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1、第十章 齿轮传动,11-1 齿轮传动的失效形式和设计准则,11-2 齿轮的材料、热处理及结构,11-3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷,11-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算,第11章 齿轮传动,11-5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,11-6 直齿圆锥齿轮传动的强度计算,10-2（一.工作情况分析）,11-2 齿轮传动的失效形式和设计准则,一.工作情况分析,1.齿折断体失效 原因：齿根弯曲强度不足。 裂纹始于齿根受拉侧。,10-2（二.失效形式，折断）,二.失效形式,疲劳折断 过载折断,全齿折断齿宽小的直齿轮 局部折断齿宽大的直齿轮或斜齿轮,措施：（1）改变材料及热处理，提高弯曲强度； （
2、2）减小齿根应力集中( r， Ra，强化处理)； （3）提高轮芯韧性； （4）减小偏载，增大轴及支承刚度。,10-2（磨损、点蚀）,2.齿面磨损（磨粒磨损）面失效,原因,是开式传动的主要失效形式。,措施：（1）提高齿面硬度； （2）将开式改为闭式； （3）经常换油。,3.齿面点蚀,原因： 齿面在反复接触应力作用下，产生疲劳裂纹，随着应力循环次数增加，疲劳裂纹扩展，进而脱落，形成小坑，零件表面出现麻点。,原因： （1）受力大、综合曲率半径较小； （2）相对滑动速度低，不易形成润滑油膜。,10-2（点蚀）,点蚀发生在节线附近靠齿根面上。,点蚀是闭式传动的主要失效形式,开式传动没有点蚀现象。,措施：
3、（1）提高齿面硬度，降低表面粗糙度； （2）增大综合曲率半径（加大齿轮直径等）； （3）注意润滑油的粘度。,4.齿面胶合,10-2（胶合）,原因,胶合易发生在齿顶与齿根处。,措施：（1）减小相对滑动速度； （2）合理选择齿轮副材料； （3）用抗胶合润滑油； （4）减小表面粗糙度。,2-4（接触强度）,弹性力学中的赫兹理论(Hertz)：,综合曲率半径,相对滑动,相对滑动,相对滑动速度,原因,10-2（齿面塑变）,5.齿面塑变,措施:（1）提高齿面硬度； （2）提高润滑油粘度等。,齿轮的失效形式：,弯曲折断,齿面点蚀,齿面磨损,胶合,。,。,。,。,塑性变形,几种形式？ 发生部位？,10-2（三
4、.设计准则）,2.开式传动,三.设计准则,软齿面(HBS350),齿折断,按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。,硬齿面( HBS350),齿折断,按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。,齿折断,只进行弯曲疲劳强度设计，考虑磨损，将模数加大1020%。,齿面点蚀齿面接触疲劳强度； 齿折断齿根弯曲疲劳强度（此书叫轮齿弯曲强度）,1.闭式传动,点蚀,胶合(不完善),点蚀,胶合(不完善),磨粒磨损(不完善),齿面间的接触疲劳点蚀,轮齿的弯曲疲劳折断,齿面接触疲劳强度条件,轮齿弯曲疲劳强度条件,闭式传动,软齿面 (硬度 350HBS),硬齿面 (硬度 350HBS),开式传动,按轮
5、齿弯曲疲劳强度条件设计 后将m增大（1020）,10-3（一.齿轮的材料）,11-2 齿轮的材料、热处理及结构,注意： 为了减小胶合的危险，软齿面配对齿轮要有硬度差： HBS1=HBS2+(2050）。,10-4（一.受力分析）,11-3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷,一.受力分析 已知：P1，n1，齿轮的几何尺寸。 求：齿轮的受力？（大小、方向、作用点）,假设： （1）以节点进行分析，不计摩擦力。 （2）以集中载荷代替分布载荷，力 集中作用在齿宽中点。,10-4（受力分析）,注意：,方向,主反从同,永朝轮心,二.计算载荷,计算载荷,载荷系数,影响因素：,1）外部附加动载荷原动机、工作
6、机的性能,2）内部附加动载荷加工误差引起基节不等,3）各对齿载荷分配不均弹性变形、制造误差,4）载荷沿齿宽分布不均变形及制造安装误差,载荷系数 K 按表113选取。,名义力Fn,校核式,令：,齿宽系数，P175/表11-6,设计式,11-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算,一.齿面接触疲劳强度计算 强度条件：,注意： （1）,大、小齿轮接触强度不同,（2）公式中以T1代入，,（3）影响 的几何因素,（4）设计式中：,二.齿根弯曲疲劳强度计算,强度条件：,d1(d2或a；与m、Z单项无关) b,?,?,目的：防止疲劳折断轮齿,10-5（齿形系数）,齿形系数 ，物理意义力作用在齿顶时，齿的几何形状对弯
7、曲应力的影响。,与 、 有关,而与m无关,与齿的大小无关(与m无关），只与齿的形状（随齿数和变位系数而异）有关。对斜齿轮，按当量齿数查取,10-5（注意点）,校核式,又： ，,设计式,注意：（1）,大、小齿轮弯曲强度不同,（2）公式中以T1代入，,（3）影响 的几何因素： 、 、,10-5（三.主要参数选择）,（4）设计式中,（5）传递动力的齿轮 m1.52mm,三.主要参数选择 1. 和,若d1已按接触疲劳强度确定，,抗弯曲疲劳强度,齿高h,重合度,传动平稳,取 ，,2. 和,10-5（齿宽系数）,承载能力,偏载,齿宽系数见P175/表11-6,考虑制造和安装误差，,齿宽系数,若,若,10-
8、6（斜齿轮受力分析）,11-5 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,一. 受力分析,注意： ，,10-6（例1）,方向,主反从同,永朝轮心,四要素:主(从)动轮、 方向、转向、旋向 例：,1.,求：旋向,主动轮用左、右手定则,2.,求：轮2的旋向并标出两轮所受三个分力的方向。 注意：力应标在啮合区。,求：轮3的旋向，以使轴受轴向力较小。,3.,10-7（锥齿轮尺寸）,11-6 直齿圆锥齿轮传动的强度计算,一.几何尺寸计算,参数标准大端,一般,齿宽中点处平均分度圆直径：,10-7（锥齿轮受力分析）,二.轮齿受力分析及计算载荷,1.受力分析,方向,主反从同,永朝轮心,小端到大端,10-7,受力分析小结：,直柱齿,斜柱齿,锥齿轮,例：,1.标出两齿轮的受力。,2.求轮3的旋向，以使中间轴受轴向力较小。,注意:（1） 见图11-8、9，,10-7（注意点）,10-6 直齿圆锥齿轮传动的强度计算,（2）锥齿轮,谢谢观看！ 2020,
