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文档简介

齿轮传动主要用途:2)变换运动方式3)变速1)传递任意两轴之间的运动和转矩(平行,相交,交错)2.1概述传动比恒定(观摩与带,链传动比较)结构紧凑。传递较大的功率(力)(视频1、2)。传动效率高、寿命长。制造,安装成本高。吸振性差。特点:2.1概述平面齿轮传动(轴线平行)外齿轮传动内齿轮传动齿轮齿条直齿斜齿人字齿圆柱齿轮非圆柱齿轮

空间齿轮传动(轴线不平行)按相对运动分

按齿廓曲线分直齿斜齿曲线齿圆锥齿轮两轴相交两轴交错蜗轮蜗杆传动螺旋齿轮准双曲面齿轮渐开线齿轮圆弧齿轮摆线齿轮抛物线齿轮

按速度高低分:按传动比分:按封闭形式分:齿轮传动的类型高速、中速、低速齿轮传动。定传动比、变传动比齿轮传动。开式齿轮传动、闭式齿轮传动。球齿轮分类2.1概述

对齿轮传动的基本要求之一是其瞬时传动比保持恒定。要保证瞬时传动比恒定不变,则齿轮的齿廓必须符合一定的条件。

2.1概述基本要求2.2.1基本参数齿顶圆(rada)齿根圆(rfdf)齿厚(sk)齿槽宽(ek)齿距(pk)分度圆(rd)s=e齿数(z)模数(m=p/

,mm)分度圆压力角(

)齿顶高(ha)齿根高(hf)齿宽(b)2.2渐开线直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸分度圆是计算齿轮各部分尺寸的基准圆,具有标准模数(表2-1)和压力角(通常为20°)。d=mz

齿轮几何参数计算参考(表2-2)2.2.2、几何尺寸计算主要特点:⒈齿廓为直线⒉齿廓上各点速度大小方向一致⒊齿廓上各点压力角相同,等于齿廓的倾斜角⒋齿廓上各点齿距相同2.2.3齿轮齿条齿条是齿数无穷多的齿轮,一种特殊形式使用场合开始啮合点-从动轮齿顶圆与啮合线交点B1终止啮合点-主动轮齿顶圆与啮合线交点B2B1B2-实际啮合线实际啮合线不能超过极限点N1和N2。N1N2-理论啮合线

’-啮合角2.3.1啮合过程2.3渐开线直齿圆柱齿轮传动2.3.2正确啮合条件1本质条件:两齿轮的法向齿距应相等。注:法向齿距-相邻两齿同侧齿廓之间的垂直距离。基节-基圆齿距。

pb1=pb22推演条件:m1cos

1=m2cos

23结论:两齿轮分度圆上的模数和压力角必须分别相等。(渐开线齿轮互换的必要条件)

m1=m2=m

1=

2=

2.4.1斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点1、直齿轮啮合特点:沿齿宽同时进入或退出啮合。突然加载或卸载,运动平稳性差,冲击、振动和噪音大。AKKA发生面基圆柱2.4

斜齿圆柱齿轮传动接触线2、斜齿轮齿廓形成:斜直线KK的轨迹-斜齿轮的齿廓曲面,βb

-基圆柱上的螺旋角

啮合特点:接触线长度的变化:短→长→短加载、卸载过程是逐渐进行的。优点:传动平稳、冲击、振动和噪音较小,适宜高速、重载传动。发生面KKβbAA接触线优缺点⑴啮合性能好、传动平稳,噪音小。⑵重合度大,承载能力高。⑶zmin<zvmin

,机构更紧凑。⑷缺点是产生轴向力,且随β增大而增大,一般取β=8°~12°。采用人字齿轮,可使β=25°~40°。常用于高速大功率传动中(如船用齿轮箱)。2.4.2斜齿圆柱齿轮基本参数及啮合条件㈠基本参数端面:垂至于轴线的平面,其参数以t为下标。法面:与螺旋线垂直的平面,其参数以n为下标。螺旋角β:分度圆柱上的螺旋角。齿距和模数3.压力角端面齿顶高系数和端面顶隙系数无论在端面和法面,轮齿的齿顶高相同,顶隙也相同。斜齿轮的标准参数在法面端面法面5、当量齿数zv与齿数为z的斜齿轮法向齿廓有着相同模数、压力角的直齿轮称为该齿轮的当量齿轮,当量齿轮的齿数称当量齿数。6、正确啮合条件和重叠系数㈠正确啮合条件㈡重叠系数为端面尺寸相同的直齿轮重叠系数。2.4.3几何尺寸计算(参见教材表2-3)说明:1、国标(GB)参数为法面参数2、一般端面参数绝对值大于法面参数,但齿顶高系数和顶隙系数相反。3、中心距除与模数、齿数有关外,还与螺旋角有关。因此可通过改变螺旋角来调整中心距。2.5.1齿轮传动的失效形式㈠轮齿的折断原因:过载,弯曲疲劳。发生环境:开式,闭式。措施:改善R,光洁度,表面强化。㈡齿面的点蚀原因:重载,软齿面,接触疲劳。发生环境:闭式。措施:提高齿面硬度、光洁度,油粘度2.5

齿轮传动的失效形式及材料轮齿折断齿面点蚀齿面磨损齿面胶合㈢齿面的磨损原因:磨粒磨损。发生环境:开式。措施:改善润滑㈣齿面的胶合原因:高速重载,润滑不良。发生环境:开式,闭式。措施:提高齿面硬度、光洁度,润滑条件。2.5.2齿轮材料常用材料是钢,其次铸铁,有时非铁金属和非金属材料。

齿轮材料要求:齿面要硬,齿心要韧。参见教材P163表8-7。几点说明:⑴选择材料要满足齿轮工作条件的要求(开式、闭式,载荷,速度)。⑵材料的特性要经热处理体现,还要考虑齿轮毛坯的成形方法和切齿加工条件。(表8-8)⑶明确用途,综合生产经济性、工艺性考虑。2.5.3齿轮材料的选取原则(1)满足工作条件要求(2)考虑尺寸大小、加工工艺(3)各种材料的性能特点齿轮强度计算准则㈠闭式传动⑴主要失效形式为疲劳点蚀、弯曲疲劳折断和胶合。⑵以接触疲劳强度计算确定分度圆直径及主要几何参数。⑶齿面间的接触应力以弯曲疲劳强度校核。㈡开式传动⑴主要失效形式为弯曲疲劳折断和磨粒磨损。⑵只进行弯曲疲劳强度计算,确定齿轮模数。2.6

圆柱齿轮传动的强度计算1、直齿圆柱齿轮传动的受力分析主动轮切向力方向与旋转方向相反;径向力外齿轮指向轮心主动轮与从动论受力大小相等,方向相反。2.6.1

圆柱齿轮传递的载荷计算2.斜齿圆柱齿轮传动的受力分析注意各力方向2.6.2计算载荷名义载荷

(2-12)

接触线总长度

接触线的最小长度

式中“+”用于外啮合,“-”用于内啮合。

(2-14)

(2-13)

端面重合度

2.6.2计算载荷单位计算载荷(2-15)

1、载荷分布系数引入原因:(1)轴,轴承和箱体的变形;(2)齿轮本身的制造误差;(3)齿轮在轴上上分布不均。

大小根据齿轮在轴上的布置位置及齿宽系数的大小,由图2.16中选取。

8级齿轮由图选:高精度齿轮载荷集中小,低精度齿轮载荷集中大,高于8级,选取后降低5%~10%;低于8级选取后增大5%~10%2、动载荷系数

齿轮存在着制造和安装误差,使齿轮在传动过程中产生惯性冲击和振动,引起啮合齿面间的附加动载荷,按图2.17选取。

减小载荷集中影响的方法:1)提高出齿轮的制造、安装精度;2)提高轴、支座及支承的刚度;3)选用合理的齿轮布置位置,如对称布置(齿轮悬臂布置时,应尽可能减小悬臂长度);5级和5级以上精度齿轮,在安装,、润滑条件良好情况下,可在1.0~1.1范围内选取。2.6.3齿面接触疲劳强度计算

1、设计及验算公式(2-16)

圆柱面接触应力公式:

齿轮齿面应力计算:

齿廓上各点的曲率半径是变化的,所以首先应规定出一计算点,然后就可以把轮齿的接触看做是与该点的曲率半径相等的圆柱体相接触。以节点作为计算点计算综合曲率半径直齿轮可以看成是斜齿轮的一个特例,以斜齿轮为对象计算计算公式:验算公式:表2-4齿宽系数齿轮在支撑间布置情况齿面硬度软齿面(≤350HBW值)硬齿面(>350HBW值)对称布置0.8~1.40.4~0.9非对称布置0.6~1.20.3~0.6外伸端布置0.3~0.40.2~0.25同样可以导出小轮分度圆直径设计公式2、许用接触应力表2-5

齿面接触极限应力材料热处理方法齿面硬度

碳钢和合金钢退火、正火、调质≤350HBW2HBW+69整体淬火38~50HRC18HRC+15表面淬火40~56HRC17HRC+20合金钢渗碳淬火54~64HRC23HRC氮化550~750HV1.5HV2、许用接触应力——安全系数。

——寿命系数。

载荷稳定

载荷不稳定

——循环基数;由图2.19或图2.20查

——齿轮的应力循环次数

=60nt

计算中,当

>时,取=1。选用原则1.和不相同,进行齿面接触强度计算时,应使小轮的小于较小值进行计算。2.进行强度校核时,强度不满足时,修改参数d或a2.6.4齿根弯曲疲劳强度计算1、设计及验算公式假设:一对齿承受全部载荷,作用于齿顶;把齿看做宽度为b的悬臂梁齿根的最大弯曲应力

直齿轮齿根弯曲强度计算公式斜齿轮齿根弯曲应力的验算公式

齿形系数由图查取齿宽系数2、许用弯曲应力强度计算例题:2-1两轮许用弯曲应力不同

按弯曲强度计算模数时,应按两轮中较大者计算。

2.7.1圆锥齿轮传动的特点及正确啮合条件1)功用:传递两相交轴之间的运动和动力。2)结构特点:轮齿分布在圆锥外表面上,轮齿大小逐渐由大变小。为计算和测量的方便,取大端参数为标准值。3)名称变化:圆柱→圆锥如分度圆锥、齿顶圆锥等。4)轴交角∑:根据需要确定,常用∑=90°

正确啮合条件:m1=m2=m,

1=

2=

锥距相等,锥顶重合∑=90°

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