第七章齿轮传动详解
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机械设计基础讲义第七章齿轮传动第7章齿轮传动基本要求:了解齿轮机构的类型和应⽤、齿廓啮合基本定律;掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮特性、正确啮合条件、连续传动条件等;熟悉渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及⼏何尺⼨计算;重点:难点: 学时:§ 7-1 121 ⼈字齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动齿轮与齿条传动内啮合齿轮传动外啮合齿轮传动)直齿圆柱齿轮2、空间齿轮机构蜗杆传动齿轮传动)交错轴齿轮传动(螺旋曲齿圆锥齿轮传动斜齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动传动)圆锥齿轮传动(伞齿轮§7-2 齿廓实现定传动⽐的条件∵ 21p p v v =⼜∴ C O v p 111ω= C O v p 222ω=∴ i 12=ω1/ω2=C O C O 12/上式表明,互相啮合的⼀对齿轮,在任⼀位置时的传动⽐,都与其连⼼线O 1O 2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反⽐。
这⼀定律称为齿廓啮合的基本定律。
过两齿廓啮合点所作的齿廓公法线与两轮连⼼线O 1O 2的交点C 称为啮合节点(简称节点)。
上式还表明,要使两齿轮作定传动⽐传动,则两齿廓必须满⾜的条件是:不论两齿廓在何位置接触,过接触点所作的两齿廓公法线必须与两齿轮的连⼼线相交于⼀定点。
当两齿轮作定传动⽐传动时,节点C 在轮1和轮2的运动平⾯上的轨迹分别是以O 1、O 2为圆⼼,以O 1 C 、O 2 C 为半径的两个圆,此圆称为节圆。
并且两节圆作纯滚动。
若两齿轮作变传动⽐传动时,节点C 在轮1和轮2的运动平⾯上的轨迹分别是两条⾮圆曲线,此曲线称为节线。
§7-3 渐开线的形成及其特性⼀、渐开线的形成1)基圆,半径⽤r b 表⽰2)展⾓,⽤θk 表⽰⼆、渐开线的特性1)?=AB BK2)渐开线上任⼀点的法线恒与基圆相切。
切点B 是点K 的曲率中⼼,⽽线段BK 是渐开线在点K 的曲率半径。
3)kb K r r OK OB ==αcos 4)渐开线的形状取决于基圆⼤⼩。
7-19 图7-71所示为一大传动比的减速器。
已知其各齿轮的齿数为Z1=100,Z2=101,Z2′=100,Z3=99,求原动件对从动件1的传动比i H1 .又当Z1=99而其他齿轮齿数均不变,求传动比i H1。
试分析该减速器有何变化。
图7-71 1)解法一:这是一个简单行星轮系。
其转化机构的传动比为:()100100991011'21322313113⨯⨯=-=--==z z z z i H H H HH ωωωωωω1001009910101133⨯⨯=--==H H Hi ωωωω所以:由于10000100100991011111=⨯⨯-==∴ωωH H i解法二:10000/1100001100100991011zz z z 11112132131==∴=⨯⨯-=-=-='H H HH i i i i )(上式直接用公式:2)将Z1=99代入,求得i H1= -100.3)齿轮1的转向从与原动件H 相同变为与原动件H 相反。
7-20 在图7-72示双螺旋桨飞机的减速器中,已知18,30,20,265421====z z z z ,及1n =15000r/min ,试求Q P n n 和的大小和方向。
(提示:先根据同心,求得3z 和6z 后再求解。
)图7-72解:由图可知n 3=n 6=0 根据同心条件:66202262213=⨯+=+=z z z 64253021866z z z =+=+⨯=1)1-2-3-P(H)组成行星轮系 i 13P=n 1−n p n 3−n p=15000−n p 0−n p=−z 3z 1=−6626解得n p =4239.5r/min (与n 1同向) n 4=n p =4239.5r/min 2)4-5-6-Q(H)组成行星轮系 i 46Q=n 4−n Q n 6−n Q=4239.5−n Q−n Q=−z 6z 4=−6630解得min /737.1324r n Q =(与n 1同向).7-21 在图7-73所示输送带的行星减速器中,已知:z 1=10, z 2=32, z 3=74, z 4=72, z 2,=30 及电动机的转速为1450r/min ,求输出轴的转速n 4。
齿轮传动
2
潘存云教授研制
潘存云教授研制
点蚀首先出现在节线处,齿面越硬,抗点蚀能力越强。
软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。
7
表面凹陷
——动载荷系数
——齿间载荷分配系数
F n
Fn的分解
F
主反从同F r 指向轴线t
19
弯曲强度设计公式: m 3
2KT1 YFYS
d z12 F
★ 由公式计算出 模数去套标准
3、齿面接触疲劳强度计算
有曲率的齿廓接触点→接触应力→赫兹公式:
H
1 1
Fn
1
2
1 12
E1
1
22
E2
L
H
曲率半径=?
21
齿面接触强度校核公式:
H
KFt
u
1 ZH
ZE
bd1 u
2 KT1
d d13
u 1 ZH
u
ZE
H
齿面接触强度设计公式:
2
d1
3
2KT1
d
u
u
1
ZH
Z
H
E
22
7.6 斜齿圆柱齿轮传动强度计算
1、各分力的大小
圆周力
Ft 2T1 d1
径向力
Fr
Ft tann cos
Fr1
轴向力
Fa Ft tan
分析:
⑴ β↑→平稳性好,但β↑→Fa ↑→ 轴承要求高, 一般取 β=8°~20°
⑵ 采用人字齿轮可消除轴向力可取
β=15°~40°
Fn
1
Ft1
Fa
β
1
n1
F`n1
d1 01 T1
23
Fn2的分解
因为两轴平行,所以: Fr 2 = - Fr1 Ft2 = - Ft1 Fa2 = - Fa1
平面法表示分力的方向
Z1
Fr2 Fa1
Ft1
n1
Fa2
Fr1 Ft2
n2
Z2
分力的方向
24
课堂 练习:
平面法表示分力的方向
(1) 首先分析已知条件;
n1
(2) 绘出 n2 , β2 ;
(3) 再绘出各分力的方向。
n2
Z1
Fr2 Fa2
Ft2
Fr1
Ft1 Fa1
Z2
25
2、强度计算
1) 齿根弯曲疲劳强度计算
由于β的影响,接触线倾斜,计算弯矩的力臂长相当于减少,斜齿的 弯曲应力也减少,引入螺旋角系数Yβ,图7—14,端面重合度 , 图7 —15
轴面重合度
b sin (mn ) 0.318d Z1tg
26
齿根弯曲疲劳强度计算公式
F
KFtYFYSY
bmn
F
m n 3
2 KT 1Y cos 2 d z12
YFYS
F
YF、YS由Zv=Z/cos3β查表
2)齿面接触疲劳强度计算
t d sint
2
n
t cos b
27
齿面接触疲劳强度计算公式
H ZHZE
KFt
bd1
u 1 u
H
2
d1
3
2KT1
d
u 1
u
ZH ZF
H
28
7.7 圆柱齿轮传动的设计
1、齿轮传动主要参数的选择 一般机械推荐螺旋角选取 8 ~ 20
,最大不超过30°。
但是,对噪声有特殊要求的齿轮,可以适当放大。
例如目前小轿车齿轮已 经达到 35°~37 °
对于人字齿轮:
15 ~ 40
29
2、许用应力
1)许用弯曲应力
齿轮的许用弯曲应力分别按下式进行计算:
[ F ]
F lim
SF
YN
F lim 为齿轮材料按齿轮试件进行试验求得的齿根弯曲疲劳极限值,
试验结果具有较大的离散性,可以从图7-16中查出。
30
-88
37
例题
38
212
u
轮毂与齿圈采用不同材料
42
齿轮轴
43。