第10章齿轮传动2分解.ppt

东华大学专用作者：孙志宏,10-7斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,一、轮齿上的作用力,圆周力,径向力,轴向力,轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力:,圆周力Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动论上与运动方向相同；径向力指向各自的轴心；轴向力的方向由螺旋方向和轮齿工作面而定。,F=Ft/cos,Fr=Ftann,由机械原理知：tgt=tgn/costgb=tgcost,东华大学专用作者：孙志宏,斜齿轮传动引起了轴向力Fa,角越大轴向力越大，为了不使轴向力过大，通常=820，对人字齿轮=1540.对斜齿轮传动，a=mn(Z1+Z2)/(2cos)，在标准的斜齿圆柱齿轮减速器中，常取=8634或922,此时cos=0.99，取(Z1+Z2)=99或198，中心距a可得到标准值。轴向力的方向主动轮用右手法则，从动轮与主动轮相反。斜齿轮传动受力的图示方法：,东华大学专用作者：孙志宏,二、计算载荷,L参与啮合接触线长度之和。,对于直齿轮，L=b。对于斜齿轮，为右图中接触区内几条实线长度之和。不断变化,近似计算公式,代入得,端面重合度,计算方法与直齿轮相同，,载荷系数KKAKvKK,单位长度上的载荷,东华大学专用作者：孙志宏,载荷系数KKAKvKK,东华大学专用作者：孙志宏,东华大学专用作者：孙志宏,斜齿圆柱齿轮传动的强度计算是按轮齿的法面进行的，其基本原理与直齿轮相同。但是，斜齿轮的重合度大，同时啮合的轮齿较多，轮齿的接触线是倾斜的，在法面内斜齿轮的当量齿轮的分度圆半径较大，因此斜齿轮的接触强度和弯曲强度较直齿轮高。,三、齿根弯曲疲劳强度计算,东华大学专用作者：孙志宏,三、齿根弯曲疲劳强度计算,YFa齿形系数；按当量齿数,按当量齿轮计算强度,斜齿轮齿面上的接触线为一斜线。,轮齿的失效形式:局部折断,YSa应力校正系数；,Y螺旋角影响系数。（考虑螺旋角对轮齿弯曲强度影响的因素图10-28）,端面重合度系数。（按机械原理公式计算或查图10-26）,东华大学专用作者：孙志宏,设计计算公式,东华大学专用作者：孙志宏,四、齿面接触疲劳强度计算,斜齿轮齿面接触强度仍以节点处的接触应力为代表，将节点处的法面曲率半径rn代入计算。法面曲率半径以及综合曲率半径有以下关系为：,法面曲率半径,综合曲率半径,参照直齿轮齿面接触疲劳强度计算公式，并引入根据上述关系后可得,东华大学专用作者：孙志宏,四、齿面接触疲劳强度计算,校核计算公式,其中ZE弹性影响系数,图10-30,东华大学专用作者：孙志宏,设计计算公式,引入齿宽系数d=b/d1,东华大学专用作者：孙志宏,特别注意：斜齿轮的H取法与直齿轮不同！,原因分析,在同一齿面上会出现齿顶面与齿根面同时参与啮合的情形。,因小齿轮材质好，齿面硬度高而不易点蚀,曲率半径大,强度同时取决于大齿轮和小齿轮。,当H1.23H2，应取H=1.23H2，H2为软齿面的许用接触应力。,(3)齿顶面比齿根面具有较高的接触疲劳强度。,(1)斜齿轮的的接触线是倾斜的；,(2)小齿轮比大齿轮的接触疲劳强度要高;,近似公式：H=（H1+H2）/2,东华大学专用作者：孙志宏,dm是平均分度圆直径,强度计算时，是以锥齿轮齿宽中点处的当量齿轮作为计算时的依据。,11-8直齿锥齿轮传动,对轴交角为90的直齿锥齿轮传动：,一、设计参数,大端参数为标准值，,锥距,当量齿轮的锥距Rm=R-0.5b,两个三角形相似,令R=b/R为齿宽系数，设计中常取,R=0.250.35,东华大学专用作者：孙志宏,当量齿轮分度圆直径,当量齿轮的齿数,当量齿轮的齿数比,为了保证不根切，应有zv17,平均模数,东华大学专用作者：孙志宏,Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动轮上与运动方向相同；,圆周力,径向力,轴向力,轴向力Fa的方向对两个齿轮都是背着锥顶。,轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力,sin1=cos2,cos1=sin2,径向力指向各自的轴心；,当1+2=90时，有,于是有,二、轮齿受力分析,东华大学专用作者：孙志宏,三、齿根弯曲疲劳强度计算,一对直齿锥齿轮传动与其当量齿轮的强度近似相等。可直接套用直齿轮的计算公式，代入当量齿轮参数。,载荷系数K的计算KKAKvKK,取K1KA见下页,东华大学专用作者：孙志宏,东华大学专用作者：孙志宏,动载系数Kv按比直齿轮低一级精度选取。,齿向载荷分配系数KFKH1.5KFbe,东华大学专用作者：孙志宏,代入,由,代入得设计公式,又,得校核公式,东华大学专用作者：孙志宏,四、齿面接触疲劳强度计算,综合曲率为,利用赫兹公式，并代入齿宽中点处的当量齿轮相应参数，可得锥齿轮齿面接触疲劳强度计算公式如下：,校核计算公式,设计计算公式,计算所得模数me,应圆整为标准值。,直齿锥齿轮的齿面接触疲劳强度，仍按齿宽中点处的当量圆柱齿轮计算。,东华大学专用作者：孙志宏,10-9齿轮的结构设计,由强度计算只能确定齿轮的主要参数，如齿数z、模数m、齿宽B、螺旋角、分度圆直径d等。,方法：经验设计为主即在综合考虑齿轮几何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及经济性等各方面因素的基础上，按齿轮的直径大小，选定合适的结构形式，再根据推荐的经验数据进行结构尺寸计算。,齿轮结构设计的内容：主要是确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小。,其它尺寸由结构设计确定,一、概述,东华大学专用作者：孙志宏,直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴。否则可能引起轮缘断裂。,1.齿轮轴,二、常见的结构形式,潘存云教授研制,东华大学专用作者：孙志宏,2.实心齿轮,潘存云教授研制,东华大学专用作者：孙志宏,3.腹板式齿轮,dh=1.6ds;lh=(1.2.1.5)ds,并使lhbc=0.3b;=(2.5.4)mn,但不小于8mmd0和d按结构取定。,潘存云教授研制,适用于中型尺寸的齿轮。,东华大学专用作者：孙志宏,dh=1.6ds;lh=(1.2.1.5)ds,并使lhbc=0.3b;=(2.5.4)mn,但不小于8mmd0和d按结构取定，当d较小时可不开孔,3.板孔式齿轮,潘存云教授研制,东华大学专用作者：孙志宏,潘存云教授研制,dh=1.6ds;lh=(1.2.1.5)dsc=(0.20.3)b;=(2.54)me;但不小于10mmd0和d按结构取定,3.腹板式齿轮,东华大学专用作者：孙志宏,dh=(1.61.8)ds;lh=(1.2.1.5)dsc=(0.20.3)b;s=0.8c;=(2.54)me;但不小于10mmd0和d按结构取定,东华大学专用作者：孙志宏,潘存云教授研制,dh=1.6ds(铸钢);dh=1.6ds(铸铁)lh=(1.2.1.5)ds,并使lhbc=0.2b;但不小于10mm=(2.5.4)mn,但不小于8mmh1=0.8ds;h2=0.8h1;s=1.5h1;但不小于10mme=0.8ds;h2=0.8h1,4.轮辐式齿轮,这种结构适用于大型尺寸的齿轮。,东华大学专用作者：孙志宏,油池润滑,采用惰轮的油池润滑,喷油润滑,10-10齿轮传动的润滑和效率,润滑方式：开式及半闭式或低速齿轮传动常采用人工定期润滑。可用润滑油或润滑脂。,闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度v确定。,当v12m/s时，采用油池润滑。,当v12m/s时，采用油泵喷油润滑。,润滑的目的：,齿轮传动时，齿面间产生摩擦和磨损，增加能量消耗。,润滑的目的：减少摩擦磨损、散热和防锈蚀。,东华大学专用作者：孙志宏,高速齿轮传动采用喷油润滑的理由：(1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区；,(2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性