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第10章齿轮传动2分解PPT课件

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齿轮传动PPT课件

齿轮传动PPT课件
非自锁：0.85~0.92
(2)结构紧凑：与带传动、链传动相比在同样的使用条件下，齿轮 传动所需的空间一般较小；
概述
(3)工作可靠、寿命长 (4)传动比稳定：无论是平均值还是瞬时值，传动比均恒定 (5)与带传动、链传动相比，齿轮传动的制造及安装精度要求高，价 格贵。
2、齿轮传动类型 (1)按轴的布置分： 平行轴齿轮传动（圆柱齿轮）
①软齿面(≤350HBS)的新齿轮，开始出现少量点蚀，但随着齿面的 跑合，麻点凹坑被碾平，点蚀不再扩展，收敛性点蚀(局部点蚀) ②硬齿面(>350HBS)齿轮，一旦出现点蚀就会继续扩展—扩展性点蚀
齿轮传动的失效形式及设计准则
(3)危害: 产生震动和噪音,以致不能正常工作而失效
齿面接触疲劳强度计算
(4)场合：润滑良好的软齿轮
相交轴（锥齿轮） 交错轴
(2)按齿向分 直齿轮传动
概述
斜齿轮传动
人字齿传动
(3)按齿廓分 渐开线齿廓
摆线齿廓
圆弧齿廓
(4)按用途分 动力齿轮传动：以动力传输为主，常为高速重载或
低速重载传动
传动齿轮传动：以传达准确为主，一般为轻载高精
度传动
(5)按齿面硬度分 软齿面齿轮：齿面硬度≤350HBS
硬齿面齿轮：齿面硬度>350HBS
概述
2、传动比i和齿数比u 传动比：i n主 z从 d从
n从 z主 d主
齿数比： u z 2 1
z1
b1
b2
减速传动：i u
增速传动：i 1 u
3、齿宽和齿宽系数
齿宽系数：d
b d1
或a
b a
齿宽： bdd1或 baa
一般：
大齿轮宽： b2 b（应圆整） 小齿轮宽： b1b2(5~1)0 mm

齿轮传动解析精选课件PPT

齿轮传动解析精选课件PPT

④渐开线的形状取决于基圆的大小。如果基圆越大那 么渐开线就越平直，当基圆的半径无穷大时，那么渐 开线就是直线了；
⑤基圆内无渐开线。
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二、渐开线齿廓啮合的特点
1. 四线合一 啮合线、公法线、基圆的公切线、正压力的作用线。 2. 渐开线齿廓啮合具有可分性
以r1′=O1C与r2′=O2C为半径所作的圆，称为节圆。一对渐开 线齿轮的啮合传动可以看作两个节圆的纯滚动，则vC1=vC2，而 vC1=ω1·O1C=vC2=ω2·O2C。 又 △ O1CN1∽△O2CN2 ， 所 以 两 轮 的 传 动 比 为： i12=ω1/ω2=O2C/O1C=r2′/r1′=rb2/rb1
齿轮传动在具体的工作条件下，必须有足够的工作能力， 以保证齿轮在整个工作过程中不致产生各种失效。这与齿轮 的尺寸、材料、热处理工艺因素有关。
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§10—2 齿廓啮合基本定律
一、齿廓啮合基本定律
啮合： 一对轮齿相互接触并进行相对运动的
状态称为啮合。 传动比：两轮角速度之比。 共轭齿廓：
交错轴斜齿轮传动
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6
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7
三、对齿轮传动的基本要求：
齿轮用于传递运动和动力，必须满足以下两个要求:
1. 传动准确、平稳
齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比恒定不变。以避 免产生动载荷、冲击、震动和噪声。这于齿轮的齿廓形状、 制造和安装精度有关。
2. 承载能力强
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3
二、齿轮传动类型
1. 按照轮齿齿廓曲线的形状：
2.
分为渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮等。
3.

第10章_齿轮传动

第10章_齿轮传动
2KTYFaYsa 1 校核公式： 校核公式： σF = ≤ [σF ] 3 2 φd m z1
2KT YFaYsa 1 m≥ 3 ⋅ 设计公式： 设计公式： 2 φdz1 [σF ]
三、齿面接触疲劳强度计算 基本公式──赫兹应力计算公式， 基本公式 赫兹应力计算公式，即: 赫兹应力计算公式
F ×( ± ) ca 小齿轮单对齿啮合的 ρ1 ρ2 σH = 最低点综合曲率最大。 最低点综合曲率最大。 2 1− µ2 1− µ1 2 π( + )L E E 1 1 为方便计算， 为方便计算， 1 1 1 以节点为接触应力计算点。 以节点为接触应力计算点。 为综合曲率 令 = ± 1 1
二、齿轮的设计准则 轮齿折断 齿面点蚀 齿面磨损 齿面胶合 塑性变形 设计准则： 设计准则： 保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。 保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。 保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。 保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。 闭式软齿面齿轮传动， 闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主 闭式硬齿面或开式传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。 闭式硬齿面或开式传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
再去查图（ 再去查图（KFN， KHN ）
—— σlim为齿轮的疲劳极限
弯曲强度计算时： 弯曲强度计算时： σlim＝σFE 接触强度计算时： 接触强度计算时： σlim＝σHlim
—— S为安全系数 为安全系数
弯曲强度计算时： 弯曲强度计算时： S= S F=1.25~1.50 接触强度计算时： 接触强度计算时： S= S H=1.0
三、齿轮材料选用的基本原则 齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、 齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、 寿命、可靠性、经济性等； 寿命、可靠性、经济性等； 应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理 应考虑齿轮尺寸大小， 和制造工艺； 和制造工艺； 钢制软齿面齿轮， 钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应 保持在30~50HBS或更多。 或更多。 保持在 或更多

11-第10章齿轮传动解析

11-第10章齿轮传动解析

一、轮齿的失效形式
疲劳折断
轮齿折断
过载折断
失效形式
局部折断
§10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则
提高轮齿抗折断能力的措施：
1）增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，减小齿 根应力集中；
2）增大轴及支承的刚度，使轮齿接触线上受载较为 均匀；
3）采用合适的热处理，使齿芯材料具有足够的韧性；
4）采用喷丸、滚压等工艺措施，对齿根表层进行强 化处理。
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
齿面点蚀
主主动动齿齿
失效形式
齿面胶合 齿面磨损 塑性变形
从从动动齿齿
表面凸出
表面凹陷
二、齿轮的设计准则
▲ 保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。
▲ 保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。
▲ 对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应 按齿面抗胶合能力的准则进行设计。
基本要求： 齿面要硬、齿芯要韧
优质碳素钢、合金结构钢、铸钢、铸铁及某些非 金属材料(常见材料及其力学特性见表10-1)
§10-3 齿轮材料及选用原则
二、常用的齿轮材料
钢材的韧性好，耐冲击，通过热处理和化学处理可 改善材料的机械性能，最适于用来制造齿轮。
常用 齿轮 材料
锻钢
含碳量为(0.15 ~ 0.6)%的碳素钢或合金钢。 一般用齿轮用碳素钢，重要齿轮用合金钢。
第十章 齿轮传动
§10-1 §10-2 §10-3 §10-4 §10-5 §10-6 §10-7 §10-8 §10-9 §10-10
概述 齿轮传动的失效形式及设计准则 齿轮材料及其选择原则 齿轮传动的计算载荷 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 设计参数、许用应力与精度选择 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 标准圆锥齿轮传动的强度计算 齿轮的结构设计 齿轮传动的润滑和效率

齿轮ppt

齿轮ppt

d ↑ →齿宽 b ↑ → 有利于提高强度，但 d 过大将导致 Kβ↑
在齿轮的设计计算中，要注意参数的处理 模数和压力角必须是标准值；齿宽必须圆整；中心距 应尽可能取整；分度圆直径计算时要足够精确。
参数设计、许用应力与 精度选择
§10-3 齿轮的材料及其选择
对齿轮材料性能的要求：齿面硬、芯部韧。
§10-3 齿轮的材料及其选 择
一、常用的齿轮材料
钢： 碳钢 （见表10－1） 最常用； 合金钢 铸铁：（见表10－1） 用于低速、轻载、不太重要的场合；
常用材料
非金属材料：如尼龙、塑料等。适用于高速、轻载、精度要求不高、 且要求降低噪音的场合。
§10-1概述1

§10-1 概 述
一、齿轮传动的特点
1）效率高 2）功率大
优点
3）寿命长
4）传动比稳定 5）工作平稳、可靠
6）结构紧凑
缺点 1）制造及安装精度要求高
2）中心距较小
二、齿轮传动的分类
平行轴齿轮传动 按轴的布置分 相交轴齿轮传动 交错轴齿轮传动
概述2
概述
直齿轮传动 按齿向分： 斜齿轮传动 人字齿轮传动
rb
O
H ZE
p ca

详细说明
式中：ρ∑—啮合齿面上啮合点的综合曲率半径； ZE—弹性影响系数
直齿圆柱齿轮传动的强度计算
直齿圆柱齿轮传动的强度计算
通常按节点啮合进行计算
H ZE
pca
1


1
1

1
2
式中：
d1 1 N1P sin 2
2
1
d2 2 sin 2
锻造 齿轮的毛坯： 铸造 ：适用于中、小尺寸的齿轮。 ：适用于形状复杂、尺寸大的齿轮。

机械设计课件第10章齿轮传动

机械设计课件第10章齿轮传动

2 优势
3 特点
高效传动，扭矩输出稳定， 反向传动方便。
具有多种传动比，适用于 不同的工况和需求。
常见齿轮类型及其特点
直齿轮
齿轮齿条平行，传动效率高。
斜齿轮
啮合平稳，噪声较低。
锥齿轮
传递扭矩在非平行轴上，用于转向和变速。
蜗轮蜗杆
大传动比，用于减速。
计算公式和参数
了解齿轮传动的计算公式和关键参数，包括齿数、模数、压力角、啮合系数等，以确保传动系统的设计合理且 可靠。
参数 齿数 模数 压力角
啮合系数
含义 齿轮上的齿数，影响啮合传动比。 齿轮的尺寸参数，直接影响齿轮的尺寸和强度。 齿轮齿条之间的夹角，影响齿轮的传动效率和噪 声。 齿轮啮合平稳性的评价指标。
设计与选型注意事项
负载分析
根据实际负荷条件分析齿轮的工作状态和强度 要求。
润滑要求
考虑齿轮传动的润滑方式和润滑剂的选择，以 减少磨损和延长使用寿命。
问题解答与讨论
解答学生在课程过程中遇到的问题并进行讨论，加深对齿轮传动原理和应用的理解。
课堂总结与展望
对本章内容进行总结，并展望下一章的内容，引发学生对机械设计的兴趣和 思考。
机械设计课件第10章齿轮 传动
欢迎来到第10章齿轮传动的课程，我们将深入了解齿轮传动的基础知识、常 见类型及其特点、计算公式和参数、设计与选型注意事项，以及实际应用案 例的分析。
基础知识
了解齿轮传动的基本工作原理和优势，包括传递扭矩和转速的原理，以及齿轮传动的高效性和可靠性。
1 工作原理
齿轮之间通过啮合将动力 传递，实现转动。
材料选择
根据负载和工作条件选择合适的齿轮材料，包 括硬度、韧性和耐磨性等方面。

机械原理(第七版)优秀课件—第十章 齿轮机构及其设计

机械原理(第七版)优秀课件—第十章 齿轮机构及其设计
第十章 齿轮机构及其设计
Gears and its Design
• 10.1 齿轮机构的特点及分类
• 10.1.1 概述 • 1.什么是齿轮？
• 2.特点：适应范围广（v、p、r)；效率
高（0.99)；速比稳定、传动精度高；工 作可靠；可实现任意轴间的传动。制造 和安装精度要求高，成本较高；不适于 远距离传动。
• 刀具不标准
2.变位齿轮问题的提出
1）z＜zmin时又要不根切； 2）a’≠a；
3）ρ小＜ρ大, σ小＞σ大， u小＞u大,
• 3.刀具的变位 1）正变位 2）负变位 • 4. 变位传动
1）零变位齿轮传动：∑x=0，α’=α, a’=a • x1=x2=0 标准齿轮传动 x1=-x2 等移距变位齿轮传动 • 2）非零变位齿轮传动：∑x≠0，α’≠α, a’≠a
曲齿
交错轴斜齿轮传动
• 3.按齿廓曲线分：渐开线、摆线、圆弧 • 4.按工作条件分： • 1）开式：2）闭式：
• 5.按运动速度分：
• 低速：＜1m/s
• 中速：1～25
• 高速：＞25m/s • 超高：＞100m/s
• 10.1.3 对齿轮传动的基本要求
– 1.传动准确平稳
i 1 d1
2 d 2
α
r
α N1
xm ha m
p
Q
• 2. 变位齿轮的几何计算
• m、a由强度计算确定，α、z、d、db不变化 • h高a和、齿h厚f 、的d变a化、 df、s 、e 、α’都将变化，而关键是齿
• 1）齿顶高、齿根高
hai (ha* xi y)m
hfi (ha* c* xi)m
x的选择:无侧隙、不根
2
c os '
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东华大学专用
.
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作者： 孙志宏
三、齿根弯曲疲劳强度计算
斜齿轮齿面上的接触线为一斜线。
轮齿的失效形式: 局部折断 按当量齿轮计算强度
[ ] F =KbF tYm FnY aS αaYβ ≤F
潘存云教授研制 潘存云教授研制
YFa ——齿形系数；按当量齿数
YSa——应力校正系数；
Yβ ——螺旋角影响系数。（考虑螺旋角对轮齿弯曲强 度影响的因素图10-28）
Fr
▪由机械原F理a知c 潘：存云tt教gg授αβ研αt制b=n=βFtntgFgαtβnc/coosαsβt
β
T1 F′
ω1
F ncF o ' n scod2F n 1tc so scoF t.c tsobsFa
东华大学专用
Fr Fn α 潘存云教授研制
n
F′
Ft Fr=F′tanαn
β F′’
2
东华大学专用
.
11
作者： 孙志宏
特别注意：斜齿轮的[σH] 取法与直齿轮不同！
原因分析 (1) 斜齿轮的的接触线是倾斜的；在面同同时一齿参面与啮上会合的出现情形齿顶。面与齿根
因小齿轮材质好，齿面
(2) 小齿轮比大齿轮的接触疲劳强度要高; 硬度高而不易点蚀
(3) 齿顶面比齿根面具有较高的接触疲 劳强度。 曲率半径大
冲击 式钻探装置、压砖机、带材冷轧
1.75
机、压坯机等。
1.85 2.00 2.25 或更大
注：表中所列值仅适用于减速传动，若为增. 速传动，应乘以1.1倍 东华大当学专外用 部的机械与齿轮装置间通过挠性件相连接时，KA可适当减小。
4
作者： 孙志宏
Kv 1.8 1.6 1.4 1.2
10 9
8 7 6
轻微 输送机、机床的主传动机构、重
冲击
型升降机、工业与矿用风机、重 型离心机、变密度材料搅拌机。
1.25
1.35 1.5 1.75
中等
橡胶挤压机、橡胶和塑料作间断 的搅拌机、轻型球磨机、木工机
冲击 械、钢坯初轧机、提升装置、单
1.50
缸活塞泵等。
1.60 1.75 2.00
严重
挖掘机、重型球磨机、橡胶揉合 机、破碎机、重型给水机、旋转
强度同时取决于大齿轮和小齿轮。
▪ 轴向力的方向—主动轮用右手法则，从动轮与主动轮 相反。
▪ 斜齿轮传动受力的图示方法：
东华大学专用
.
2
作者： 孙志宏
二、计算载荷 对于直齿轮，L=b。对于斜齿轮，为右图中 接触区内几条实线长度之和。 不断变化
单位长度上的载荷
pca
KFn L
L ——参与啮合接触线长度之和。
ra2
O2
r2 rb2 αt
F′ =Ft /cosβ 1 作者： 孙志宏
▪ 斜齿轮传动引起了轴向力Fa, β角越大轴向力越大，为 了不使轴向力过大，通常 β = 8º~20º，对人字齿轮β =
15º~40º. ▪ 对斜齿轮传动，a=mn(Z1+Z2)/(2cosβ)，在标准的斜齿
圆柱齿轮减速器中，常取 β=8°6′34″或9°22′, 此时 cosβ=0.99，取(Z1+Z2)=99或198，中心距 a 可得到标准 值。
1.0 0
十分精密的齿轮装潘存置云教授研制
10 20
30 40 50 m/s
表10-11 齿间载荷分配系数Kα
KAFl/b 精度等级II组
≥ 100N/mm
5
6
7
8
经表面应化的直齿轮
经表面应化的斜齿轮 未经表面应化的直齿轮
未经表面应化的斜齿轮
东华大学专用
K Hα K Fα K Hα K Fα K Hα K Fα K Hα K Fα
1.0
1.1 1.2
1.0 1.1 1.2
1.4
1.0
1.1
.
1.0
1.1 1.2
<100N/mm 5级及更低
≥ 1.2 ≥ 1.2
≥ 1.4
≥ 1.2 ≥ 1.2
5
≥ 1.4
作者： 孙志宏
三、齿根弯曲疲劳强度计算
斜齿圆柱齿轮传动的强度计算是按轮齿的法 面进行的，其基本原理与直齿轮相同。但是， 斜齿轮的重合度大，同时啮合的轮齿较多， 轮齿的接触线是倾斜的，在法面内斜齿轮的 当量齿轮的分度圆半径较大，因此斜齿轮的 接触强度和弯曲强度较直齿轮高。
东华大学专用
9
作者： 孙志宏
四、齿面接触疲劳强度计算
校核计算公式
[ ] H= bKd 1tF α uu±1zEzH≤H
其中 ZE——弹性影响系数
ZH
2cosb cost sint
区域系图数10-30
.
东华大学专用
10
作者： 孙志宏
引入齿宽系数 φd=b/d1
设计计算公式
d1 3
2K dαT 1 uu1ZEZHH
εα ——端面重合度系数。（按机械原理公式计算或查图10-26）.7东华大学专用
作者： 孙志宏
设计计算公式
[ ] mn≥3 2KT 1dYzβ12cαo2s•YF Y aFSa
东华大学专用
.
8
作者： 孙志宏
四、齿面接触疲劳强度计算
斜齿轮齿面接触强度仍以节点处的接触应力为代表，将节点处的法面曲率半径rn代入
计算。法面曲率半径以及综合曲率半径有以下关系为：
啮合平面
法面曲率半径
(发生面) 齿廓曲面
n
costbn
d sint 2cosb
综合曲率半径
P 潘存云教授研制
βb ρn βb ρt
1
Σ
1
n1
11
n2Σ
2cosb d1sint
u1 u
基圆柱
参照直齿轮齿面接触疲劳强度计算 公式，并引入根据上述关系后可得
.
表10-10 使用系数KA
原动机
载荷 状态
工作机器
发电机、均匀 蒸汽机、 运转的蒸汽机、 燃气轮机 燃气轮机
多缸 单缸 内燃机 内燃机
发电机、均匀传送的带式输送机
均匀 或板式输送机潘、存云螺教授旋研制输送机、轻
平稳
型升降机、包装机、通风机、均 匀密度材料搅拌机。
1.0
1.1
1.25 1.50
不均匀传送的带式输送机或板式
§10-7 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
圆周力Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动论上与运
一、轮齿上的作用力
动方向相同；径向力指向各自的轴心；轴向力的方向由螺旋方 向和轮齿工作面而定。
轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力 :
圆周力 Ft
2T1 d1
轴向力
Fa Ft tan 径向力
Fr
Ft tann cos
近似计算公式
L b cos b
εα ——端面重合度
ra1r1 rb1 O1
εαpbt
代入得
pcaKLnF bα cosb
KtF
cost cosb
βb b
pa
KFt
bα cost
载荷计系算方数法. 与直K齿轮＝相K同，A Kv
pbt
εαpbt
Kα Kβ
3
东华大学专用
作者： 孙志宏
载荷系数 K＝KA Kv Kα Kβ