 在1674年丹麥天文學(xué)家羅默提出外擺線作為齒廓，以便得到運(yùn)轉(zhuǎn)平衡的齒輪： 加工困難 對(duì)中心距誤差十分敏感 現(xiàn)在也僅用于特殊機(jī)械行業(yè)，如表業(yè)和泵業(yè)中,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時(shí)1分,8,1765年瑞士數(shù)學(xué)家歐拉建議采用以漸開(kāi)線作為齒廓的曲線 這是目前絕大部分機(jī)械所采用的齒廓 漸開(kāi)線作為齒廓具有許多優(yōu)點(diǎn)（將在后續(xù)課程中詳細(xì)闡述） 缺點(diǎn)：重載方面其承載能力受齒輪機(jī)構(gòu)尺寸限制和接觸形式影響，很難大幅度提高。,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時(shí)1分,9,19

4、23年美國(guó)懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪，1955年前蘇聯(lián)諾維科夫?qū)A弧齒廓進(jìn)行了深入研究，之后圓弧齒廓得以生產(chǎn)應(yīng)用： 在高速重載方面有很大提高 圓弧齒廓齒輪彎曲強(qiáng)度不高，且須做成斜齒輪。,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時(shí)1分,10,一種新的齒形邏輯齒輪是由日本學(xué)者小守勉提出 齒形不是象漸開(kāi)線齒輪的齒形那樣由單一的曲線構(gòu)成,而是由許多不同的微段曲線連接而成的 采用對(duì)稱的凸凹嚙合形式,克服了漸開(kāi)線的凸凹嚙合形成而導(dǎo)致齒輪表面耐久性差,承載力低,在許多機(jī)構(gòu)中應(yīng)用受到一定限制這一缺陷 而且微段曲線的接合在嚙合時(shí)的相對(duì)曲率為零,基本上實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦,大大增加齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度,一、

5、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時(shí)1分,11,行星齒輪傳動(dòng)是近幾十年發(fā)展起來(lái)的新型傳動(dòng)型式 重量輕 體積小,結(jié)構(gòu)緊湊 傳動(dòng)比范圍大 承載能力高，效率高 輸入輸出的同軸性對(duì)于改進(jìn)產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)布局,節(jié)省占地面積有顯著的優(yōu)越性,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,2、行星齒輪傳動(dòng),上午10時(shí)1分,12,重慶鋼鐵設(shè)計(jì)院成功研制出三環(huán)減速器及單(雙)環(huán)減速器。 少齒差活齒傳動(dòng)早在30 年代就有人提出構(gòu)想，直到60 年代美、英、日等國(guó)家先后進(jìn)行了制造應(yīng)用。我國(guó)是70 年代起步研究的， 80年代已有很大進(jìn)展。,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,2、行星齒輪傳動(dòng),諧波齒輪、活齒少齒差傳動(dòng),擺線針輪等為代表的各種新型的行星齒

6、輪機(jī)構(gòu),近年來(lái)很有發(fā)展前途。,我國(guó)著名機(jī)械學(xué)家朱景梓教授在1956 年提出雙曲柄輸入式少齒差的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。,上午10時(shí)1分,13,節(jié)能、節(jié)材、傳遞動(dòng)力大 能滿足各種機(jī)械與機(jī)構(gòu)變速運(yùn)動(dòng)理想的動(dòng)力 廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車船舶、輕重工業(yè)機(jī)械、儀器儀表等變速運(yùn)動(dòng)裝置 能產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,3、非圓齒輪傳動(dòng),非圓齒輪技術(shù)的設(shè)想30 年代由德國(guó)一位械專家提出,這項(xiàng)高科技一直成為世界機(jī)械學(xué)家研究攻關(guān)的熱點(diǎn)。,上午10時(shí)1分,14,其設(shè)計(jì)和制造比較困難，半個(gè)世紀(jì)以來(lái)未能得到廣泛應(yīng)用。 隨著計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，CAD & CAM技術(shù)使非圓齒輪的設(shè)計(jì)和加工變得容易，非圓齒輪的實(shí)際應(yīng)

7、用也日益增多。,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,3、非圓齒輪傳動(dòng),上午10時(shí)1分,15,機(jī)械設(shè)備向高速度、大功率、高精度方向的發(fā)展 對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能、使用壽命、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面提出了新的更高的要求 促進(jìn)了對(duì)齒輪嚙合的原理、新的結(jié)構(gòu)、新的齒形及其新的傳動(dòng)型式等領(lǐng)域的研究。,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,4、齒輪傳動(dòng)發(fā)展方向,上午10時(shí)1分,16,由于地球環(huán)境問(wèn)題,工業(yè)形態(tài)不得不改變,微形機(jī)械已越來(lái)越受到人們的關(guān)注。 微型機(jī)械是指能夠進(jìn)行微細(xì)作業(yè),或者在狹小空間中作業(yè)的,具有高級(jí)功能的微型機(jī)器或微型機(jī)器人。 美國(guó)威斯康星麥迪遜大學(xué)電子工程學(xué)教授的研究小組第一個(gè)研制出一系列直徑為50200m,高200500m的鎳質(zhì)

8、齒輪,這些齒輪連在一起形成輪系。,一、齒輪傳動(dòng)發(fā)展概述,4、齒輪傳動(dòng)發(fā)展方向,上午10時(shí)1分,17,End of this chapter,Thank You!,上午10時(shí)1分,18,三、滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：,在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時(shí)，軸承在許多應(yīng)用場(chǎng)合，常常同時(shí)承受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa； 這時(shí)，必須把實(shí)際載荷換算為與確定基本額動(dòng)定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷，用字母P表示。 對(duì)于以承受徑向載荷為主的軸承，稱為徑向當(dāng)量動(dòng)載荷，用Pr表示； 對(duì)于以承受軸向載荷為主的軸承，稱為軸向當(dāng)量動(dòng)載荷，用Pa表示.,當(dāng)量動(dòng)載荷P的一般計(jì)算公式： P=XFr+YFa 式中：X，Y分別為徑向，軸向載荷

9、系數(shù)： 其值見(jiàn)表1612，P260. 對(duì)于只能承受純徑向載荷R的軸承：P=Fr. 對(duì)于只能承受純軸向載荷A的軸承：P=Fa,見(jiàn)課件機(jī)械設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)壽命計(jì)算,上午10時(shí)1分,19,工作過(guò)程中要產(chǎn)生內(nèi)部的軸向力，為了保證這類軸承正常工作，通常是成對(duì)使用的。安裝方式：分為反裝和正裝，如圖168和圖16-9，P261所示。,徑向載荷即為由外界作用到軸上的徑向力Fr在各軸承上產(chǎn)生的徑向載荷； 軸向載荷Fa并不完全由外界軸向作用力FA產(chǎn)生的，而是應(yīng)該根據(jù)整個(gè)軸上的軸向載荷（包括徑向載荷Fr產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力F/）之間的平衡條件得出。,四、角接觸向心軸承軸向載荷的計(jì)算,見(jiàn)課件機(jī)械設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)壽命計(jì)算,上午10

10、時(shí)1分,20,四、角接觸向心軸承軸向載荷的計(jì)算,圖所示為一成對(duì)安裝的角接觸軸承（可以是圓錐滾子軸承），F(xiàn)R及FA分別為作用于軸上的徑向外負(fù)荷及軸向外負(fù)荷。兩軸承所受的徑向負(fù)荷分別為Fr1及Fr2，相應(yīng)的內(nèi)部軸向力為F/1及F/2。,取軸與其相配合的軸承內(nèi)圈為分離體，當(dāng)達(dá)到軸向平衡時(shí)，應(yīng)滿足： F/2+FA= F/1,見(jiàn)課件機(jī)械設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)壽命計(jì)算,上午10時(shí)1分,21,四、角接觸向心軸承軸向載荷的計(jì)算,如果F/2+FA F/1，如圖所示，則軸有右移的趨勢(shì)，此時(shí)軸承2被“放松”，軸承1被“壓緊”。但實(shí)際上軸并沒(méi)有移動(dòng)。為保持軸的平衡，在軸承1的外圈上必有一平衡力Fb1作用。因此，根據(jù)力的平衡關(guān)系

11、，作用在軸承1的外圈上的力應(yīng)是F/1+ Fb1，且有 F/2+FA= F/1+Fb1 故 Fb1= F/2+FA-F/1,作用在軸承1上的總的軸向力Fa1 為： Fa1=F/1+Fb1=F/2+FA （16-7） 作用在軸承2上的軸向力Fa2為（即軸承2只受其自身的內(nèi)部軸向力）： Fa2= F/2 （16-7）,見(jiàn)課件機(jī)械設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)壽命計(jì)算,Fb1,上午10時(shí)1分,22,四、角接觸向心軸承軸向載荷的計(jì)算,同樣的分析，得作用在軸承1及軸承2上的軸向力分別為 Fa1 = F/1 （16-8） Fa2= F/1 -FA （16-8）,見(jiàn)課件機(jī)械設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)壽命計(jì)算,如果F/2+FA F/1 （見(jiàn)圖），此時(shí)軸有左移的趨勢(shì)， 軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”。 為了保持軸的平衡，在軸承2的外圈上必有一個(gè)平衡力Fb2作用，作與上述相同的分析。,Fb2,上午10時(shí)1分,23,綜上可知，計(jì)算角接觸球軸承和圓錐滾子軸承所 受軸向力的方法可歸結(jié)為：,1）確定軸承內(nèi)部軸向力F/1、F/2的方向和大??； 2