机械设计基础项目十 齿轮传动.ppt

十、齿轮的结构 直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成整体的，称为齿轮轴；如果齿轮的直径大得多，则应把齿轮和轴分开来制造。 图10-21 齿轮轴 图10-22 锻造齿轮结构 十一、齿轮传动的润滑 1、齿轮润滑油及选择 齿轮润滑油有：1)抗氧防锈(轻负荷)工业齿轮油；2)中负荷工业齿轮油；3)重负荷工业齿轮油；4)开式齿轮油等。 2、齿轮润滑方式及选择 闭式齿轮润滑方式按齿轮圆周速度v选择。 当v≤12m/s时，采用油浴润滑； 当v＞12m/S时，采用喷油润滑。 开式齿轮传动，采用开式齿轮油人工定期润滑。 情景二 渐开线标准直齿圆柱齿轮的传动设计 齿轮传动的设计方法，取决于轮齿的失效形式。 在闭式传动中，对于齿面硬度低于350HBS的软齿面齿轮，其主要失效形式为齿面点蚀，应先按照齿面接触疲劳强度设计，然后按照齿轮弯曲疲劳强度校核。对于齿面硬度高于350HBS的硬齿面齿轮，其主要失效形式为轮齿的弯曲疲劳折断，应先按照齿轮弯曲疲劳强度设计，然后按照齿面接触疲劳强度校核。 在开式传动中，齿轮的主要失效形式是齿面磨损。设计时，按照轮齿的弯曲疲劳强度进行设计和计算，然后将求得的模数增大10％～20％。 一、轮齿受力分析 Fn可分解为两个分力： a) b) 图10-26 直齿圆柱齿轮受力分析 二、计算载荷 法向力Fn是齿轮传动理想状态下的名义载荷。在实际计算时，考虑到由于原动机和工作机械的载荷变动、冲击、过载等对轮齿产生外部附加载荷；由于齿轮、轴、轴承及支座等的制造、安装误差及弹性变形的影响使轮齿沿宽度载荷分布不均；以及由于齿轮制造、安装误差使齿轮在啮合中引起内部附加动载荷等，所以计算载荷Fc等于名义载荷乘以载荷系数K，即Fc=KFn。载荷系数K见表10-8。 三、齿面接触强度计算 为了使齿面不发生点蚀破坏，须限制齿面接触应力，使接触应力σH满足：σH≤[σ]H 根据弹性力学可知，最大接触应力为： 四、轮齿弯曲疲劳强度计算 图10-28 齿轮的弯曲应力 轮齿弯曲疲劳强度的验算公式： 情景一 认识齿轮传动 一、齿轮传动的类型与特点 1、齿轮传动的类型 齿轮传动是应用最广泛的机械传动之一。如图11-2所示。齿轮传动表示方法见附录2。 (1)按一对齿轮传动时两轮轴线的相互位置分 平面齿轮传动和空间齿轮传动。两齿轮间的轴线互相平行的齿轮传动，称为平面齿轮传动。两齿轮间轴线不平行的齿轮传动，称为空间齿轮传动。空间齿轮传动又可分为相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。 (2)按齿轮轮齿的齿廓曲线分 渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动和圆弧齿轮传动。 (3)按轮齿方向不同分 直齿轮传动、斜齿轮传动和人字齿轮传动。 (4)按啮合方式分 外啮合、内啮合和齿轮齿条传动。 (5)按工作条件分 闭式传动、开式传动和半开式传动。 另外，还可以按照速度高低、载荷大小、齿面硬度进行分类。 图10-2 齿轮传动 a)平行轴直齿轮传动 b)平行轴内啮合直齿轮传动 c)齿轮齿条传动 d)平行轴斜齿轮传动 e)平行轴人字齿轮传动 f)直齿圆锥齿轮传动 g)曲齿圆锥齿轮传动 h)交错轴齿轮传动 i)蜗轮蜗杆传动 2、齿轮传动的特点 (1)齿轮传动的主要优点 效率较高，一般η=0.94-0.99；适用的圆周速度和功率范围广，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW；传动比准确；寿命较长；工作可靠性较高；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。 (2)齿轮转动的主要缺点 要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜远距离两轴之间的传动。 二、齿廓啮合的基本定律 图10-3表示一对齿廓的啮合，两啮合齿轮的齿廓E1和E2在K点接触。存在： vK1＝w1× O1K vK2 ＝w2× O2K 过K点作两齿廓的公法线nn交O1 O2于C点，由于两齿廓在啮合过程中不应互相压入或分离，所以vK1和vK2在nn方向的分速度应相等，所以：ab⊥nn。 过 O2作 O2z∥nn，与 O1K的延长线交于z点，因ΔKab与ΔK O2z的对应边互相垂直，故ΔKO2z ～ΔKab，于是：Kz/O2K=Kb/Ka=vK1/vK2=(w1× O1K)/(w2×O2K)，即Kz/O1K=w1/w2。又因ΔO1O2z～ΔO1cK，cK∥O2z ，所以：Kz/O1K=O2c/O1c。于是得到：w1/w2=O2c/O1c 上式说明两轮的角速度与连心线被齿廓接触点的公法线所分得的两线段成反比。 由此可见，要使两轮的传动比恒定，应使比值O2c/O1c为常数。 如果要满足上述要求，必须使c点为连心线上的一个固定点。此固定点c称为节点。两轮齿廓不论在何位置接触，过接触点所作