齿轮传动设计例题.ppt

第11章 齿轮传动设计,11-1 齿轮传动的受力分析与计算载荷 11-2 齿轮传动的失效形式及设计准则 11-3 齿轮材料及许用应力 11-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 11-5 斜齿圆柱齿轮与直齿锥齿轮的强度计算特点 11-6 齿轮的结构设计 11-7 齿轮传动的润滑,作业：5-9、10、11、12、13、14、15、20,本章重点： 1、齿轮传动的受力分析； 2、齿轮传动的失效形式及其设计准则； 3、圆柱(直齿、斜齿)齿轮传动的强度计算 。,本章难点： 1、齿轮传动的受力分析； 2、圆柱齿轮传动的强度计算 ； 3、直齿锥齿轮强度计算 。,11-4 直齿圆柱齿轮传动强度计算,1、接触强度相等的条件：,等强度条件为：,2、弯曲强度相等的条件：,等强度条件为：,四、齿轮强度比较方法,11-4 直齿圆柱齿轮传动强度计算,例题：1： 甲乙两人分别设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮减速器，其工作条件、材料、硬度、齿宽等均相同，甲的参数为：m=3mm，z1=20，z2=80，乙的参数为：m=2.5mm ，z1=24，z2=96，现经校核，乙方案完全符合强度要求，试问：,1、甲方案是否可用？为什么？ 2、相对来说，哪个方案更合理？为什么？,解,1、,接触强度相同。,而mm，甲的弯曲强度大于乙。,甲方案可用。,2、乙方案更合理。,d不变，m,11-4 直齿圆柱齿轮传动强度计算,2：有两对标准闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，z1=20，z2=40，m=2 ，z1=20，z2=60，m=3，齿轮制造精度、载荷、材料、热处理均相同，忽略载荷系数K及的影响，试问：,1、若第一对齿轮的齿宽b=36mm，则b=？这两对齿轮的齿面接触疲劳强度才相等； 2、判断哪个齿轮的弯曲疲劳强度最弱？,解,1、由于四个齿轮材料、精度等均相同，则许用接触应力H均相同。,要使齿面接触应力相等，应使其计算应力相等，即：,11-4 直齿圆柱齿轮传动强度计算,解,2、由于四个齿轮材料、精度、载荷等均相同，则许用弯曲应力F均相同。,要判断哪个齿轮弯曲强度最弱，要看计算应力，且一对齿轮中小齿轮的弯曲应力较大，因此，需比较F1和F1。,而z1=z1,齿轮z1的弯曲疲劳强度最弱。,z1=20，z2=40，m=2 ，z1=20，z2=60，m=3， 2、判断哪个齿轮的弯曲疲劳强度最弱？,11-4 直齿圆柱齿轮传动强度计算,3：有一对闭式软齿面标准直齿圆柱齿轮传动，已知：m=10mm、Z1=20、Z2=40， 齿宽B1=165mm，B2=160mm，H1=520MPa H2=400MPa。问： 1、两齿轮的齿面接触疲劳强度哪个大？为什么？ 2、若参数改为：m=5mm、Z1=40、Z2=80，假设改进后其工作条件、载荷系数K、材料、热处理硬度、齿宽等条件都不变，该对齿轮的接触强度和弯曲强度是否有变化？如何变化？为什么？ 3、如果参数改变前后两个齿轮的接触强度和弯曲强度均满足要求，试分析应该选用哪套参数？为什么？,解：,1、,齿轮1的接触疲劳强度大。,3：有一对闭式软齿面标准直齿圆柱齿轮传动，已知：m=10mm、 Z1=20、Z2=40， 齿宽B1=165mm，B2=160mm，H1=520MPa H2=400MPa。问： 2、若参数改为：m=5mm、Z1=40、Z2=80，假设改进后其工作 条件、载荷系数K、材料、热处理硬度、齿宽等条件都不变，该 对齿轮的接触强度和弯曲强度是否有变化？如何变化？为什么？ 3、如果参数改变前后两个齿轮的接触强度和弯曲强度均满足要 求，试分析应该选用哪套参数？为什么？,11-4 直齿圆柱齿轮传动强度计算,解：2、,改进前后接触疲劳强度不变。,3、,改进后弯曲疲劳强度降低。,应选用第2套参数。,因为：1、2、3,11-4 直齿圆柱齿轮传动强度计算,4：有一对闭式钢制齿轮传动，已知T1=120103Nmm， 弹性系数ZE=189.8，载荷系数K=1.2；,、试分析该对齿轮传动，哪个齿轮的接触疲劳强度较低？哪个齿轮的弯曲疲劳强度较低？为什么？ 、预测当出现失效时，将是齿面疲劳点蚀还是齿根疲劳折断？为什么？ 提示：,11-4 直齿圆柱齿轮传动强度计算,4：有一对闭式钢制齿轮传动，已知T1=120103Nmm， 弹性系数ZE=189.8，载荷系数K=1.2；,解：,1、,齿轮2的接触疲劳强度较低。,齿轮2的弯曲疲劳强度较低。,4：有一对闭式钢制齿轮传动，已知T1=120103Nmm， 弹性系数ZE=189.8，载荷系数K=1.2；,11-4 直齿圆柱齿轮传动强度计算,解：,2、,先发生齿面疲劳点蚀。,练题,试合理确定图示两级斜齿圆柱齿轮减速器各斜齿轮的螺旋线方向，并画出各对齿轮的受力，电动机转向如图。,1,2,3,4,5,6,例1：如图所示传动系统，已知电机转动方向。 1、说明为什么带传动布置在高速级，而链传动布置在低速级？ 2、说明为什么斜齿圆柱齿轮3、4的齿宽不相等？ 3、使轴向力抵消一部分，在图中标出斜齿轮3、4螺旋线方向； 4、在图中标出所有齿轮轴向力的方向。,Fa2,Fa3,Fa1,Fa4,总复,1 ：说明为什么带传动布置在高速级，而链传动布置在 低速级？ 带传动要用在高速级，因为： （1）:因为P=FeV，V, Fe，不易打滑； （2）：带有过载保护的功能，过载时，可对后面的 传动零件起到保护的作用。 （3）：带传动有缓冲吸振的功能，高速振动大。 链传动要用在低速级，因为： 链传动有多边形效应，链速越高动载荷越大，所以用 在低速级。 2： 说明为什么斜齿圆柱齿轮3、4的齿宽不相等？ 由于存在制造和安装误差，为了保证有效接触宽度， 齿宽不相等，为了节省材料小齿轮的齿宽大。,总复,例2：图示为一二级展开式标准斜齿圆柱齿轮减速器。已知，高速级齿数z1=44, z2=94，模数 m12=2.5 mm，中心距a 12 = 175 mm，齿宽b2= 90mm；低速级齿数z3=40，z4=75，模数m34= 3 mm，中心距a34 =175 mm，齿宽b4=100 mm；四个齿轮的材料相同，许用接触应力分别为： H1H3= 550 MPa，H2H4=420MPa；传动的摩擦损耗可忽略不计，假设两对齿轮传动的载荷系数K相同。试： (1)标出齿轮2轮齿螺旋线的旋向，以使 II轴轴承上所受轴向力小些； (2)画出各齿轮的受力图(力的作用点和方向)； (3)判断哪个齿轮的接触强度最弱,方案三 比方案一的d1减小，齿面接触疲劳强度不够，不可用。,答：(1) 方案二 与方案一的d1相同，齿面接触疲劳强度不变，可用。,例3：有一同学设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，方案一其参数为： m=4mm、z1=20、z2=60，经强度计算其齿面接触疲劳强度刚好满足设 计要求，但齿根弯曲应力远远小于许用应力，因而又进行了两种方案 设计。方案二为：m=2mm、z1=40、z2=120，其齿根弯曲疲劳强度刚 好满足设计要求；方案三为：m=2mm、z1=30、z2=90。假设改进后其 工作条件、载荷系数K、材料、热处理硬度、齿宽等条件都不变，问： (1)改进后的方案二、方案三是否可用？为什么？ (2)应采用哪个方案更合理？为什么？,(2) 方案一与方案二相比较，应采用方案二更合理，因为在不变 的条件下，齿数多、模数小有如下优点： 1、重合度，传动平稳； 2、齿高h，滑动系数，磨损； 3、da，齿轮重量，切削量。,自测题,一、选择题 1、为了提高齿轮传动的齿面接触强度应_。 A 、分度圆直径不变增大模数 B 、增大分度圆直径 C 、分度圆直径不变增加齿数 D 、减小齿宽 2、为了提高齿轮齿根弯曲强度应_。 A、 增大模数 B 、增大分度圆直径 C 、增加齿数 D、 减小齿宽 3、一减速齿轮传动，主动轮1和从动轮2的材料相同，两轮齿根的弯曲应力_。 A 、F1F2 B 、F1F2 C 、F1=F2 4、齿轮传动在以下几种工况中的齿宽系数可取大些。A、悬臂布置 B、不对称布置 C、对称布置,自测题,5、有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1模数m1=5mm，Z1=25；齿轮2模数m2=3mm，Z2=25，它们的齿形系数_。 A 、YFa1YFa2 B、 YFa1YFa2 C、 YFa1=YFa2 6、圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽b1略大于大齿轮齿宽b2，其目的是_。 A、 提高小齿轮齿面接触强度 B、 提高小齿轮齿根弯曲强度 C、补偿安装误差，以保证全齿宽接触 D、 减少小齿轮载荷分布不均 7、闭式软齿面齿轮传动中，小轮齿面硬度与大轮齿面硬度差，应取_较为合理。 A 、3050HBS B、 0 C、 30HBS,自测题,8、对于重要的齿轮传动，可将齿顶进行修缘，目的是_。 A、 减小齿间载荷分配不均 B、 减小齿向载荷分配不均 C 、减小附加动载荷 9、 对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度的前提下，齿数宜适当取多些，其目的是_。 A、 提高轮齿的弯曲强度 B 、提高齿面的接触强度 C 、提高传动的平稳性 10、对于闭式硬齿面齿轮传动，宜取较少齿数以增大模数，其目的是_。 A、 提高齿面接触强度 B、 减小滑动系数，提高传动效率 C 、减小轮齿的切削量 D 、保证轮齿的弯曲强度,自测题,11、圆柱齿轮传动中，当齿轮直径不变而减小模数时，可以_。 A、提高轮齿的弯曲强度 B、 提高轮齿的接触强度 C、提高轮齿的静强度 D、 改善传动的平稳性 12、齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀破坏，通常首先发生在_。 A 、接近齿顶处 B、接近齿根处 C、 靠近节线的齿顶部分 D、靠近节线的齿根部分,自测题,14、一对相啮合的齿轮z2z1，b1b2，其接触应力的大小为_。 A、 H1 H2 C 、 H1= H2 D 、 可能相等，也可能不等,15、一般开式齿轮传动的主要失效形式是。A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀C、齿面磨损或轮齿疲劳折断D、轮齿塑性变形,16、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是。A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀C、齿面磨损 D、轮齿疲劳折断,17、轮齿弯曲强度计算中齿形系数与无关。A、齿数B、变位系数C、模数 18、 直齿圆锥齿轮强度计算中，是以_为计算依据的。 A、 大端当量直齿圆柱齿轮 B 、平均分度圆处的当量直齿圆柱齿轮 C 、大端分度圆柱齿轮 D、平均分度圆柱齿轮,自测题,二、填空题 1、一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是_。 2、一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是_。 3、高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动，其最可能出现的失效形式是_。 4、一般参数的开式齿轮传动，其主要失效形式是_。 5、减小动载荷，可采取的措施有_、_、_。 6、在推导轮齿齿根弯曲疲劳应力计算公式时，它的计算模型是_，设计的主要参数是_，一对齿轮传动中大、小齿轮的弯曲应力_，原因是_。 7、齿轮齿面接触应力公式是在_公式的基础上推导出的，影响齿面接触应力最主要的几何参数是_。一对标准直齿轮传动，若中心距、传动比等其他条件不变，仅增大齿数Z1，而减小模数m，则齿轮的齿面接触疲劳强度_。,