齿轮传动设计

第三章 齿轮传动设计闭式传动 —封闭在箱体内，润滑条件好 封闭在箱体内， 封闭在箱体内 —外露，润滑较差，易磨损 外露，润滑较差， 外露

齿轮传动

开式传动

介于上两者之间,有防护罩 介于上两者之间 半开式传动 —介于上两者之间 有防护罩 齿轮传动的特点优点：传递功率和转速适用范围广； 优点：传递功率和转速适用范围广； 具有稳定的传动比； 具有稳定的传动比； 效率高、结构紧凑。 效率高、结构紧凑。 缺点：制造成本较高； 缺点：制造成本较高； 精度低时，噪声和振动较大； 精度低时，噪声和振动较大； 不宜用于轴间距离较大的传动。 不宜用于轴间距离较大的传动。

齿轮传动设计

§3-1 齿轮传动失效形式和设计准则 一、失效形式 1、轮齿折断 、 ★ 疲劳折断 ★ 过载折断 全齿折断—常发生于齿宽较小的直齿轮 全齿折断 常发生于齿宽较小的直齿轮 局部折断—常发生于齿宽较大的直齿轮，和斜齿轮 局部折断 常发生于齿宽较大的直齿轮， 常发生于齿宽较大的直齿轮 措施：增大齿根圆角半径、 提高齿面精度、 措施：增大齿根圆角半径、 提高齿面精度、正变 位、增大模数等 2、齿面疲劳点蚀 、 点蚀常发生于闭式软齿面( ★ 点蚀常发生于闭式软齿面(HBS≤350)传动中 ) ★ 点蚀的形成与润滑油的存在密切相关

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★ 点蚀常发生于偏向齿根的节线附近 ★ 开式传动中一般不会出现点蚀现象 措施：提高齿面硬度和齿面质量、 措施：提高齿面硬度和齿面质量、增大直径 3、齿面胶合 、 配对齿轮采用异种金属时， 配对齿轮采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属强 措施：采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度等 措施：采用异种金属、降低齿高、 4、齿面磨损 、 是开式传动的主要失效形式 措施： 措施：改善润滑和密封条件 5、齿面塑性变形 、 措施：提高齿面硬度， 措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油

齿轮传动设计

二、齿轮传动的设计准则

主要针对疲劳折断和齿面点蚀这两种失效形式齿根弯曲疲劳强度—齿轮抵抗轮齿疲劳折断的能力 齿根弯曲疲劳强度 齿轮抵抗轮齿疲劳折断的能力 齿面接触疲劳强度—齿轮抵抗齿面疲劳点蚀的能力 齿面接触疲劳强度 齿轮抵抗齿面疲劳点蚀的能力 设计准则一：对于闭式软齿面( 设计准则一：对于闭式软齿面( HBS≤350)传动， )传动， 主要失效形式是齿面点蚀， 主要失效形式是齿面点蚀， 所以按齿面接触疲劳强 度设计， 而校核齿根弯曲疲劳强度。 度设计， 而校核齿根弯曲疲劳强度。 设计准则二： 对于闭式硬齿面( 设计准则二： 对于闭式硬齿面( HBS>350)传动， )传动， 主要失效形式

是齿根弯曲疲劳折断， 主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断，所以按齿根弯 曲疲劳强度设计，而校核齿面接触疲劳强度。 曲疲劳强度设计，而校核齿面接触疲劳强度。 开式齿轮传动采用准则二， 开式齿轮传动采用准则二，但不校核齿面接触强度

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§3-2 齿轮材料及其热处理 一、齿轮材料 45号钢 号钢 中碳合金钢 金属材料 低碳合金钢 铸钢 铸铁 非金属材料 最常用，经济、 最常用，经济、货源充足 35SiMn、40MnB、40Cr等 、 、 等 20Cr、20CrMnTi等 、 等 ZG310-570、ZG340-640等 、 等 HT350、QT600-3等 、 等

尼龙、 尼龙、夹木胶布等

选材时考虑：工作条件、载荷性质、经济性、 选材时考虑：工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等 齿轮毛坯锻造—选可锻材料；铸造 选可铸材料 齿轮毛坯锻造 选可锻材料；铸造—选可铸材料 选可锻材料

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二、热处理 调 正 质 火 软齿面。改善机械性能， 软齿面。改善机械性能，增大强度和韧性

表面淬火 渗碳淬火 表面氮化 配对齿轮均采用软齿面时： 配对齿轮均采用软齿面时： 小齿轮受载次数多，故材料应选好些， 小齿轮受载次数多，故材料应选好些，热处理硬度 稍高于大齿轮( 稍高于大齿轮(约30~40HBS) ) 硬齿面。接触强度高、耐磨性好、 硬齿面。接触强度高、耐磨性好、可抗冲击

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§3-3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载 荷 一、轮齿受力分析

条件：标准齿轮并忽略齿面间的摩擦力 条件：小齿轮转矩 N.m 小齿轮分 小齿轮基圆 度圆直径 直径 mm 圆周力— F t = 2000 T1 / d 1 N 圆周力

受力图

2000 T1 F 法向力： 法向力：n = d b1

径向力— F r = F t tg α 径向力

N

法向力— F n = F t / cos α 法向力

分度圆 N 压力角

注意：下标“1”表示主动轮 注意：下标“ 下标“2”表示从动轮 下标“

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r v 各力关系： 各力关系： F t 1 = F t 2 r v Fr1 = Fr 2各力方向： 各力方向： Ft1与主动轮回转方向相反 Ft2与从动轮回转方向相同 Fr1 、Fr2分别指向各自齿轮的轮 心 例：

n2 n2 Fr22 1 Fr1 Ft2 Ft1

注意： 注意： 各力应 画在啮 合点上！ 合点上！

n1

n1

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二、计算载荷Fnc 计算载荷 Fnc = K Fn = K Ft /cosα KA— 使用系数 载荷系数 Kv — 动载系数 Kα— 齿间载荷分配系数 K = KA Kv KαKβ Kβ— 齿向载荷分布系数 影响因素： 外部附加动载荷—原动机、 影响因素 …… 此处隐藏：2565字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……