齿轮传动失效形式设计准则直齿传动受力分析.pptx

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1、齿轮传动失效形式设计准则直齿传动受力齿轮传动失效形式设计准则直齿传动受力分析分析第1页/共65页 第7章 齿轮传动教学目标：教学目标：了解齿轮传动的失效形式及设计准则；了解齿轮传动的失效形式及设计准则；了解齿轮材料及选用原则；了解齿轮材料及选用原则；能够计算齿轮传动的计算载荷；能够计算齿轮传动的计算载荷；能够进行标准直齿圆柱齿轮的受力分析。能够进行标准直齿圆柱齿轮的受力分析。教学重点教学重点:1.1.齿轮传动的失效形式及设计准则；齿轮传动的失效形式及设计准则；2.2.标准直齿圆柱齿轮的受力分析。标准直齿圆柱齿轮的受力分析。教学难点：教学难点：标准直齿圆柱齿轮的受力分析。标准直齿圆柱齿轮的受力分

2、析。第2页/共65页一、齿轮传动的特点 （1 1）适用的圆周速度和功率范围广；）适用的圆周速度和功率范围广；（2 2）传动效率高；）传动效率高；（3 3）传动比稳定；）传动比稳定；（4 4）工作可靠）工作可靠,寿命较长；寿命较长；（5 5）可实现任意轴之间的传动。）可实现任意轴之间的传动。2 2、缺点：、缺点：（1 1）要求较高的制造和安装精度，成本高；）要求较高的制造和安装精度，成本高；（2 2）不适宜于远距离两轴之间的传动。）不适宜于远距离两轴之间的传动。第一节第一节 概述概述1、优点：、优点：第3页/共65页二、齿轮传动的分类二、齿轮传动的分类按齿轮类型分：直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传

3、动按齿轮类型分：直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动锥齿轮传动锥齿轮传动按装置形式分：开式传动、半开式传动、闭式传动。按装置形式分：开式传动、半开式传动、闭式传动。按使用情况分：动力齿轮按使用情况分：动力齿轮以动力传输为主，常为高速重载以动力传输为主，常为高速重载 或低速重载传动。或低速重载传动。传动齿轮传动齿轮以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度350HBS350HBS或或38HRS38HRS）硬齿面齿轮（齿面硬度硬齿面齿轮（齿面硬度350HBS350HBS或或38HRS38HRS）第4页

4、/共65页提高轮齿抗折断能力的措施：提高轮齿抗折断能力的措施：增大齿根圆角半径，消除加工刀痕以降低齿根应力集中；增大轴及支承物的刚度以减轻局部过载的程度；对轮齿进行表面处理以提高齿面硬度1.1.轮齿折断轮齿折断第二节第二节 齿轮传动的失效形式及设计准则齿轮传动的失效形式及设计准则一、齿轮的失效形式一、齿轮的失效形式第5页/共65页2.2.齿面点蚀齿面点蚀主要措施：主要措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；采用合理变位。第6页/共65页3.齿面磨损主要措施：主要措施：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用清洁的润滑油。第7页/共65页 4.齿面胶合防止胶合的措施：防止胶合

5、的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；限制油温。第8页/共65页5.塑性变形措施：措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。第9页/共65页二二.齿轮传动设计准则齿轮传动设计准则 1、对于对于闭式齿轮传动闭式齿轮传动：对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。1 1）软齿面（）软齿面（350HBS350HBS）齿轮主要失效形式是）齿轮主要失效形式是齿面点蚀齿面点蚀，故，故可可按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计计算，计算，按齿根弯曲疲劳强度校核按齿根弯曲疲劳强度校核.2 2）硬齿面（）硬齿面（350HBS350HBS）或铸铁齿轮，由于抗点蚀能

6、力较）或铸铁齿轮，由于抗点蚀能力较高，高，轮齿折断轮齿折断的可能性较大，故可的可能性较大，故可按齿根弯曲疲劳强度设计按齿根弯曲疲劳强度设计计算，计算，按齿面接触疲劳强度校核按齿面接触疲劳强度校核。2 2、对于、对于开式齿轮传动开式齿轮传动，齿面磨损齿面磨损为其主要失效形式，为其主要失效形式，故通常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的故通常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的模数，考虑磨损因素，再将模数增大模数，考虑磨损因素，再将模数增大10%10%20%20%。第10页/共65页 齿面要硬、齿芯要韧，齿面要硬、齿芯要韧，即即:(1)(1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀

7、、齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等；胶合以及塑性变形等；(2)(2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷；根折断和冲击载荷；(3)(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能，使之应有良好的加工工艺性能及热处理性能，使之便于加工且便于提高其力学性能便于加工且便于提高其力学性能。一、齿轮材料的基本要求一、齿轮材料的基本要求第三节第三节 齿轮的材料及其选用原则齿轮的材料及其选用原则第11页/共65页1 1锻钢锻钢 锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、便于热处锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等优点，大多

8、数齿轮都用锻钢制造。理等优点，大多数齿轮都用锻钢制造。(1)(1)软齿面齿轮：软齿面齿轮：齿面硬度齿面硬度2%含碳量含碳量2%铁碳合金铁碳合金非金属材料非金属材料橡胶橡胶塑料等塑料等第14页/共65页1 1、钢：、钢：按化学成分：碳素钢按化学成分：碳素钢按含碳量：低碳钢按含碳量：低碳钢0.25%0.5%0.5%按质量：普通钢按质量：普通钢优质钢优质钢按用途：结构钢按用途：结构钢特殊钢特殊钢按冶炼时脱氧程度和钢锭中气孔存在情况：镇静钢按冶炼时脱氧程度和钢锭中气孔存在情况：镇静钢沸腾钢沸腾钢第15页/共65页（1 1）普通碳素结构钢）普通碳素结构钢 Q235-AQ235-A、F F，（2 2）优质

9、碳素结构钢）优质碳素结构钢 2525、3535、4545、60-60-平均含碳量平均含碳量（3 3）合金结构钢）合金结构钢 25Cr2MoV25Cr2MoV（4 4）铸钢）铸钢 ZG235-450ZG235-450、ZG35SiMnZG35SiMn特点：钢具有高的强度、韧性和塑性。可用热处理方法改特点：钢具有高的强度、韧性和塑性。可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。善其力学性能和加工性能。选用原则：选用原则：优选碳素钢，其次是优选碳素钢，其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。硅、锰、硼、钒类合金钢。零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、铸造等。零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、铸造等。应用：应用范

10、围极其广泛。应用：应用范围极其广泛。第16页/共65页2 2、铸铁：、铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件。特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件。较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本低廉较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本低廉应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之第17页/共65页 钢钢的的热热处处理理是是指指将将钢钢在在固固态态下下进进行行不不同同温温度度的的加加热热、保保温温和和冷冷却却的的方方法法，是是其其内内

11、部部组组织织结结构构发发生生变变化化，从从而而达达到到提提高高零零件件的的力力学学性性能能和和改改善善其其工工艺艺性性能能的的目的。目的。常用的热处理方法有：退火、正火、淬火、回火、调质及表面热处理等。常用的热处理方法有：退火、正火、淬火、回火、调质及表面热处理等。二、钢的热处理简介二、钢的热处理简介第18页/共65页1 1 退退火火 是是将将钢钢加加热热到到临临界界温温度度（约约723723）以以上上（30-30-5050），保保温温一一段段时时间间，然然后后工工件件随随炉炉温温缓缓慢慢冷冷却却。消消除锻造、焊接的内应力，降低硬度，改善切削加工性能。除锻造、焊接的内应力，降低硬度，改善切削加

12、工性能。2 2 正正火火 与与退退火火相相似似，只只是是在在保保温温后后，在在空空气气中中冷冷却却，冷冷却却速速度度比比退退火火快快。作作用用于于退退火火类类似似，但但比比退退火火经经济济，可可作为零件的最终热处理。作为零件的最终热处理。3 3 淬淬火火 是是将将钢钢加加热热到到临临界界温温度度以以上上，保保温温一一段段时时间间，而而后后在在水水、盐盐水水或或油油中中快快速速冷冷却却。获获得得高高强强度度和和高高硬硬度度，提提高高耐耐磨磨性性和和耐耐蚀蚀性性。但但产产生生很很大大内内应应力力，降降低低塑塑性性和和韧性，故应回火已得到较好的综合性能。韧性，故应回火已得到较好的综合性能。第19页/

13、共65页 4 4 回回火火 是是将将淬淬火火钢钢重重新新加加热热到到临临界界温温度度以以下下的的某某一一温温度度，保保温温一一段段时时间间，然然后后冷冷却却。根根据据加加热热温温度度不不同同，回回火火可可分分为为低低温温回回火火、中中温温回回火火和和高高温温回回火火三三种种。低低温温回回火火的的加加热热温温度度为为150-250150-250，适适用用于于刀刀具具、量量具具、滚滚动动轴轴承承等等；中中温温回回火火的的加加热热温温度度为为300-450300-450，适适用用于于有有弹弹性性要要求求的的零零件件，如如弹弹簧簧；高高温温回回火火的的加加热热温温度度为为450-650450-650，

14、适适用用于各种重要的机械零件，如齿轮、轴、重要螺栓等。于各种重要的机械零件，如齿轮、轴、重要螺栓等。回火第20页/共65页5 5 调质调质淬火后高温回火。淬火后高温回火。6 6 表面热处理表面热处理是是强强化化零零件件表表面面的的重重要要手手段段，常常用用的的方方法法有有表表面面淬淬火火和和化学热处理化学热处理两种。两种。1)1)表表面面淬淬火火是是将将机机械械零零件件需需要要强强化化的的表表面面迅迅速速加加热热到到淬淬火火温度，随即快速将该表面冷却的热处理方法。温度，随即快速将该表面冷却的热处理方法。2)2)化化学学热热处处理理是是将将机机械械零零件件放放在在含含有有某某种种化化学学元元素素

15、（如如碳碳、氮氮等等）介介质质中中加加热热保保温温，使使该该元元素素的的活活性性原原子子渗渗入入到到零零件件表表面面的的热热处处理理方方法法。根根据据渗渗入入原原始始的的不不同同，常常用用的的化化学学热热处处理理方方法法有有渗渗碳碳(常常用用于于低低碳碳钢钢或或低低碳碳合合金金刚刚)、氮化氮化和和氰化（碳氮共渗，用于低碳钢或中碳钢）氰化（碳氮共渗，用于低碳钢或中碳钢）等。等。第21页/共65页三、材料的选用原则：三、材料的选用原则：（1 1）使用要求：工作和受载情况）使用要求：工作和受载情况工作情况：介质、温度、摩擦性质工作情况：介质、温度、摩擦性质受载情况：载荷大小、应力种类受载情况：载荷大

16、小、应力种类（2 2）工艺要求：）工艺要求：锻造性能锻造性能焊接性能焊接性能切削加工性能切削加工性能热处理性能热处理性能（3 3）经济性）经济性铸造性能铸造性能第22页/共65页三、齿轮材料的选择原则三、齿轮材料的选择原则1 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。齿轮材料必须满足工作条件的要求。2 2）应考虑齿轮尺寸大小、毛坯成型方法、热处理、制造工艺。）应考虑齿轮尺寸大小、毛坯成型方法、热处理、制造工艺。3 3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮；调质碳钢可用于中等冲击载荷平稳或轻度冲击下工作的齿

17、轮；调质碳钢可用于中等冲击载荷下工作的齿轮下工作的齿轮。4 4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。5 5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。硬化处理的高强度合金钢。第23页/共65页齿轮传动的计算载荷齿轮传动的计算载荷第四节第四节 齿轮传动的计算载荷齿轮传动的计算载荷齿轮传动强度计算中所用的载荷，通常取沿齿面接触线单位长度上齿轮传动强度计算中所用的载荷，通常取沿齿面接触线单位长度上所受的载荷，即：所受的载荷，即：F Fn n 为

18、轮齿所受的公称法向载荷。为轮齿所受的公称法向载荷。实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及制造误差的影响，实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及制造误差的影响，载荷会有所增大，且沿接触线分布不均匀。载荷会有所增大，且沿接触线分布不均匀。接触线单位长度上的最大载荷为：接触线单位长度上的最大载荷为：K为载荷系数，其值为：为载荷系数，其值为：KKAKvKK式中：式中：KA使用系数使用系数Kv动载系数动载系数K齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数K齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数第24页/共65页第25页/共65页第26页/共65页第27页/共65页齿向齿向第28页/共65页第29页/共65页第30

19、页/共65页第五节第五节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算其中：其中：T1小齿轮的扭矩，小齿轮的扭矩，Nmm;d1小齿轮的节圆直径，小齿轮的节圆直径，mm；压力角，对标准齿轮，压力角，对标准齿轮，=20。一、受力分析一、受力分析1 1、力力的的大大小小第31页/共65页2、力的方向：、力的方向：圆周力圆周力Ft：在主动轮上与转向相反，在主动轮上与转向相反，在从动轮上相同；在从动轮上相同；径向力径向力Fr：沿半径方向指向轮心。沿半径方向指向轮心。第32页/共65页n1已知：主动轮转向，画出已知：主动轮转向，画出Ft、Fr第33页/共65页第34页/共65页rbO30 3

20、0 hFFnF2F1SFF Fn第五节第五节 直齿圆柱齿轮强度计算直齿圆柱齿轮强度计算危险截面：危险截面：齿根圆角齿根圆角30切线两切点连线处。切线两切点连线处。F1=FncosFF2=FnsinF产生弯曲应力；产生弯曲应力；压应力，小而忽略。压应力，小而忽略。一、齿根弯曲疲劳强度计算一、齿根弯曲疲劳强度计算第35页/共65页弯曲应力弯曲应力rbO30 30 hFFnF2F1SFF Fn弯曲力矩：弯曲力矩：M=KFnhFcosF危险截面的弯曲截面系数危险截面的弯曲截面系数令令且引入应力集中系数且引入应力集中系数第36页/共65页校核公式设计公式第37页/共65页O22（从动）（从动）O1N1N

21、21（主动）（主动）T1 2赫兹公式赫兹公式节圆处齿廓曲率半径节圆处齿廓曲率半径齿数比齿数比u=z2/z1=d2/d11得得C1二、齿面接触疲劳强度计算第38页/共65页令令弹性系数弹性系数区域系数区域系数校核式设计式第39页/共65页齿轮传动的设计参数齿轮传动的设计参数3 3三、齿轮传动的强度计算说明三、齿轮传动的强度计算说明q接触强度计算中，因两对齿轮的H1=H2，故按此强度准则设计齿轮传动时，公式中应代H1和H2中较小者。q用设计公式初步计算齿轮分度圆直径d1(或模数mn)时，因载荷系数中的 KV、K、K不能预先确定，故可先试选一载荷系数Kt。算出d1t(或mnt）后，用d1t再查取KV

22、、K、K从而计算Kt。若K与Kt接近，则不必修改原设计。否则，按下式修正原设计。q弯曲强度计算中，因大、小齿轮的F、YFa、YSa值不同，故按此强度准则设计齿轮传动时，公式中应代和中较小者。第40页/共65页第六节之一第六节之一 齿轮传动参数的选择齿轮传动参数的选择一、齿数比一、齿数比齿数比齿数比u=z2/z1由传动比由传动比i=n1/n2而定。一般对于直齿圆柱齿轮传动，而定。一般对于直齿圆柱齿轮传动，u5；斜齿圆柱齿轮传动，；斜齿圆柱齿轮传动，u67；对于开式齿轮传动，；对于开式齿轮传动，u可取到可取到812。二、齿数二、齿数取取z117,z2=uz1。三、模数三、模数四、齿宽系数四、齿宽系

23、数第41页/共65页式中：式中：KN为为寿命系数寿命系数，是应力循环次数，是应力循环次数N对疲劳极限的影响系数；对疲劳极限的影响系数；弯曲强度计算时：弯曲强度计算时：S=SF=1.251.50；limFE接触强度计算时：接触强度计算时：S=SH=1.0;limHlimlim为齿轮的疲劳极限，为齿轮的疲劳极限，S为为安全系数安全系数。n为齿轮的转数，单位为为齿轮的转数，单位为r/min；j为齿轮每转一圈，同一齿面啮合的次数；为齿轮每转一圈，同一齿面啮合的次数；Lh为齿轮的工作寿命，单位为小时。为齿轮的工作寿命，单位为小时。FE线图线图Hlim线图线图第六节之二第六节之二 齿轮的许用应力齿轮的许用

24、应力第42页/共65页第43页/共65页第44页/共65页第45页/共65页第46页/共65页（1 1）、传递的准确性）、传递的准确性（从动转动一周的转角误差不超过从动转动一周的转角误差不超过许用值）许用值）（2 2）、传动的平稳性）、传动的平稳性（瞬时传动比瞬时传动比i不超过许用值）不超过许用值）（3 3）、载荷分布的均匀性）、载荷分布的均匀性 （接触面上载荷分布均匀接触面上载荷分布均匀）1、精度要求、精度要求第六节之三第六节之三 齿轮的精度齿轮的精度2、精度等级、精度等级 齿轮精度规定了齿轮精度规定了1 11212的的1212个等级，其中，个等级，其中，1 1级精度级精度最高，最高，121

25、2级精度最低。级精度最低。第47页/共65页表表 齿轮传动的功能要求与齿轮精度项目的主要关系齿轮传动的功能要求与齿轮精度项目的主要关系功能要求功能要求 精度项目精度项目运动精度运动精度平稳性精度平稳性精度接触精度接触精度第48页/共65页3、精度标注方法、精度标注方法 8 87 77 7G M JB179-81G M JB179-81齿厚下偏差齿厚上偏差第III公差组的精度等级第II公差组的精度等级第I公差组的精度等级第49页/共65页第50页/共65页第51页/共65页第七节 斜齿圆柱齿轮传动d121 1T T1 1FrFnc cF一、一、轮齿上的作用力轮齿上的作用力Fr=F tann 长方

26、体底面F=Ft /cos nFrFnFF第52页/共65页dm2d2b1 12 2一、一、轮齿上的作用力轮齿上的作用力小齿轮齿宽中点分度圆直径小齿轮齿宽中点分度圆直径 dm12Fnc c假设力集中作用在假设力集中作用在轮齿中点分度圆处。轮齿中点分度圆处。d1dm1d1AB=(b/2)sinAB=(b/2)sin1 1d dm1m1=d=d1 1-2AB-2ABdm11 1A AB B=d=d1 1-bsin-bsin1 1 第八节 直齿圆锥齿轮传动b/2b/2第53页/共65页圆周力圆周力 径向力径向力 轴向力轴向力 轮齿所受总法向力轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力可分解为三个分力 :第5

27、4页/共65页教你写字 下面是赠送的PPT模板不需要朋友可以下载后编辑删除！谢谢！第55页/共65页 感恩 父母第56页/共65页天冷时，是他们给你送来温暖第57页/共65页有时，他们会对我们发火第58页/共65页感恩父母感谢你们把我带到了这个世界感谢你们给了我自由的空气感谢你们 谆谆的教导 殷殷的嘱托 我长大了 而你们却老了 谁言寸草心 报得三春晖 我会向你们献上一片诚挚的孝心 祝你们永远健康 第59页/共65页第60页/共65页对部门及岗位职责的理解 系统集成（SI，System Integration）：就是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备(如个人电脑)、功能和

28、信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。系统集成项目项目实施实施售后售后运维运维负责集成项目软、硬件产品与网络设备的安装、调试及使用培训、售前技术支持。负责项目及相关技术问题的跟踪和解决，售后设备维护工作。岗位职责第61页/共65页三、工作总结 项目运维 项目实施 银青高速l无线网桥l视频监控 东毛隧道l语音电话l人员定位基站l隧道监控l停车场项目全面实施（IP设置）银青路基五标贵州独平高速项目全面实施（监控室机柜布线）第62页/共65页四、心得体会 在这段时间的学习过程中，我对部门很多产品从零学起，刚到公司的时候感觉压力很大，经过这些时间

29、的认真学习和实际操作，调整心态，现已完全能融入公司的各项岗位职责和管理制度中。这些时间，感觉不仅仅是工作技能的提深，更宝贵的是对我人生观念和工作认识有了很大的改变，还让我对工作流程和工作方法有了深刻的体会。由于到达公司时间较短，不可能一下子将公司所有产品亲自操作一遍，但通过公司相关文档的学习收获颇多。希望以后有机会多多参加这些的项目。“九层之台，起于垒土；千里之行，始于足下”只有通过工作中的点点滴滴，脚踏实地做事，才能成为一名优秀的集成工程师。第63页/共65页五、职业发展规划第二阶段低姿态起步、踏实做事虚心请教，加强相关产品学习成为一名优秀的集成项目管理工程师 相关证件的考取项目管理流程的学习第一阶段第三阶段第64页/共65页感谢您的观看。感谢您的观看。第65页/共65页