第10章齒輪傳動(dòng)(2)

1、9 輪齒的失效形式輪齒的失效形式1. 輪齒折斷u 過(guò)載折斷u 疲勞折斷2. 齒面點(diǎn)蝕u接觸應(yīng)力疲勞裂紋擴(kuò)展剝落應(yīng)力變化特征脈動(dòng)循環(huán)對(duì)稱(chēng)循環(huán)單向工作雙向工作避免措施：1) r，消除刀痕;2) 軸剛度；3) 合適的熱處理， 保持芯材韌性;4) 噴丸、滾壓， 強(qiáng)化齒根。避免措施：1) HB;2) 潤(rùn)滑油粘度 ；3) 高速傳動(dòng)，噴油潤(rùn)滑； 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，磨損快， 點(diǎn)蝕少減。輪齒式效形式3. 齒面膠合4. 磨損提高抗膠合能力措施：1) HB， 減小粗糙度;2) 低轉(zhuǎn)速，大黏度潤(rùn)滑油， 高轉(zhuǎn)速，潤(rùn)滑油加抗膠 合添加劑。減磨措施：1) 閉式傳動(dòng);2) 減小粗糙度;3) 良好潤(rùn)滑。輪齒式效形式主動(dòng)輪被動(dòng)輪12

2、摩擦力方向引起材料由上下向中部流動(dòng)5. 齒面塑性變形發(fā)生場(chǎng)合： 1)低硬度; 2) 重載; 3) 起動(dòng)頻繁，發(fā)生原因： 應(yīng)力過(guò)大，輪齒 材料處于屈服狀 態(tài)產(chǎn)生齒面或齒 體塑性流動(dòng)。永久變形輪齒式效形式摩擦力方向引起材料由中部向上下流動(dòng)10 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)受力分析及強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪傳動(dòng)受力分析及強(qiáng)度計(jì)算一、輪齒上的作用力1(主動(dòng))T12(從動(dòng))FnFtFrO2O1d1/2d2/2FnFnCttN1N2O2O1d1/2CttN1N21(主動(dòng))T1略摩擦力，法向力正交分解：tgFFdTFtrt112法向力costnFF 方向：Ft: 主動(dòng)輪與運(yùn)動(dòng)方向相反； 從動(dòng)輪與運(yùn)動(dòng)方向相同。Fr: 指向各

3、自的軸心。作用力及計(jì)算載荷作用力及計(jì)算載荷作用力及計(jì)算載荷2二、二、 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)算1、零件的接觸應(yīng)力b1FaH1H2bFaH1H212接觸應(yīng)力（赫茲應(yīng)力）222121211111EEbFnH泊松比彈性模量針對(duì)失效方式：疲勞點(diǎn)蝕。接觸應(yīng)力：222121211111EEbFnH節(jié)點(diǎn)處易點(diǎn)蝕N1AOCrbrcos2cos11dTFFtn1 = r1 sin, 2 = r2 sin以KFt 代替Ft材 料鋼球墨鑄鐵灰鑄鐵E(N/mm2)2.06105 1.78105 1.18105 0.30.30.3直齒圓柱齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)

4、算二、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算MPaibaKTiHH) 1(335213得一對(duì)鋼制齒輪齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式：考慮配對(duì)材料的和E鋼對(duì)鑄鐵時(shí)系數(shù)為285,鑄鐵對(duì)鑄鐵時(shí)為250設(shè)計(jì)公式：齒寬系數(shù)：aba代入上式得：mmiKTiaaH312335) 1(輕型減速器：a=0.20.4;中型減速器：a=0.40.6;重型減速器： a=0.8;特殊情況： a=11.2;直齒圓柱齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)算許用接觸應(yīng)力H見(jiàn)教材195頁(yè)表9-5令YF=齒形系數(shù)6 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 力學(xué)模型 全部載荷由一對(duì)齒承擔(dān)； 重合度大于1，齒頂工作時(shí)相鄰齒同時(shí)工作，但考慮到

5、誤差，以一對(duì)齒計(jì)較安全。FnF1F230o30os1lFn忽略壓應(yīng)力的影響危險(xiǎn)截面rbO 輪齒為懸臂梁，彎壓組合受力 彎矩：nlKFMcos6彎曲截面系數(shù)：21bsW彎曲應(yīng)力直齒圓柱齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 彎曲應(yīng)力coscos6coscos6cos6222msmlbmKFbslKFbslKFWM1t1t1nF()兩齒輪的YF1和YF2，F(xiàn)1和F2不同，故二齒輪應(yīng)分別驗(yàn)算！注意直齒圓柱齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算1. 驗(yàn)算公式MPazbmYKTmbdYKTHFFF221211111 12 30 100 4003.73.32.21.7Z(Zv)實(shí)際根切極限實(shí)際根切極限標(biāo)準(zhǔn)齒輪斜齒輪和錐齒輪按當(dāng)量齒數(shù)確定YFYF的確

6、定：或教材198頁(yè)表9-6直齒圓柱齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算2. 設(shè)計(jì)公式引入齒寬系數(shù) a=b/ammziYKTmFaF3211) 1(41. 代入 和 中較大者；2. 彎曲疲勞極限的確定注意材料和熱 處理方法。注意11FFY22FFY圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)F許用彎曲應(yīng)力，見(jiàn)200頁(yè)表9-7直齒圓柱齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算& 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則u 軟齒面（HBS350）：易出現(xiàn)點(diǎn)蝕，按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)， 用彎曲疲勞強(qiáng)度校核；u 硬齒面（HBS350）：抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，按彎曲疲勞強(qiáng)度校核， 用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)；4 閉式齒輪傳動(dòng)4 開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 只進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，許用應(yīng)力降至閉式齒輪的7080%.43一. 斜齒輪齒廓曲面的形成及嚙合

7、特點(diǎn)rbBAAKK發(fā)生面發(fā)生面rbBAAK發(fā)生面發(fā)生面b 發(fā)生面發(fā)生面K基圓柱 Base cylinder 發(fā)生面 Generating plane基圓柱上的螺旋角 b直齒輪齒廓曲面的形成斜齒輪齒廓曲面的形成螺旋角（分度圓柱上的螺旋角） 1.齒廓曲面的形成漸開(kāi)線(xiàn)螺旋面 ？端面齒形漸開(kāi)線(xiàn)44b漸開(kāi)線(xiàn)漸開(kāi)線(xiàn)螺旋面螺旋面二齒輪嚙合過(guò)程2. 斜齒輪嚙合特點(diǎn)1KK嚙合面嚙合面2齒面接觸線(xiàn)齒面接觸線(xiàn)45直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪齒面接觸線(xiàn)與齒向（軸線(xiàn)）平行；齒面接觸線(xiàn)為斜線(xiàn)；突然突然進(jìn)入/脫離嚙合（加栽/卸載），傳動(dòng)平穩(wěn)性差，沖擊，振動(dòng)，噪音大；逐漸逐漸進(jìn)入/脫離嚙合（加栽/卸載），

8、傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊，振動(dòng)，噪音小；齒面接觸線(xiàn)嚙合特點(diǎn)471. 法面模數(shù) mn與端面模數(shù) mt分度圓柱 standard pitch cylinderBptpnddcoscosttnnmpmpcos/btmm 展 開(kāi)48abnacbt2. 法面壓力角n與端面壓力角tbacatgnbaactgtabab cos acaccos/nttgtgNormal pressure angle n andtransverse pressure angle t49三、斜齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸ha = h*an mnhf = (h*an + c*n ) mn d = z mt = z mn / cos齒高分度圓標(biāo)準(zhǔn)中心距

9、 a = ( d1 + d2 ) / 2 = mn ( z1 + z2 ) / 2cos其它尺寸， P310 表8-7四、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件mn1 = mn2 ; n1 = n2( mt1 = mt2 ; t1 = t2 )2. 外嚙合： 1 = - 2內(nèi)嚙合： 1 = 21.附：螺旋線(xiàn)旋向判別51六、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的當(dāng)量齒數(shù) equivalent teeth number 問(wèn)題討論？仿形法加工斜齒輪如何確定刀號(hào) 法面齒形與刀具齒形相同，仿形法加工斜齒輪應(yīng)按法面齒形法面齒形 確定刀號(hào)；？與法面齒形相當(dāng)?shù)闹饼X輪是什么樣的齒輪 u 當(dāng)量齒輪 equivalent spur gear與

10、斜齒輪法面齒形相當(dāng)?shù)奶摂M的直齒圓柱齒輪u 當(dāng)量齒數(shù) zv當(dāng)量齒輪的齒數(shù)d52abC當(dāng)量齒輪,cos2da 2db C22cos2dbanm22cosntmzmvz3cosz2cosnmdu 當(dāng)量齒輪（數(shù)）的意義 據(jù) zv 選銑刀 計(jì)算輪齒強(qiáng)度模數(shù)？d1FaCFnFtFrn1T1二、輪齒上的作用力圓周力：dtdTF12方向與1相反；徑向力：cosntrtgFF 方向指向軸心；軸向力：tgFFta左右手定則。法向力Fn 分解為三個(gè)分力：FFrFnFnFtFaF斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)二、強(qiáng)度計(jì)算要點(diǎn)：強(qiáng)度計(jì)算在法面內(nèi)進(jìn)行，法面齒形是其當(dāng)量齒輪的齒形。1. 接觸疲勞強(qiáng)度（一對(duì)鋼制標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪）2213/

11、) 1(305mmNibaKTiHH驗(yàn)算公式：設(shè)計(jì)公式（齒寬系數(shù)a = b/a）mmiKTiaaH312305) 1(2. 彎曲疲勞強(qiáng)度212111/cos6 . 16 . 1mmNzbmYKTdbmYKTFnFnFF驗(yàn)算公式：設(shè)計(jì)公式：mmziYKTmFaFn32121) 1(cos2 . 321cos2zzamn選z1, z2, 取8o20o， 計(jì)算 ， 圓整，最后定據(jù)當(dāng)量齒數(shù)Zv確定YF材料改變時(shí)，系數(shù)305需修正斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)教材公式?jīng)]有此項(xiàng)，不妥354一、圓錐齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用、特點(diǎn)和分類(lèi)1. 應(yīng)用：傳遞交錯(cuò)軸之間的 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力2. 特點(diǎn)u 輪齒分布在圓錐面上u 大端參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化圓柱 圓

12、錐GB12368-90 /P326一般 =900 斜齒圓錐齒輪 曲齒圓錐齒輪 直齒圓錐齒輪3. 分類(lèi)u 直齒圓錐齒輪u 斜齒圓錐齒輪u 曲齒圓錐齒輪58二、直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的幾何參數(shù)和尺寸計(jì)算d11df2d2da2ORBhfhafa22a112u 傳動(dòng)比121212122112sinsinsin2sin2RRddzzi2112tgctgi090時(shí)u 同直齒輪相同的尺寸d = mz,u 齒根角 tgf = hf / Ru 齒 寬 BR/3 (取整)u 頂錐角 a = + f u 頂錐角 f = - f ha = h*am, hf = (h*a + c*)mu 錐 距22122212zzmrrRz

13、f212三、輪齒上的受力FtFrFa21mdT11CFn圓周力1112mtdTF 徑向力11costgFFtr軸向力sin1tgFFtaFa1Fr2= -Ft2= - Fa2= - Fr2Fr1Fa2Ft1Ft2 如欲使軸上兩個(gè)齒輪的軸向力方向相反，斜齒輪的旋向應(yīng)如何確定？四、強(qiáng)度計(jì)算d1d212O12 錐齒輪強(qiáng)度近似認(rèn)為和齒寬中點(diǎn)的當(dāng)量齒輪相等。bO1O2O2O1FnRR-0.5b1. 接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算公式：MPaibKTibRHH) 1(5 . 0335132設(shè)計(jì)公式：引入齒寬系數(shù)RbRmmiKTiRRHR31225 . 01 (3351）b取大受力不均a = 0.250.3非鋼對(duì)鋼需修正

14、3大端模數(shù)的確定：按傳動(dòng)比選擇齒數(shù)：i=Z2 / Z1122212221imzzzmR1221iZRm按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)圓整2. 彎曲疲勞強(qiáng)度1212zbmYKTmFF驗(yàn)算公式： coszzv按當(dāng)量齒數(shù) 確定YF由mmmmbRRdd5 . 011得Rmmm5 . 01設(shè)計(jì)公式：mmziYKTmFRRFm1)5 . 01 (42121圓整3齒輪構(gòu)造9 齒輪的構(gòu)造齒輪的構(gòu)造據(jù)齒輪直徑的大小，齒輪與軸可做為一體或分體。u 齒根圓與軸徑接近時(shí)采用 一體式齒輪軸。u 齒輪直徑遠(yuǎn)大于軸徑時(shí)采 用組合式。齒輪軸E2mtE1.6md齒d軸成本 ！齒輪構(gòu)造實(shí)心結(jié)構(gòu) da 160（航空產(chǎn)品有例外）腹板結(jié)構(gòu)da 400齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑和效率9 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑和效率齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑和效率u 開(kāi)式齒輪潤(rùn)滑：人工定期潤(rùn)滑u 閉式齒輪潤(rùn)滑：由圓周速度確定方式。h V 12 m/s 時(shí)，采用油池浸油潤(rùn)滑一級(jí)齒輪傳動(dòng)多級(jí)齒輪傳動(dòng)，需惰輪(帶油輪)h為一個(gè)齒高，h 10 mm一、潤(rùn)滑方式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑和效率V 12 m/s