第6章齿轮机构.ppt

分度圆 基圆 一、根切现象 图示现象称为轮齿的根切。 根切的后果： ①齿根厚度减薄，削弱轮齿的抗弯强度； ②使重合度ε下降，影响传动的平稳性。 轮齿的根切现象、齿轮的最少齿数 用范成法加工齿数较少的齿轮时，切削刀具的齿顶会将轮齿根部的渐开线齿廓切去一部分 对于标准齿轮，是用限制最少齿数的方法避免根切现象。根据计算，可得出不发生根切的最少齿数Zmin=17 某些情况下，为了尽量减少齿数以获得比较紧凑的结构，在满足轮齿弯曲强度条件下，允许齿根部有轻微根切， Zmin=14 变位齿轮 标准齿轮的优点： 计算简单、互换性好。 缺点： ①当zzmin时，产生根切。但实际生产中经常要用到 zzmin的齿轮。 ②不适合 a’≠a的场合。a’a 时，不能安装。当a’a 时，产生过大侧隙，且ε↓ ③小齿轮容易坏。原因：小齿轮抗弯能力比大齿轮低。希望两者寿命接 近。 为改善上述不足，就必须对齿轮进行变位修正。 N1 α α 为避免根切，可径向移动刀具 xm B2 x-----为变位系数。 xm xm ----变位量 B2 靠近轮坯中心时，x 0， 负变位齿轮。 规定: 远离轮坯中心时，x0， 正变位齿轮。 刀具中线 正变位齿轮 x0 ha hf 标准齿轮 x＝0 分度圆 负变位齿轮 x0 变位后，齿轮的齿顶高与齿根高有变化。 优缺点： ①可采用z1≤zmin的小齿轮，仍不根切,使结构更紧凑。 ②改善小齿轮的磨损情况。 ③相对提高承载能力，因大小齿轮强度趋于接近。 ④缺点是:没有互换性，必须成对使用，ε略有减小。 设计：潘存云 §16-7 直齿圆柱齿轮强度设计 轮齿折断 失效形式 设计：潘存云 一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折断。 潘存云教授研制 轮齿的失效形式 轮齿折断 失效形式 齿面接触应力按脉动循环变化，当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹扩展、微粒剥落。点蚀首先出现在节线处，齿面越硬，抗点蚀能力越强。软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。 齿面点蚀 轮齿折断 失效形式 齿面点蚀 齿面胶合 高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，致使齿面金属直接接触而相互粘连。当齿面向对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。 措施： 1.提高齿面硬度 2.减小齿面粗糙度 3.增加润滑油粘度低速 4.加抗胶合添加剂高速 设计：潘存云 轮齿折断 失效形式 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 措施：1.减小齿面粗糙度 2.改善润滑条件 磨粒磨损 跑合磨损 跑合磨损、磨粒磨损。 设计：潘存云 轮齿折断 失效形式 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 从动齿 主动齿 齿面塑性变形 从动齿 主动齿 从动齿 主动齿 从动齿 主动齿 设计准则 齿轮在具体的工作情况下，必须具有足够的、相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间内不发生失效。 通常按照保证齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行计算，对于高速重载齿轮传动，还要保证齿面抗胶合能力的准则进行计算。 在闭式齿轮传动中，对于软齿面齿轮，按接触疲劳强度进行设计，弯曲疲劳强度校核；对于硬齿面齿轮，按弯曲疲劳强度进行计算，按接触疲劳强度校核。开式（半开式）齿轮传动，按弯曲疲劳强度进行设计，不必校核接触疲劳强度。 齿轮材料 常用齿轮材料 优质碳素钢 合金结构钢 铸钢 铸铁 热处理方法 表面淬火 渗碳淬火 调质 正火 渗氮 一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr等。表面淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达52~56HRC，面硬芯软，能承受一定冲击载荷。 1.表面淬火 ----高频淬火、火焰淬火 2. 渗碳淬火 渗碳钢为含碳量0.15~0.25%的低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr等。齿面硬度达56~62HRC，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传动。通常渗碳淬火后要磨齿。 调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMn等。调质处理后齿面硬度为：220~260HBS 。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合。 3.调质 4. 正火 正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。 渗氮是一种化学处理。 渗氮后齿面硬度可达60~62HRC。 氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：38CrMoAlA. 5. 渗氮 特点及应用： 调质、正火处理后的硬度低，HBS ≤ 350，属软齿面，工艺简单、用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时，小轮比大轮硬度高: 20~50HBS 表面淬火、渗碳淬火、