東北大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件第5章齒輪傳動(dòng)

第五章齒輪傳動(dòng)第九節(jié)齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么第八節(jié)變位齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算第二節(jié)齒輪的材料下一頁(yè)退出總目錄目錄一、齒輪的失效形式1.輪齒折斷2.齒面點(diǎn)蝕3.齒面膠合4.齒面磨損5.齒體塑性變形6.齒面塑性變形第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么1.輪齒折斷折斷面折斷面第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么輪齒折斷實(shí)例第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么輪齒折斷機(jī)理第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么2.齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么齒面點(diǎn)蝕機(jī)理第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么3.齒面膠合齒面出現(xiàn)溝痕第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么4.齒面磨損磨損局部第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么5.齒面塑性變形第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么舉例從動(dòng)輪主動(dòng)輪第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么齒面塑性變形機(jī)理第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么6.齒體塑性變形第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么齒輪失效形式與極限轉(zhuǎn)矩的關(guān)系磨損界限膠合界限點(diǎn)蝕界限斷齒界限速度極限轉(zhuǎn)矩安全區(qū)調(diào)質(zhì)齒輪磨損界限膠合界限點(diǎn)蝕界限斷齒界限速度極限轉(zhuǎn)矩安全區(qū)齒面硬化齒輪第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么同一齒輪傳動(dòng)抵抗不同失效形式的能力不同齒輪失效形式與極限轉(zhuǎn)矩的關(guān)系閉式齒輪傳動(dòng)中，通常以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中，通常以保證齒根彎曲強(qiáng)度為主，兼顧磨損。進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。二、齒輪傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)那么計(jì)算準(zhǔn)那么保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度；保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)那么第二節(jié)齒輪材料材料性能的根本要求：具有足夠的彎曲強(qiáng)度；輪齒表層有足夠的硬度和耐磨性；可以進(jìn)行各種加工和熱處理；齒面硬，齒芯韌。一、鋼

鍛鋼的質(zhì)量比鑄鋼好，一般齒輪均用鍛鋼，鑄鋼(大尺寸、形狀復(fù)雜〕。1.軟齒面〔齒面硬度≤350HBS〕不能承受大的沖擊載荷，兩齒輪齒面硬度差應(yīng)為30~50HBS2.硬齒面〔齒面硬度>350HBS〕齒輪外表硬化方法有滲碳、氮化和外表淬火第二節(jié)齒輪材料二、鑄鐵低速、不重要的開(kāi)式齒輪〔球墨鑄鐵〕合金鋼：常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。航空齒輪采用外表硬化高強(qiáng)合金鋼。三、非金屬材料高速、小功率、精度不高以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的齒輪傳動(dòng)〔塑料、尼龍、膠木等〕第二節(jié)齒輪材料一、工作載荷第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算小齒輪名義功率小齒輪分度圓直徑小齒輪名義轉(zhuǎn)矩小齒輪轉(zhuǎn)速二、計(jì)算載荷使用系數(shù)動(dòng)載系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)齒間載荷分布系數(shù)第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算1使用系數(shù)表5-3原動(dòng)機(jī)工作特性及其示例從動(dòng)機(jī)工作特性及其示例均勻平穩(wěn)輕微沖擊中等沖擊嚴(yán)重沖擊發(fā)電機(jī)機(jī)床主傳動(dòng)提升機(jī)構(gòu)挖掘機(jī)均勻平穩(wěn)1.01.251.51.75輕微沖擊1.101.351.601.85中等沖擊1.251.501.752.00或更大嚴(yán)重沖擊1.501.752.002.25或更大第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算2動(dòng)載系數(shù)齒輪傳動(dòng)的嚙合過(guò)程齒輪制造誤差,pb不同——ω突變——沖擊圖5-3第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算措施：齒頂修緣直齒圓柱齒輪第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算斜齒圓柱齒輪第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算軸彎曲變形的影響３齒向載荷分布系數(shù)第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算軸扭轉(zhuǎn)變形的影響0.20.40.60.81.01.21.41.62.01.81.001.051.101.151.201.251.301.351234b/d1兩輪均為軟齒面或其中之一為軟齒面圖5-7３齒向載荷分布系數(shù)第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算改善載荷分布方法鼓形齒第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算３齒向載荷分布系數(shù)4齒間載荷分布系數(shù)表5-4一對(duì)輪齒在嚙合區(qū)內(nèi)有時(shí)為雙齒嚙合，載荷那么應(yīng)分配在這兩對(duì)齒上。第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算

由于齒距誤差等原因，載荷在各齒間分配不是均勻的輪齒誤差的影響第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算精度等級(jí)(Ⅱ組)56789經(jīng)表面硬化的直齒輪1.01.11.2接觸彎曲經(jīng)表面硬化的斜齒輪1.01.11.21.4未經(jīng)表面硬化的直齒輪1.01.11.2未經(jīng)表面硬化的斜齒輪1.01.11.21.4表5-4齒間載荷分布系數(shù)第三節(jié)齒輪傳動(dòng)的載荷計(jì)算一、輪齒受力分析第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算主、從動(dòng)輪上各力大小相等，方向相反圓周力Ft產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向與外加轉(zhuǎn)矩方向相反徑向力Fr指向各輪的輪心圓周力徑向力法向力二齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算圓柱體的接觸應(yīng)力LFn第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算綜合曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算齒廓接觸點(diǎn)的曲率半徑第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根危險(xiǎn)截面位置、尺寸：力學(xué)模型：輪齒懸臂梁，F(xiàn)n作用于齒頂基圓30°切線法：過(guò)渡曲線第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算演示第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算大小齒輪分別計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算注意：1、相互嚙合的一對(duì)齒輪其齒根彎曲應(yīng)力通常不相等。模數(shù)起主要作用。2、相互嚙合的一對(duì)齒輪其齒面接觸應(yīng)力是相同的。但[σH]1與[σH]2中不同，強(qiáng)度也不同。徑向尺寸〔a,d〕起主要作用。3、應(yīng)用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪尺寸時(shí)，可先應(yīng)用初算公式,待求得齒輪尺寸參數(shù)后，精確計(jì)算載荷系數(shù)K、重合度系數(shù)及壽命系數(shù)和許用應(yīng)力，代入相應(yīng)校核公式進(jìn)行驗(yàn)算，假設(shè)強(qiáng)度條件適宜那么齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整，否那么，調(diào)整尺寸重新計(jì)算。第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、齒輪精度選擇第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12低高未規(guī)定公差一般按齒輪的圓周速度選精度表5-6齒輪種類傳動(dòng)種類齒面硬度HBS齒輪精度等級(jí)3,4,56789直齒圓柱齒輪≤350>12≤18≤12≤6≤4>350>10≤15≤10≤5≤3錐齒輪≤350>7≤10≤7≤4≤3>350>6≤9≤6≤3≤2.5斜齒及曲齒圓柱齒輪≤350>25≤36≤25≤12≤8>350>20≤30≤20≤9≤6錐齒輪≤350>16≤24≤16≤9≤6>350>13≤19≤15≤7≤5表5-6各種精度等級(jí)齒輪傳動(dòng)的最大圓周速度第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力機(jī)器名稱精度等級(jí)機(jī)器名稱精度等級(jí)汽輪機(jī)3～6拖拉機(jī)6～8金屬切削機(jī)床3～8通用減速器6～8航空發(fā)動(dòng)機(jī)4～8鍛壓機(jī)床6～9輕型汽車5～8起重機(jī)7～10載重汽車7～9農(nóng)業(yè)機(jī)械8～11各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力二、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力在中心距一定時(shí)，在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下，可取較多的齒數(shù)和較小的模數(shù)。對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)：一般按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距，模數(shù):第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力取標(biāo)準(zhǔn)值(表5-7)第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力1.疲勞試驗(yàn)試驗(yàn)條件：m=3~5mm、=20°、v=10m/s，a=100mm，b=10~50mm，齒面粗糙度為0.8的直齒圓柱齒輪副試件，按失效概率為1%，經(jīng)持久疲勞試驗(yàn)確定的試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限和彎曲疲勞極限。三、許用應(yīng)力設(shè)計(jì)的齒輪與試驗(yàn)齒輪不同，使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行修正。第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力

2.齒輪的許用接觸應(yīng)力[

H]第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力

3.齒輪的許用彎曲應(yīng)力[

F]第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力一、選擇齒輪類型、精度、材料二、齒輪承載能力計(jì)算三、齒輪幾何尺寸計(jì)算四、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作圖繪制齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)步驟第五節(jié)齒輪精度、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及許用應(yīng)力一、輪齒受力分析第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算圓周力徑向力軸向力法向力軸向力Fa的方向用左右手守則來(lái)判定。左旋用左手；右旋用右手判斷。二、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算式第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算斜齒輪因重合度增大，故接觸線長(zhǎng)度增大；斜齒輪因輪齒傾斜，故影響其彎曲強(qiáng)度。強(qiáng)度條件：第六節(jié)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)式：第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、主要設(shè)計(jì)參數(shù)第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算齒寬系數(shù)齒寬中點(diǎn)分度圓直徑dm和模數(shù)mm

二、輪齒受力分析圓周力徑向力軸向力法向力第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算二、強(qiáng)度計(jì)算0.20.40.60.81.01.21.41.62.01.81.001.051.101.151.201.251.301.351234b/d1第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算直齒錐齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)式第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算直齒錐齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)式第七節(jié)標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算校核式第八節(jié)變位齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算變位齒輪傳動(dòng)的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算原理與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的相同，其計(jì)算公式也與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相同齒輪嚙合節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變化，ZH有變化直齒輪斜齒輪第八節(jié)變位齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算高變位傳動(dòng)，即xΣ=x1+x2=0，ZH不變化，接觸強(qiáng)度根本不變。或角變位傳動(dòng)即xΣ=x1+x2≠0，當(dāng)xΣ>0〔正傳動(dòng)〕時(shí)，，ZH減小，εα降低，Zε增大，，ZH增大，εα增大，Zε減小，或齒面接觸強(qiáng)度提高。當(dāng)xΣ<0〔負(fù)傳動(dòng)〕時(shí)，或齒面接觸強(qiáng)度降低。第八節(jié)變位齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度：變位使齒形變化，齒根厚度和齒根圓角半徑變化，引起計(jì)算系數(shù)YFa和Ysa的變化，影響齒根彎曲強(qiáng)度。正變位齒輪的齒厚增大，YFa減小，齒根圓角半徑減小，Ysa增大。正變位齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度可有提高。負(fù)變位使齒根彎曲強(qiáng)