齒輪傳動發(fā)展概述.ppt

1、齒輪傳動設計培訓,參考書目 濮良貴，紀名剛. 機械設計（第七版）. 北京：高等教育出版社，2001、6 黃平，朱文堅.機械設計基礎.廣州：華南理工大學出版社，2003、4 黃華梁，彭文生.機械設計基礎（第三版）.北京：高等教育出版社 姜洪源.機械設計試題精選與答題技巧.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003、12 2004、6,齒輪傳動設計培訓,第一部分：齒輪傳動發(fā)展概述 2004、6,上午10時1分,3,一、齒輪傳動發(fā)展概述,齒輪傳動是現(xiàn)代機械中應用最廣泛的一種傳動，也是歷史上應用最早的傳動機構之一。 自18世紀工業(yè)革命以來，齒輪技術迅速發(fā)展，尤其是近40年來齒輪技術在各個方面都有了很大的發(fā)

2、展。,上午10時1分,4,一、齒輪傳動發(fā)展概述,目前的齒輪傳動： 傳遞功率可達：125000KW 圓周速度可達：300m/s 轉速可達：105r/min 重載齒輪的壽命可達30年以上,目前齒輪減速箱： 傳動比可達：38851677 效率可達：0.995 箱內(nèi)溫度可達：538,上午10時1分,5,一、齒輪傳動發(fā)展概述,在齒輪大小尺寸方面： 分度圓直徑可從不到50m到幾十米，甚至可達百米以上 齒輪模數(shù)從0.04mm直到100mm 齒輪齒數(shù)從特殊的齒數(shù)1或2直至可達數(shù)千齒,上午10時1分,6,我國漢代發(fā)明的指南車應用的齒輪： 用木料制造或者金屬鑄成的 只能傳遞軸間回轉運動，不能保證傳動的平衡性 承載

3、能力也很小,一、齒輪傳動發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時1分,7,隨著生產(chǎn)的發(fā)展，齒輪運轉平衡性受到重視。 在1674年丹麥天文學家羅默提出外擺線作為齒廓，以便得到運轉平衡的齒輪： 加工困難 對中心距誤差十分敏感 現(xiàn)在也僅用于特殊機械行業(yè)，如表業(yè)和泵業(yè)中,一、齒輪傳動發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時1分,8,1765年瑞士數(shù)學家歐拉建議采用以漸開線作為齒廓的曲線 這是目前絕大部分機械所采用的齒廓 漸開線作為齒廓具有許多優(yōu)點（將在后續(xù)課程中詳細闡述） 缺點：重載方面其承載能力受齒輪機構尺寸限制和接觸形式影響，很難大幅度提高。,一、齒輪傳動發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時1分,9,19

4、23年美國懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪，1955年前蘇聯(lián)諾維科夫對圓弧齒廓進行了深入研究，之后圓弧齒廓得以生產(chǎn)應用： 在高速重載方面有很大提高 圓弧齒廓齒輪彎曲強度不高，且須做成斜齒輪。,一、齒輪傳動發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時1分,10,一種新的齒形邏輯齒輪是由日本學者小守勉提出 齒形不是象漸開線齒輪的齒形那樣由單一的曲線構成,而是由許多不同的微段曲線連接而成的 采用對稱的凸凹嚙合形式,克服了漸開線的凸凹嚙合形成而導致齒輪表面耐久性差,承載力低,在許多機構中應用受到一定限制這一缺陷 而且微段曲線的接合在嚙合時的相對曲率為零,基本上實現(xiàn)滾動摩擦,大大增加齒輪的齒面接觸疲勞強度,一、

5、齒輪傳動發(fā)展概述,1、齒輪廓曲線,上午10時1分,11,行星齒輪傳動是近幾十年發(fā)展起來的新型傳動型式 重量輕 體積小,結構緊湊 傳動比范圍大 承載能力高，效率高 輸入輸出的同軸性對于改進產(chǎn)品的整體結構布局,節(jié)省占地面積有顯著的優(yōu)越性,一、齒輪傳動發(fā)展概述,2、行星齒輪傳動,上午10時1分,12,重慶鋼鐵設計院成功研制出三環(huán)減速器及單(雙)環(huán)減速器。 少齒差活齒傳動早在30 年代就有人提出構想，直到60 年代美、英、日等國家先后進行了制造應用。我國是70 年代起步研究的， 80年代已有很大進展。,一、齒輪傳動發(fā)展概述,2、行星齒輪傳動,諧波齒輪、活齒少齒差傳動,擺線針輪等為代表的各種新型的行星齒

6、輪機構,近年來很有發(fā)展前途。,我國著名機械學家朱景梓教授在1956 年提出雙曲柄輸入式少齒差的傳動結構。,上午10時1分,13,節(jié)能、節(jié)材、傳遞動力大 能滿足各種機械與機構變速運動理想的動力 廣泛應用于航天航空、汽車船舶、輕重工業(yè)機械、儀器儀表等變速運動裝置 能產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。,一、齒輪傳動發(fā)展概述,3、非圓齒輪傳動,非圓齒輪技術的設想30 年代由德國一位械專家提出,這項高科技一直成為世界機械學家研究攻關的熱點。,上午10時1分,14,其設計和制造比較困難，半個世紀以來未能得到廣泛應用。 隨著計算機的飛速發(fā)展，CAD & CAM技術使非圓齒輪的設計和加工變得容易，非圓齒輪的實際應

7、用也日益增多。,一、齒輪傳動發(fā)展概述,3、非圓齒輪傳動,上午10時1分,15,機械設備向高速度、大功率、高精度方向的發(fā)展 對齒輪機構的傳動性能、使用壽命、結構優(yōu)化等方面提出了新的更高的要求 促進了對齒輪嚙合的原理、新的結構、新的齒形及其新的傳動型式等領域的研究。,一、齒輪傳動發(fā)展概述,4、齒輪傳動發(fā)展方向,上午10時1分,16,由于地球環(huán)境問題,工業(yè)形態(tài)不得不改變,微形機械已越來越受到人們的關注。 微型機械是指能夠進行微細作業(yè),或者在狹小空間中作業(yè)的,具有高級功能的微型機器或微型機器人。 美國威斯康星麥迪遜大學電子工程學教授的研究小組第一個研制出一系列直徑為50200m,高200500m的鎳質

8、齒輪,這些齒輪連在一起形成輪系。,一、齒輪傳動發(fā)展概述,4、齒輪傳動發(fā)展方向,上午10時1分,17,End of this chapter,Thank You!,上午10時1分,18,三、滾動軸承的當量動載荷：,在進行軸承壽命計算時，軸承在許多應用場合，常常同時承受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa； 這時，必須把實際載荷換算為與確定基本額動定動載荷的載荷條件相一致的當量動載荷，用字母P表示。 對于以承受徑向載荷為主的軸承，稱為徑向當量動載荷，用Pr表示； 對于以承受軸向載荷為主的軸承，稱為軸向當量動載荷，用Pa表示.,當量動載荷P的一般計算公式： P=XFr+YFa 式中：X，Y分別為徑向，軸向載荷

9、系數(shù)： 其值見表1612，P260. 對于只能承受純徑向載荷R的軸承：P=Fr. 對于只能承受純軸向載荷A的軸承：P=Fa,見課件機械設計重點難點壽命計算,上午10時1分,19,工作過程中要產(chǎn)生內(nèi)部的軸向力，為了保證這類軸承正常工作，通常是成對使用的。安裝方式：分為反裝和正裝，如圖168和圖16-9，P261所示。,徑向載荷即為由外界作用到軸上的徑向力Fr在各軸承上產(chǎn)生的徑向載荷； 軸向載荷Fa并不完全由外界軸向作用力FA產(chǎn)生的，而是應該根據(jù)整個軸上的軸向載荷（包括徑向載荷Fr產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力F/）之間的平衡條件得出。,四、角接觸向心軸承軸向載荷的計算,見課件機械設計重點難點壽命計算,上午10

10、時1分,20,四、角接觸向心軸承軸向載荷的計算,圖所示為一成對安裝的角接觸軸承（可以是圓錐滾子軸承），F(xiàn)R及FA分別為作用于軸上的徑向外負荷及軸向外負荷。兩軸承所受的徑向負荷分別為Fr1及Fr2，相應的內(nèi)部軸向力為F/1及F/2。,取軸與其相配合的軸承內(nèi)圈為分離體，當達到軸向平衡時，應滿足： F/2+FA= F/1,見課件機械設計重點難點壽命計算,上午10時1分,21,四、角接觸向心軸承軸向載荷的計算,如果F/2+FA F/1，如圖所示，則軸有右移的趨勢，此時軸承2被“放松”，軸承1被“壓緊”。但實際上軸并沒有移動。為保持軸的平衡，在軸承1的外圈上必有一平衡力Fb1作用。因此，根據(jù)力的平衡關系

11、，作用在軸承1的外圈上的力應是F/1+ Fb1，且有 F/2+FA= F/1+Fb1 故 Fb1= F/2+FA-F/1,作用在軸承1上的總的軸向力Fa1 為： Fa1=F/1+Fb1=F/2+FA （16-7） 作用在軸承2上的軸向力Fa2為（即軸承2只受其自身的內(nèi)部軸向力）： Fa2= F/2 （16-7）,見課件機械設計重點難點壽命計算,Fb1,上午10時1分,22,四、角接觸向心軸承軸向載荷的計算,同樣的分析，得作用在軸承1及軸承2上的軸向力分別為 Fa1 = F/1 （16-8） Fa2= F/1 -FA （16-8）,見課件機械設計重點難點壽命計算,如果F/2+FA F/1 （見圖），此時軸有左移的趨勢， 軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”。 為了保持軸的平衡，在軸承2的外圈上必有一個平衡力Fb2作用，作與上述相同的分析。,Fb2,上午10時1分,23,綜上可知，計算角接觸球軸承和圓錐滾子軸承所 受軸向力的方法可歸結為：,1）確定軸承內(nèi)部軸向力F/1、F/2的方向和大??； 2