齿轮传动优秀 (2)精选PPT.ppt

齿轮传动第1页，此课件共43页哦119 齿轮的构造齿轮的构造1110 齿轮传动的润滑和效率齿轮传动的润滑和效率116 直齿圆柱齿轮传动的直齿圆柱齿轮传动的 轮齿弯曲强度计算轮齿弯曲强度计算115 直齿圆柱齿轮传动的直齿圆柱齿轮传动的 齿面接触强度计算齿面接触强度计算第2页，此课件共43页哦本章要求本章要求掌握齿轮的失效形式、形成的机理及措施。掌握齿轮的失效形式、形成的机理及措施。掌握齿轮的强度计算。掌握齿轮的强度计算。掌握齿轮的受力分析及计算。掌握齿轮的受力分析及计算。第3页，此课件共43页哦111 齿轮的失效形式齿轮的失效形式1.1.齿面点蚀齿面点蚀 2 2轮齿折断轮齿折断 3 3齿面磨损齿面磨损 4.4.齿面胶合齿面胶合5.齿面塑形变形齿面塑形变形第4页，此课件共43页哦 齿轮轮齿的失效形式齿轮轮齿的失效形式(P159)轮齿的轮齿的失效形式失效形式多种多样，较为常见的有多种多样，较为常见的有轮齿折断、轮齿折断、齿面点蚀、磨损、胶合和塑性变形齿面点蚀、磨损、胶合和塑性变形等等。等等。齿齿轮轮传传动动闭式式传动开式开式传动半开式半开式传动封封闭在箱体内，在箱体内，润滑条件好滑条件好外露，外露，润滑滑较差，易磨差，易磨损介于上两者之介于上两者之间,有防有防护罩罩第5页，此课件共43页哦1、轮齿折断折断疲疲劳折断折断过载折断折断全全齿折断折断常常发生于生于齿宽较小的直小的直齿轮局部折断局部折断常常发生于生于齿宽较大的直大的直齿轮，和斜，和斜齿轮措施：措施：增大齿根圆角半径、增大齿根圆角半径、提高齿面精度、正变位、提高齿面精度、正变位、增大模数等增大模数等第6页，此课件共43页哦2、齿面疲面疲劳点点蚀点点蚀常常发生于生于闭式式软齿面（面（HBS350）传动中中点点蚀的形成与的形成与润滑油的存在密切相关滑油的存在密切相关点点蚀常常发生于偏向生于偏向齿根的根的节线附近附近开式开式传动中一般不会出中一般不会出现点点蚀现象象措施措施：提高：提高齿面硬度和面硬度和齿面面质量、增大直径量、增大直径第7页，此课件共43页哦3、齿面胶合面胶合配配对齿轮采用异种金属采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属，其抗胶合能力比同种金属强措施：措施：采用异种金属、降低采用异种金属、降低齿高、提高高、提高齿面硬度等面硬度等第8页，此课件共43页哦4、齿面磨面磨损是开式是开式传动的主要失效形式的主要失效形式措施：措施：改善改善润滑和密封条件滑和密封条件第9页，此课件共43页哦5、齿面塑性面塑性变形形措施：提高措施：提高齿面硬度，采用油性好的面硬度，采用油性好的润滑油滑油第10页，此课件共43页哦一、一、齿轮材料材料112 齿轮材料及热处理齿轮材料及热处理二、二、热处理理第11页，此课件共43页哦一、一、齿轮材料材料金属材料金属材料45号号钢中碳合金中碳合金钢铸钢低碳合金低碳合金钢最常用，最常用，经济、货源充足源充足铸铁35SiMn、40MnB、40Cr等等20Cr、20CrMnTi等等ZG310-570、ZG340-640等等HT350、QT600-3等等非金属材料非金属材料尼尼龙、夹木胶布等木胶布等选材材时考考虑：工作条件、工作条件、载荷性荷性质、经济性、制造方法等性、制造方法等齿轮毛坯毛坯锻造造选可可锻材料；材料；铸造造选可可铸材料材料第12页，此课件共43页哦二、二、热处理理调 质正正 火火表面淬火表面淬火渗碳淬火渗碳淬火渗氮渗氮软齿面。面。改善机械性能，增大改善机械性能，增大强度和度和韧性性硬硬齿面。面。接触接触强度高、耐磨性好、可抗冲度高、耐磨性好、可抗冲击配配对齿轮均采用均采用软齿面面时：小小齿轮受受载次数多，故材料次数多，故材料应选好些，好些，热处理硬度稍理硬度稍高于大高于大齿轮（约3040HBS）齿面硬度面硬度HBS350齿面硬度面硬度HBS 350第13页，此课件共43页哦113 齿轮传动的精度齿轮传动的精度误差对齿轮传动的影响：误差对齿轮传动的影响：1、影响传递运动的准确性、影响传递运动的准确性2、影响传动的平稳性、影响传动的平稳性3、影响载荷分布的均匀性、影响载荷分布的均匀性精度等级：精度等级：13个精度等级。第个精度等级。第0级最高，第级最高，第12级的最低。齿轮级的最低。齿轮 副中两个齿轮的精度等级一般取成相同副中两个齿轮的精度等级一般取成相同P162表表112列出了精度等级的荐用范围，设计时可参考。列出了精度等级的荐用范围，设计时可参考。第14页，此课件共43页哦114 直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动 的作用力及计算载荷的作用力及计算载荷一、一、齿轮上的作用力齿轮上的作用力二、二、计算计算载荷载荷第15页，此课件共43页哦一、一、齿轮上的作用力齿轮上的作用力 在驱动力矩在驱动力矩 作用下，主动轮齿沿啮合线受到来自从动轮作用下，主动轮齿沿啮合线受到来自从动轮齿的法向力齿的法向力 作用。作用。由于直齿圆柱齿轮法面与端面重合，因由于直齿圆柱齿轮法面与端面重合，因此，此，作用在端面内，可分解成圆周力作用在端面内，可分解成圆周力 和径向力和径向力 。=第16页，此课件共43页哦 各力的方向：各力的方向：=各力关系：各力关系：作用在主动轮和从动作用在主动轮和从动轮上的对应力等值反向轮上的对应力等值反向 ，即，即各作用力方向判断各作用力方向判断Ft1与主与主动轮回回转方向相反方向相反Ft2与从与从动轮回回转方向相同方向相同Fr1、Fr2分分别指向各自指向各自齿轮的的轮心心21例：例：例：例：n2n1Fr2Fr1Ft1Ft2n1n2注意：注意：注意：注意：各力各力各力各力应应画画画画在在在在啮啮合点合点合点合点上！上！上！上！第17页，此课件共43页哦二、二、计算载荷计算载荷名义载荷：名义载荷：机器铭牌上给定的载荷或经受力分析得到的载荷。机器铭牌上给定的载荷或经受力分析得到的载荷。如如 等。等。计算载荷：计算载荷：实际计算时，为尽可能接近实际情况，需要计入影响实际计算时，为尽可能接近实际情况，需要计入影响受力效果的各种因素（制造、安装误差，轮齿、轴和轴承受载后的受力效果的各种因素（制造、安装误差，轮齿、轴和轴承受载后的变形，原动机与工作机的不同性能，传动中工作载荷与工作速度的变形，原动机与工作机的不同性能，传动中工作载荷与工作速度的变化等变化等），以系数的形式对名义载荷进行修正。名义载荷的修正），以系数的形式对名义载荷进行修正。名义载荷的修正值称为计算载荷。值称为计算载荷。如如 等。等。计算齿轮强度时，名义载荷计算齿轮强度时，名义载荷F Fn n通常用计算载荷通常用计算载荷KFKFn n代替，代替，以考虑载荷集中和附加动载荷的影响。以考虑载荷集中和附加动载荷的影响。K K为载荷系数。其值为载荷系数。其值由由P164P164表表11113 3查取。查取。第18页，此课件共43页哦115 直齿圆柱齿轮传动的直齿圆柱齿轮传动的 齿面接触强度计算齿面接触强度计算n齿轮强度计算的主要目的是避免失效。齿轮强度计算的主要目的是避免失效。n闭式齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀和闭式齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀和齿根弯曲疲劳折断。齿根弯曲疲劳折断。n开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损和开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损和齿根弯曲疲劳折断。齿根弯曲疲劳折断。第19页，此课件共43页哦 当零件在受载时是高副接触，受载当零件在受载时是高副接触，受载后由于变形，其接触处为一小面积，通常该后由于变形，其接触处为一小面积，通常该面积很小，而表层产生的局部应力却很大，面积很小，而表层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。这种应力称为接触应力。齿面疲劳点蚀与齿面的接触应力的大小有关，根齿面疲劳点蚀与齿面的接触应力的大小有关，根据赫兹公式可计算齿面的最大接触应力：据赫兹公式可计算齿面的最大接触应力：负号用于内接触工作时的接触应力第20页，此课件共43页哦 齿根部分靠近节线处最易发生点蚀，齿根部分靠近节线处最易发生点蚀，所以取节点处的接触应力为计算依据，节所以取节点处的接触应力为计算依据，节点处的齿廓曲率半径点处的齿廓曲率半径是：第21页，此课件共43页哦第22页，此课件共43页哦 由于节点处只有一对齿啮合，由于节点处只有一对齿啮合，所以载荷由一对齿承担：所以载荷由一对齿承担：第23页，此课件共43页哦n其中其中K为载荷系数；载荷系数根据原动机的类型及工作机械为载荷系数；载荷系数根据原动机的类型及工作机械的载荷特性确定，见表的载荷特性确定，见表11-3335是两个齿轮的材料均为钢时的结果。是两个齿轮的材料均为钢时的结果。许用接触应力齿面接触面接触强度条件：度条件：第24页，此课件共43页哦 一对齿轮，当材料、传动比及齿宽系数一一对齿轮，当材料、传动比及齿宽系数一定时，定时，齿轮的中心距和直径由齿面接触强度决定，齿轮的中心距和直径由齿面接触强度决定，而模数的大小与接触强度无关而模数的大小与接触强度无关。齿面接触强度的设计公式：第25页，此课件共43页哦n齿宽系数齿宽系数a越大，则中心距越小，若结构的刚性不够，越大，则中心距越小，若结构的刚性不够，齿轮制造、安装不准确，则齿宽过大容易发生载荷集中齿轮制造、安装不准确，则齿宽过大容易发生载荷集中现象，使轮齿折断。现象，使轮齿折断。n轻型减速机取轻型减速机取a=0.20.4；中型减速机取；中型减速机取a=0.40.6；重型减速机取；重型减速机取a=0.8。na0.4时，通常采用斜齿或人字齿。时，通常采用斜齿或人字齿。第26页，此课件共43页哦 若配对的齿轮材料不都是钢，则计算中若配对的齿轮材料不都是钢，则计算中系数应改为乘以：系数应改为乘以：若配对齿轮材料为钢对铸铁，公式中系数改为若配对齿轮材料为钢对铸铁，公式中系数改为285285若配对齿轮材料为铸铁对铸铁，公式中系数改为若配对齿轮材料为铸铁对铸铁，公式中系数改为250250第27页，此课件共43页哦许用接触应力H的计算：n式中，式中，Hlim是齿轮的接触疲劳极限，由图是齿轮的接触疲劳极限，由图11-7查取；查取；SH为齿面接触疲劳安全系数，按表为齿面接触疲劳安全系数，按表11-4查取查取。第28页，此课件共43页哦116 直齿圆柱齿轮传动的直齿圆柱齿轮传动的 轮齿弯曲强度计算轮齿弯曲强度计算n根据载荷由一对轮齿承担，根据载荷由一对轮齿承担，当载荷作用于齿顶时，齿根所当载荷作用于齿顶时，齿根所受到的弯曲力矩最大。受到的弯曲力矩最大。n计算时将轮齿看作为悬臂梁，计算时将轮齿看作为悬臂梁，危险截面用危险截面用30o切线法确定。切线法确定。Fn第29页，此课件共43页哦n作与轮齿对称中心线成作与轮齿对称中心线成3030o o夹夹角并与齿根圆角相切的斜线，角并与齿根圆角相切的斜线，而认为两切点连线是危险截面。而认为两切点连线是危险截面。n危险截面处的齿厚为危险截面处的齿厚为S SF F。第30页，此课件共43页哦n法向力法向力Fn分解为与轮齿圆周方分解为与轮齿圆周方向相一致的向相一致的F1和与径向方向相一和与径向方向相一致的径向力致的径向力F2。弯矩：弯矩：M=F1 hF危危险截面的弯曲截面系数：截面的弯曲截面系数：W=b sF2/6（矩形截面）（矩形截面）=KFn hF cosF危危险截面的弯曲截面的弯曲应力力为：第31页，此课件共43页哦齿轮弯曲强度验算公式：n其中，其中，YF为齿形系数，它与齿形中的尺寸比例有为齿形系数，它与齿形中的尺寸比例有关，与模数无关，对于标准齿轮仅决定于齿数。正关，与模数无关，对于标准齿轮仅决定于齿数。正常齿制标准齿轮常齿制标准齿轮YF见图见图119。n因为因为YF1和和YF2不同，不同，F1 和和 F2也不同，验算时应也不同，验算时应分别验算两个齿轮的弯曲强度。分别验算两个齿轮的弯曲强度。第32页，此课件共43页哦轮齿弯曲强度设计公式：n计算中，代入计算中，代入Y YF1F1/F1F1 和和Y YF2F2/F2F2 中比值较大中比值较大值。值。n计算后的模数应圆整为标准模数值。计算后的模数应圆整为标准模数值。第33页，此课件共43页哦弯曲许用应力计算式：弯曲许用应力计算式：n其中其中Flim是齿轮的齿根弯曲疲劳极限，由图是齿轮的齿根弯曲疲劳极限，由图11-10查查取；当轮齿为双侧工作的齿轮时，将数据乘以取；当轮齿为双侧工作的齿轮时，将数据乘以0.7；nSF为轮齿弯曲疲劳安全系数，由表为轮齿弯曲疲劳安全系数，由表11-4查取查取第34页，此课件共43页哦n软齿面闭式齿轮传动先按齿面接触强度确定软齿面闭式齿轮传动先按齿面接触强度确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度；传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度；n硬齿面闭式齿轮传动，先按轮齿弯曲强度硬齿面闭式齿轮传动，先按轮齿弯曲强度进行设计计算，然后验算齿面接触强度；进行设计计算，然后验算齿面接触强度；n开式齿轮传动，按闭式齿轮传动的强度公式进开式齿轮传动，按闭式齿轮传动的强度公式进行计算，许用弯曲应力应乘以行计算，许用弯曲应力应乘以0.70.8；齿轮传动设计时，首先按主要失效形式齿轮传动设计时，首先按主要失效形式进行强度计算，确定其主要尺寸，然后对其进行强度计算，确定其主要尺寸，然后对其他失效形式进行必要的校核。他失效形式进行必要的校核。第35页，此课件共43页哦例题 闭式直齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，单向转动，载荷有中等冲击。传动比i=3.7，高速轴转速n1=745r/min，传动功率P=17kW，确定该传动齿轮。n1.选择材料并确定许用应力选择材料并确定许用应力n 小齿轮用小齿轮用40M40Mn nB B调质处理，调质处理，HB260HB260(1)(1)n 大齿轮用大齿轮用ZG35SZG35Si iM Mn n调质处理，调质处理，HB225HB225(2)(2)第36页，此课件共43页哦n查得Hlim1=700N/mm2，Hlim2=540N/mm2，SH=1.1(3)，Flim1=240N/mm2，Flim2=180N/mm2，SF=1.3（4）第37页，此课件共43页哦n2.按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计n 设齿轮按设齿轮按8级精度制造，载荷系数取级精度制造，载荷系数取K=1.5，齿宽系数齿宽系数a=0.4(5)第38页，此课件共43页哦n取取z1=32，z2=iz1=3.732118(6)n模数模数m=2a/（z1+z2）n =2 220.2/（32+118）=2.94，n取取m=3mm。n中心距中心距a=m（z1+z2）/2n =3（32+118）/2=225mm(7)第39页，此课件共43页哦n齿宽齿宽b=aa=0.4225=90mmn取取b2=90mm，b1=95mm(8)n3.验算轮齿弯曲强度验算轮齿弯曲强度n齿形系数齿形系数YF1=2.57，YF2=2.18n按最小齿宽验算：按最小齿宽验算：第40页，此课件共43页哦n4.齿轮圆周速度：齿轮圆周速度：故采用故采用8级精度合适。级精度合适。第41页，此课件共43页哦5.齿轮各部分参数计算齿轮各部分参数计算n小齿轮：n大齿轮：第42页，此课件共43页哦n小齿轮：n6.作用在轮齿上的作用力：作用在轮齿上的作用力：大齿轮：第43页，此课件共43页哦