机械设计基础课件_齿轮传动.ppt

2004-2005第一学期 编制：吕亚清 第十一章 齿轮传动 11－1　概述 11－2　齿轮的材料及热处理 11－3　轮齿失效形式及设计准则 11－4　齿轮传动的精度 11－5　直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 11－6　直齿圆柱齿轮强度计算 11－7　齿轮的构造 11－8　齿轮传动的润滑和效率 轮齿材料的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧 锻钢---（中低碳钢、合金钢） 　1.齿表面硬度=350HBS的齿轮 热处理：调质或正火 小齿轮硬度大齿轮25-50HBS 常用材料：45，35SiMn, 40Cr,35CrMn... 轮齿材料的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧 硬度 硬度：金属局部抵抗其它更硬物体压入其表面的能力 布氏硬度 　HBS：硬度机压头为淬火钢球，不能测太硬的材料，一般 　　　　HBS450 　HBW：硬度机压头为硬质合金钢球，适用于450~650HBW HRC、HRB、HRA:洛氏硬度 　120o金刚石锥体，载荷150kgf,　不能测硬、脆的薄层零件 HV:维氏硬度 　136 o金刚石四角锥体，载荷小，5-30kgf 三种硬度单位之比较： 　HV(维氏) ≈ HBS(布氏)；HRC(洛氏)×10 ≈ HBS 　热处理方法 1 退火 降低硬度、提高韧性、细化晶粒、消除内应力 2 正火 用于处理低中碳钢，代替低中碳钢的退火。提高硬度，增加韧性， 易于切削，减少应力 3 淬火（蘸火） 提高硬度和耐磨性、但内应力增大，会发脆，应再回火 4 回火 消除淬火后的内应力，以获得零件所需的性能，提高韧性 低温回火：高强度、高硬度及良好的耐磨性 中温回火：高弹性、硬度中等 高温回火：强度、塑性、韧性都较好(调质——淬火+高温回火) 表面热处理 表面热处理：表面增硬，芯部韧 表面淬火法（火焰加热、感应加热…） 化学热处理（渗碳、氮化、氰化...） § 11－3　 轮齿的失效形式及计算准则 一、失效形式 1.　轮齿折断 2.　齿面磨料磨损 3.　齿面疲劳点蚀 4.　齿面胶合 5.　齿面塑性变形 二、计算准则 1. 轮齿折断 产生原因: 齿根弯曲应力大 齿根应力集中 折断类型: 疲劳折断—反复应力?疲劳裂纹?轮齿疲劳折断 突然折断—齿轮为脆性材料时，受到过载或冲击时产生 变形折断—制造或安装不准确，以及轴的变形引起 发生部位： 轮齿根部(全齿折断)、缺角(斜齿轮局部折断) 采取措施: 增大齿根过渡圆角、消除加工倒痕?减小应力集中 增大轴及支承的刚性?受载均匀 合适热处理?齿芯具有足够韧性、表面强化 2. 齿面磨料磨损 发生机理： 　磨料(沙粒、铁屑等)进入啮合区?齿面磨损 　?齿形破坏 　?齿根减薄（根部严重）?断齿 发生部位：齿面 发生状况： 　开式齿轮传动的主要失效形式 采取措施: 加强润滑 开式改闭式传动 3 .　齿面疲劳点蚀 产生原因: 轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大 滑动速度低形成油膜条件差 接触疲劳产生麻点 发生部位： 偏向齿根的节线附近 闭式齿轮传动的主要破坏形式 开式传动中一般不会出现点蚀现象 采取措施: 提高材料硬度?增强抗点蚀能力 合理选择润滑油?防止裂纹扩展 4.　 齿面胶合 产生原因: 高速重载；散热不良； 滑动速度大；齿面粘连后撕脱 发生部位： 沿运动方向撕裂 采取措施: 减小模数，降低齿高 抗胶合能力强的润滑油 材料的硬度及配对 二、计算准则 防齿面点蚀?齿面接触疲劳强度计算?求尺寸d或a 限制接触应力 防轮齿折断?齿根弯曲疲劳强度计算?求模数ｍ 限制弯曲应力 闭式软齿面——以保证接触疲劳强度为主 闭式硬齿面 ——以保证弯曲疲劳强度为主 开式传动 ——以保证弯曲疲劳强度为准则 §11-5　直齿圆柱齿轮传动作用力及计算载荷 三. 　作用力的方向及判断 一、齿面接触疲劳强度计算 轮齿齿面的接触疲劳强度计算近似以节点为准。应用弹性力学赫兹公式并整理得： 二、齿根弯曲疲劳强度计算 1. 力的分析 * 机械设计基础 主讲：吕亚清 　　　机械工程学院 　　　机械基础研究室 按工作  条件 分 类 按载荷 情况 分 类 闭式传动 └硬齿面 HBS＞350 开式传动 齿轮传动的分类: 低速轻载: V≤1～3m/S ; Fn≤5～10KN 中速中载: 3m/S＜V＜10m/S ; 10KN≤Fn＜50KN 高速重载: V≥10m/S ; Fn≥50KN ┌软齿面 HBS≤350 § 11－1　概　述 2.　齿表面硬度350HBS的齿轮 热处理：淬火,表面淬火---40-60HRC 常用材料：45，35SiMn, 40Cr, 20CrMnTi… § 11－2　齿轮的材料和