11齿轮传动-2011

上一页下一页退出分目录第一节齿轮传动的失效形式和计算准则一齿轮传动的失效形式1.轮齿折断2.齿面点蚀3.齿面胶合4.齿面磨损5.齿面塑性变形上一页下一页退出分目录F齿根裂纹起始点1.轮齿折断（1）过载断齿：意外超载（2）疲劳断齿：交变载荷反复作用,（硬齿面齿轮）齿根圆角应力集中，产生疲劳裂纹、扩展、断齿措施：增大齿根过渡圆角，降低齿根粗糙度，改善材料性能上一页下一页退出分目录轮齿折断机理上一页下一页退出分目录2.齿面点蚀（闭式、软齿面齿轮）点蚀：交变接触应力反复作用,齿面产生微裂纹，疲劳扩展、点蚀措施：提高齿面硬度，降低表面粗糙度、提高润滑油粘度上一页下一页退出分目录齿面点蚀机理上一页下一页退出分目录3.齿面胶合(高速、重载齿轮)齿面胶合：高压、高速，油膜破裂；啮合局部高温，齿面焊接；相对运动撕裂热胶合冷胶合措施：提高齿面硬度，降低齿面粗糙度，采用含抗胶合添加剂的润滑油。上一页下一页退出分目录4.齿面磨损(开式齿轮)齿面磨损：磨料进入齿面间；相对运动齿面磨损。措施：采用闭式传动或加防尘罩，保持润滑油清洁。上一页下一页退出分目录5.齿面塑性变形从动齿—节线起脊主动齿—节线出沟（1）齿面塑变：齿面较软，受重载时，材料沿摩擦力方向流动措施：提高齿面硬度，用减摩性好的润滑剂上一页下一页退出分目录齿面塑性变形机理上一页下一页退出分目录二、齿轮传动的计算准则1、闭式齿轮传动①主要失效形式软齿面（齿面硬度≤350HBS），齿面点蚀硬齿面（齿面硬度＞350HBS），断齿、点蚀（剥落）2、开式齿轮传动①主要失效形式：齿面磨损和断齿②设计准则：按齿根弯曲强度设计定参数，降低许用齿根弯应力，考虑磨损的影响，取][HH][FF][7.0][FF开][FF②设计准则：按齿面接触强度设计定参数，按齿根弯曲强度校核上一页下一页退出分目录第二节齿轮材料对齿轮材料性能的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧。常用材料：1、锻钢：（1）软齿面齿轮：齿面硬度350HBS，中碳钢或中碳合金钢，调质或正火。（2）硬齿面齿轮：齿面硬度350HBS，中碳钢或中碳合金钢，表面淬火、渗碳淬火。上一页下一页退出分目录3、铸铁：低速、不重要的开式齿轮。2、铸钢：大齿轮，结构复杂。齿轮材料4、非金属材料：高速、小功率、精度不高。注意：小齿轮的齿面硬度要比大齿轮高20~50HBSP175表11-2给出了多组大小齿轮的搭配组合方案上一页下一页退出分目录一、工作载荷第三节齿轮传动的载荷计算NmmnP1055.9TNdT2F116111t小齿轮名义功率kW小齿轮分度圆直径mm小齿轮名义转矩小齿轮转速r/min上一页下一页退出分目录二、计算载荷齿间载荷分配系数—齿向载荷分布系数—动载系数—使用系数—KKKKKKKKKvAvAttcKFF上一页下一页退出分目录1.使用系数AK原动机工作特性从动机工作特性及其示例均匀平稳轻微冲击中等冲击严重冲击发电机机床主传动提升机构挖掘机均匀平稳1.01.251.51.75轻微冲击1.101.351.601.85中等冲击1.251.501.752.00或更大严重冲击1.501.752.002.25或更大考虑齿轮啮合的外部因素引起的动力过载影响，与原动机、工作机、联轴器特性有关（表11-3）上一页下一页退出分目录2.动载系数vK考虑齿轮本身的啮合振动产生的内部附加动载荷的影响查图11-2vKsmvz/,100/1图11-2动载系数上一页下一页退出分目录0.20.40.60.81.01.21.41.62.01.81.001.051.101.151.201.251.301.351234b/d1两轮均为软齿面或其中之一为软齿面图11-3齿向载荷分布系数3.齿向载荷分布系数K考虑载荷沿齿宽方向分布不均的影响上一页下一页退出分目录4.齿间载荷分配系数K啮合过程中，有单齿对啮合、双齿对啮合。由于误差、变形等原因，载荷在齿对间分配不均考虑同时啮合的齿对之间载荷分配不均的影响查表11-4上一页下一页退出分目录一轮齿受力分析第四节直齿圆柱齿轮传动的强度计算圆周力Ft径向力Fr法向力Fn上一页下一页退出分目录一、轮齿受力分析cos2costan21111dTFFFFdTFtntrt切向力径向力法向力大小同向与反向，与节从从节主主vFvFtt切向力:径向力:法向力:方向指向本轮轮心指向本轮齿面212121nnrrttFFFFFF关系上一页下一页退出分目录赫兹公式:)(1221;;2121—内接触—外接触两圆柱体综合曲率半径—泊松比—、弹性模量—、接触线长度—法向总压力—EELFnLFZEELFnEnH222121111二、齿面接触疲劳强度计算222121111EEZE上一页下一页退出分目录][HH接触应力：αdρsin211齿廓接触点曲率半径：αdρsin222uuαduuρρρρρρΣ1sin2111112112LFZncEH1)1(二、齿面接触疲劳强度计算21211211ρρρρρρ)(1212齿数比ddzzu上一页下一页退出分目录][HHcos2)2(11dKTKFFnnc计算载荷：2/)3(ZbL接触线长：接触应力：LFZncEHuuαdρΣ1sin21(1)1二、齿面接触疲劳强度计算重合度系数，查图11-6上一页下一页退出分目录MPa12211uubdKTZZZEHH接触应力：)]1()1[(1222121EEZE弹性系数：表11-5MPa查图重合度系数Z:cossin2HZ节点区域系数：二、齿面接触疲劳强度计算上一页下一页退出分目录mmZZZuKTuaHEHa32121:设计式][12211HEHHuubdKTZZZ校核式：；则齿宽系数：aaabab二、齿面接触疲劳强度计算上一页下一页退出分目录mmZZZuKTuaHEHa32121Nmm;1小轮扭矩齿数比小大Tzzuu},min{21HHH查表EHZZ;cossin2)0.4~0.35(常用值是齿宽系数abaa面接触疲劳强度待参数确定后再校核齿设计时初取不能预先确定1.5,~8.0,,2ttZKZK注意：σH1=σH2上一页下一页退出分目录四、齿根弯曲疲劳强度计算][FFWMF.2弯曲应力FFSh危险截面宽悬臂长：切线法）（危险截面位置：,30)1(01.计算模型：悬臂梁（齿顶受载）6/cos)2(2FFFancFbShFWM上一页下一页退出分目录1216cos2cosFFaFFhKTmbdmSmYFa齿形系数cos211dKTFnc引入应力修正系数Ysa和重合度系数YεMPaFsaFaFYYYmbdKT112上一页下一页退出分目录1111112FsaFaFYYYmbdKT齿根弯曲强度校核式：齿根弯曲强度设计式：2221122FsaFaFYYYmbdKTmmσYYYzuKTmFεsaFaa321114上一页下一页退出分目录mmYYYzuKTmFsaFaa321114—许用齿根弯曲应力，对于开式齿轮，降低20%～35%，F222111FSaFaFSaFaFSaFaYYYYYY,max4.1~8.0ttYK初始设计时取若最终确定参数后求出与初取值相差较大，则修正模数KY3tttYKYKmm上一页下一页退出分目录一、齿轮精度选择第五节齿轮精度、设计参数及许用应力1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12高低未规定公差机器名称精度等级机器名称精度等级汽轮机3～6拖拉机6～8金属切削机床3～8通用减速器6～8航空发动机4～8锻压机床6～9轻型汽车5～8起重机7～10载重汽车7～9农业机械8～11常用设备齿轮的精度等级6-9级上一页下一页退出分目录二、设计参数选择1、齿数比12~85~38~6uuzzu开式传动）（常用闭式传动小大)1(2)2~5.1()02.0~007.0(,,212uzzumazmamazmmz取整；动力传动要求初取心距方法：按接触强度定中传动平稳；，大小原则：满足弯强度，取、、32121HEHaZZZuKTua上一页下一页退出分目录2.1~1.0a一般：3.0~1.0:0.435.00.6~3.0:开式、常用闭式b3分布不均大，承载大，齿向载荷大，齿宽系数、aaab二、设计参数选择32121HEHaZZZuKTua上一页下一页退出分目录1.许用接触应力[H]：151114111minmin寸系数，图接触疲劳强度计算的尺命系数，图接触疲劳强度计算的寿小安全系数接触疲劳强度计算的最XNHHZZSSXNHHHZZSminlim][三、许用应力1311,lim图劳极限试验齿轮的齿面接触疲H上一页下一页退出分目录2.许用弯曲应力[F]：XNFSTFFYYSYminlim][1611,lim图劳极限试验齿轮的齿根弯曲疲F18111711,24.1limmin寸系数，图弯曲疲劳强度计算的尺命系数，图弯曲疲劳强度计算的寿数，试验齿轮的应力修正系小安全系数弯曲疲劳强度计算的最XNSTSTFFYYYYSS上一页下一页退出分目录一、轮齿受力分析第六节标准斜圆柱齿轮传动的强度计算圆周力:径向力:轴向力:方向同向与反向，与节从从节主主vFvFtt指向本轮轮心主动轮左右手定则判定圆周力Ft径向力Fr轴向力Fa法向力Fn各分力方向的判定：上一页下一页退出分目录主动轮左右手定则：(1)主动轮左旋--左手右旋--右手(2)四指握指回转方向(3)拇指指向轴向力方向关系212121aarrttFFFFFF上一页下一页退出分目录一、轮齿受力分析第六节标准斜圆柱齿轮传动的强度计算切向力径向力轴向力法向力大小11t2dTFcostan2costan1n1nrdTFFt11tatan2tandTFFcoscosntnFF上一页下一页退出分目录][12211HEHHuubdKTZZZZ校核式：mmσZZZZu2KT1ua32HβεEHa1设计式：)(21321直齿mmZZZuKTuaHEHa)(][12211直齿HEHHuubdKTZZZ二、齿面接触强度计算上一页下一页退出分目录三、齿根弯曲强度计算)(MPa211直齿FsaFaFYYYmbdKTMPa211FSaFanFYYYYmbdKT校核式：mmYYYYzuKTmFSaFaan321211cos4:设计式上一页下一页退出分目录amn)02.0~007.0((2)初选)40~25,(15~8)3(人字齿轮避免轴向力过大初取121;)1(cos2)4(uzzumazn定齿数azzmn2)(arccos)5(21精确计算螺旋角—取标准值—按接触强度计算中心距a(1)四、斜齿轮参数确定上一页下一页退出分目录一、受力分析第七节标准直齿锥齿轮传动的强度计算圆周力:径向力:轴向力：同向与反向，与节从从节主主vFvFtt指向本轮轮心指向大端关系212121raarttFFFFFF圆周力Ft径向力Fr轴向力Fa法向力Fn各分力方向的判定：上一页下一页退出分目录一、受力分析第七节标准直齿锥齿轮传动的强度计算切向力径向力轴向力法向力大小11t2mdTF