齿轮设计技术第四部分.

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1、第7章 主要几种齿轮传动设计的特点,71 行星齿轮设计特点 72 锥齿轮齿轮设计特点 73 高速齿轮设计特点 74 蜗杆传动设计特点 7. 5 双圆弧齿轮传动特点,第7章 主要几种齿轮传动设计的特点,7.1 行星齿轮设计特点 (1) 均载机构问题 太阳轮浮动 行星架浮动 (2) 变位选择问题（内外啮合角） 外啮合角22-25 内啮合角17-20 (3) 行星轮各数（3、4、5、6） 优先选择：3、5 (4) 内齿圈磨损问题,第7章 主要几种齿轮传动设计的特点,(5) 行星强度问题 行星齿轮传动强度计算中，由于行星齿轮传动结构的多样化，计算其他类型行星齿轮传动，建议在强度计算中用传递的扭距（N.

2、M）作为输入，其结构可分解为外啮合和内啮合，按外啮合和内啮合进行计算，不要用功率作为输入，计算结果可作为参考。 (6) 多对参与啮合问题 (7) 内齿圈顶圆与重迭干涉问题 行星齿轮传动中，行星轮的顶圆直径在外啮合和内啮合中可能不同，一般可采用 外啮合的顶圆直径，差别较大时需注意对其它因素的影响（如：重合度、干涉等）。,第7章 主要几种齿轮传动设计的特点,7.2 锥齿轮齿轮设计特点 1）格里森弧齿锥齿轮（35度、等顶隙） 2）该软件主要是为格利森弧齿锥齿轮（等顶隙收缩齿）和国标制直齿锥齿轮直齿锥齿轮而设计的，其他类型可参考使用。 3）直齿和弧齿锥齿轮设计建议采用等顶隙收缩齿，不推荐其它齿形。 4

3、）主要用于正交锥齿轮设计计算（轴交角为90度）。 1. 直齿（等顶隙收缩齿、不等顶隙收缩齿） 2. 斜齿（等顶隙收缩齿、不等顶隙收缩齿） 3. 弧齿（等顶隙收缩齿） .零度齿（双重收缩齿、等顶隙收缩齿） 弧齿与摆线齿，格里森（收缩齿）与克林根（等高齿）区别,第7章 主要几种齿轮传动设计的特点,7.3 高速齿轮设计特点 1）齿数组合要求 2）速比要求、小于0.5% 3）变位系数设计问题 4）滑差率要求，大小轮最大滑动系数应小于1.7 5）临界转速要求 系统动力学（指：电动机齿轮箱工作机-的扭振），不同用途的系统动力学是不一样的。单对齿轮箱研究系统动力学意义不大。 6）滑动轴承特性与轴的强度刚度

4、7）润滑要求 8）高速重载：4-5级 9）侧隙 一般为 (0.03-0.05)*Mn 建议： (0.05-0.08)*Mn,第7章 主要几种齿轮传动设计的特点,7.4 蜗杆传动设计特点 1）采用常用设计组合 2）导程角在15-30度时，蜗杆效率较高。 3）当导程角小于啮合摩擦角时，机构产生自锁， 4）通常取导程角小于3.5度,Z1=1，效率很低（小于0.5）。 5）Z2、Z1尽量避免有公因数 6）蜗杆材料 1渗碳淬火 16CrMn,20Cr,20CrMn,20CrMnTi,20Cr2Ni4A等 2调质 40Cr,42CrMo,35CrMo等 7） 蜗轮材料 （1）铸造锡青铜 ZCuSn10Pb

5、1 （国内最常用） （2）铸锡锌青铜 ZCuSn10Zn2 平面二次包络的承载能力计算一般也采用直廓环面蜗杆计算方法， 直齿平面包络蜗杆一般用于精密分度装置，,第7章 主要几种齿轮传动设计的特点,7.5 双圆弧齿轮设计特点 圆弧齿轮在高速齿轮行业应用是我国的一大特色，正向中硬齿面和应齿面发展，采用“中硬调质”-“精滚修形”-“氮化”-“珩齿”，精度5级 1）啮合特性要求 2）齿宽要求与重合度 3）斜齿传动 4）齿根加工精确度 1、 双圆弧齿轮设计是以经验公式为设计基础，建议在疲劳强度计算中采用经验公式进行计算，不推荐用国标GB计算方法。 2、 双圆弧齿轮疲劳强度提供两种强度计算方法： 这两种强

6、度计算方法在齿轮接触强度极限应力（H1、H2）和齿轮弯曲强度极限应力（F1、F2）是不一样的。,第8章 齿轮材料与热处理技术,材料与热处理是齿轮制造中很重要的一个环节。 81 热处理工艺主要形式 气体渗氮 液体渗氮 渗碳淬火 感应或火焰淬火（齿面、齿根、整体硬化区别） 调质,第8章 齿轮材料与热处理技术,82 材料与热处理质量控制 材料与热处理质量控制分三档：ME、MQ、ML ML表示齿轮加工过程中材料质量与热处理工艺的一般要求 MQ表示有经验制造者在通常成本下可达到的质量要求 ME表示必须具有高可靠度的制造过程控制才能达到的等级 注意：与接触弯曲的许用应力值的选取有密切关系。,第8章 齿轮材

7、料与热处理技术,83 齿轮材料的选择 （1）齿轮材料的合金化 齿轮的淬火硬度取决于碳含量，其他合金元素是为了满足或改善各种特殊性能，如：Cr、Mn、Mo、V可提高淬透性，V、Ti可控制高温下晶粒度的长大，Ni可增加朔性和韧性，Mo、V可使渗氮后表面形成高硬度化合物，Pb、Ce可改善切削性能。齿轮材料可根据不同的性能要求和成本来考虑。,第8章 齿轮材料与热处理技术,（2） 齿轮材料的重要热处理特征 淬透性 淬硬性 过热的敏感性 回火的稳定性 变形开裂性 尺寸稳定性 回火脆性,第8章 齿轮材料与热处理技术,84 热处理变形控制措施 减小表面淬火变形的一般措施： 消除毛坯内应力细化组织（毛坯正火）

8、较低的淬火温度 （淬火前调质） 较短的加热时间 消除机加工应力 （淬火前600-650度预热） 均匀加热 缓和的冷却 增加齿轮毂体的强度 减小齿轮渗碳淬火热处理变形的措施： 合理的齿轮结构设计 合理的加热淬火夹具及装夹方式 热处理前的齿轮加工尺寸调整（掌握变形规律、变形补偿）,第8章 齿轮材料与热处理技术,85 热处理的常见缺陷及防止措施 851 调质齿轮常见缺陷及防止措施（见表8-1） 852 表面淬火齿轮常见缺陷及防止措施（见表8-2） 853 渗碳淬火齿轮常见缺陷及防止措施（见表8-3） 854 氮化齿轮常见缺陷及防止措施（见表8-4）,第8章 齿轮材料与热处理技术,86 热处理其它问题

9、 有效硬化层深：一般为：（0.15）0.2Mn-0.25Mn (0.25Mn-0.3Mn) 热处理变形：1、防变形， 2、变形补偿，（大直径1000mm应考虑对磨齿留量的影响） 3、磨量一般不应超过0.5mm 材料与热处理对应问题 渗碳层深 硬度梯度（齿面硬度、心部硬度、齿面硬度降HRC1强度降20%） 热处理变形及变形补偿，（大直径1000mm应考虑对磨齿留量的影响）,第8章 齿轮材料与热处理技术,8.7 小模数的特点： （1）齿面硬化容易淬透，硬度不宜过高； 对于模数小于1时，齿面硬度不宜过高。 对于模数大于1时，可以采用硬齿面磨齿（HRC56以上）。 （2）不锈钢氮化工艺比较难控制。 （

10、3） 对于温度变化较大，必须考虑齿轮和箱体材料线膨胀系数不同。尽量采用齿轮和箱体材料线膨胀系数是相同的。,第9章 齿轮加工工艺有关问题,91 齿轮加工的方法 ）滚切法（滚齿、滚插，滚磨） ）成形法（铣齿、插齿、拉齿、成形磨齿） ）空间形法（铸造、压铸、模锻）,第9章 齿轮加工工艺有关问题,92 齿轮加工应注意的问题 921 滚插法时应注意的问题 1）刀具磨损 2）齿根圆角半径 3）齿顶棱角倒圆 4）加工齿轮时有冲击载荷产生 5）大模数开槽调质，初滚、精滚。,第9章 齿轮加工工艺有关问题,922 磨齿时应注意的问题 1）磨削台阶 2）磨削烧伤 3）磨削裂纹 4）磨削留量与变形 5）齿根磨削（不能

11、磨齿根，压应力变拉应力） 6）齿根喷丸强化处理。,第9章 齿轮加工工艺有关问题,93 小模数齿轮加工 931 对材料的要求 材料加工性能好 容易得当较好的表面粗糙度 材料稳定性好 根据工况要求考虑强度和齿面硬度 小模数齿轮常用的材料： 一般用途齿轮选用碳素钢或优质碳素钢 高强度的齿轮选用合金钢，抗腐蚀性的齿轮选用不锈钢,第9章 齿轮加工工艺有关问题,9.3.2 小模数齿轮的技术要求 运动精度 工作平稳 接触性能好 合理的侧隙,第9章 齿轮加工工艺有关问题,9.3.3 小模数齿轮的加工特点 （1）小模数齿轮加工过程时要防止齿轮变形和断裂 （2）单级传动比大，小轮齿数较少 （3）加工设备和工具的精

12、度要求 （4）加工车间要有较好的环境要求,第9章 齿轮加工工艺有关问题,9.3.4小模数齿轮的加工方法 滚齿、插齿、磨齿等 无切屑加工方法有：冷扎、热扎、粉末冶金（烧结成型）、注塑成型。,第10章 润滑设计,101 齿轮润滑特点 润滑剂是齿轮传动的一个元件，其作用十分重要 齿轮传动中存在滚动和滑动，润滑状态会随时间而变化 齿面压力大,第10章 润滑设计,102 润滑剂的作用 减少磨擦 散热 防绣 降低振动冲击和噪声 排污,第10章 润滑设计,103 润滑剂应具备的主要性质 具有合适的黏度和流动性 具有良好的抗磨损性 具有良好的氧化安定性 抗乳化性 抗泡沫性 防锈性 抗腐蚀性 无毒性,第10章

13、润滑设计,104 润滑的状态 边界润滑 混合润滑 全模润滑,第10章 润滑设计,105 润滑对齿轮失效的影响 主要抗点蚀、磨损、胶合。,第10章 润滑设计,106 选用润滑油方法 选用润滑油考虑的因素： 从啮合原理考虑（渐开线平行轴、蜗杆传动） 从负荷和速度考虑（高速轻载、高速重载、低速重载） 从润滑状态考虑（ 边界润滑、 混合润滑、 全模润滑） 从工作、环境条件考虑（抗氧化、腐蚀、防锈、环境温度等） 润滑油的使用要求： 齿面负荷 环境温度（-40-+50） 油池温度（95度） 其他条件（阳光、湿度、灰尘等） 低温齿轮油 油池加热器 冷却,第10章 润滑设计,108 小模数齿轮的润滑 小模数齿

14、轮传动的传动功率小，抗外界干扰能力差。振动、冲击、灰尘、磁力和油垢等都会影响正常工作。小模数齿轮传动一般都没有完整的润滑系统，经常在润滑不良的条件下工作，有些齿轮还在半干摩擦状态下工作。 无论采用润滑油还是润滑脂，都要具有良好的抗老化性能、抗低温性能、抗磨损性能、摩擦阻力要小，不易变质，不易挥发。 国产主要仪表润滑油有：SH0138-92仪表油、SH0454-92精密仪表油、4122号高低温仪表油（SH0465-92） 国产主要仪表润滑脂有：特12号精密仪表润滑脂，使用温度-70110度， 锂基润滑脂7007-7012，使用温度-60120度，烃基润滑脂ZJ53-3，使用温度-6055度。,第

15、11章 齿轮的振动与噪声,齿轮的振动与噪声受齿轮系统各因素的影响是复杂的。如：齿轮在运行中受齿轮误差、装配误差、啮合刚度、轴的刚度和主动机及工作机等的复杂影响。,第11章 齿轮的振动与噪声,111 引起振动与噪声的主要原因： 基节误差和齿形误差对振动与噪声的影响 轮齿变形对振动与噪声的影响 轴系结构的变形对振动与噪声的影响 啮合冲击（冲击力和冲击速度）对振动与噪声的影响 径向误差对振动与噪声的影响 共振引起的振动噪声 齿轮的振动与噪声受传递功率的影响 小的齿宽对齿轮的振动与噪声有明显的影响,第11章 齿轮的振动与噪声,112 降低振动与噪声的措施 几何参数的合理选择（模数较小、重合度大、变位合

16、理选择、压力角） 提高齿轮精度 降低结构的变形 齿廓修形对降低噪声是有效的。 合理的运行转速 减振的材料选择,第12章 齿轮箱其他有关设计问题,121 小模数齿轮传动其它问题 1211 小模数齿轮传动对回差影响因素 回差是精密齿轮传动装置的一项重要的质量指标，它直接影响伺服精度和系统的稳定性，在精密机械和仪器中则直接影响传动链的传动精度。 回差大小取决于传动侧隙大小。 进刀误差对侧隙影响（控制加工误差） 齿轮双啮的径向综合误差对侧隙影响（控制加工误差） 中心距偏差对侧隙影响（控制加工误差） 传动轴弹性变形对侧隙影响（提高系统刚度） 温度变化对侧隙影响（齿轮和箱体材料膨胀系数一致） 当环境温度变化时，由于传动系统各零部件的材料热膨胀系数不同，导致箱体中心距和齿轮副的中心距的变化不同，从而导致齿轮副的侧隙变化，而影响回差。,第12章 齿轮箱其他有关设计问题,1212 小模数齿轮传动回差控制方法 选择装配法（用于批量