齿轮传动的失效形式和计算准则

上一页,下一页,退出,分目录,第五章 齿轮传动,第九节,齿轮传动的润滑,第一节,齿轮传动,的失效形式和计算准则,第八节,变位齿轮传动的强度计算,第七节,标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算,第六节,标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,第五节,齿轮,精度,、,设计参数,选择,及,许用应力,第四节,标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算,第三节,齿轮传动的,载荷,计算,第二节,齿轮的材料,目 录,下一页,退出,总目录,一,齿轮传动的失效形式,1,轮齿折断,机理,2,齿面点蚀,3,齿面胶合,4,齿面磨损,5,齿面塑性变形,主动轮,从动轮,第一节,齿轮传动的失效形式和计算准则,轮齿折断,轮齿折断,实例,轮齿折断,机理,齿面点蚀,齿面点蚀,实例,齿面点蚀,机理,齿面胶合,齿面胶合,实例,齿面磨损,齿面磨损,实例,齿面塑性变形,齿面塑性变形,主动轮,齿面塑性变形,从,动轮,齿面塑性变形,机理,齿轮失效形式与极限转矩的关系,磨损界限,胶和界限,点蚀界限,断齿界限,速度,极限转速,安全区,调质,齿轮,磨损界限,胶和界限,点蚀界限,断齿界限,速度,极限转速,安全区,齿轮失效形式与极限转矩的关系,齿面硬化齿轮,在,闭式齿轮传动,中，通常以保证,齿面接触疲劳强度,为主；,在,开式（半开式）齿轮传动,中，通常以保证,齿根弯曲强度,为主；,二,齿轮传动的计算准则,保证齿面接触疲劳强度；,保证齿根弯曲疲劳强度。,第二节 齿轮材料,对齿轮材料性能的,基本要求,：,齿面 要硬,，,齿芯要韧,。,一 钢 因为锻钢的质量比铸钢好，所以一般齿轮均用锻钢，铸钢(大尺寸、形状复杂）。,1 软齿面 不能承受大的冲击载荷，两齿轮齿面硬度差应为30-50,HBS,2,硬齿面 齿轮表面硬化方法有渗碳、氮化和表面淬火,铸铁,低速、不重要的开式齿轮,合金钢：常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。航空齿轮采用表面硬化高强合金钢。,齿轮材料,非金属材料,高速、小功率、精度不高一传递运动为主的齿轮传动,齿轮材料,一 工作载荷,第三节 齿轮传动的载荷计算,小齿轮名义功率,小齿轮分度圆直径,小齿轮名义转矩,小齿轮转速,二,计算载荷,使用系数,动载系数,齿向载荷分布系数,齿间载荷分布系数,1,使用系数,表5-3,原动机工作特性及其示例,从动机工作特性及其示例,均匀平稳,轻微冲击,中等冲击,严重冲击,发电机,机床主传动,提升机构,挖掘机,均匀平稳,1.0,1.25,1.5,1.75,轻微冲击,1.10,1.35,1.60,1.85,中等冲击,1.25,1.50,1.75,2.00或更大,严重冲击,1.50,1.75,2.00,2.25或更大,2,动载系数,齿轮传动的啮合过程,齿轮制造误差，,p,b,不同,突变冲击,查图5-4,直齿圆柱齿轮,轴弯曲变形的影响,3 齿向载荷分布系数,轴扭转变形的影响,3 齿向载荷分布系数,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,2.0,1.8,1.00,1.05,1.10,1.15,1.20,1.25,1.30,1.35,1,2,3,4,b/d,1,3 齿向载荷分布系数,两轮均为软齿面或其中之一为软齿面,图,5-7,3 齿向载荷分布系数,改善载荷分布方法,4,齿间载荷分布系数,表5-4,一对轮齿在啮合区内有时为双齿啮合，载荷则应分配在这两对齿上。,由于齿距误差等原因，载荷在各齿间分配不是均匀的。,轮齿误差的影响,精度等级(组),5,6,7,8,9,经,表面硬化的直齿轮,1.0,1.1,1.2,接触,弯曲,经表面硬化的斜齿轮,1.0,1.1,1.2,1.4,未经表面硬化的直齿轮,1.0,1.1,1.2,未经表面硬化的斜齿轮,1.0,1.1,1.2,1.4,表5-4,齿间载荷分布系数,一,轮齿受力分析,第四节 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算,主动轮上的圆周力,F,t,与其速度方向相反；,从动轮上的圆周力,F,t,与其速度方向相同，,径向力指向各轮的轮心,。,圆周力,径向力,法向力,二 齿面接触疲劳强度计算,圆柱体的接触时的接触应力,综合曲率对接触应力的影响,齿廓接触点的曲率半径,齿轮啮合综合曲率,齿面接触应力变化规律,表,5-5 弹性系数,Z,E,齿面接触疲劳强度条件,三、齿根弯曲疲劳强度,齿根,危险截面,的确定,Y,fa,齿形系数,齿数,变位系数,图5-14,引入应力修正系数,Y,sa,(,图,5-15）,齿数,变位系数,引入,重合度系数,Y,大小齿轮分别计算齿根弯曲疲劳强度,设计式：,注意：,2、,相互啮合的一对齿轮其齿面接触应力是相同的,。若校核接触强度或按接触强度设计齿轮传动，应选,H,1,与,H,2,中的校小值代入计算公式。,1、,相互啮合的一对齿轮其齿根弯曲应力通常不相等。,若校核弯曲强度需对两轮同时进行校核计算；若按弯曲强度设计齿轮传动，应选,(,Y,Fa1,y,Sa1,)/,F,1,与(,Y,Fa2,y,Sa2,)/,F,2,中的较大值代入设计公式。,3、,应用设计公式初步计算齿轮尺寸时，可先应用初算公式,待求得齿轮尺寸参数后，精确计算载荷系数,K,、,重合度系数及寿命系数和许用应力，代入相应校核公式进行验算，若强度条件合适则齿轮尺寸无需调整，否则，调整尺寸重新计算。,一 齿轮精度选择,第五节 齿轮精度、设计参数选择及许用应力,1、2、,3、4、5、6、7、8、9、10、11,、12,低,高,未,规定公差,一般按齿轮的圆周速度选精度表5-6,齿轮种类,传动种类,齿面硬度,HBS,齿轮精度等级,3，4，5,6,7,8,9,直齿,圆柱齿轮,350,12,18,12,6,4,350,10,15,10,5,3,锥齿轮,350,7,10,7,4,3,350,6,9,6,3,2.5,斜齿及曲齿,圆柱齿轮,350,25,36,25,12,8,350,20,30,20,9,6,锥齿轮,350,16,24,16,9,6,350,13,19,15,7,5,表5-6 各种精度等级齿轮传动的最大圆周速度,机器名称,精度等级,机器名称,精度等级,汽轮机,36,拖拉机,68,金属切削机床,38,通用减速器,68,航空发动机,48,锻压机床,69,轻型汽车,58,起重机,710,载重汽车,79,农业机械,811,各类机器所用齿轮传动的精度等级范围,二 设计参数选择,1 齿数比,2 齿数,z,及模数,m,在,中心距一定时，在满足弯曲强度的条件下，可取较多的齿数和较小的模数,对闭式传动：一般按齿面接触强度确定中心距，模数,3 齿宽系数,0.91.4(1.21.9),0.71.15(1.11.65),0.40.6,三 许用应力,(,二）齿轮传动的许用应力,试验齿轮及试验条件：,直齿圆柱齿轮,m=35mm、,=20,、,b=1050mm,a=100mm,v=10m/s，,齿面粗糙度为,R,z,=3m,，失效概率为1%。,1.,接触疲劳许用应力,H,：,2.,弯曲疲劳许用应力,F,：,一、选择齿轮类型、精度、材料,二、齿轮承载能力计算,三、齿轮几何尺寸计算,四、齿轮结构设计及工作图绘制,齿轮传动设计步骤,一、轮齿,受力分析,第六节 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,圆周力,径向力,轴向力,法向力,主动轮轴向力,F,a,左旋用左手；右旋用右手判断。,从动轮与其相反。,斜齿轮因重合度增大，故接触线长度增大；,斜齿轮实际啮合的曲率半径应按法面内计算。,二、齿面接触疲劳强度计算,齿廓接触点的曲率半径,齿轮啮合综合曲率,齿面接触疲劳强度校核公式,齿面接触疲劳强度设计公式,三、齿根弯曲疲劳强度计算,齿面接触疲劳强度校核公式,按,当量齿数查图5-14、图5-15,斜齿轮因重合度增大，故接触线长度增大；,斜齿轮因轮齿倾斜，故影响其弯强度。,一、主要设计参数,第七节 标准直齿锥齿轮传动的强度计算,二、轮齿,受力分析,圆周力,径向力,轴向力,法向力,径向力垂直于轴线指向轮心，,轴向力平行于轴线指向大端,。,三、强度计算,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,2.0,1.8,1.00,1.05,1.10,1.15,1.20,1.25,1.30,1.35,1,2,3,4,b/d,1,直齿锥齿轮齿面接触疲劳强度条件,设计公式,直齿锥齿轮齿根弯曲疲劳强度条件,设计公式,第八节 变位齿轮传动的强度计算,1 高度变位齿轮传动，因,x,=0, = ,故,Z,H,不变,，,H,不变；,角度变位齿轮传动，当,x,0,时，因, ，,故,Z,H,H,。,2 变位后由于齿形变化，故弯曲强度计算式中,齿形系数,Y,Fa,及应力校正系数,Y,sa,发生变化,。,x,Y,Fa,.,Y,sa,F,。,第九节 齿轮传动的润滑,开式或半开式,传动,定期人工加油润滑,v 12 m/s,的闭式传动,喷油润滑,齿轮传动的润滑,上一页,分目录,