高等大地构造学期末考试重点

机械设计基础第三十四讲主讲教师：曾平学时：４８小结：齿轮传动学习要求1.了解齿轮传动的特点、分类和应用；2.熟悉齿廓啮合基本定律；3.了解渐开线的形成及性质，渐开线齿廓的啮合特性；4.了解齿轮各部分名称和主要参数；5.掌握标准齿轮的基本尺寸计算；6.掌握齿轮传动的正确啮合条件，连续传动条件；7.了解齿轮的变位原理，正变位和负变位的概念、根切及最少齿数；8.熟悉齿轮传动的失效形式和设计计算准则；9.了解齿轮材料、许用应力和齿轮结构；10.掌握齿轮传动的受力分析方法；11.掌握直齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算；12.熟悉斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮传动的特点；13.了解齿轮结构，齿轮传动的润滑和效率。齿轮传动学习要求：齿轮传动重点1.外齿啮合正常齿制标准渐开线直齿圆柱齿轮的啮合原理，几何尺寸计算；3.斜齿圆柱齿轮和锥齿轮受力分析，及其强度计算与直齿圆柱齿轮传动的异同点。2.轮齿的失效形式及产生原因，直齿圆柱齿轮受力分析和强度计算；3.直齿圆柱齿轮强度计算；4.齿轮传动中啮合作用力的分析；5.变位齿轮。齿轮传动难点1.斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数的理解；2.合理选择齿轮材料、热处理方法、精度等级等；第十章蜗杆传动学习内容学习要求思考题及习题§10-4蜗杆传动失效形式和材料选择§10-2圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸§10-5蜗杆传动的强度计算§10-6蜗杆传动的效率和热平衡计算§10-3蜗杆传动的滑动速度及效率学习内容§10-1蜗杆传动的类型和特点学习要求1．了解蜗杆传动的类型、特点和应用；2．熟悉蜗杆传动的基本参数和尺寸；3．了解蜗杆传动的失效形式，蜗杆蜗轮的材料选择；4．掌握蜗杆传动的受力分析，了解强度计算特点；5．熟悉蜗杆传动的效率与热平衡计算；6．了解蜗杆传动的结构。§10-1蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动常用于传递空间两交错轴间的运动和功率，两轴的轴交角一般为900。通常蜗杆为主动件。蜗杆有左旋、右旋和单头、多头之分。通常工程中多用右旋蜗杆。蜗轮的旋向与蜗杆相同。环面蜗杆传动锥蜗杆传动圆柱蜗杆传动一、类型根据蜗杆形状分：蜗杆传动的类型和特点本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。根据蜗杆齿廓形状,圆柱蜗杆又分：阿基米德蜗杆（ZA)N-N直廓凸廓I-I20IINN阿基米德螺旋线蜗杆传动的类型和特点其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆的齿廓形状不同。IINNNNII延伸渐开线法向直廓蜗杆（ZN)IIIIIIIIIIII凸廓凸廓直廓IIIIIIIIIIII渐开线蜗杆(ZI)渐开线蜗杆传动的类型和特点本章只讨论阿基米德圆柱蜗杆传动。二、蜗杆传动特点1.结构紧凑，传动比大，一般i=7～80，分度机构可达i=1000；2.重合度大，传动平稳、噪声小；4.传动效率低;3.具有自锁性(可实现反行程自锁)；5.蜗轮的造价较高。蜗杆传动的类型和特点主要用于中小功率，间断工作的场合。广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。机械设计基础第三十五讲主讲教师：曾平学时：４８§10-2圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸一、主要参数d2pt2df1d1da1Ldf2da2dt2a2p中间平面1x—以中间平面上的参数为基准。21txpp垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称为中间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。在蜗杆传动的设计计算中，均以中间平面上的基本参数和几何尺寸为基准。1、模数m和压力角2、蜗杆分度圆柱导程角21txpp｛2121txtxmmm1111tanzmmzdd1dxpmzpzpxz111d圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸3.蜗杆分度圆直径d1正确啮合条件：（旋向一致）为减少蜗轮滚刀数目，规定为标准值。1d2121txtxmmmγβ蜗杆分度圆直径与模数搭配，对应关系见表10-1。圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸1111tanzmmzdd1221ωzωzi少，角小，效率低，i大但可以有自锁性；1zγ6,4,2,1z1γ1z多，角大，效率高，但加工困难。11dzmtg80z2。过多，大，使蜗杆跨度大，刚度低，一般。12zzi2d2z21dd1ω2ω22mzdsv1v2v1d4.蜗杆头数、传动比、蜗轮齿数1z2zi圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸一般z2＝28～80圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸二、几何尺寸计算蜗杆齿顶圆直径蜗杆齿根圆直径112addm1124.fddm蜗轮分度圆直径蜗轮齿顶圆直径中心距122dda2224.fddm22dmz蜗轮齿根圆直径222addm普通蜗杆传动几何尺寸计算见表10-2.按国标规定选取,与m搭配蜗杆分度圆直径11/tandmz注意11dmz§10-3蜗杆传动的滑动速度及效率一、蜗杆传动的滑动速度V1——蜗杆节点圆周速度V2——蜗轮节点圆周速度1111601000coscosSVdnVV蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs较大的VS引起：1、易发生齿面磨损和胶合;2222226060dnmzn11160amzn2、如润滑条件良好,有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率。21a122211nzdinzd11dzmtgZ1过多，蜗杆加工困难；减小d1，受蜗杆刚度限制。二、蜗杆传动的效率—由啮合摩擦损耗所决定的效率11'/()tgtg—轴承的效率2—蜗杆或蜗轮搅油引起的效率3——当量摩擦角总效率1321)97.0~95.0(tgtg)97.0~95.0(sv1v2vZ1大，γ大，效率高；圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸小，效率高。当润滑条件好时，滑动速度高，值小，效率高。反之，出现胶合。sv蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取传动效率：Z1124效率0.7~0.75,0.75~0.82，0.85~0.921'()tgtg圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸一、蜗杆传动失效形式及设计准则失效形式:齿面胶合、点蚀、磨损、轮齿折断设计准则：闭式传动按接触强度设计，验算弯曲强度和热平衡条件；开式传动按弯曲强度设计。§10-4蜗杆传动失效形式和材料选择必要时验算蜗杆刚度。｝二、蜗杆传动的材料和结构蜗杆传动的材料为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。蜗轮常用材料：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。对材料的要求：蜗杆传动失效形式和材料选择1）足够的强度2）良好的减摩、耐磨性3）良好的抗胶合性蜗轮材料及许用应力1、锡青铜，允许s/m25sv2、铝铁青铜，允许s/m6sv3、灰铸铁，允许s/m2sv锡青铜减摩性好，主要失效是点蚀(条件性设计）；s铝铁青铜、灰铸铁减摩性差，主要失效是胶合与滑动速度有关。vH蜗杆传动失效形式和材料选择1、蜗杆结构2、蜗轮结构齿圈式螺栓联接式整体浇铸式拼铸式b140b1d1df1da1Cde20.4m0.4mCC0.4mCde2普通圆柱蜗杆、蜗轮的结构设计圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸某技术革新需一传递小功率的蜗杆传动，现找到一单头右旋蜗杆，利用角度尺与蜗杆轴面齿形紧贴，判定为阿基米德蜗杆，压力角。经测量其齿顶圆直径，再沿尺顶量２个齿的齿顶圆齿距的平均值。要求传动比，试计算所配制蜗轮的主要尺寸。20a132.95mmdam1215.71mmpp30i例１则根据蜗杆模数，查表１０－１取蜗杆分度圆直径。am12215.71mmpmp２．确定蜗杆分度圆直径1d例１15.712.50mm2m则由表１０－１取标准模数2.5mmm由表10－2知，a112ddm11232.9522.527.95mmaddm则128mmd2.5mmmm解１．确定蜗杆的模数2130130ziz11z因，则，３．计算中心距a例１1228302.551.5mm22dda其中心距４．计算蜗轮主要尺寸22302.575mmdzm分度圆直径a2227522.580mmddm齿顶圆直径e2a228022.585mmddm顶圆直径2a10.750.7532.9524.71mmbd蜗轮齿宽225mmb取'''50608得旋向均为右旋。先计算蜗杆导程角，由式10－1知11z12.5tan0.08928528md例１蜗轮螺旋角机械设计基础第三十六讲主讲教师：曾平学时：４８一.蜗杆传动受力分析:§10-5蜗杆传动的强度计算2aFd2n2c2tF2rFnFi12TT各力大小：各力方向：与斜齿轮判定方法相同1aF方向用左、右手定则判定。tgFFFtrr2212T1aF1rF1tFα2a111tFdT2F222t1adT2FFd1c1Tn11rF1aF1tF2rF1aF1rF1tF2aF2tF2rF2n1n2n1n2aF2tF例2单级蜗杆传动，蜗杆右旋，转向如图示，试求：蜗轮转向，并在图中标出蜗杆及蜗轮上作用力的方向。蜗杆传动受力分析二、蜗轮齿面接触强度22122122510510a3MPmmHHHKTddmdKTz蜗杆传动中，由于蜗杆材料强度较蜗轮高得多，因而在强度计算中只计算蜗轮的轮齿。蜗轮齿面接触疲劳强度的校核公式为：对于钢制蜗杆对青铜或铸铁蜗轮蜗轮齿面接触疲劳强度的设计公式为：蜗杆传动的强度计算三、蜗轮轮齿的弯曲强度221222122222a3.MPcos.mmFFFFFKTYmdzKTYmdz蜗轮齿根弯曲强度的校核公式为：设计公式为：蜗杆传动的强度计算发热量111000(1)QP散热量02ttAhQtt0ttAhPtttt110000如热平衡条件不满足时，可采取以下措施：1、增大散热面积；2、加风扇；3、加冷却水管。0(50~60)C热平衡21QQ§10-6蜗杆传动的热平衡计算蜗杆传动的热平衡计算试求：1）各轴转向；2）为使Ⅱ轴轴向力抵消一部分，确定各齿轮旋向；3）画出各齿轮受力方向。ІⅡ1234n4n1例3斜齿轮—蜗杆传动，已知齿轮1主动，转向如图示，蜗轮4顺时针旋转。ІⅡ12344n1n1tF1rF4tF3aF2aF1aF2tF2rF3tF3rF4aF4rF右旋结论:为使Ⅱ轴轴向力小,Ⅱ轴上两齿轮同旋向。例3斜齿轮—蜗杆传动2n解：Ⅲ例4已知一单级蜗杆减速器的输入轴传递功率，转速，传动比，蜗杆减速器的工作情况为单向传动，工作载荷稳定，长期连续运转，试设计此蜗杆减速器。解1.蜗轮轮齿表面接触强度计算蜗杆用45钢，表面淬火硬度45HRC；蜗轮用ZCuSn10P1铸锡青铜，砂模铸造。由表10-4查得。128.KWP1960/minnrH200MPHa20i（1）选择材料及确定许用接触力（3）确定作用在蜗轮上的转矩根据传动比，由表10-3取，则蜗轮齿数2120240ziz20i12z2T（4）确定载荷系数因工作载荷稳定，且速度较低，故取=1.1。KK例41z2z（2）选择蜗杆头数及蜗轮齿数12z08.442121020/9608.08.295510955nPTmmN1056.444因，故初步取，则（5）计算模数及确定蜗杆分度圆直径由式（10-10）得m1d42222121056.441.1)20040510()][510(KTzdmH3mm1992由表10-1查得接近的，则标准模数,。312mm2250dmmm5mmm901d例4111111.0905211dmztg25'206因蜗杆副是在油池中工作