機械設計齒輪蝸輪蝸桿

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1、齒輪知識§1齒輪傳動概述§2齒輪傳動的基本參數(shù)§3齒輪傳動的失效形式及設計準則§4齒輪的材料及其選擇原則§5圓柱齒輪傳動的受力分析§6齒輪傳動的計算載荷§7標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算§8標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算§9直齒錐齒輪傳動§10齒輪傳動的效率與潤滑§11齒輪的結(jié)構(gòu)設計§1概述齒輪傳動是機械傳動中應用最廣泛的一種傳動形式。已達到的水平：P——1×105kWv——300m/sD——33mn——105r/min一、主要特點優(yōu)點：1）形閉合，效率高(0.98~0.99)；2）工作可靠，壽

2、命長；3）結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸??；4）瞬時i為常數(shù)。缺點：2）精度低時，振動、噪音大；3）不適于中心距大的場合。1）制造費用大，需專用機床和設備；二、分類1、按兩軸線位置分2、按工作條件分（失效形式不同）開式傳動：低速傳動，潤滑條件差，易磨損；半開式傳動：裝有簡單的防護罩，但仍不能嚴密防止雜物侵入；閉式傳動：齒輪等全封閉于箱體內(nèi)，潤滑良好，使用廣泛。3、按齒面硬度分（失效形式不同）軟齒面：HB≤350；硬齒面：HB＞350。三、基本要求1、傳動平穩(wěn)（i=const）。2、承載能力高。——運動要求—

3、—傳遞動力要求§2齒輪傳動的主要參數(shù)1、主要參數(shù)1）基本齒廓、模數(shù)、中心距—查《機械原理》、表12.2~12.42）傳動比i、齒數(shù)比u減速傳動：i＞1增速傳動：i＜1減速傳動：u=i增速傳動：u=1/i3）變位系數(shù)徑向變位齒輪：加工時刀具從標準位置移動一徑向距離xm。齒根變厚齒根變薄正變位刀具移遠負變位刀具移近一對齒輪高度變位：x1+x2=0、x1=-x2≠0。嚙合角=α，ha、hf改變了。角度變位：x1+x2≠0，嚙合角≠α，2、精度等級選擇GB規(guī)定：12個等級1(高)——12(低)查《公差》

4、每個等級分為三個組Ⅰ組：運動準確性Ⅱ組：傳動的平穩(wěn)性Ⅲ組：載荷分布均勻性一般機械常用：7、8級不同等級——不同的最高圓周速度(表12.6)§3失效形式典型機械零件設計思路：分析失效現(xiàn)象→失效機理（原因、后果、措施）→設計準則→建立簡化力學模型→強度計算→主要參數(shù)尺寸→結(jié)構(gòu)設計。齒輪的失效發(fā)生在輪齒，其它部分很少失效。失效形式輪齒折斷齒面損傷齒面接觸疲勞磨損（齒面點蝕）齒面膠合齒面磨粒磨損齒面塑性流動一、輪齒折斷常發(fā)生于閉式硬齒面或開式傳動中?，F(xiàn)象：①局部折斷②整體折斷過載折斷后果：傳動失效原因：

5、疲勞折斷①輪齒受多次重復彎曲應力作用，齒根受拉一側(cè)產(chǎn)生疲勞裂紋。齒根彎曲應力最大σF＞[σF]②齒根應力集中(形狀突變、刀痕等)，加速裂紋擴展→折斷σt齒雙側(cè)受載(1主動)σt齒單側(cè)受載123受沖擊載荷或短時過載作用，突然折斷，尤其見于脆性材料（淬火鋼、鑄鋼）齒輪。位置：均始于齒根受拉應力一側(cè)。直齒輪齒寬b較小時，載荷易均布——整體折斷齒寬b較大時，易偏載斜齒輪：接觸線傾斜——載荷集中在齒一端改善措施：1）d一定時，z↓，m↑；2）正變位；——局部折斷齒根厚度↑↑抗彎強度↓應力集中改善載荷分布6

6、）↑輪齒精度；7）↑支承剛度。4）↑齒根過渡圓角半徑；3）提高齒面硬度(HB↑)→[σF]↑；5）↓表面粗糙度，↓加工損傷；二、齒面接觸疲勞磨損（齒面點蝕）常出現(xiàn)在潤滑良好的閉式軟齒面?zhèn)鲃又?。原因：σH＞[σH]脈動循環(huán)應力1）齒面受多次交變應力作用，產(chǎn)生接觸疲勞裂紋；4）潤滑油進入裂縫，形成封閉高壓油腔，楔擠作用使裂紋擴展。（油粘度越小，裂紋擴展越快）2）節(jié)線處常為單齒嚙合，接觸應力大；3）節(jié)線處為純滾動，靠近節(jié)線附近滑動速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易產(chǎn)生裂紋?，F(xiàn)象：節(jié)線靠近齒根部位出現(xiàn)麻

7、點狀小坑。點蝕機理點蝕實例后果：齒廓表面破壞，振動↑，噪音↑，傳動不平穩(wěn)接觸面↓，承載能力↓傳動失效軟齒面齒輪：收斂性點蝕，相當于跑合；跑合后，若σH仍大于[σH]，則成為擴展性點蝕。硬齒面齒輪：點蝕一旦形成就擴展，直至齒面完全破壞?！獢U展性點蝕開式傳動：無點蝕（∵v磨損>v點蝕）改善措施：1）HB↑——[σH]↑3）↓表面粗糙度，↑加工精度4）↑潤滑油粘度2）↑ρ（綜合曲率半徑）(↑d1、↑xΣ)↑接觸強度三、齒面膠合——嚴重的粘著磨損原因：高速重載——v↑,Δt↑,油η↓,油膜破壞,表面金

8、屬直接接觸，融焊→相對運動→撕裂、溝痕。低速重載——P↑、v↓，不易形成油膜→冷膠合。后果：引起強烈的磨損和發(fā)熱，傳動不平穩(wěn)，導致齒輪報廢。改善措施：1）采用抗膠合性能好的齒輪材料對。2）采用極壓潤滑油。3）↓表面粗糙度，↑HB。4）材料相同時，使大、小齒輪保持一定硬度差。5）↓m→↓齒面h→↓齒面vs（必須滿足σF）。6）角度變位齒輪，↓嚙合開始和終了時的vs。7）修緣齒，修去一部分齒頂，使vs大的齒頂不起作用。現(xiàn)象：齒面沿滑動方向粘焊、撕脫，形成溝痕。常發(fā)生于開式齒輪傳動。原因：相對滑動+硬