机械设计8952120437(1)

原因： 根部受交变弯曲应力作用
根部应力集中、材料较脆 ➢过载折断 (静强度问题)
弯曲疲劳极限
原因： 脆性材料、突然过载或冲击
措施：增大齿根圆角半径、 提高齿面精度、正变位、 增大模数（主要方法）等
(二) 设计准则
失效形式
齿面间的接触疲劳点蚀 轮齿的弯曲疲劳折断
设计准则
齿面接触疲劳强度条件 轮齿弯曲疲劳强度条件
– 摩擦型带传动,过载保护
– 中心距大，传动距离远， 结构简单，成本低廉，装 拆方便
• 摩擦型带传动:
– 弹性滑动，传动比不能恒定 – 不宜用于高温、易燃等场合
• 外廓尺寸较大，结构不紧 凑
效率较低
注意事项
• 为便于调节轴间距离和初拉力，没有张紧轮的传动，要求 其中一根轴的轴承位置能在带长方向移动
允差应符合国标规定 • 在易燃易爆场合下工作，应选用抗静电性能的传动带 • 对长期使用的带传动为了延长带的寿命，应限制初拉力F0
本章小结
● 带传动的工作原理及特点
摩擦传动，结构简单，中心距大，平稳，吸振，适 合于高速级（转速高则转矩小，有利于带传动） ● 带传动受力分析、应力分析 F、Ff、F1、F2、F0之间的关系，欧拉公式的含义； 三种应力，变化规律，与带传动参数之关系
ⅠⅡⅢ
齿厚下偏差代号
齿厚上偏差代号 若三项精度相同，则记为： 8－FL
2. 计算载荷
计算载荷(考虑实际因素的载荷) 名义载荷(理论载荷)
载荷系数
① 原动机与工作机的工作特性 振动、冲击
② 齿轮制造误差、两基节不等 附加动载荷
③ 制造与安装误差，对于同时参 与啮合的两对轮齿 载荷分配不等
斜齿、 速度低、 精度高、 齿宽小、
机械设计8952120437(1)
2020/8/14
（一）概述 1、带传动的特点
传动功率一般 P≤80kW、 线速度v=5~25(40)m/s、 传动比2~4(10)
• 传动原理:
以张紧在至少两轮上带 作为中间挠性件，靠带 与轮接触面间产生摩擦 力来传递运动与动力
• 优点：
– 弹性，能缓冲、吸振，故 传动平稳、噪声小
为降低装配精度要求，取 b1 = b2 + (5~10) mm
1
不能全
2
齿啮合
1Biblioteka Baidu
保证全
2
齿啮合
b2 = b = ψd d1 齿宽应圆整
b1=b2
b1>b2
提高齿面接触疲劳强度的主要措施
减小接 触应力
增大许 用应力
● 增大齿轮直径 d 或中心距 a ； ● 适当增大齿宽 b ； ● 提高齿轮精度等级、降低齿面粗糙度值 ； ● 改用机械性能更好的齿轮材料； ● 改变热处理方法，提高齿面硬度。
• 传动的结构便于V带的安装与更换，应考虑带传动的防护 • 水平或接近水平的带传动，带的紧边在下，松边在上 • 平带传动与V带传动的小轮包角，应分别大于160度与120
度 • 当两带轮中心线与水平线的夹角大于60度时，其传递的动
力比水平状态递减 • 使用中更换V带时，新带的标准长度应与原设计一致 • 多根V带传动，为使各V带间的载荷分配均匀，V带的配组
齿根弯曲应力：
Fn=Ft /cosα
分子、分母 同除以 m 2
σF
弯矩：M = F1 ·hF = K FncosαF ·hF 抗弯剖面系数：W = b ·SF2/6（矩形截面 ）
模数 m 的大小对接触强度无直接影响 两齿轮的接触应力相等，σH1＝σH2
d1＝m z1
齿宽 b 的大小应适当， b 过大会引起偏载
为限制齿宽，令： 则 b =ψd d1
— 齿宽系数 根据具体情况选取
将 b =ψd d1 代入校核式，整理后得设计式：
（设计式）
因σH1 = σH2，而σHP1 ≠ σHP2 σHP 越小，强度越低， 应按强度低的齿轮设计，
1. 齿轮材料 金属材料
45钢 中碳合金钢 低碳合金钢 铸钢 铸铁
最常用，经济、货源充足 35SiMn、40MnB、40Cr等 20Cr、20CrMnTi等 ZG310-570、ZG340-640等 HT350、QT600-3等
非金属材料 塑料、夹布胶木等
选材时考虑：工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等 齿轮毛坯锻造 — 选可锻材料；铸造 — 选可铸材料
故，设计时应取σHP = min {σHP1, σHP2} 求出 d1 →选择 z1 →计算 m = d1/z1 →计算 a = m(z1+z2)/2 模数 m 应向大的方向靠标准值，且 m ≥ 1.5； 按标准模数反算 d1、d2，至少精确到小数点后两位； 中心距 a 应为整数，便于箱体座孔的加工测量， 若 a 不是整数，则将其圆整，并对齿轮进行变位。
对称布置
取小值
④ 齿轮非对称布置、轴的变形 原动机
载荷集中
电动机 多缸内燃机
均匀 1.0 ～ 1.2 1.2 ～ 1.6
工作机械的载荷特性 中等冲击
1.2 ～ 1.6 1.6 ～ 1.8
较大冲击 1.6 ～ 1.8 1.9 ～ 2.1
齿面接触疲劳强度条件
（校核式）
讨论
齿面接触疲劳强度主要取决于分度圆直径 d d 越大， σH 越小, 接触强度 越高 (Fn 减小;齿廓平直)
3、齿轮传动的精度等级
GB10095-1988将齿轮精度分为三个公差组： 第Ⅰ公差组 － 反映运动精度，即运动的准确性； 第Ⅱ公差组 － 反映工作平稳性精度； 第Ⅲ公差组 － 反映接触精度，影响载荷分布的均匀性。
每个公差组有12个精度等级，1级最高，12级最低。 常用6～9级。且三个公差组可取不同等级。 精度标注示例： 8－8－7－FL 按表选取精度等级
胶合、磨损、塑性变形等失效运用上述准则，并作相应考虑
具体工作条件下，如何运用上述准则
工作条件
软齿面 闭式传动 (硬度 ≤ 350HBS)
硬齿面 (硬度 > 350HBS)
设计准则 按齿面接触疲劳强度条件设计 按轮齿弯曲疲劳强度条件校核 按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 按齿面接触疲劳强度条件校核
开式传动
按轮齿弯曲疲劳强度条件设计
● 弹性滑动 产生的原因，不可避免，使传动比不恒定，与打滑 有本质区别
● 失效形式及设计准则 打滑、疲劳破坏；在保证不打滑的前提下使带具有 足够的疲劳寿命
二、齿轮传动的失效形式及
设计准则
Fn
(一) 失效形式
轮齿折断
➢疲劳折断
现象： 齿根处产生裂纹
扩展
断齿
全齿折断—常发生于齿宽较小的齿轮 局部折断—常发生于斜齿轮或齿宽较大的直齿轮