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长春工业大学机械设计基础讲解
Basic Theory of Machines and Mechanisms 机械设计基础 长春工业大学机械设计基础教研室 陈延伟 第11章 齿轮传动 §11-0.齿轮传动概述 §11-1.轮齿的失效形式 §11-3.齿轮传动的精度 §11-5.直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算 §11-5.直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算 线图的查取—P166图11-7a 线图的查取—P166图11-7b §11-6.直齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算 二.强度计算 一对钢制标准斜齿轮传动的接触应力及强度条件为 得设计公式 材料改变时常数项305要修正。钢—铸铁为259, 求得中心距之后,可选定齿数Z1、Z2和螺旋角β,则模数mn为 计算所得模数mn,圆整为标准值。 铸铁—铸铁为228 引入齿宽系数 ψa=b/a §11-7.斜齿圆柱齿轮传动 若给定模数mn,则螺旋角β为: 通常螺旋角 β=8? ~20? 得设计公式 其中模数mn为法面模数, YF为齿形系数。 弯曲应力验算公式 引入齿宽系数 ψa=b/a YF根据当量齿数 由图表11-9P167查得。 人字齿轮取 β=27? ~45? §11-7.斜齿圆柱齿轮传动 直径较小的钢质齿轮,当齿根圆直径与轴径接近时,可以将齿轮与轴做成一体,称为齿轮轴。否则可能引起轮缘断裂。 1. 齿轮轴 §11-9.齿轮的构造 2. 实心齿轮 §11-9.齿轮的构造 d d0 b ds dh da 斜度1:10 lh δ c 3. 腹板式齿轮 §11-9.齿轮的构造 4. 轮辐式齿轮 §11-9.齿轮的构造 油池润滑 采用惰轮的油池润滑 喷油润滑 开式齿轮常采用人工定期润滑。可用润滑油或润滑脂。 闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度v确定。 当v≤ 12 m/s时,采用油池润滑。 当v 12 m/s时,采用油泵喷油润滑。 适用于多级齿轮,且大小不等的场合。 理由:1)v过高,油被甩走,不能进入啮合区; 2)搅油过于激烈,使油温升高,降低润滑性能; 3)搅起箱底沉淀的杂质,加剧轮齿的磨损。 §11-10.齿轮传动的润滑和效率 *长春工业大学 CCUT CCUT 轮齿的失效形式 齿轮传动的精度 齿轮传动 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算 齿轮材料及热处理 直齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算 齿轮的构造 齿轮传动的润滑和效率 斜齿圆柱齿轮传动 不仅用来传递运动、而且还要传递动力 运转平稳、足够的承载能力 分类 开式传动 闭式传动 润滑良好、适于重要应用 裸露、灰尘、易磨损,适于低速传动 齿轮传动的作用 齿轮传动的要求 齿轮传动的分类 1.轮齿折断 一般发生在齿根处,严重过载突然断裂、疲劳折断 §11-1.轮齿的失效形式 提高轮齿抗折断能力的措施: 1)增大齿根过渡圆角半径,消除加工刀痕,减小齿根应力集中; 2)增大轴及支承的刚度,使轮齿接触线上受载较为均匀; 3)采用合适的热处理,使轮齿芯部材料具有足够的韧性; 4)采用喷丸、滚压等工艺对,对齿根表层进行强化处理。 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。 2.齿面点蚀 §11-1.轮齿的失效形式 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。 1)提高齿面硬度 2)减小齿面粗糙度 3)增加润滑油粘度 4)加抗胶合添加剂 3.齿面胶合 措 施 低速 高速 §11-1.轮齿的失效形式 齿面磨损 1)减小齿面粗糙度 2)改善润滑条件 磨粒磨损 跑合磨损 4.齿面磨损 措 施: §11-1.轮齿的失效形式 3)提高齿面硬度 5.齿面塑性变形 §11-1.轮齿的失效形式 表面凸出 表面凹陷 二.齿轮的设计准则 ▲保证足够的齿根弯曲疲劳强度,以免发生齿根折断。 ▲保证足够的齿面接触疲劳强度,以免发生齿面点蚀。 由工程实践得知: ▲闭式软齿面齿轮传动,以保证齿面接触疲劳强度为主。 ▲对高速重载齿轮传动,除以上两设计准则外,还应 按齿面抗胶合能力的准则进行设计。 ▲闭式硬齿面或开式齿轮传动,以保证齿根弯曲疲劳强度为主。 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 §11-2.齿轮的材料及热处理 一.对齿轮材料性能的要求 齿轮的齿体应有较高的抗折断能力,齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力,即要求:齿面硬、芯部韧
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