第14章 齒輪傳動設(shè)計

1、第第1414章章 齒輪傳動設(shè)計齒輪傳動設(shè)計學習學習內(nèi)容：內(nèi)容：齒輪的工作情況齒輪的工作情況輪齒的失效形式輪齒的失效形式設(shè)計準則設(shè)計準則齒輪材料齒輪材料齒輪輪齒受力齒輪輪齒受力齒輪輪齒的強度計算齒輪輪齒的強度計算齒輪傳動設(shè)計齒輪傳動設(shè)計一一. . 齒輪的工作情況齒輪的工作情況知識回顧知識回顧輪齒折斷輪齒折斷輪齒工作表面的破壞輪齒工作表面的破壞二二. . 齒輪的失效形式齒輪的失效形式輪齒折斷輪齒折斷疲勞折斷疲勞折斷過載折斷過載折斷齒面點蝕齒面點蝕輪齒工作表面的破壞輪齒工作表面的破壞齒面磨損齒面磨損齒面膠合齒面膠合齒面塑性變形齒面塑性變形三三. . 設(shè)計準則設(shè)計準則工作條件工作條件主要失效形式主要失

2、效形式設(shè)計準則設(shè)計準則閉式齒輪閉式齒輪齒面點蝕齒面點蝕齒根彎曲疲勞折斷齒根彎曲疲勞折斷外硬內(nèi)韌的材料外硬內(nèi)韌的材料齒面的接觸強度齒面的接觸強度齒根彎曲疲勞齒根彎曲疲勞強度強度開式齒輪開式齒輪輪齒折斷輪齒折斷齒面磨損齒面磨損耐磨的材料耐磨的材料進行彎曲疲勞進行彎曲疲勞 強度計算強度計算高速重載齒輪高速重載齒輪齒面膠合齒面膠合限制限制齒面潤滑溫度齒面潤滑溫度齒面間良好的潤滑齒面間良好的潤滑軟齒面齒輪：齒面硬度軟齒面齒輪：齒面硬度350HBS硬齒面齒輪：齒面硬度硬齒面齒輪：齒面硬度350HBS四四. . 齒輪材料齒輪材料原則：原則：齒輪的工作特點齒輪的工作特點合理選擇材料配對合理選擇材料配對考慮加工

3、工藝考慮加工工藝常用材料：常用材料：塑料、銅合金塑料、銅合金優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵要求：要求：強度、耐磨性、外硬內(nèi)韌強度、耐磨性、外硬內(nèi)韌表表14-1五、直齒圓柱齒輪傳動的受力分析五、直齒圓柱齒輪傳動的受力分析1.1.輪齒上的作用力輪齒上的作用力tgFFdTFdTFtrtn徑向力：圓周力：法向力：11112cos2大小大小方向方向主動件主動件從動件？從動件？2.2.計算載荷計算載荷: F: F計計=KFn=KFnFn :理想平穩(wěn)狀態(tài)下的理論載荷理想平穩(wěn)狀態(tài)下的理論載荷K：載荷系數(shù)（表：載荷系數(shù)（表14-2）F計計 ：考慮影響齒輪實際載荷因素的計算載

4、荷：考慮影響齒輪實際載荷因素的計算載荷六、直齒圓柱齒輪傳動的強度計算六、直齒圓柱齒輪傳動的強度計算1.1.齒面接觸疲勞強度計算齒面接觸疲勞強度計算i :傳動比、傳動比、T1 :小輪的轉(zhuǎn)矩、小輪的轉(zhuǎn)矩、 K:載荷系數(shù)、載荷系數(shù)、b:齒寬、齒寬、a:中心距、中心距、齒寬系數(shù)齒寬系數(shù) 、 接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力 、許用接觸應(yīng)力、許用接觸應(yīng)力“+” 外嚙合、外嚙合、 “-” 內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合2)2)設(shè)計公式設(shè)計公式: : iKTiaaH123)336()1( （14-9）HHibaKTi213)1(336（14-8）1)1)強度校核：強度校核：abaHH參數(shù)選擇及公式說明：參數(shù)選擇及公式說明：（1）傳動比）傳動

5、比i (2) 齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)（3）接觸應(yīng)力）接觸應(yīng)力 和許用接觸應(yīng)力和許用接觸應(yīng)力查手冊查手冊1H2HaHHHibaKTi213)1(336相等相等相等或不等相等或不等miniKTiaaH123)336()1( 1H2H單級傳動：單級傳動：i 8i8: 多級傳動多級傳動考慮結(jié)構(gòu)緊湊和載荷集中考慮結(jié)構(gòu)緊湊和載荷集中輕型：輕型：0.20.4一般：一般：0.4重型：重型：0.41.2變速箱：變速箱：0.120.225. 111014HHlimHHlim或查圖SSHH2. 2. 齒根彎曲疲勞強度計算齒根彎曲疲勞強度計算FFFzbmYKT12123211)1(4FaFziYKTm1)強度校核強度校核:

6、2)設(shè)計公式設(shè)計公式: （14-12）（14-13） 齒數(shù)的函數(shù)，查圖齒數(shù)的函數(shù)，查圖14-13coscos6mSmhYFFFFYF :齒形系數(shù)、齒形系數(shù)、m:模數(shù)、模數(shù)、彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力 、 許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力FF參數(shù)選擇及公式說明：參數(shù)選擇及公式說明：（1）齒數(shù)）齒數(shù)Z1 （2）彎曲應(yīng)力）彎曲應(yīng)力 和許用彎曲應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力查手冊查手冊FFFzbmYKT1212不等不等軟齒面的閉式傳動：軟齒面的閉式傳動：z為為2540開式傳動和硬齒面及鑄鐵開式傳動和硬齒面及鑄鐵 ：z 171F2F6 . 125. 11414FFlimFFlim或查圖SSFFF3211)1(4FaFziYKTm取大

7、值代入和2211FFFFYY1F2F例例14-1某兩級直齒圓柱齒輪減速機用電動機驅(qū)動，單向運轉(zhuǎn)，某兩級直齒圓柱齒輪減速機用電動機驅(qū)動，單向運轉(zhuǎn)，載荷有中等沖擊。高速級傳動比載荷有中等沖擊。高速級傳動比i=3.7，高速軸轉(zhuǎn)速，高速軸轉(zhuǎn)速n1=745 r/min，傳動功率，傳動功率P=17kW， 試設(shè)計此高速級傳動試設(shè)計此高速級傳動(采用軟齒面采用軟齒面)。 1121112FFFzbmYKT2121122122FFFFFFYYzbmYKTiKTiaaH123)336()1( 表表14-11121112FFFzbmYKT2121122122FFFFFFYYzbmYKTiKTiaaH123)336()

8、1( 七、齒輪傳動鏈的設(shè)計七、齒輪傳動鏈的設(shè)計1.1.傳動型式傳動型式2.2.傳動比傳動比3.3.確定參數(shù)確定參數(shù)4.4.結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 1. 傳動型式的選擇傳動型式的選擇直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動圓錐齒輪傳動圓錐齒輪傳動蝸輪蝸桿傳動蝸輪蝸桿傳動結(jié)構(gòu)條件、精度要求、工作速度、傳動平穩(wěn)性、噪音、結(jié)構(gòu)條件、精度要求、工作速度、傳動平穩(wěn)性、噪音、工藝性、傳動效率、潤滑工藝性、傳動效率、潤滑v50m/s，承載能力大，傳動均勻，承載能力大，傳動均勻，沖擊和噪音小，有軸向力沖擊和噪音小，有軸向力v5m/s精度低精度低傳動比大，效率低，易磨損傳動比大，效率低，易磨

9、損2. 2. 傳動比的分析傳動比的分析確定傳動級數(shù)確定傳動級數(shù)表表14-3分配各級傳動比分配各級傳動比提高精度的原則提高精度的原則最小體積原則最小體積原則最小轉(zhuǎn)動慣量原則最小轉(zhuǎn)動慣量原則減速傳動：減速傳動：“先小后大先小后大”增速傳動：增速傳動：“先大后小先大后小”提高精度的原則提高精度的原則增速傳動增速傳動減速傳動減速傳動2ABi3CDi3CDi2ABi21ABi21ABi31CDi31CDi最小體積原則最小體積原則各級速比相等各級速比相等niii 各齒輪寬度相等各齒輪寬度相等各對齒輪主動輪各對齒輪主動輪d相等相等齒輪的材料相同齒輪的材料相同不考慮軸與軸承體積不考慮軸與軸承體積條件條件迂回排

10、布迂回排布體積小體積小最小轉(zhuǎn)動慣量原則最小轉(zhuǎn)動慣量原則級傳動第任一級的傳動比傳動級數(shù)總傳動比kkiniiiknknk1122222正反轉(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)例題例題14-2已知一齒輪減速器中，電機轉(zhuǎn)速為已知一齒輪減速器中，電機轉(zhuǎn)速為3500r/min，輸出軸，輸出軸轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為10r/min，按三種原則確定此減速器的級數(shù)和各，按三種原則確定此減速器的級數(shù)和各級齒輪的傳動比。級齒輪的傳動比。1122222nknkiiniii 減速傳動：減速傳動：“先小后大先小后大”傳動級數(shù)傳動級數(shù)3.3.確定各級齒輪的模數(shù)和齒數(shù)確定各級齒輪的模數(shù)和齒數(shù)模數(shù)模數(shù)類比法類比法結(jié)構(gòu)工藝結(jié)構(gòu)工藝強度強度) 1(21izam)1314

11、()1(43211FaFziYKTm齒數(shù)齒數(shù)表表14-44.4.齒輪傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計齒輪和軸的聯(lián)接齒輪和軸的聯(lián)接齒輪傳動回差及消除方法齒輪傳動回差及消除方法齒輪的結(jié)構(gòu)齒輪的結(jié)構(gòu)齒輪和軸的聯(lián)接齒輪和軸的聯(lián)接1)調(diào)整中心距調(diào)整中心距齒輪傳動的回差及消除的方法齒輪傳動的回差及消除的方法2)接觸彈簧法接觸彈簧法3)雙片齒輪法雙片齒輪法機械傳動總論機械傳動總論機械傳動設(shè)計機械傳動設(shè)計桿機構(gòu)桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)間歇運動機構(gòu)間歇運動機構(gòu)齒輪傳動齒輪傳動螺旋傳動螺旋傳動帶傳動帶傳動鏈傳動鏈傳動一一. .類型類型機械機械傳動傳動設(shè)計設(shè)計運動形式的變換運動形式的變換增速、減速和變速增速、減速和變速遠距離傳遞運動和動力遠距離傳遞運動和動力運動的合成和分解運動的合成和分解獲得大的機械效益獲