齿轮课件九版

1、第十章 齿轮传动,10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则,10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算,10-7 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,10-8 直齿锥齿轮传动的强度计算,齿轮传动的失效形式及设计准则,齿轮传动的失效形式及设计准则,一、齿轮的主要失效形式,轮齿折断,齿面磨损,齿面点蚀,齿面胶合,塑性变形,二、齿轮的设计准则,对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是：,保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。,保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。,由实践得知：闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主。 闭式硬齿面或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。,齿轮传动的失效主要是指

2、轮齿的失效，其失效形式是多种多样的。常见的失效形式有：,直齿圆柱齿轮强度计算1,标准直齿圆柱齿轮强度计算,一、轮齿的受力分析,以节点 P 处的啮合力为分析对象，并不计啮合轮齿间的摩擦力，可得：,啮合传动中，轮齿的受力分析,直齿圆柱齿轮强度计算2,标准直齿圆柱齿轮强度计算,二、齿根弯曲疲劳强度计算,中等精度齿轮传动的弯曲疲劳强度计算的力学模型如下图所示。,根据该力学模型可得齿根理论弯曲应力：,计入齿根应力校正系数Ysa及重合度系数Ye后，有,引入齿宽系数后 ，可得设计公式：,YFa为齿形系数，与齿形有关而与模数m无关。,计算系数说明,直齿圆柱齿轮强度计算3,标准直齿圆柱齿轮强度计算,三、齿面接触

3、疲劳强度计算,基本公式赫兹应力计算公式，即:,在节点啮合时，接触应力较大，故以节点为接触应力计算点。,齿面接触疲劳强度的校核式：,齿面接触疲劳强度的设计式：,节点处的综合曲率半径为：,详细说明,各式中：u=z2/z1；KH 接触疲劳强度计算的载荷系数， ；,ZE 弹性影响系数；ZH 区域系数；Ze 重合度系数， 。,齿轮传动的设计参数1,一、齿轮传动设计参数的选择,齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择,1压力角a的选择,2齿数的选择,一般情况下，闭式齿轮传动: z1=2040 开式齿轮传动: z1=1720 z2=iz1,3齿宽系数fd的选择,当d1已按接触疲劳强度确定时，,z1,m,重合度e

4、,传动平稳,抗弯曲疲劳强度降低,齿高h ,减小切削量、减小滑动率,因此，在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数选得多一些好！,fd 齿宽b 有利于提高强度，但fd过大将导致K,一般情况下取a =20,齿轮传动的设计参数4,标准直齿圆柱齿轮设计过程,五、直齿圆柱齿轮设计的大致过程,选择齿轮的材料和热处理,选择齿数，选齿宽系数fd 初选载荷系数(如Kt=1.2),按接触强度确定直径d1 计算得mH=d1/z1,按弯曲强度确定模数mF,确定模数mt=maxmH ,mF,计算确定载荷系数K= KAKvKK,修正计算模数,m模数标准化 计算主要尺寸：d1=mz1 d2=mz2 计 算 齿 宽： b=fd d1

5、,确定齿宽：B2=int(b) B1= B2+(35)mm,齿轮传动的设计参数4,标准直齿圆柱齿轮设计过程,五、直齿(闭式)圆柱齿轮设计的 详细 过程（一）,选择齿轮的材料和热处理,初选择小齿轮齿数z1，z2=u*z1 初选载荷系数(如KHt=1.3),1=arccosz1cos/(z1+2ha*) 2=arccosz2cos/(z2+2ha*) =z1 (tan1-tan)+ z2 (tan2-tan)/2 Z=(4-)/3,计算T=9.55P/n1，选齿宽系数fd,查ZH，ZE，计算Z,查Hlim1， Hlim2， 计算N1=60n1jLh , N2=N1/u 查KHN1、KHN2 计算H

6、1、H2、取小值！,试算d1，,算v，b；查KA，Kv 算KA*Ft/b ? 100，查KH ，KH；得实际的KH,得实际d1，并算m,齿轮传动的设计参数4,标准直齿圆柱齿轮设计过程,五、直齿(闭式)圆柱齿轮设计的 详细 过程（二）,初选载荷系数(如KFt=1.3),计算Y=0.25+0.75/,查YFa1YFa2，Ysa1Ysa2， 查Flim1，Flim2;KHN1、KHN2,计算F1、F2， 计算两轮YFaYsa/ F，取大值！,计算确定KF= KAKvKK,修正计算模数,m模数标准化，计算主要尺寸：d1=mz1 d2=mz2 a=(d1+d2 )/2 b=fd d1,试算m，,算d，v

7、，b，h，b/h,接触定d，弯曲定m,变位计算(可忽略),校核 H H 、 F1 F1、F2 F2,标准斜齿圆柱齿轮强度计算,标准斜齿圆柱齿轮强度计算1,一、轮齿的受力分析,由于Fatanb，为了不使轴承承受的轴向力 过大，螺旋角b不宜选得过大，常在820之 间选择。,啮合传动中，轮齿的受力分析,标准斜齿圆柱齿轮强度计算3,二、齿根弯曲疲劳强度计算,强度计算时，通常以斜齿轮的当量齿轮为对 象，在直齿轮齿根弯曲应力计算公式基础上，引 入重合度系数Ye和螺旋角系数Y，得,斜齿轮齿面上的接触线为一斜线。受载时， 轮齿的失效形式为局部折断（如右图）。,校核计算公式：,设计计算公式：,标准斜齿圆柱齿轮强

8、度计算,式中：YFa、Ysa应按当量齿数zv=z/cos3b查图或表,，ea和e分别为端面和轴面重合度。,标准斜齿圆柱齿轮强度计算4,校核计算公式：,设计计算公式：,标准斜齿圆柱齿轮强度计算,三、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。法面综合曲率半径有以下关系为：,上述关系引入直齿轮齿面接触应力计算公式后得,式中：重合度系数 ，螺旋角系数 。,锥齿轮传动的强度计算1,对轴交角为90的直齿锥齿轮传动：,标准锥齿轮传动的强度计算,一、设计参数,直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准值，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

9、依据。,直齿锥齿轮传动的几何参数,令fR=b/R为锥齿轮传动的齿宽系数，设计中常取fR =0.250.35。,锥齿轮传动的强度计算2,二、轮齿的受力分析,直齿锥齿轮的轮齿受力分析模型如下图，将总法向载荷集中作用于齿宽中 点处的法面截面内，Fn可分解为圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa三个分力。,各分力计算公式：,标准锥齿轮传动的强度计算,轴向力Fa的方向总是由锥齿轮的小端指向大端。,啮合传动中，轮齿的受力分析,锥齿轮传动的强度计算3,三、齿根弯曲疲劳强度计算,直齿锥齿轮的弯曲疲劳强度可近似地按齿宽中点处的当量圆柱齿轮进行计算。采用直齿圆柱齿轮强度计算公式，并代入当量齿轮的相应参数，得直齿锥齿轮弯曲强度校核式和设计式如下：,上式中载荷系数K=KAKVKK。KAKV 取法与前者相同，KF、KH可取1，而KFKH1.5KHbe。KHbe为轴承系数，与齿轮的支承方式有关。,标准锥齿轮传动的强度计算,校核计算公式：,设计计算公式：,轴承系数表,锥齿轮传动的