汽车机械基础第15章2

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•Fnc=KFn
•式中,K为载荷系数
•载荷系数K
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•2. 直齿圆柱齿轮的强度计算
•(1)齿面接触疲劳强度计算
•强度校核公式为:
•H=671
≤[H ]
•设计公式为
•d1≥
•对于钢对灰铸铁或灰铸铁 •对灰铸铁的传动,要将式中 •的系数671分别乘以0.85或 •0.76。
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•15.3.2 圆锥齿轮传动特点简介
• 圆锥齿轮是用来传递两轴相交的旋转运动,在汽 车的驱动桥中常用圆锥齿轮将动力旋转平面改变90°, 使其与驱动轮转动方向一致。
• 1. 直齿圆锥齿轮传动 • 正确啮合条件是两齿轮 大端的模数和压力角分别相
等,即:m1 = m2
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•(a)
•仿形法切齿
•(b)
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•(2)展成法 •展成法是目前齿轮加工 中最常用均一种方法。用 展成法加工齿轮,常用的 刀具有:齿轮形加工刀具; 齿条型加工刀具,共两大 类。
•齿轮插刀加工齿轮
•齿条插刀加工齿轮
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•齿轮滚刀加工齿轮
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作中轴向力过大,
使轴承容易损坏;
β角太小不能发挥 •齿顶圆直径
斜齿轮的优点。
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•3. 斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件和重合度 •(1)正确啮合条件 •一对标准的斜齿圆柱齿轮正确啮合条件是:
•mn1=mn2=m
an1=an2=20°
• β1=-β2
•(2)重合度
• ε = ε t+ εβ •式中 ε t—端面重合度; •εβ—轴端面重合度。 •其中,εβ= tanβ
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•15.2. 8 齿轮传动精度等级的选择
•齿轮常用精度等级及应用范围
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•15.2. 9 直齿圆柱齿轮受力分析与强度计算
•1. 直齿圆柱齿轮的受力分析 •(1) 受力分析
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•(a)
•(b)
•(c)
•直齿圆柱齿轮的受力分析
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•(2)选择精度等级 •运输机为一般机械,速度不高,故选择8级精度。 •(3)按齿面接触疲劳强度设计 •软齿面闭式传动主要的失效形式为齿面点蚀。根据 齿面接触疲劳强度公式确定尺寸:
•d1≥
•式中 K—载荷系数,按表选K=1.2;
•T—转矩,按前公式得T=33159.7N·mm;
•齿面磨损
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•齿面胶合
•塑性变形
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•15.2. 7 齿轮材料选择
• 对齿轮材料性能总的要求为齿面硬、齿心韧,同 时应具有良好的加工和热处理的工艺性。
• 齿轮一般应选用具有良好力学性能的中碳结构钢 和中碳合金结构钢;承受较大冲击载荷 的齿轮,可 选用合金渗碳钢;一些低速或中速低应力、低冲击载 荷条件下工作的齿轮,可选用铸钢、灰铸铁或球墨铸 铁;一些受力不大或在无润滑条件下工作的齿轮,可 选用有色金属和非金属材料。
•正确啮合
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•斜齿圆柱齿轮的重合度
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• 4. 斜齿圆柱齿轮的当量齿数
• 法向截面n—n截斜齿轮的 分度圆柱为一椭圆,椭圆C点 处齿槽两侧渐开线齿形与标准 刀具外廓形状相同。当量齿轮 是一个假想的直齿圆柱齿轮, 其端面齿形与斜齿轮法面齿形 相当。 •当量齿轮的齿数为:
•3)校核计算:
bb1=
YFS1=
×4.30=80.35 Mpa
bb2=bb1 =80.35×
=73.99 Mpa
•计算应力小于许用应力,所以齿轮弯曲强度足够。 • (6)结构设计与工作图 •略:
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•15.3 其它齿轮传动简介
•15.3.1 斜齿圆柱齿轮传动简介
•[H]— 许 用 接 触 应 力 , 查 表 [H1] =610MPa , [H2]=500MPa;
•Ψd—齿宽系数,由前表取Ψd=1.1;
•u—齿数比,u=i=4.6。
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•代入后计算小齿轮分度圆直径d1
•d1≥
=42.96 mm
•(4)计算圆周速度v
•v =


Fnl=
=
=- Fn2
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•(2)计算载荷
• Ft、Fr、Fn均是作用在轮齿上的名义载荷。在实 际传动中受到很多因素的影响,如原动机和工作机的 工作特性;轴与联轴器系统在运动中所产生的附加动 载荷;齿轮受载后,由于轴的弯曲变形,使作用在齿 面上的载荷沿接触线分布不均等。所以进行齿轮的强 度计算时,应按计算载荷进行。计算载荷按下式确定:
• 由上述可知,标准齿轮避免根切的措施是使齿轮 齿数大于或等于最少齿数。
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•3.变位及变位齿轮
• 对于齿数少于zmin的齿轮,为了避免切齿干涉, 可以采用将刀具移离齿坯,使刀具顶线低于极限啮 合点N1的办法采切齿。这种通过改变刀具与齿坯相 对位置的切齿方法称为变位。变位除了可防止齿轮 根切外,还可以凑齿轮的中心距、改善齿轮的强度 及实现齿轮的修复等。齿轮变位后,其主要参数没 有变(z、m、a),只是某些几何尺寸改变了。变 位齿轮的设计计算请参考有关设计手册。
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•6. 螺旋圆柱齿轮传动特点
• 螺旋圆柱齿轮(螺旋β=45°的斜齿圆柱齿轮)传 动是用来传递空间两交叉轴间的运动和转矩。

•发动机中的螺旋齿轮
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• 螺旋圆柱齿轮传动的特点是:两个齿轮的发生 面相交,齿廓间为点接触。受载后,齿廓接触部分 便形成一小块面积接触,由于接触面小,接触应力 大,易于磨损,所以不能传递大功率;螺旋圆柱齿 轮齿廓间沿高度方向有相对滑动,在齿廓公切线方 向也有相对滑动,所以齿廓磨损更快,传动效率低; 中心距稍有改变,对传动质量影响很大,引起振动 和噪声;改变两轮的螺旋角的大小和方向,会使从 动轮转向改变;传动比与齿轮分度圆和螺旋有关; 传动中轴向力大。
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2020/11/23
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•15.2. 5 渐开线齿轮的切齿原理与根切现象
•1.渐开线齿轮的切齿原理 •(1)仿形法 •这种方法的特点是所采用的成形刀具,在其轴向剖 面 ••有内盘,状刀铣刃刀的形状和被切齿轮齿槽的形状相同。常用 和的指状铣刀。
•(2)模数m
•对于传递动力的齿轮,应保证m≥2,mm并按标准 圆整。
•(3)齿宽系数Ψd •选取Ψd。b =Ψdd1算得的齿宽加以圆整作为b2,为
防止两轮因装配后轴向错位减少啮合宽度,小齿轮齿
宽应在b2的基础上增大,即b1= b2+(5~10)mm。 •(4)齿数比u
•u值不宜过大,通常u<7。当u>7时可采用多级传动。
•(5)校核弯曲疲劳强度
•1) 齿 形 系 数 YFS 。 YFS 由 前 表 查 得 , YFS1=4.30 , YFS2=3.960 •2) 弯 曲 疲 劳 许 用 应 力 [bb] 。 查 表 , 得 [bb1]=301MPa,[bb2]=280 MPa。
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• 1. 斜齿圆柱齿轮传动特点 •传动平稳,承载能力高。
•直齿轮的齿面形成与接触线
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•斜齿轮的齿面形成与接触线
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•2. 标准斜齿圆柱齿轮传动的几何尺寸
• 一对斜齿轮轮
•标准斜齿圆柱齿轮传动尺寸计算公式
齿的螺旋角一般
控制在β=8°~20°,
常用β=8°~15°之
间,β角太大,工
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•17.2.10 应用举例
•例17.1 某带式输送机单级圆柱齿轮减速器圆柱齿轮
传 动 。 已 知 i=4.6 , n1=1440 r/min , 传 递 功 率
P=5kW,单班制工作,单向运转,载荷平稳。试设 计该齿轮传动。
•解:
•(1)选择材料及热处理
•该传动是闭式齿轮传动,属于转速不高、载荷不大, 要求一般的小型传动,为了简化制造,降低成本,可 采用软齿面钢制齿轮,查表,选择小齿轮材料为45 钢,调质处理,硬度为260HBS;大齿轮材料也为45 钢,正火处理,硬度为215HBS。
• 3. 螺旋圆锥齿 轮的旋向
•分为左螺旋和右 螺旋圆锥齿轮, 从锥顶向齿轮看 时,轮齿由小端
•到大端逆时针方向倾斜为左螺纹;反之为右螺纹。 一对相啮合的圆弧齿圆锥齿轮,它们的螺旋角大小应 相等,旋向应相反。
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•15.3.3 双曲面齿轮传动的特点
•1. 双曲面齿轮的特征 •双曲面齿轮是在交叉的两 •轴上相啮合的圆锥状的齿 •轮。
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•2. 双曲面小齿轮的偏移距 •在双曲面齿轮传动中,小 •齿轮偏移距E是一项重要 •参数。
•2.根切现象与不发生根切的最少齿数zmin
•(1)根切现象
• 轮齿根部的渐开线齿廓被刀具切去一部分,这种 现象称为切齿干涉,又称根切,如图所示。
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•根切现象 •轮齿根切及其原理
•基圆大小的影 响
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•(2)最少齿数zmin
• 不根切条件:
•z≥
•zmin为标准齿轮不发生根切的最少齿数。 •对于正常齿zmin=17,允许少量根切时zmin=14; •对于短齿zmin=14。
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•3)分度圆直径。d1= m z1=2×22=44 mm;

d2= m z2=2×101=202 mm。
•4)中心距。a =( z1+ z2) =(22+101)=123 mm。
•5)齿宽。b=Ψdd1= 1.1×44=48 mm,取b2=48mm, b1=b2+5=53 mm。
=
=3.24 m/s
•因v<6m/s,取8级精度合适。
•(5)确定主要参数,计算主要几何尺寸
•1)齿数。取z1=22,则z2= z1u=22×4.6=101
•2)模数。m = =
=1.953 mm
•取 标 准 模 数 , m=2mm 。 实 际 传 动 比 i=4.59 , △i=≈0.2%,传动比误差小于允许范围±5%。
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•15.2. 6 齿轮传动的失效形式
• 齿轮在传动过程中,常见失效形式有轮齿折断、 齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合及塑性变形等五种形 式。 •(1)轮齿折断 •(2)齿面点蚀
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•轮齿折 断
•齿面点蚀
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•(3)磨损 •(4)胶合 •(5)齿面塑性变形
•斜齿齿轮的当量齿轮
•zv=
•标准斜齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为:

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zmin = zvcos3β
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•5. 斜齿与直齿圆柱齿轮传动的比较 •(1)重合度大,啮合性能好。 •(2)承载能力高 •(3)不发生根切的最少齿数比直齿轮的少。 •(4)对制造误差的敏感性小。 •(5)可以凑配中心距。
a1 = a2 •背锥展开为一个不完整的齿轮,若将它补足为一个
完整的齿轮,就成了圆锥齿轮的“当量圆柱齿轮”。
它的齿形就是该直齿圆锥齿轮的齿形。当量齿轮的
齿数zv为: zv=
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•2. 螺旋圆锥齿轮传动特点
• 重叠系数大,传动平稳,承载能力高的缺点,现 代汽车的主减速器广泛采用螺旋圆锥齿轮传动。
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•一般主动轮1传递的功率P1(kW)及转速n1(r/ min ) 通 常 是 已 知 的 , 为 此 , 主 动 轮 上 的 转 矩 T1 (N·mm)可由下式求得:
•T1=9.55×106× (N·mm)
•Ft、Fr和Fn分别为
•Ft1=
=- Ft2 (N)

Frl=Ftltana=Fr2
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•(2)齿轮弯曲疲劳强度计算
•wenku.baidu.com根弯曲疲劳强度计算公式为:
bb1=YFS
≤[bb1]
•轮齿弯曲应力分析
bb2=bb1 ≤[bb2]
•设计公式为
•m≥

•齿形系数YFS
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•3. 渐开线直齿圆柱齿轮传动的参数选择
•(1)齿数z
•一般取z1=20~40。但应z1≥17。
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•齿面的接触应力 •圆柱齿轮齿宽系数Ψd
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•2. 直齿圆柱齿轮的强度计算
•(1)齿面接触疲劳强度计算
•强度校核公式为:
•H=671
≤[H ]
•设计公式为
•d1≥
•对于钢对灰铸铁或灰铸铁 •对灰铸铁的传动,要将式中 •的系数671分别乘以0.85或 •0.76。
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