机械设计第4章：齿轮传动习题2016讲解.ppt

齿 轮 传 动 习 题 课 齿面接触应力和齿根弯曲应力的变化图 由于齿轮在节点附近往往是单对齿啮合区，轮齿受力较大 接触应力随齿廓上接触点处的综合曲率半径的变化而不同 齿面接触应力和齿根弯曲应力的变化图 σH t σF t 重点内容之一：齿轮传动失效形式分析 （1）齿面疲劳点蚀（简称齿面点蚀） 失效场合：闭式传动软齿面（一般为大齿轮） 失效部位：节线附近 失效机理：脉动循环变化的接触应力的反复作用，节线附近为单齿对啮合，接触应力最大；节线处润滑不良，摩擦大； 防失效措施：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大综合曲率半径；采用粘度高的润滑油 （2）齿根弯曲疲劳折断（简称齿根折断） 失效场合：闭式传动硬齿面（一般为小齿轮） 失效部位：齿根危险截面 失效机理：脉动循环或对称循环变化的弯曲应力的反复作用，由于齿轮材料对拉应力敏感，齿根受拉侧先产生疲劳裂纹；直齿轮齿根裂纹沿齿向扩展，发生全齿折断；斜齿轮齿根裂纹沿斜线向齿顶扩展，发生局部折断 防失效措施：采用正变位，增大齿根厚度；增大齿根圆角半径；降低表面粗糙度；采用表面强化处理 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 直齿圆柱齿轮为基础，斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮为重点 分析和计算各作用分力的大小、方向、作用点 主动轮还是从动轮 径向力、轴向力还是周向力 回转方向 螺旋线方向 （1）单对齿轮传动受力分析 n1 T1 β F1 Ft1 Fa1 Fn1 Fr1 αn 平面图和轴测图上的3分力表示 力的作用点在齿宽中点 符号?和?的方向 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 （1）单对齿轮传动受力分析 圆周力Ft 径向力Fr 轴向力Fa 法向力Fn Ft1＝2T1/d1 =－Ft2 主反从同 Fr1＝Ft1tanα ＝－Fr2 指向轮心 0 Fn1＝Ft1/cosα ＝－Fn2 受力面法向 Ft1＝2T1/d1 =－Ft2 主反从同 Fr1＝Ft1tanαn/cosβ ＝－Fr2 指向轮心 Fa1＝Ft1tanβ ＝－Fa2 主动轮左右手准则 Fn1＝Ft1/cosαncosβ ＝－Fn2 受力面法向 Ft1＝2T1/dm1 =－Ft2 主反从同 Fr1＝Ft1tanαcosδ1 ＝－Fa2 指向轮心 Fa1＝Ft1tanαsinδ1 ＝－Fr2 小端向大端 Fn1＝Ft1/cosα ＝－Fn2 受力面法向 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 （1）单对齿轮传动受力分析 例题1 X X 2 1 Fa2 根据从动轮1螺旋线 确定主动轮2螺旋线 根据主动轮2螺旋线 和轴向力 确定主动轮2转向 从动轮1受力分析 n2 Fa1 Fr1 Ft1 ? 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 （1）单对齿轮传动受力分析 例题2 X X 2 1 根据从动轮1螺旋线 确定主动轮2螺旋线 根据主动轮螺旋线 和转向 确定主动轮受力 从动轮受力分析 n2 n2 Fa2 ? Fa1 Fr1 Ft1 ? 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 （1）单对齿轮传动受力分析 例题分析 齿轮回转方向不变的情况下，螺旋线方向的改变将且仅将改变轴向力的方向 齿轮螺旋线方向不变的情况下，回转方向的改变将改变什么？ 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 （2）齿轮传动组合的受力分析 （1）斜齿圆柱齿轮传动－直齿圆柱齿轮传动 （2）二级斜齿圆柱齿轮传动 （3）直齿圆锥齿轮传动－斜齿圆柱齿轮传动 高速级与低速级的布置 中间轴上齿轮的布置 改善轴和轴承受力 轴向力相抵 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 （2）齿轮传动组合的受力分析 例题1a I II III n1 1 2 3 4 n2 n3 (1)确定齿轮2、3、4转向 (2)确定齿轮2、3、4螺旋方向 (3)确定齿轮2、3各分力方向 (4)中间轴II与齿轮2、3的空间受力简图 Fa2 ? Fr2 Ft2 Fa3 Fr3 ? Ft3 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 （2）齿轮传动组合的受力分析 例题1b I II III n1 1 2 3 4 n2 n3 Fa2 Fr2 Ft2 Fa3 Fr3 ? Ft3 ? 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 （2）齿轮传动组合的受力分析 例题2 I II III n1 n2 n3 3 4 1 2 Fa3 Fr3 Ft3 ? Fa2 Fr2 ? Ft2 已知圆锥齿轮1的转向，确定轴II、轴III的转向以及斜齿齿轮3、4的螺旋线方向；分析圆锥齿轮2、斜齿轮3的受力 重点内容之二：齿轮传动的受力分析 （2）齿轮传动组合的受力分析 例题3 两级圆柱齿轮传动中，若一