鑄造工藝齒輪傳動

1、第七章 齒輪傳動7-1 概述7-2 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則7-3 齒輪的材料及其選擇7-4 圓柱齒輪傳動的計算載荷7-5 直齒圓柱齒輪傳動的齒面接觸疲勞強度計算7-6 直齒圓柱齒輪傳動的齒根彎曲疲勞強度計算7-8 斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算7-9 直齒錐齒輪傳動7-11 齒輪的結(jié)構(gòu)7-10 齒輪傳動的效率與潤滑7-7 直齒圓柱齒輪傳動的靜強度計算10-1概述1一、齒輪傳動的特點、類型和基本問題3）效率高；4）結(jié)構(gòu)緊湊；1）工作可靠，壽命長；2）傳動比恒定；齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，其應(yīng)用范圍十分廣泛。7-1 概 述1. 特點：5）適用性廣?？蛇_99，在常用的機械傳動中，其效率

2、最高。在相同條件下，齒輪傳動所需的空間一般較小。這也是齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用的原因之一。優(yōu)點缺點1）制造及安裝精度要求高；2）成本高。2. 類型按軸的布置分平行軸齒輪傳動相交軸齒輪傳動交錯軸齒輪傳動（錐齒輪）（圓柱齒輪）概述2各類齒輪圖片按齒向分：直齒輪傳動斜齒輪傳動人字齒輪傳動按工作條件分：閉式傳動開式傳動軟齒面齒輪（齒面硬度350HBS布氏硬度 ）硬齒面齒輪（齒面硬度350HBS）按齒面硬度分：按齒廓分：漸開線齒輪擺線齒輪圓弧齒輪3. 基本問題：1）傳動平穩(wěn)：即要求瞬時傳動比i恒定。2）足夠的承載能力：即要求在預(yù)期的使用期限內(nèi)不失效。二、齒輪傳動的主要參數(shù)1）模數(shù) m 標(biāo)準(zhǔn)系列見表71。2）

3、傳動比 i 和齒數(shù)比 u主從主從從主ddzznni概 述概述31b112zzu齒數(shù)比：注：1 為小輪，2為大輪。減速傳動：i = u增速傳動：ui13）中心距 a4）齒寬 b 和齒寬系數(shù)aba或1dbd齒寬系數(shù)：1dbd齒寬：或 ababb 2大輪齒寬：小輪齒寬：mm105(21） bb2b（應(yīng)圓整）概 述概述4三、齒輪的精度等級國標(biāo)中對圓柱齒輪和錐齒輪都規(guī)定了十二個精度等級，常用 5 9 級。根據(jù)傳動的用途、使用條件和齒輪的圓周速度等選擇精度等級。齒輪精度分為：第一公差組：控制運動的準(zhǔn)確性。第二公差組：控制傳動的平穩(wěn)性。第三公差組：控制載荷分布的均勻性。 應(yīng)遵循 “ 需要可能 ” 的原則。概

4、 述例如： 877 HK選擇精度等級齒厚偏差代號10-2齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則7-2 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則一、失效形式輪齒折斷齒面點蝕齒面膠合齒輪傳動的失效主要是輪齒的失效，常見的失效形式有：分為：疲勞折斷過載折斷：屬于靜強度破壞。多發(fā)生在輪齒的節(jié)線附近靠近齒根的一側(cè)。是在重載條件下產(chǎn)生的粘著磨損現(xiàn)象。齒面磨粒磨損使輪齒變薄，最后導(dǎo)致輪齒折斷。塑性變形是重載軟齒面，在摩擦力作用下引起的材料塑性流動。冷膠和熱膠合分為注：由于磨損的比點蝕的形成快，故開式傳動中見不到點蝕現(xiàn)象。普通閉式傳動的主要失效形式為：輪齒的疲勞折斷和點蝕普通開式傳動的主要失效形式為：輪齒的疲勞折斷和磨粒磨損設(shè)計準(zhǔn)

5、則對一般工況下的普通齒輪傳動，其設(shè)計準(zhǔn)則為：為防止輪齒的疲勞折斷，需計算齒根彎曲疲勞強度。為防止齒面點蝕，需計算齒面接觸疲勞強度。注：對高速重載傳動，還應(yīng)按齒面抗膠合能力進行計算。二、設(shè)計準(zhǔn)則1）閉式傳動硬齒面：按齒根彎曲疲勞強度進行設(shè)計計算（確定齒輪的參數(shù)和尺寸），然后校核齒面接觸疲勞強度軟齒面：按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計計算（確定齒輪的參數(shù)和尺寸），然后校核齒根彎曲疲勞強度。2）開式傳動：只計算齒根彎曲疲勞強度，適當(dāng)加大模數(shù)（預(yù)留磨損量）。齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則10-3 齒輪的材料及其選擇7-3 齒輪的材料及其選擇對齒輪材料性能的要求：齒面硬、芯部韌。 一、常用的齒輪材料 鋼：鑄鐵：

6、用于低速、輕載、不太重要的場合； 非金屬材料：如尼龍、塑料等。適用于高速、輕載、且要求降低噪 音的場合。 常用材料碳鋼合金鋼最常用二、常用的熱處理方法齒輪的毛坯：鍛造鑄造：適用于形狀復(fù)雜、尺寸大的齒輪。：適用于中、小尺寸的齒輪。調(diào)質(zhì)、正火：得軟齒面，強度低，工藝簡單。齒輪的材料及其選擇原則2三、齒輪材料選用的基本原則 齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強度、壽命、可靠性、經(jīng)濟性等； 應(yīng)考慮齒輪的尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝； 鋼制軟齒面齒輪，小輪的齒面硬度應(yīng)比大齒輪高2050HBS 。 硬齒面齒輪傳動，兩輪的齒面硬度可大致相同，或小輪硬度略高。整體淬火、表面淬火、滲碳淬火、滲氮等：

7、得硬齒面，強度高。淬火后需磨齒，工藝復(fù)雜。適用于中碳鋼適用于低碳鋼不需磨齒齒輪的材料及其選擇10-4 圓柱齒輪的載荷計算一、輪齒的受力分析11t2dTF tantrFF 嚙合傳動中，直輪齒的受力分析切向力：徑向力：costnFF 法向力：1T 為小輪的名義轉(zhuǎn)矩（Nmm）。式中： 為小輪的分度圓直徑（mm）。1d主動輪 的方向與其轉(zhuǎn)向相反；tF從動輪 的方向與其轉(zhuǎn)向相同。tF徑向力 Fr 的方向指向各自的輪心（外齒輪）。1. 直齒圓柱齒輪（718）7-4 圓柱齒輪傳動的載荷計算 用集中作用于分度圓上齒寬中點處的法向力 代替輪齒所受的分布力，將 分解，得：nFnF1 主動2圓柱齒輪的載荷計算21t

8、F2tF1xF2xF2rF1rF1 主動21xF1 主動21xF練 習(xí)嚙合傳動中，輪齒的受力分析2. 斜齒圓柱齒輪將 Fn 分解11t2dTF costantrnFF 切向力：徑向力：tanxtFF 軸向力：（727）斜齒輪受力軸向力Fx的方向：用“主動輪左右手法則”判斷。二級受力分析計算載荷1HAHKKKKKFAFKKKKKK 為載荷系數(shù)，上述Fn 為輪齒所受的名義法向力。實際傳動中由于原動機、工作機性能的影響以及制造誤差的影響，載荷會有所增大。計算載荷為：nKFFnc式中：KA 使用系數(shù)：動載系數(shù)：K 齒向載荷分布系數(shù)：是考慮載荷沿齒寬方向分布不均的系數(shù)。 計算彎曲應(yīng)力時：計算接觸應(yīng)力時：

9、是考慮外部附加動載荷的系數(shù)。K是考慮內(nèi)部附加動載荷的系數(shù)。修緣齒可以減小內(nèi)部附加動載荷。鼓形齒改善載荷沿齒寬分布不均的現(xiàn)象。齒輪遠離轉(zhuǎn)矩輸入（輸出）端，可改善偏載現(xiàn)象。圓柱齒輪傳動的載荷計算計算載荷2齒間載荷分配系數(shù)：是考慮載荷在同時嚙合的齒對之間分配 不均的系數(shù)。HKFK、圓柱齒輪傳動的載荷計算輪齒變形傾斜1 主動2TT10-5直齒輪接觸強度計算1HH一、計算公式一、計算公式 基本公式： 赫茲公式， 式(227)。接觸應(yīng)力的計算點： 節(jié)點設(shè)計式：23HHEd11)(12ZZZuuTKdH詳細說明式中：u齒數(shù)比； ZE 彈性系數(shù)； ZH 節(jié)點區(qū)域系數(shù)。力學(xué)模型： 將一對輪齒的嚙合簡化為 兩個圓

10、柱體接觸的模型。目的：防止“點蝕”。 強度條件：校核式： uubdTKZZZH12211HEHH1O2OCN2N1HH7-5 直齒圓柱齒輪傳動的齒面接觸疲勞強度計算3）影響接觸強度的尺寸是：d（ 或 a ）和 b，而與模數(shù) m 無關(guān) 。KN壽命系數(shù)，是考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 對疲勞極限影響的系數(shù)，直齒輪接觸強度計算2Z34Z重合度系數(shù)，注意：1）“”用于外嚙合；“”用于內(nèi)嚙合。2） ，應(yīng)按 較小者計算接觸強度。21HHH二、許用接觸應(yīng)力 HNHSZlimHHlim 齒輪的接觸疲勞極限SH安全系數(shù)。Hlim 線圖4）采用正變位、斜齒輪可提高齒輪的強度。直齒圓柱齒輪接觸疲勞強度計算直齒輪接觸強度計算

11、3三、主要參數(shù)的選擇2齒數(shù)的選擇當(dāng)d1已按接觸疲勞強度確定時，z1m重合度 傳動平穩(wěn)抗彎曲疲勞強度降低齒高h 減小切削量、減小滑動率因此，在保證彎曲疲勞強度的前提下，齒數(shù)多一些好！ 閉式軟齒面: z1 = 20 40 閉式硬齒面和開式傳動: z1 = 17 201齒寬系數(shù) dd 齒寬 b 有利于提高強度，但 d 過大將導(dǎo)致 K見表74。直齒圓柱齒輪接觸疲勞強度計算10-6直齒輪彎曲強度計算17-5 直齒圓柱齒輪傳動的齒根彎曲疲勞強度計算二、計算公式Y(jié)sa應(yīng)力修正系數(shù)FaFFYmbdTK112式中：YFa齒形系數(shù)。只與齒形有關(guān)，而 與模數(shù)m無關(guān)YFa與Ysa表目的：目的：防止疲勞斷齒。防止疲勞斷

12、齒。 強度條件：強度條件：FF將輪齒簡化為懸臂梁。按30切線法確定齒根危險截面。按在齒頂嚙合計算齒根應(yīng)力。saYYF校核式： F30 30FnF1F2sl危險截面危險截面cFY重合度系數(shù)。直齒輪彎曲強度計算2引入齒寬系數(shù) 和 d1= m z1，可得1dbd32F211YYYzTKmsaFadF設(shè)計式： 2）影響齒根彎曲強度的尺寸是： m 和 b 。3）采用正變位、斜齒輪可提高齒輪的強度。注意：1） ，應(yīng)按 較小者計算齒根彎曲強度。21FFSaFaFYY4）動力傳動，一般 m1.52mm。直齒圓柱齒輪的齒根彎曲疲勞強度直齒輪彎曲強度計算3二、許用彎曲應(yīng)力 F FxNFFSYYlim2Flim 齒

13、輪的齒根彎曲疲勞極限。SF安全系數(shù)。Flim 線圖YN壽命系數(shù)，是考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 對疲勞極限影響的系數(shù)，輪齒雙向彎曲時，圖中Flim值需乘以0.7。Yx尺寸系數(shù)。直齒圓柱齒輪的齒根彎曲疲勞強度10-8斜齒圓柱齒輪強度計算4cosZ一、齒面接觸疲勞強度計算 用螺旋角系數(shù) Z 計入輪齒傾斜使齒面接觸應(yīng)力減小的影響，對直齒輪的接觸強度公式進行修正，得斜齒輪的強度計算公式： 式中：螺旋角系數(shù) ：重合度系數(shù) Z ： 校核式： uubdTKZZZZHHE12211HH設(shè)計式： 32H1112ZZZZuuTKdHEdH1時，)1 (34Z1時，1Z 端面重合度 ， 縱向重合度 。7-8 斜齒圓柱齒輪傳

14、動的強度計算見式標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪強度計算3二、齒根彎曲疲勞強度計算 通常按斜齒輪的當(dāng)量直齒輪計算其齒根彎曲疲勞強度，并引入螺旋角系數(shù)Y 計入輪齒傾斜的影響，得： 設(shè)計式：3F2121ncos2YYYYzYTKmSaFadF標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪強度計算式中：YFa按當(dāng)量齒數(shù) 。Y螺旋角系數(shù)。 輪齒受載及折斷校核式： YYYYmbdTKsaFaFFn112F3coszzYSa按當(dāng)量齒數(shù) 。zY重合度系數(shù)，按計算。 強度公式中其他參數(shù)與直齒圓柱齒輪完全相同。 10-10錐齒輪傳動軸交角為90的直齒錐齒輪傳動： 7-9 直齒錐齒輪傳動一、主要參數(shù)和尺寸直齒錐齒輪的大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。直齒錐齒輪傳動的幾何參數(shù)

15、211212tancotddzzu2122212221udddRRbRbRdddd5 . 015 . 022m11m)5 . 01 ()5 . 01 (RmRmmmdd以及則有：令 R = b/R齒寬系數(shù)，設(shè)計中常取R =0.250.35。齒數(shù)比：錐距：b2/bCt錐齒輪傳動2二、輪齒的受力分析 用集中作用于齒寬中點處的法向力 Fn 代替輪齒所受的分布力。 將Fn分解為：切向力Ft，徑向力Fr和軸向力Fx。 cos2cos1m1tndTFF軸向力Fx的方向總是由錐齒輪的小端指向大端。 錐齒輪的受力分析211costanxtrFFF2r11sintanFFFtxttFdTF1m12直齒錐齒輪傳動

16、錐齒輪傳動3三、齒面接觸疲勞強度計算 按齒寬中點處的當(dāng)量圓柱齒輪計算直齒錐齒輪的齒面接觸疲勞強度。H31215 . 0171. 4udKTZZRRHEH 校核式： 忽略重合度的影響。3212H15 . 0171. 4)(uKTZZdRRHE設(shè)計式： 式中：載荷系數(shù) KKKKA 強度公式中其他參數(shù)與直齒圓柱齒輪完全相同。直齒錐齒輪傳動錐齒輪傳動4四、齒根彎曲疲勞強度計算 F23212R115 . 0171. 4saFaRFYYumzKT校核式：3F2212115 . 0171. 4SaFaRRYYuzKTm設(shè)計式： 式中：YFa按當(dāng)量齒數(shù) 。coszzYSa按當(dāng)量齒數(shù) 。z直齒錐齒輪傳動齒輪傳動的效率與潤滑 7-10 齒輪傳動的效率與潤滑 潤滑的目的：減小摩擦、減小磨損，還有散熱和防銹蝕作用。 二、齒輪傳動的潤滑方式 開式及半開式齒輪傳動：采用人工定期加油潤滑。詳細介紹一、齒輪傳動的效率 閉式齒輪傳動的