2017考研东北大学827机械设计课件第十一章齿轮传动

2017考研东北大学827机械设计课件第十一章齿轮传动第一页，共68页。第九节齿轮传动的润滑第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第八节齿轮的结构设计第七节标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算第六节标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算第五节齿轮精度、设计参数选择及许用应力第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三节齿轮传动的载荷计算第二节齿轮的材料下一页退出本章目录第二页，共68页。1.轮齿折断2.齿面点蚀3.齿面胶合4.齿面磨损5.齿面塑性变形第一节齿轮传动的失效形式和计算准则一、齿轮传动的失效形式第三页，共68页。轮齿折断折断面折断面第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第四页，共68页。轮齿折断实例第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第五页，共68页。轮齿折断机理第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第六页，共68页。齿面点蚀点蚀第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第七页，共68页。齿面点蚀机理第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第八页，共68页。齿面胶合齿面出现沟痕第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第九页，共68页。齿面磨损磨损部分第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第十页，共68页。齿面塑性变形第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第十一页，共68页。从动轮主动轮第一节齿轮传动的失效形式和计算准则齿面塑性变形第十二页，共68页。齿面塑性变形机理第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第十三页，共68页。闭式齿轮传动中，通常以保证齿面接触疲劳强度为主。进行齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算。开式齿轮传动中，通常以保证齿根弯曲强度为主，兼顾磨损。进行齿根弯曲疲劳强度计算。二齿轮传动的计算准则保证齿面接触疲劳强度；保证齿根弯曲疲劳强度。计算准则第一节齿轮传动的失效形式和计算准则第十四页，共68页。第二节齿轮材料对齿轮材料性能的基本要求：齿面硬，齿芯韧。一、钢因为锻钢的质量比铸钢好，所以一般齿轮均用锻钢，铸钢(大尺寸、形状复杂）。1.软齿面不能承受大的冲击载荷，两齿轮齿面硬度差应为30-50HBS2.硬齿面齿轮表面硬化方法有渗碳、氮化和表面淬火第十五页，共68页。二、铸铁

低速、不重要的开式齿轮合金钢：常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。航空齿轮采用表面硬化高强合金钢。三、非金属材料高速、小功率、精度不高以传递运动为主的齿轮传动第二节齿轮材料第十六页，共68页。一、工作载荷第三节齿轮传动的载荷计算小齿轮名义功率小齿轮分度圆直径小齿轮名义转矩小齿轮转速第十七页，共68页。二、计算载荷使用系数动载系数齿向载荷分布系数齿间载荷分布系数第三节齿轮传动的载荷计算第十八页，共68页。表11-31使用系数原动机工作特性及其示例从动机工作特性及其示例均匀平稳轻微冲击中等冲击严重冲击发电机机床主传动提升机构挖掘机均匀平稳1.01.251.51.75轻微冲击1.101.351.601.85中等冲击1.251.501.752.00或更大严重冲击1.501.752.002.25或更大第三节齿轮传动的载荷计算第十九页，共68页。2动载系数齿轮传动的啮合过程齿轮制造误差,pb不同——ω突变——冲击图11-2第三节齿轮传动的载荷计算第二十页，共68页。直齿圆柱齿轮第三节齿轮传动的载荷计算第二十一页，共68页。轴弯曲变形的影响3齿向载荷分布系数第三节齿轮传动的载荷计算第二十二页，共68页。轴扭转变形的影响3齿向载荷分布系数第三节齿轮传动的载荷计算第二十三页，共68页。0.20.40.60.81.01.21.41.62.01.81.001.051.101.151.201.251.301.351234b/d1两轮均为软齿面或其中之一为软齿面图11-3第三节齿轮传动的载荷计算第二十四页，共68页。改善载荷分布方法鼓形齿第三节齿轮传动的载荷计算第二十五页，共68页。4齿间载荷分布系数表11-4

一对轮齿在啮合区内有时为双齿啮合，载荷则应分配在这两对齿上。第三节齿轮传动的载荷计算第二十六页，共68页。

由于齿距误差等原因，载荷在各齿间分配不是均匀的。轮齿误差的影响第三节齿轮传动的载荷计算第二十七页，共68页。精度等级(Ⅱ组)56789经表面硬化的直齿轮1.01.11.2接触弯曲经表面硬化的斜齿轮1.01.11.21.4未经表面硬化的直齿轮1.01.11.2未经表面硬化的斜齿轮1.01.11.21.4表11-4齿间载荷分布系数第三节齿轮传动的载荷计算第二十八页，共68页。一、轮齿受力分析第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算主动轮上的圆周力Ft与其速度方向相反；从动轮上的圆周力Ft与其速度方向相同，径向力指向各轮的轮心。圆周力径向力法向力第二十九页，共68页。

二齿面接触疲劳强度计算圆柱体的接触应力LFn第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三十页，共68页。综合曲率对接触应力的影响齿廓接触点的曲率半径第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三十一页，共68页。第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三十二页，共68页。第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三十三页，共68页。第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三十四页，共68页。三、齿根弯曲疲劳强度齿根危险截面位置、尺寸：力学模型：轮齿悬臂梁，Fn作用于齿顶基圆30°切线法：过渡曲线第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三十五页，共68页。第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三十六页，共68页。大小齿轮分别计算齿根弯曲疲劳强度第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三十七页，共68页。注意：1、相互啮合的一对齿轮其齿根弯曲应力通常不相等。模数起主要作用。2、相互啮合的一对齿轮其齿面接触应力是相同的。但[σH]1与[σH]2中不同，强度也不同。径向尺寸（a,d）起主要作用。3、应用设计公式初步计算齿轮尺寸时，可先应用初算公式,待求得齿轮尺寸参数后，精确计算载荷系数K、重合度系数及寿命系数和许用应力，代入相应校核公式进行验算，若强度条件合适则齿轮尺寸无需调整，否则，调整尺寸重新计算。第四节标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算第三十八页，共68页。一、齿轮精度选择第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12低高未规定公差一般按齿轮的圆周速度选精度表11-6。第三十九页，共68页。齿轮种类传动种类齿面硬度HBS齿轮精度等级3，4，56789直齿圆柱齿轮≤350>12≤18≤12≤6≤4>350>10≤15≤10≤5≤3锥齿轮≤350>7≤10≤7≤4≤3>350>6≤9≤6≤3≤2.5斜齿及曲齿圆柱齿轮≤350>25≤36≤25≤12≤8>350>20≤30≤20≤9≤6锥齿轮≤350>16≤24≤16≤9≤6>350>13≤19≤15≤7≤5表11-6各种精度等级齿轮传动的最大圆周速度第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十页，共68页。机器名称精度等级机器名称精度等级汽轮机3～6拖拉机6～8金属切削机床3～8通用减速器6～8航空发动机4～8锻压机床6～9轻型汽车5～8起重机7～10载重汽车7～9农业机械8～11各类机器所用齿轮传动的精度等级范围第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十一页，共68页。二、设计参数选择第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十二页，共68页。在中心距一定时，在满足弯曲强度的条件下，可取较多的齿数和较小的模数对闭式传动：一般按齿面接触强度确定中心距，模数:第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十三页，共68页。第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十四页，共68页。1.疲劳试验试验条件：m=3~5mm、=20°、v=10m/s，b=10~50mm，齿面粗糙度为0.8的直齿圆柱齿轮副试件，按失效概率为1%，经持久疲劳试验确定的试验齿轮的接触疲劳极限和弯曲疲劳极限。三、许用应力设计的齿轮与试验齿轮不同，使用时应进行修正。第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十五页，共68页。

2.齿轮的许用接触应力[H]第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十六页，共68页。

3.齿轮的许用弯曲应力[F]第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十七页，共68页。第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十八页，共68页。一、选择齿轮类型、精度、材料二、齿轮承载能力计算三、齿轮几何尺寸计算四、齿轮结构设计及工作图绘制齿轮传动设计步骤第五节齿轮精度、设计参数选择及

许用应力第四十九页，共68页。一、轮齿受力分析第六节标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算圆周力径向力轴向力法向力主动轮轴向力Fa左旋用左手；右旋用右手判断。从动轮与其相反。第五十页，共68页。1齿面接触疲劳强度计算式第六节标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算二、强度计算第五十一页，共68页。2齿根弯曲疲劳强度计算斜齿轮因重合度增大，故接触线长度增大；斜齿轮因轮齿倾斜，故影响其弯曲强度。第六节标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算第五十二页，共68页。一、轮齿受力分析圆周力径向力轴向力法向力径向力垂直于轴线指向轮心，轴向力平行于轴线指向大端。第七节标准直齿锥齿轮传动的强度计算第五十三页，共68页。二、强度计算0.20.40.60.81.01.21.41.62.01.81.001.051.101.151.201.251.301.351234b/d1第七节标准直齿锥齿轮传动的强度计算第五十四页，共68页。直齿锥齿轮齿面接触疲劳强度条件设计式第七节标准直齿锥齿轮传动的强度计算第五十五页，共68页。直齿锥齿轮齿根弯曲疲劳强度条件设计公式第七节标准直齿锥齿轮传动的强度计算第五十六页，共68页。齿轮直径小时，无法分体制造。齿根与键槽的距离<2m第八节齿轮的结构设计1.齿轮轴第五十七页，共68页。实心式孔板式第八节齿轮的结构设计第五十八页，共68页。腹板式轮辐式第八节齿轮的结构设计第五十九页，共68页。第九节齿轮传动的润滑开式或半开式传动定期人工加油润滑v<12m/s的闭式传动

浸油润滑v>12m/s的闭式传动

喷油润滑第六十页，共68页。浸油润滑喷油润滑第九节齿轮传动的润滑第六十一页，共68页。例题1已知齿轮1的螺旋线方向和Ⅲ轴的转向。试求：（1）画出Ⅰ轴、Ⅱ轴的转向；（2）为使Ⅱ轴受力最小，齿轮3应为何旋向，画出齿轮2、3、4的旋向；（3）画出齿轮2、3的所受各分力方向。第六十二页，共68页。例题第六十三页，共68页。例题2已知Ⅲ轴转向如图，1轮主动。