齿轮传动设计

1、第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计第10章齿轮传动设计10.1概述10.1.1特点载荷、速度适用性范围很广;效率高、结构紧凑；(3)工作可靠，寿命长；W)传动比稳定，准确；(5)制造费用相对较咼，10.1.2按工作条件分类分：闭式、开式、半开式传动;载荷：仪表齿轮到上万kw齿轮尺寸:d=lmm到d100m特例：小d=6mm,Z=1500,齿节距=20|J=0.02mm；巨型齿轮d=152.3m超高速、高载荷：v=300m/s,P=25000马力,即：18375kw。（设计、制造正确、合理、按要求使用、维护可达1020年）（理论上瞬时、平均传动比为定值，这取决于制造精度一带链先天不足）制造水平

2、，设备，批量一国内、外，省内、外。10.2齿轮传动的失效形式及计算准则10.2.1轮齿的失效形式轮齿折断疲劳折断、过载折断形式：整体折断、局部折断齿面点蚀(1)接蚀应力的概念(2)点蚀形成机理%复作用一表面萌生裂纹一向下扩展H表层(应力)f裂纹返向表面=微粒材料脱落H且表面形成麻点；后果：振动tf平稳性/、噪音t,但仍可工作。齿面胶合瞬时高温一油膜破裂-一接蚀峰峰高温熔焊-一撕裂-一产生条状沟疮；后果：无法工作比点蚀严重齿面磨损后果：齿厚（=断齿，齿面为非渐开线曲面=平稳性I齿面塑性变形（软齿面在重载时,在摩擦力作用下材料沿齿受摩擦力方向流动）第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动

3、设计机械设计机械设计10.2.2不同场合下的主要失效形式及计算准则闭式传动：点蚀：cWPTOC o 1-5 h zHH断点：cWP般功力传动的计算准则rr胶合:条件计算（高速、重载时发生）；开式传动一磨损后断齿计算准则：以JWa条件计算模数FF考虑磨损、适当加大m条件性计算五种常见失效形式，并不是同时发生，不同工作场合下以某种或几种形式为主；10.3齿轮材料及热处理基本要求：齿面硬、齿芯韧（点蚀、胶冷、磨损、塑性流动）；一（断齿）；对于应用齿轮较多的工业部门，女口：航天、汽车、拖拉机、机床等，大都制定行业的齿轮材料规范，甚至还有行业齿轮设计规范,现仅对通用机械中的一般动力传动的齿轮材料作简要介

4、绍。10.3.1常用材料及热处理牌号热处理硬度硬45钢表面淬火4050HRC齿40Cr表面淬火4855HRC面20Cr20CrMnTi渗碳淬火5662HRC软45钢正火HB162217齿调质HB217255面40Cr调质HB229286机械设计机械设计10.3.2选用要点使用条件与要求固定作业、载荷较平稳一软齿面结构紧凑一硬齿面冲击、过载严重：渗碳、淬火；工艺性软齿面优于硬齿面软齿面：一般小齿轮硬度应比大齿轮高3050HB环保或可持续发展：第十章齿轮传动设计10.4柱齿轮的计算载荷10.4.1名义载荷T=9.55xlO6p/（N.mm）F=2T/dt10.4.2计算载荷（与带、链相同，实际载荷

5、大于名义载荷，不过影响因素更多，考虑更仔细，精确）F二KFnon或F二KFtctK=KaKKaKp（用4个系数考虑四个方面的影响因素）K使用系数，表10-2；K动载系数，图10-8；V（机械原理：要保证齿轮传动的瞬时传动比为定值，啮合处第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计的齿廓公法线与两回转中心连线的交点应为定点；但实际应用中存在）基节误差、齿形误差、轮齿变形：齿廓公法线位置波动一节点波动一a-附加载荷C3K-齿间载荷分配系数，表10-3a制造误差轮齿变形一多齿对啮合时载荷分配不均；4.Kp齿向载荷分布系数，表10-4、图10-13安装、制造误差轴（弯、扭）

6、支承系统变形载荷沿齿宽分布不均。机械设计机械设计10.5标准直齿圆柱齿轮的强度计算10.5.1轮齿的受力分析F=2T/dtiiF=FtgocrtF=F/cosant第十章齿轮传动设计10.5.2齿面接触疲劳强度计算（CTwq计算式）HH1.C的计算依据一赫芝公式rlo=PeaZ（1）两圆柱体接触应力计算式；P_齿面压力caP两圆柱体接触的当量曲率半径，Ze弹性影响系数（与材料E,a有关）表10-6（问题：圆定曲率、轮齿渐开线变曲率。）第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计dddd2.轮齿的c计算式rl（瞬时状态、啮合系数为两圆柱体接蚀，公式可用）计算点失效分析

7、统计I节点附近为单点对啮合1以节点为计算点计算式=ZZEH2XT1=ZZEH2XT1bdziuluZr节点区域系数,（标准齿轮二2.5）3设计式（吟W务式中未知参数：b,d）引入：（|）d=b/d1齿宽系数2KTiU1uzz第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计机械设计机械设计10.5.3齿根弯曲疲劳强度计算1力学模型：（中等精度齿轮）视齿体为悬臂梁；基本式：b=M/wF引入Ysa-应力修正系数，（剪切应力，压力）表10-5；2.计算式危险截面：30切线法；计算点：受拉侧校核式：2KTo=lYY(hd应适当，表10-74d与实际齿宽b=(ddi-计算齿宽耳二b+(510)b=b10.6.3d设计

8、式使用中的问题及对策问题：待定参数：叫二,m由bW6口确定，rrd由CFW6口确定。丄HH而K、K与或b有关（图108、表10-3）ova1对策预定系数值，初算调整dmZ,后再校核1，1丄（ni取标准，Zi圆整）。14第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计第十章齿轮传动设计机械设计机械设计10.6.4主要设计步骤(闭式、荐用)预定系数值，初算虫试取K=1.22,计算4协调整初定参数方案预定m：山心(0.010.02)a,软齿面取中偏小值，硬齿面取中偏大值；(?思考)求：Zt=d/m；确定4二mZ1;(圆整m取标准)核cW6条件一满足且接近HH不满足：加大d(加大乙)满足但相差太多：减小d(减小乙

9、)校核oWorr不满足先保持d不变，ZxI,mfo余量大，保持山不变，Zf,nU。10.6.5要点c=c但c不一定相同,HlH2，H1、26=minb,2HH1H2C一般不相同，差别在丫尹、Fl、20卩1、2般不相同。作业:10.7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算10.7.1轮齿受力分析计算式：(Fn:水平面分解耳和Fa,垂直面Fr)F=2T/dt1iF=F/(cosacosB)ntnF=Fsina=Ftgoc/cosBrnntnFa=FttgPFa方向判定判定对象：主动轮右旋一右手，即：四指-转向，拇指一阴方向;左旋一左手从动轮一主动轮的反作用方向。10.7.2承载特点重合度：一*a+Ep,大

10、一传动平稳性f，承载力f；接蚀线倾斜：对承载有利局部断齿、计算难度大；强度计算原理（齿廓正压力在法面上）强度近似认为与法面上的当量直齿圆术齿轮强度相当=当量直齿圆齿轮的强计算。（引入系数弥补差别）。10.7.3齿面接触疲劳强度计算(5H=ZZEH2KT10.7.3齿面接触疲劳强度计算(5H=ZZEH2KTibd2&1auLus端面重合度，图10-26,a=设计式（10-21）。10.7.4齿根弯曲疲劳强度计算2KTc=1yYY设计式（10T7）10.7.4参数选择一般P=825。，（10。20。为宜）10.8直齿圆柱锥齿轮传动的强度计算10.8.1概述1应用场合：两相交轴间传动；几何参数(挂图)(1)基准：大端d二H1Z(2)轴交角工：10计算当量圆柱齿轮的强度。10.8.2受力分析计算式F=21/(1t1ml(d1=(1-0.5)d平均直径；)mlR1，F=FtgacosS；rtFa=FttgasinS主、从动轮作用力关