第四章齿轮传动.ppt

蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的运动和动力的，通常两轴空间垂直交错成90o。 单级蜗杆传动减速器 万能倾斜分度盘 蜗杆传动中，通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。中间平面是蜗杆的轴向平面，同时是蜗轮的端平面。 常用的蜗杆是阿基米德蜗杆，其轴面齿廓为直线。在蜗杆传动的中间平面内，蜗杆和蜗轮的啮合相当于圆柱齿轮和齿条的啮合。 蜗杆传动的相关参数、特点及啮合条件 蜗杆传动的相关参数、特点及啮合条件 蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮的旋向是一致的，蜗轮的转向与两者间的相对位置以及蜗杆的旋向和转向相关。 蜗杆或蜗轮旋向的判定 返回 蜗轮回转方向的判定 一、齿轮轮齿的加工 齿轮轮齿的加工方法有很多，如铸造、热轧、冲压和切削加工等，最常用的是切削加工。 切削加工按齿形形成的原理不同，可分为仿形法和展成法。 §4－4 齿轮的加工和失效形式 1. 仿形法 仿形法又叫成形法。仿形法加工齿轮是利用与齿间的齿廓曲线相同的成形刀具在铣床上直接切出轮齿的齿形。 用仿形法加工齿轮,由于加工出来的齿廓曲线大多是近似的，所以精度低。加工时是逐齿切削，且不连续，所以生产效率低，一般用于单件、小批量生产。 2. 展成法 展成法是利用一对齿轮的啮合原理进行轮齿加工的方法，也称范成法。它是目前齿轮加工中最常用的一种方法，常见的有插齿、滚齿和磨齿等。 插齿加工是由插齿机保证齿轮插刀与齿轮毛坯按齿轮啮合传动的要求运动。同时，刀具还在不断地沿齿坯的轴线方向作上下往复切削运动，将齿轮毛坯切成与刀具相啮合的齿轮。 用展成法加工齿轮时，只要刀具和被加工齿轮的模数m及齿形角相同，则不论被加工齿轮的齿数是多少，都可以用同一把刀具来加工，且加工效率高，所以在成批、大量生产中广泛采用。 齿轮在工作过程中由于各种原因而损坏，使其失去工作能力的现象称为失效。 齿轮的失效形式有很多种，常见的失效形式有： 1.齿面磨损 2.齿面点蚀 3.齿面胶合 4.轮齿折断 5.轮齿塑性变形 二、齿轮轮齿的失效形式 1.齿面磨损 齿轮在传动过程中，轮齿啮合表面间存在着相对滑动摩擦或因硬颗粒进入摩擦面间，会使齿面发生磨损，如图所示。磨损会破坏齿面形状，造成传动不平稳。另外，磨损使轮齿变薄，造成齿侧间隙增大，轮齿强度降低。 避免方法： 提高齿面硬度，减小齿面粗糙度，加强润滑，防止灰尘和有害物质侵袭，均可有效地减少齿面磨损。 齿面磨损是润滑条件差的开式齿轮传动（外露的齿轮传动）的主要失效形式。 2.齿面点蚀 齿轮工作时，轮齿工作表面反复受到接触挤压作用，当齿面接触应力的大小和循环次数超过一定限度时，齿面会产生细微的疲劳裂纹，在相啮合轮齿的挤压下，渗入裂缝的润滑油被封闭并且油压急剧升高，促使裂纹沿表层不断扩展，最终导致齿面表层小片金属的剥落，形成斑坑，即齿面点蚀。 避免方法： 提高齿面硬度和减小表面粗糙度值,选用黏度大的润滑油都有利于防止点蚀的发生。 点蚀多出现在靠近节线的齿根表面处，严重的点蚀会造成传动不平稳和产生噪声。齿面点蚀多发生于润滑条件良好的闭式齿轮传动中。 3.齿面胶合 在高速重载的齿轮传动中，齿面润滑较困难，当散热条件不良时，齿轮啮合表面在重载作用下会产生局部高温并黏结在一起。齿轮继续转动时，会从较软的齿面上撕下部分金属材料而出现撕裂沟痕，如图所示，这种现象称为齿面胶合。 避免方法： 选用黏度较大或者含抗胶合剂的润滑油，以及适当提高轮齿表面硬度，减小表面粗糙度值，都是防止齿面胶合的有效方法。 出现齿面胶合后，将严重损坏齿面而导致齿轮不能正常工作。闭式蜗杆传动中极易发生这种失效。 4.轮齿折断 齿轮在工作中，轮齿相当于悬臂梁，齿根部受到的弯矩最大，齿根过渡圆角处具有较大的应力集中。传递载荷时，轮齿根部所受的弯矩随着啮合点的改变而变化，在长期交变载荷作用下，齿根应力集中处会产生疲劳裂纹。随着载荷重复次数的增加，裂纹逐渐扩展，最终导致轮齿折断，如图所示，这种折断称为疲劳折断。 轮齿的另一种折断是由于短时过载或受到过大的冲击载荷而引起的轮齿突然折断，称为过载折断。 避免方法： 增大齿根过渡圆角半径，减小轮齿表面粗糙度值以及对齿根表面进行强化处理，都可以提高轮齿的抗折断能力。 5.轮齿塑性变形 在低速重载的工作条件下，齿轮的齿面承受很大的压力和摩擦力。当齿轮材质较软，齿面硬度不高时，齿面表层金属可能沿相对滑动方向发生局部塑性流动，致使齿面出现塑性变形，如图a所示。主动轮齿所受的摩擦力沿齿面背离节线，指向齿顶和齿根，产生的塑性变形是在节线处形成凹沟(见图b)。而从动轮齿所受的摩擦力沿齿面分别由齿顶和齿根指向节线，产生的塑性变形是在节线处形成凸棱(见图c)。 图a 图b 图c 避免方法： 适当提高齿面硬度和润滑油黏度，尽量避免频繁启动或过载，可防止或减轻齿面的塑性变形。 轮