第26講 齒輪結(jié)構(gòu)

1、第26講齒輪結(jié)構(gòu)與潤(rùn)滑方式11.14 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 前面我們介紹的齒輪設(shè)計(jì)只是輪齒部分，但作為一個(gè)完整的齒輪，除了輪齒以外還必須有輪緣、輪輻及輪轂等部分，才能完成傳遞功率或運(yùn)動(dòng)的任務(wù)。輪緣、輪輻和輪轂部分設(shè)計(jì)不當(dāng)，輪齒也會(huì)在這些部位出現(xiàn)破壞，例如輪緣開裂、輪輻折斷、輪轂破壞等。同時(shí)，輪緣的剛性還會(huì)影響輪齒在工作時(shí)的剛性以及加工齒時(shí)的整體剛性，從而影響輪齒上載荷的分布以及動(dòng)載荷的大小。對(duì)于中等模數(shù)的傳動(dòng)齒輪，這幾個(gè)部分一般是參考毛坯制造方法、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)的。1）鍛造齒輪）鍛造齒輪 對(duì)于齒輪齒頂圓直徑小于500mm的齒輪，一般采用鍛造毛坯，并根據(jù)齒輪直徑的大小常采用以下幾種結(jié)構(gòu)形

2、式。（1）齒輪軸）齒輪軸圖圖1 當(dāng)齒輪的齒根直徑與軸徑很接近時(shí)，如圖2，可以將齒輪與軸作成一體的，稱為齒輪軸。齒輪與軸的材料相同，可能揮造成材料的浪費(fèi)和增加加工工藝的難度。圖圖2（2）實(shí)體式齒輪）實(shí)體式齒輪 齒頂圓直徑小于齒頂圓直徑小于160mm（當(dāng)輪緣內(nèi)徑（當(dāng)輪緣內(nèi)徑D與輪與輪轂外徑相差不大時(shí)，而輪轂長(zhǎng)度要大于等于轂外徑相差不大時(shí)，而輪轂長(zhǎng)度要大于等于1.6倍的軸徑尺寸）時(shí)可以采用這種實(shí)體式結(jié)構(gòu)，如倍的軸徑尺寸）時(shí)可以采用這種實(shí)體式結(jié)構(gòu)，如圖。齒根與鍵槽頂部距離圖。齒根與鍵槽頂部距離e不能過(guò)小。如果不能過(guò)小。如果e尺寸尺寸無(wú)法保證，就要采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，即把齒輪與軸無(wú)法保證，就要采用齒輪軸結(jié)構(gòu)

3、，即把齒輪與軸作為一體。作為一體。 圖圖 3（3）腹板式結(jié)構(gòu)）腹板式結(jié)構(gòu) 當(dāng)直徑大于160mm時(shí)，為了減輕重量，節(jié)約材料，同時(shí)由于不易鍛出輻條，常采用腹板式結(jié)構(gòu)。對(duì)于腹板式結(jié)構(gòu)，當(dāng)直徑接近500mm時(shí)，可以在腹板上開出減輕孔，一般也不設(shè)加強(qiáng)筋，而是將腹板作的厚一些。此時(shí)，輪轂長(zhǎng)度一般不應(yīng)不應(yīng)小于齒輪寬度，可以略大，也可以對(duì)稱，也可以偏向一側(cè)。圖圖 42）鑄造齒輪）鑄造齒輪 而當(dāng)直徑大于500mm或隨直徑小于500mm但形狀復(fù)雜，不便于鍛造的齒輪，常采用鑄造毛坯。其中齒頂圓直徑大于300mm時(shí)可以做成帶加強(qiáng)肋的腹板結(jié)構(gòu)；當(dāng)齒頂圓大于300mm時(shí)常做成輪輻結(jié)構(gòu) 圓錐齒輪：輪輻常用腹板代替輪輻，同時(shí)

4、在腹板上鑄出加強(qiáng)筋，以增強(qiáng)輪體的軸向剛度。圖圖 6-55 對(duì)于鑄造和鍛造齒輪設(shè)計(jì)可以參照例圖中給出的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行，結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算后要圓整成最近的標(biāo)準(zhǔn)整數(shù)（對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)，國(guó)家規(guī)定有標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列，一般情況下，都要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）。3）鑲套齒輪）鑲套齒輪 對(duì)于尺寸較大而需要用的貴重金屬（相對(duì)而言，例如45號(hào)鋼和40Cr鋼）齒輪，要采用組裝齒輪結(jié)構(gòu)，以節(jié)約材料。4）焊接齒輪）焊接齒輪 對(duì)于單件或小批量生產(chǎn)的大齒輪，還可以采用焊接結(jié)構(gòu)。11-15 齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑與效率齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑與效率 我們知道齒輪設(shè)計(jì)中的計(jì)算和校核都是針對(duì)潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)進(jìn)行的，所以對(duì)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)就必須考慮潤(rùn)滑問(wèn)題，才能實(shí)現(xiàn)我們預(yù)期

5、的設(shè)計(jì)要求。 為此,我們首先要了解為什么需要潤(rùn)滑，也就是潤(rùn)滑的功用是什么？ 1、齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑1）潤(rùn)滑的功用）潤(rùn)滑的功用 在齒輪傳動(dòng)中，輪齒表面上除節(jié)點(diǎn)外，其它各嚙合點(diǎn)處均有相對(duì)滑動(dòng)。所以，潤(rùn)滑的主要作用為：（1）減小或消除齒面的磨損：齒面的磨損主要為磨粒磨損粘著磨損(膠合)。為了增強(qiáng)潤(rùn)滑劑的抗膠合能力，常在潤(rùn)滑油中加入添加劑。潤(rùn)滑的抗磨粒磨損的能力主要取決于嚙合表面形成油膜，只要油膜厚度大于磨粒尺寸，就可以起到防止或減輕磨粒磨損的作用。（2）潤(rùn)滑油可減小摩擦系數(shù)，降低齒面間的摩擦損失，提高傳動(dòng)效率。（3）冷卻齒輪傳動(dòng)，帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，避免形成齒面燒傷或膠合。（4）油膜可以起到緩沖的作用，

6、降低齒輪傳動(dòng)振動(dòng)、沖擊和噪聲。2）潤(rùn)滑劑的選擇）潤(rùn)滑劑的選擇 潤(rùn)滑劑有三大類：（1）液體潤(rùn)滑劑（常用）（2）潤(rùn)滑脂：用于低速傳動(dòng)，無(wú)法使用液體潤(rùn)滑劑時(shí)使用。（3）固體潤(rùn)滑劑：其使用取決于使用條件及工藝水平。 最常用的液體潤(rùn)滑劑包括：各類機(jī)械油（如40，68，100等）；各種齒輪油（如H-32，HL-46等）；合成潤(rùn)滑油（如SY4024-83,4403等）。 選擇液體潤(rùn)滑劑時(shí)，可按有關(guān)表格選擇適用的潤(rùn)滑油粘度范圍。需要注意表格中給出的條件. 根據(jù)粘度值，參考齒輪傳動(dòng)所處的條件，進(jìn)行潤(rùn)滑油的選擇。在具體選擇時(shí)，粘度應(yīng)根據(jù)具體條件作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如：速度高時(shí)，可適當(dāng)降低粘度，反之可稍稍加大粘度。 在

7、溫度高時(shí)，應(yīng)在油中加入抗脫氧劑及防銹添加劑。 如果齒輪和軸承要用同一油池中的油潤(rùn)滑，要進(jìn)行折中選擇。 在開式齒輪傳動(dòng)中，使用潤(rùn)滑脂時(shí)，它沒(méi)有冷卻效果，所以要求工作溫度低于潤(rùn)滑脂滴點(diǎn)，同時(shí)要考慮耐水性等條件。3）潤(rùn)滑方法及油量選擇）潤(rùn)滑方法及油量選擇 開式齒輪傳動(dòng)速度較低，一般采用潤(rùn)滑脂或定時(shí)滴油潤(rùn)滑。 閉式齒輪傳動(dòng)常利用浸油法或噴油法潤(rùn)滑1）浸油法：）浸油法：大齒輪浸入一個(gè)齒高，對(duì)于多級(jí)齒輪傳動(dòng)的高速級(jí)，可以采用帶油輪。由于大齒輪或帶油輪可以將油帶起，濺落到被潤(rùn)滑處，也稱為飛濺潤(rùn)滑。此時(shí)要求齒輪線速度不高于 。對(duì)于單級(jí)，每傳遞1Kw功率約需要0.35L或更多的油量，多級(jí)傳動(dòng)可以按比例（級(jí)數(shù)）增加。 sm/15122）噴油潤(rùn)滑：）噴油潤(rùn)滑： 在線速度超過(guò)上述數(shù)值使用時(shí)，要求齒輪寬度大時(shí)增加噴嘴的數(shù)目。在節(jié)圓線速度不大于 時(shí)，直接由進(jìn)入嚙合的一側(cè)向嚙合處噴油。油量按10mm齒寬用0.45L/min或者每千瓦用8.5L/s來(lái)計(jì)算，噴油壓力一般為0.010.2MPa。 對(duì)于非金屬齒輪，載荷較小時(shí)可以不進(jìn)行潤(rùn)滑。有時(shí)也可加入適量油以改善摩擦性能，提高承載能力，或改善材料使其具有自潤(rùn)滑能力。sm/)9080(2 齒輪傳動(dòng)的效率 齒輪傳動(dòng)中的損失，主要包括嚙合中的摩擦損失、軸承中的摩擦損失和攪動(dòng)潤(rùn)滑油的功率損失。 進(jìn)