第10讲供给侧改革改什么怎么改课件.pptx
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1、10-1 概述10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则10-3 齿轮的材料、热处理及结构10-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算第十章 齿轮传动10-6 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算10-7 直齿圆锥齿轮传动的强度计算10-8 齿轮传动的润滑10-1 概述 10-1 概述 优点: 缺点: 制造、安装精度要求高;不宜用于远距离传动。一.特点传动比准确(瞬时传动比为常数);传动效率高;适用范围广;可传递空间任意两轴间的运动和动力;结构紧凑,工作可靠,寿命长。10-1(类型、基本要求)10-1 概述 二.类型 开式传动齿轮是外露的,易于落入灰尘,不能保 证良好润
2、滑,易磨损,宜用于低速传动。 闭式传动齿轮装在密封的箱体内,能保证良好的 润滑,应用广。 半开式传动有简易的防尘罩。三.基本要求传动平稳、准确瞬时传动比为常数,连续传动;有足够的强度涉及齿轮材料、载荷、尺寸等。10-2(一.工作情况分析)节点P单齿啮合区双齿啮合区高点(上界点)低点(下界点)10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则 10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则一.工作情况分析1.齿折断体失效原因:齿根弯曲强度不足。裂纹始于齿根受拉侧。10-2(二.失效形式,折断)10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则 二.失效形式疲劳折断过载折断10-2(折断)10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则
3、全齿折断齿宽小的直齿轮局部折断齿宽大的直齿轮或斜齿轮措施:(1)改变材料及热处理,提高弯曲强度; (2)减小齿根应力集中( r, Ra,强化处理); (3)提高轮芯韧性; (4)减小偏载,增大轴及支承刚度。10-2(磨损、点蚀)10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则 2.齿面磨损(磨粒磨损)面失效 原因 原因:齿面在反复接触应力作用下,产生疲劳裂纹,随着应力循环次数增加,疲劳裂纹扩展,进而脱落,形成小坑,零件表面出现麻点。是开式传动的主要失效形式。措施:(1)提高齿面硬度; (2)将开式改为闭式; (3)经常换油。3.齿面点蚀原因:(1)受力大、综合曲率半径较小;(2)相对滑动速度低,不易形成
4、润滑油膜。10-2(点蚀)10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则 点蚀发生在节线附近靠齿根面上。点蚀是闭式传动的主要失效形式,开式传动没有点蚀现象。措施:(1)提高齿面硬度,降低表面粗糙度; (2)增大综合曲率半径(加大齿轮直径等); (3)注意润滑油的粘度。4.齿面胶合10-2(胶合)10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则 原因 胶合易发生在齿顶与齿根处。措施:(1)减小相对滑动速度; (2)合理选择齿轮副材料; (3)用抗胶合润滑油; (4)减小表面粗糙度。 原因10-2(齿面塑变)10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则 5.齿面塑变主动轮从动轮措施:(1)提高齿面硬度; (2)提高润滑油
5、粘度等。10-2(三.设计准则)10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则 2.开式传动三.设计准则软齿面(HBS350)齿折断按齿面接触疲劳强度设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。硬齿面( HBS350)齿折断按齿根弯曲疲劳强度设计,再校核齿面接触疲劳强度。齿折断只进行弯曲疲劳强度设计,考虑磨损,将模数加大1020%。齿面点蚀齿面接触疲劳强度;齿折断齿根弯曲疲劳强度。1.闭式传动点蚀胶合(不完善)点蚀胶合(不完善)磨粒磨损(不完善)10-3(一.齿轮的材料)10-3 齿轮的材料、热处理及结构 10-3 齿轮的材料、热处理及结构钢锻钢45、40Cr、20CrMnTi铸钢ZG230-450、ZG270-5
6、00常用用于大尺寸齿轮铸铁HT200、QT500-5 用于低速、轻载、不重要等非金属尼龙、塑料用于高速、轻载、低噪声一.材料 要求: (1)齿面硬,轮芯韧; (2)易加工,热处理变形小。 常用材料:10-3(二.热处理)10-3 齿轮的材料、热处理及结构 二.热处理1.软齿面(HBS350)调质HBS220350正火HBS160210 特点:制造简单、经济,但齿面强度低。 应用:用于一般机械中,小批量生产,对传动尺寸 没有严格限制时。2.硬齿面(HBS350)H承载能力 , 耐磨性传动尺寸 , 重量 特点:齿面硬注意:为了减小胶合的危险,软齿面配对齿轮要有硬度 差:HBS1=HBS2+(305
7、0)。10-3(二.热处理)10-3 齿轮的材料、热处理及结构 应用:用于高速、重载及精密机械。(1)整体淬火(中碳钢、中碳合金钢) 齿面硬,轮芯脆,齿变形大;不能承受冲击载 荷,齿要磨。(2)表面淬火(中碳钢、中碳合金钢) 齿面硬,轮芯韧,齿变形不大;能承受一定冲 击载荷,齿可不磨。(3)渗碳淬火(低碳钢、低碳合金钢) 齿面特硬,轮芯韧,齿变形大;能承受大的冲 击载荷,齿要磨。(4)化学热处理(氮化、氰化) 齿面特硬,但硬化层薄,轮芯韧,齿变形小; 不耐冲击载荷,用于难磨削的齿轮。 10-3(三.齿轮结构)10-3 齿轮的材料、热处理及结构 三.齿轮结构 齿轮轴 实心式齿轮10-3(齿轮结构
8、2)10-3 齿轮的材料、热处理及结构 腹板式齿轮 轮辐式齿轮10-4(一.受力分析)10-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 10-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷一.受力分析 已知:P1,n1,齿轮的几何尺寸。 求:齿轮的受力?(大小、方向、作用点) 假设:(1)以节点进行分析,不计摩擦力。(2)以集中载荷代替分布载荷,力 集中作用在齿宽中点。10-4(受力分析)Fn2Ft2Fr2Fr1Ft1Fn1O1d1T1 O210-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 111 tdT2F 1nFtanFF1t1r222tdT2F 2rF1161nP1055. 9T注意:2n1b11
9、11t1nFdT2cosdT2cosFF 方向主反从同tFrF永朝轮心10-4(二.计算载荷)10-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 二.计算载荷 式中:载荷系数KKKKKVA1.KA使用系数(外部因素) 考虑原动机、工作机特性及联轴器缓冲性能等外部因素引起的动载荷。2. KV动载系数(内部因素) 考虑轮齿制造误差及啮合时弹性变形而部因素引起的内部附加动载荷。nncFKF 理论上:正确啮合条件2b1bpp2b1bpp12rri 定值瞬定值瞬i附加动载荷 实际上:10-4(pb1pb2)10-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 当pb1pb2)10-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及
10、计算载荷 当pb1pb2时:前一对齿推迟退出啮合节点移至P1212rrrri瞬3.K齿间载荷分配系数 考虑同时啮合的各对齿之间载荷分配不均的影响。10-4(k、K)10-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 措施:(1)提高制造精度; (2)齿顶修缘,以减小pb。4.K齿向载荷分布系数 考虑沿齿宽方向载荷分布不均的影响。措施:(1)提高制造、安装精度;(2)提高轴的刚度;(3)合理布置齿轮;(4)用鼓形齿。10-5(直齿轮强度计算,一.接触强度)10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算一.齿面接触疲劳强度计算 强度条件:HmaxH1.求 的基本公式赫兹公式
11、maxHBFZ)E1E1(B)11(FE22212121Hmax10-5(接触强度)cosdKT2FKFF11nnc节点P单齿啮合区双齿啮合区高点(上界点)低点(下界点)10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 2.利用赫兹公式求齿轮的接触应力齿轮的Hmax 在哪?理论计算点:小齿轮单齿啮合区低点实际计算点(简化计算点):节点 2Z/bB齿宽b?1sin2dPN111sin2dPN222sindddd2111211221 O2O1N1N2Pu1usind2110-5(接触强度)小大小大ddZZu10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 齿数比主从从主ddnni传动比 注意:减速ui u1i 增速故,节
12、点处接触应力:ZZu1usind2cosbdKT2E111HZZZu1ubdKT2EH211 节点区域系数ZH考虑节点处齿廓曲率对接触应力的影响。=20o 时,ZH=2.510-5(接触强度)10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 3.求HHlimHHNHSK4.接触疲劳强度计算HEH211HZZZu1ubdKT2校核式令:d1db齿宽系数,P206/表10-72HEHd131ZZZu1uKT2d设计式10-5(注意点)10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 注意:(1)2H1H 2H1H大、小齿轮接触强度不同(2)公式中以T1代入,1HT(3)影响 的几何因素H(4)设计式中:2H1HH,min
13、二.齿根弯曲疲劳强度计算强度条件:FmaxF1.求maxFd1(d2或a;与m、Z单项无关)b? 2H1H10-5(弯曲强度)s3030FncSinhFncCosFnc10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 (1)把齿看成宽度为b的悬臂梁;(2)假设全部载荷作用于齿顶, 且仅由一对齿承担载荷; 理论计算点:单齿啮合区高点 实际计算点:齿顶(3)危险截面用30o切线法确定。将Fnc延长至中线cosFncsinFncFC忽略 、 的影响C6bshcosFWM2ncF式中cosdKT2KFF11nncmh ms 10-5(齿形系数)6bshcosFWM2ncF10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 co
14、smscos)mh(6mbdKT2211Fa11YmbdKT2齿形系数 齿形系数 ,物理意义力作用在齿顶时,齿的几何形状对弯曲应力的影响。cosmscos)mh(6Y2Fa与 、 有关,而与m无关FaY2ms)mh(FaY与齿的大小无关,只与齿的形状(随齿数和变位系数而异)有关。FaY 对于标准齿轮, 只与齿数Z有关。P200/图10-17(改) 修正F,引入 应力校正系数,考虑c、及齿根圆角应力集中的影响。 10-5(弯曲强度)FaY10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 SaYFaYZZSaY故,齿根弯曲应力:YYYmbdKT2SaFa11F2.求FFlimFFNFSK注意:对称循环极限应力
15、仅为脉动循环极限应力的70%。0limF1limF7 . 010-5(注意点)10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 3.强度条件FSaFa11FYYYmbdKT2校核式又: ,1ddb11ZmdFSaFa21d13YYZYKT2m设计式 注意:(1)?2F1F2F1F ?2F1F 2F1F大、小齿轮弯曲强度不同(2)公式中以T1代入,1FT(3)影响 的几何因素: 、 、FZ10-5(三.主要参数选择)10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算(4)设计式中2F2Sa2Fa1F1Sa1FaFSaFaYY,YYmaxYY(5)传递动力的齿轮 m1.52mm三.主要参数选择1. 和1Z 若d1已按接触疲
16、劳强度确定,1Z抗弯曲疲劳强度齿高h 材料 、切削量 、滑动率重合度传动平稳 闭式软齿面:主要取决于接触强度, 宜取多, =2040硬齿面或开式:主要取决于弯曲强度,宜取少, =1720 1Z1Z1Z1Z取 ,2. 和10-5(齿宽系数)d10-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 1ddbd承载能力偏载 齿宽系数见P206/表10-7 考虑制造和安装误差, bb2mm105bb2121bb 21bb 齿宽系数?d11db12db21db22db若若10-6(斜齿轮受力分析)10-6 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 10-6 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算一.受力分析1 tF1rF222tdT2F 2rF2
17、n1t1nFcoscosFF1aF2aF注意: , cosmZd11on2011dT21nFtancosF1 ttanF1tFaFtFnFr10-6(例1)10-6 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 方向1 tF1rF主反从同永朝轮心 四要素:主(从)动轮、 方向、转向、旋向 例:1.1aF主动轮aF求:旋向aF主动轮用左、右手定则34主动轮121n2tF10-6(例2、3)10-6 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 2.求:轮2的旋向并标出两轮所受三个分力的方向。 注意:力应标在啮合区。从动轮2主动轮11 tF1aF2rF2aF21n求:轮3的旋向,以使轴受轴向力较小。2aF1aF3aF2 2 23.作
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