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第三章第三章 齿轮传动设计齿轮传动设计 闭式传动 开式传动 半开式传动 封闭在箱体内，润滑条件好 外露，润滑较差，易磨损 介于上两者之间,有防护罩 硬齿面 软齿面 齿面硬度大于HB350（多用于开式） 齿面硬度小于HB350（多用于闭式 ） 齿轮传动分类 二、齿轮传动的设计准则(约束) 主要针对疲劳折断和齿面点蚀这两种失效形式 齿根弯曲疲劳强度齿轮抵抗轮齿疲劳折断的能力 齿面接触疲劳强度齿轮抵抗齿面疲劳点蚀的能力 开式齿轮传动易磨损,采用准则二，防止因磨损过多 而折断 设计准则一：对于闭式软齿面（ HBS350）传动， 主要失效形式是齿面点蚀， 所以按齿面接触疲劳强 度设计， 而校核齿根弯曲疲劳强度。 设计准则二： 对于闭式硬齿面（ HBS350）传动， 主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断，所以按齿根弯 曲疲劳强度设计，而校核齿面接触疲劳强度。 高速重载齿轮， 散热条件不好时 易发生胶合失效 讨论： 齿面接触疲劳强度主要取决于分度圆直径齿面接触疲劳强度主要取决于分度圆直径 d d d 越大，接触强度 越大 HH 越小, 模数的大小对接触强度无直接影响模数的大小对接触强度无直接影响 齿根弯曲疲劳强度主要取决于模数齿根弯曲疲劳强度主要取决于模数mm m 越大，弯曲强度 F F 越小,越大 H1H1 = = H2 H2， ，而而 HP1 HP1 HP2 HP2 设计时，设计时， HP HP = min = min HP1 HP1 , , HP2HP2 求出求出 d d 1 1 选择选择 z z 1 1 计算计算 m m = = d d 1 1/ /z z1 1 为便于装配，确保两齿轮接触线长度，取为便于装配，确保两齿轮接触线长度，取 b b 1 1 = = b b 2 2 + (510) mm + (510) mm b2 = d d1 b1=b2b1b2 计算模数时，比较计算模数时，比较YFa1 Ysa1 / /FP1 FP1与 与YFa2 Ysa2 / /FP2 FP2的 的 大小，代入大值大小，代入大值 因因 F1 F1 F2 F2， ，且小齿轮应力循环次数多，故小且小齿轮应力循环次数多，故小 齿轮的材料应选好些，齿面硬度稍高些齿轮的材料应选好些，齿面硬度稍高些 4545钢钢, ,小齿轮的热处理一般为调质小齿轮的热处理一般为调质, ,大齿轮为正大齿轮为正 火火. . 齿数齿数 z z 1 1 的选取的选取 中心距 a、传动比 i 一定时(d不变）： z z 1 1 YFa m F F F z z 1 1 m 平稳 h 切削量少 原则：在保证齿根弯 曲强度的前提下，选 取尽可能多的齿数。 闭式传动：z1 =2040 开式传动：z1 =1725 斜齿圆柱齿轮传动 2 1 例：例：n2 n1 Fr2 Fr1 Ft1Ft2 n1 n2 Fa2Fa1 分析清楚斜齿轮旋向与受力方向 1.模数m和压力角a 蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、 压力角相等，即 ma1= mt2 = m aa1= at2 2.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制 滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆 直径d1。 当模数m一定时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。因此， 对于小模数蜗杆，规定了较大的q值，以保证蜗杆有足够的刚度。 蜗杆设计蜗杆设计 蜗杆传动,蜗杆与蜗轮旋向的关系,受力的关系,受力的大小和方向判断 蜗杆传动效率与蜗杆升角关系,与蜗杆头数的关系 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？热平衡计算不合要 求时有哪些散热措施? 1) 2) 3) 挠性传动_带传动 带传动-依靠摩擦力传递运动和功率 V带的优点? 最大应力发生在 紧边开始进入小带轮处: 由紧边和松边拉力产 生的拉应力； 由离心力产生的拉应 力； 由弯曲产生的弯曲应力( 弯曲应力大小与什么有关 ?)。 弹性滑动产生的原因? F1 F0 F/2 F2 F0 F/2 带所传递的功率为：P F v /1000 kWv 为带速 挠性传动_链传动（啮合传动） (一)、链传动的概述 传动链常用： 滚子链和齿形链 滚子链应用较多，且为标准件，其主要参数包括： p 节距； Lp 链节数， z 链轮齿数， 取偶数； 取奇数。 啮合传动,无须大的预紧力 (二)、链传动的运动特性 假定：主动边总处于水平位置， 链轮抽象成正多边形，边长为 p 。 z1，1，v 的变化 瞬时传动比总在变化： 瞬时速比周期性变化， 称为多边形效应。 平均传动比恒定： 由于运动的不 均匀性，链传动 常用于速度较低 的场合。 链传动水平布置时 最好紧边在上 松边在下， 以防止脱链。 (三)、链传动的动载荷 V越大,p越大,则动载荷就越大 另外： 垂直方向分速度周期变化，产生动载荷； 铰链啮入轮齿瞬间，两者的相对运动产生冲击动载荷。 如何尽量减小动载荷? 高速重载,低速重载的时候,分别怎样选择链传动 ? 轴设计轴设计 6-1 概 述 一、轴的功用 支撑回转零件； 传递运动和转矩 二、轴的类型 心轴 只承受弯矩 传动轴 只承受转矩 转轴 既受弯矩、又受转矩 按受载 直 轴 曲 轴 按轴心线 光轴 阶梯轴 五、轴结构设计示例 确定各零件位置初估最小轴径 dmin 确定各段直径零件的轴向定位与固定 零件的周向固定 为保证定位准确 ，R 或 C r 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 由于b 与 T 的循环特征可能不同，需引进 校正系数将 T 折合成对称循环变应力。 则强度条件为： 当量弯矩 校正系数的取值： 对于不变的转矩： 频繁启动、振动或情 况不明： 经常双向运转： 对称循环变 应力下的许 用应力 一、失效形式 1、磨损 导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚 至使轴承不能正常工作。 限制轴承的 p ,v, pv： 高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使 轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合。 二、设计准则 非液体摩擦滑动轴承的设计 2、胶合 目的 防止轴瓦过度磨损, 发热胶合。 B d Fr 向心滑动轴承 液体摩擦滑动轴承的工作原理 一、动压油膜的形成机理 两摩擦表面平行， 不会产生压力油膜 两摩擦表面成楔形间隙 ，产生了压力油膜 二、形成动压油膜的必要条件 两摩擦表面必须形成楔形间隙 润滑油必须从大口进小口出 必须具有足够的滑动速度 必须充满足够粘度的润滑油 vF v p 进油口 出油口 二、动压液体滑动轴承的偏心距e 滚动轴承代号： 前置代号 基本代号 后置代号 类型代号 尺寸系列代号 内径代号 用数字或字母表示 1调心球轴承 2调心滚子轴承 3圆锥滚子轴承 5推力球轴承 6深沟球轴承 7角接触球轴承 8推力圆柱滚子轴承 N圆柱滚子轴承 NA滚针轴承 由轴承的宽度系列和直径系列代号 （2位数字）组成。 宽度系列： 直径系列： 0窄； 0特轻； 1正常； 1特轻； 2宽； 2轻； 3、4特宽； 3中； 5、6特宽。 4重。 内径尺寸 代号 10 00 12 01 15 02 17 03 20500 d/5 22、28、32及500以上 /内径 轴承的公称接触角与轴承的什么性质有关? 实际计算时，常用小时数表示轴承的额定寿命： 但轴承可能同时承受径向载荷Fr 和轴向载荷 Fa。 Fa Fr 为了与 C 在相同的条件下进行比较，引入 当量动载荷的概念。 当量动载荷：一假想载荷，与C 同类型，它对轴 承的作用与实际载荷的作用等效。用 P 表示。 计算式：X 径向系数 Y 轴向系数 查表8-7 X、Y 的作用是将Fr、Fa 折合成当量动载荷。 实际工作条件下，需引入载荷系数 fp 修正 P： X、Y 取决于：Fa/Fr 和参数 e 。 若： Fa/Fr e X 0、Y 0 若： Fa/Fr e X 1、Y 0 参数 e 根据 Fa/C0 确定，它反映了轴承承受轴向载荷的能力。 基本额定 静载荷 对于只能承受径向力的向心轴承（如圆柱滚子轴承）： 对于只能承受轴向力的推力轴承（如推力球轴承）： S2 和 S2 都是右轴承所受的力，故： 轴承正装时：轴承正装时： 若 S1 + FA S2 S1 S2 FA S2 圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）： 1 2 轴向合力向右，轴有向右移动的趋势， 但外圈被固定， 使得使轴向力平衡， 右轴承被压紧，会产生反力S2， 而左轴承被放松， Fr1Fr2 即：Fa1=S1 （放松端） Fa2=S1 FA （压紧端） 合力 若 S1 + FA S1 轴向合力向右，轴有向右 移动的趋势， 左轴承被压紧，会产生反 力S1， 使轴向力平衡： 10-1 螺纹联接 一、螺纹参数 螺纹牙型 三角螺纹 普通螺纹 矩形螺纹 锯齿型螺纹 梯形螺纹 管螺纹管路联接 一般联接 传递运动或传力 三角螺纹用于连接,因为易自锁,牙根强度高 矩型螺纹用于传动,因为摩擦角小,传动效