齿轮传动设计.ppt

公元前二世纪西汉初年
的金属铸造齿轮
第十章齿轮传动设计
一、齿轮设计的基本问题
(1) 传动要平稳
一对齿啮合:
齿廓曲线的问题
正确啮合条件:
连续传动条件:
瞬时传动比
常数
且旋向相反
保证传动平稳
正确的几何尺寸计算
加工制造精度
(2) 强度要足够
传递一定的功率
或
二、齿轮传动的失效形式及设计准则
(一) 失效形式
(1) 疲劳折断
现象:
齿根处产生裂纹
扩展
材料较脆
断齿
原因:
根部应力集中
1. 轮齿折断
根部受交变弯曲应力作用
弯曲疲劳极限
(2) 过载折断(静强度问题)
原因:
脆性材料
突然过载或冲击
2. 齿面点蚀
现象:
齿面产生裂纹
油的挤压
金属剥落
靠近节线的齿根面上出现麻点
原因:
有润滑油存在的闭式传动
齿面较软、硬度≤ 350HBS
齿面受交变接触应力作用
接触疲劳极限
3. 齿面胶合
现象:
齿面上沿相对滑动方向形成伤痕
原因:
(热胶合)
高速重载
高温失油
(冷胶合)
低速重载
不易形成油膜
两齿面金属直接接触并粘接
齿面间相对滑动
较软齿面沿滑动方向被撕下一条条伤痕
4. 齿面磨料磨损
现象:
齿面磨损、齿形变瘦
原因:
两齿面间有相对滑动
铁屑、灰尘进入
常发生于润滑不良的开式齿轮传动
5. 齿面塑性变形
现象:
齿面失去正常齿形
原因:
齿面较软
重载
齿面形成凹沟、凸棱
主动轮上摩擦力分别朝向齿顶和齿根
——形成凹沟
从动轮上摩擦力由齿顶和齿根朝向中间———形成凸棱
(二) 设计准则
齿面间的接触疲劳点蚀
轮齿的弯曲疲劳折断
轮齿弯曲疲劳强度条件
失效形式
设计准则
胶合、磨损、塑性变形等失效运用上述准则,并作相应考虑
具体工作条件下,如何运用上述准则
闭式传动
软齿面
(硬度≤ 350HBS)
按齿面接触疲劳强度条件设计
按轮齿弯曲疲劳强度条件校核
硬齿面
(硬度> 350HBS)
按轮齿弯曲疲劳强度条件设计
按齿面接触疲劳强度条件校核
开式传动
按轮齿弯曲疲劳强度条件设计
工作条件
设计准则
齿面接触疲劳强度条件
三、齿轮材料及许用应力
1. 齿轮材料及热处理
(1) 锻钢
优质碳素钢: 45、…
合金钢: 35SiMn、40Cr、20CrMnTi、…
热处理
正火
调质
软齿面(硬度≤ 350HBS)
小轮齿面硬度比大轮高 30~50 HBS
表面淬火
渗碳淬火
氮化
硬齿面(硬度> 350HBS )
常用于高速、重载、精密传动
(2) 铸钢
常用于
不宜锻造的场合
ZG310-570、…
屈服极限
强度极限
(3) 铸铁
常用于不太重要、不受尺寸限制的场合
(4) 非金属
夹布胶木、尼龙、…
常用于小功率、精度不高、噪声低的场合
选择原则:
结构紧凑
硬齿面
工艺复杂
一般传动
软齿面
工艺简单
灰口铸铁 HT300、…
抗拉强度
球墨铸铁 QT500-7 、…
抗拉强度
延伸率7%
2. 许用应力(p205式10-12)
(1) 许用接触疲劳应力
试验齿轮的接触疲劳极限
接触强度计算的寿命系数
接触强度计算的最小安全系数
ML(material low):齿轮材料和热处理质量要求低时的取线
MQ (material qualited) :齿轮材料和热处理
质量中等要求时的取线
ME (material excelent) :齿轮材料和热处理
质量严格要求时的取线
接触疲劳极限
转速 r/min
总工作时间 h
一转中轮齿同侧齿面啮合的次数
寿命系数
是按无限寿命试验所得,若为有限寿命
则疲劳极限值应提高
有限寿命
最小安全系数
(2) 许用弯曲疲劳应力
试验齿轮的弯曲疲劳极限
弯曲强度计算的寿命系数
弯曲强度计算的最小安全系数
图中数据是脉动循环变应力
下试验所得,若为对称循环
变应力则图示数乘
弯曲疲劳极限
寿命系数