第10章___齿轮传动.ppt

2.标准外齿轮的最少齿数 实际应用中，为了使齿轮传动结构紧凑，允许少量根切，可取Z min=14 渐开线标准齿轮设计计算简单，互换性好。但标准齿轮传动仍存在着一些局限性： (1)受根切限制，齿数不得少于Zmin，使传动结构不够紧凑； （2）不适合于安装中心距a‘不等于标准中心距a的场合。当a’a时无法安装，当a‘a时，虽然可以安装，但会产生过大的侧隙而引起冲击振动，影响传动的平稳性； （3）小齿轮容易损坏，同时也限制了大齿轮的承载能力。 一对标准齿轮传动时，小齿轮的齿根厚度小而啮合次数又较多，故小齿轮的强度较低，齿根部分磨损也较严重。 10.7变位齿轮的概念 当齿条插刀齿顶线超过极限啮合点N1，切出来的齿轮发生根切。 若将齿条插刀远离轮心O1一段距离（xm），齿顶线不再超过极限点N1，则切出来的齿轮不会发生根切，但此时齿条的分度线与齿轮的分度圆不再相切。 改变刀具与齿坯相对位置后切制出来的齿轮称为变位齿轮，xm称为变位量，x称为变位系数。刀具远离轮心的变位称为正变位，此时x0；刀具移近轮心的变位称为负变位，此时x0。标准齿轮就是变位系数x=0的齿轮。 刀具分度线 变位齿轮 标准齿轮 1.变位齿轮 由于齿条刀具变位后，其节线上的齿距和压力角都与分度线上相同，所以切出的变位齿轮的模数、齿数和压力角都不变，即变位齿轮的分度圆和基圆都不变，其齿廓渐开线也不变，只是随变位系数的不同，取同一渐开线的不同区段作齿廓。 1.变位齿轮 ha*m-xm≤N1E N1E=CN1sinα=rsin2α=mz/2sin2α 式中z为被切齿轮的齿数。 联立以上二式得x≥ha*-z/2sin2α 由式? zmin=2ha*/sin2α， x≥ha*(zmin-z)/zmin 由此可得最小变位系数为 xmin=ha*(zmin-z)/zmin 当ha*=1, α=200时，xmin=(17-z)/17 2.最小变为系数 1.常见的失效形式 机械零件由于强度、刚度、耐磨性和振动稳定性等因素不能正常工作时，称为失效。机械零件在变应力作用下引起的破坏称为疲劳破坏，机械零件抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳强度。齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。其失效形式有： 轮齿折断 ： 轮齿受载后齿根部 产生的弯曲应力最大。当该应力值超过材料的弯曲疲劳极限时，齿根处产生疲劳裂纹，并不断扩展使轮齿断裂。突然过载、严重磨损及安装制造误差等也会造成轮齿折断。 提高轮齿抗折断能力的措施：增大齿根圆角半径，消除加工刀痕以降低齿根应力集中；增大轴及支承物的刚度以减轻局部过载的程度；对轮齿进行表面处理以提高齿面硬度。 10.8 齿轮常见的失效形式与设计准则 齿面磨损：灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间，会使齿面间产生摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损是开式传动的主要失效形式。 主要措施：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用清洁的润滑油。 齿面点蚀：轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。点蚀是闭式传动常见的失效形式。开始齿轮由于磨损很少出现点蚀。点蚀首先出现在节线附近。 主要措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；采用合理变位。 齿面胶合：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑油模被破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。 防止胶合的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；限制油温。 塑性变形：重载且摩擦力很大时，齿面较软的轮齿表面就会沿摩擦力方向产生塑性变形。 措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。 主动齿轮齿面所受摩擦力背离节线，齿面在节线附近下凹；从动齿轮齿面所受摩擦力指向节线，齿面在节线附近上凸。 2.设计准则 闭式齿轮传动： 1）软齿面（≤350HBS）齿轮主要失效形式是齿面点蚀，按齿面接触疲劳强度进行设计计算，按齿根弯曲疲劳强度校核。 2）硬齿面（350HBS）或铸铁齿轮，抗点蚀能力较高，轮齿折断的可能性较大，按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，按齿面接触疲劳强度校核。 开式齿轮传动:齿面磨损为其主要失效形式，通常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的模数，考虑磨损因素，再将模数增大10%—20%，而无需校核接触强度。 10.9齿轮的常用材料 及许用应力 ：齿面硬、齿芯韧 (1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等； (2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷： (3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能．使之便于加工且便于提高其力学性能。 最常用的齿轮材料是钢．此外还有铸铁