【正文】 ?? —— 縱向重合度 ??? ??? ????第九節(jié) 齒輪傳動(dòng)的失效形式和材料 一、齒輪傳動(dòng)的失效形式 （一）輪齒的折斷 齒根部分 類型 突然折斷：短期過載，沖擊載荷 疲勞折斷：重復(fù)彎曲 常見 表現(xiàn)形式 全齒折斷：齒寬較小 局部折斷：齒寬較大，載荷沿齒寬分布不均 （二）齒面疲勞點(diǎn)蝕 潤滑良好的閉式齒輪常見失效形式 ，多出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根表面處 點(diǎn)蝕 → 齒面失去正確的齒形 → 正確的嚙合被破壞 注意 :開式齒輪不會(huì)點(diǎn)蝕 （三）齒面的磨損 表面粗糙的硬齒與較軟的輪齒相嚙合時(shí)，軟齒表面被劃傷而磨損，或外界硬顆粒進(jìn)入也會(huì)引起磨損 . （四）齒面的膠合 嚴(yán)重的粘著磨損 原因 :1)高速重載傳動(dòng) → v滑動(dòng) ↑→ 高溫使油膜破裂 → 齒面間的粘焊現(xiàn)象 → 撕脫 → 溝痕 —熱粘著 2)低速重載 → 油膜不易形成 → 重載 冷焊粘著 齒輪的計(jì)算準(zhǔn)則由失效形式確定的 : 閉式傳動(dòng)齒輪 ——疲勞點(diǎn)蝕，彎曲疲勞折斷，膠合 開式傳動(dòng)齒輪 ——彎曲疲勞折斷和磨損 常用材料 :表 87。 ——接觸線長度 ??LFF n?——單位名義載荷 Fn——名義載荷 ?L?K ——接觸線總長度變化系數(shù)，斜齒輪嚙合線長度 是變化的 ?K ——載荷集中系數(shù)，載荷沿接觸線并不是均勻分 布的 vK——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，制造不正確，傳動(dòng)不平穩(wěn)， 引起附加動(dòng)載荷 （三）計(jì)算載荷 vnuc KKbKdTF .c o s..211 ??? ??????? ??c osc osbbLb????? ??? co sm i nbKLKL ???? ntn aFFc o sc o s ??討論： (1)載荷集中系數(shù) ?K （ 2）動(dòng)載荷系數(shù) KV 制造安裝誤差引起的 措施：注意齒輪安裝在軸上的位置； 提高軸及支承剛度； 提高制造和安裝精度。 2．驗(yàn)算時(shí)應(yīng)按大小齒輪分別計(jì)算 2211 ][,][ FFFF ???? ??3．開式齒輪失效形式是磨損，按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算， 為補(bǔ)償輪齒磨損，將求得的模數(shù)增大 10%。 2．蝸桿頭數(shù) Z1 蝸輪齒數(shù) Z2 Z1 ＝ 1～ 6 Z2 ＝ 27～ 80 ３ . 導(dǎo)程角 ?? d 1pz1pmqmzd ?? ?t a n 111111t a ndmzdmz ??????mdq 1?直徑系數(shù) 表 814 4. 蝸桿的分度圓直徑 d1和直徑系數(shù) q 蝸桿加工 蝸輪加工 二、圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸 表 816 ? ? ? ?122121211*22t a nzziczzmzqmamzmqzmd??????????????v 1v sv 2v 2P? 1? 2d 2d122??mz 11??mz?四、蝸桿傳動(dòng)的失效形式和材料的選擇 （一）失效形式：齒面膠合、磨損、疲勞點(diǎn)蝕、輪齒折斷 失效主要發(fā)生在 蝸輪 上 （二）材料選擇 要求：良好的減摩、耐磨、易于跑合、抗膠合、有足夠強(qiáng)度 蝸桿：碳素鋼、合金鋼 蝸輪 ： 鋁鐵青銅 鑄鐵，球墨鑄鐵 ——VS2m/s 計(jì)算準(zhǔn)則：閉式蝸桿傳動(dòng) —按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 Ft— 主反 Fr— 指向各自輪心 Fa1— 蝸桿左右手螺旋定則 軸向力 徑向力 圓周力 蝸輪轉(zhuǎn)向的判別 ： Fa1的反向即為蝸輪的角速度 ω 2方向 判定蝸輪轉(zhuǎn)向 例 1 判定蝸輪轉(zhuǎn)向 例 2 力的方向 : 其余 : 作用力與反作用力 五、蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 （一）蝸桿傳動(dòng)的載荷計(jì)算 1．輪齒的受力分析 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 21112at FdTF ??12222at FdTF ???tgFFF trr 221 ??nanFF?? co sco s1??iTT 12 ? 圓柱蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 已知 n1及斜齒輪旋向 ,求使蝸輪軸上軸向力相互抵消時(shí) Ⅱ 軸轉(zhuǎn)向 ,繪出其嚙合點(diǎn)的受力圖 ,試標(biāo)出各軸轉(zhuǎn)向及各傳動(dòng)所受的力 ,蝸輪 ,蝸桿的旋向 2．計(jì)算載荷 主平面內(nèi) → 蝸輪、蝸桿相當(dāng)于齒輪齒條嚙合 單位計(jì)算載荷： vVnucKKddTKKLFF. .212m i n?????（二）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 類似于斜齒輪 驗(yàn)算公式 ][c o s2212HvEH ddKKTz ??? ? ??設(shè)計(jì)公式 22212][c o ?????????HEzzTdm??蝸輪輪齒彎曲強(qiáng)度較弱 → 斜齒圓柱齒輪 驗(yàn)算公式 : ][2122FVFF zdmKKTYY ?? ?? ?? YF——蝸輪齒形系數(shù)，按 ?32c o szzv ?取 設(shè)計(jì)公式 : ][2212FVF zKKTYYdm????（三）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 第十三節(jié) 輪 系 輪系 ——用一系列齒輪組成齒輪傳動(dòng)鏈，將運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)矩從 主動(dòng)軸傳遞到從動(dòng)軸 一、輪系的用途和分類 （一）輪系的用途 1．可獲得較大的傳動(dòng)比，并使結(jié)構(gòu)緊湊 另一例 2．可作相距較遠(yuǎn)兩軸之間的傳動(dòng) 獲得多種傳動(dòng)比的傳動(dòng) 1111變速傳動(dòng) .avi 獲得分路傳動(dòng)比的傳動(dòng) 1110實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng) 可改變從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向 1112換向機(jī)構(gòu) 5．可將兩個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)動(dòng)合成為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，或一個(gè)分解為多個(gè)。 4． f(z)由定軸輪系的方法求得， f(z)的正負(fù)號反映轉(zhuǎn)化輪系中 A,B輪間轉(zhuǎn)向關(guān)系 5．周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比正負(fù)由計(jì)算求得，不需判斷 )( zfiHBHAHAB ????????例題 84 已知：分度機(jī)構(gòu)示數(shù)裝置 a—固定指標(biāo) b—粗標(biāo)尺 c—精標(biāo)尺 z1=60， z2=z3=20， z4=59 求：粗標(biāo)尺與精標(biāo)尺的傳動(dòng)比 ibc=? 解： 601 206059201 )1(1 131422141???????????zzzziiHH若兩標(biāo)尺的圓周分作 360176。 三、幾種常用的行星齒輪傳動(dòng)簡介（略） （一）漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng) 1．構(gòu)造和傳動(dòng)比 行星輪 內(nèi)齒輪 系桿 H、等角速比機(jī)構(gòu) （雙萬向聯(lián)軸 器）、 輸出軸 V 齒數(shù)相差很少（一般為 1～ 4） → 少齒差，一個(gè)中心輪 2 圖 8－ 67 12112121111111zzzzziiiiHHHHV?????????上式表明：當(dāng) z2z1很小時(shí)， iHV很大（ z2z1=1， iHV=z1） 1）雙萬向聯(lián)軸器， 2）孔銷式輸出機(jī)構(gòu) 輸出機(jī)構(gòu)類型： 輸出機(jī)構(gòu)作用：保證輸出軸隨著行星輪同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)。 應(yīng)用：食品工業(yè)，輕化工業(yè)，起重運(yùn)輸， 儀器制造 （二）擺線針輪傳動(dòng) 1．構(gòu)造和傳動(dòng)比 行星輪 1，內(nèi)齒輪 2， 系桿 H及孔銷式輸出 機(jī)構(gòu) 構(gòu)造 : 圖 8－ 69 擺線輪（外），針輪（內(nèi)） 擺線齒廓的形成：圖 8－ 70 圖 8－ 70 齒廓的曲線半徑 ↑ ，輪齒強(qiáng)度 ↑ ， 改善孔銷式輸出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)條件。 第十四節(jié) 齒輪傳動(dòng)精度 一、齒輪傳動(dòng)的使用要求 1．傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性 要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，齒輪的最大轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)限制在一定范圍內(nèi)。 引起的齒廓誤差類型： 齒廓軸向誤差 ——由于刀具沿齒坯軸向走刀產(chǎn)生的誤差 圖 b—輪坯安裝偏心 e1產(chǎn)生的齒輪誤差 Δt 1 圖 c—分度蝸輪 e2產(chǎn)生的 Δt 2 長周期誤差，影響傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 圖 d——由分度蝸桿的幾何偏心 e3引起的誤差 Δt 3 圖 e——由滾刀的幾何偏心 e4引起的 Δt 4 短周期誤差，影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性 圖 f——以上四種偏心綜合作用所形成的 建立漸開線圓柱齒輪公差標(biāo)準(zhǔn) （二）齒輪精度的評定指標(biāo) 漸開線圓柱齒輪精度 GB1009588 國標(biāo) 平行軸漸開線圓柱齒輪 —ISO精度制 ISO1928—1975 國際標(biāo)準(zhǔn) 齒輪精度規(guī)范分為 第 Ⅰ 公差組 ——運(yùn)動(dòng)精度規(guī)范 第 Ⅱ 公差組 ——傳動(dòng)平穩(wěn)性精度規(guī)范 第 Ⅲ 公差組 ——接觸精度規(guī)范（影響 載荷分布均勻性） 側(cè)隙規(guī)范 按 GB1009588 齒輪精度等級分： 1 12 高 低 其中： 1～ 2 3～ 5 6～ 8 9～ 12 現(xiàn)加工困難 未來發(fā)展 高精度 中精度 低精度 精度等級選取參照表 822，第 Ⅱ 公差組精度等級 ——其選 定通常以齒輪圓周速度為依據(jù)，表 823 三個(gè)公差組可選用相同的精度等級，也可選用不同的精度 等級，但一般不超過兩個(gè)等級。 例： F L——齒厚極限偏差組合 ② 或根據(jù)傳動(dòng)的要求 → 選取最小側(cè)隙 jnmin（表 826） → 計(jì)算應(yīng)選取的齒厚（或公法線平均長度）極限偏差的數(shù)值（表 827） → 圓整，確定代號（圖 876） 4．圖樣標(biāo)注 1） 7 F L GB1009588 7——第 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 公差組的精度等級（相同） F——齒厚上偏差 L——齒厚下偏差 2） 766 G M 1009588 7——第 Ⅰ 組公差組的精度等級 6——第 Ⅱ 組公差組的精度等級 6——第 Ⅲ 組公差組的精度等級 G——齒厚上偏差 M——齒厚下偏差 三、轉(zhuǎn)角誤差的估算 影響齒輪運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性因素： 1）齒輪本身的誤差 2）傳動(dòng)鏈中其它零、部件的加工誤差 3）裝配誤差 （一）齒輪本身的誤差 dF i?? 21??d ——齒輪的分度圓直徑 Fi‘——切向綜合誤差的公差 （二）齒輪與軸的聯(lián)接所產(chǎn)生的偏心 e ??? c o s42 de??被測齒輪與測量齒輪單面嚙合檢驗(yàn)時(shí)，被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，齒輪分度圓上實(shí)際圓周位移與理論位移的最大差值。 見下例 圖 8－ 78 第一方案 ——不好 第二方案 ——好。??????i??????32???? ——第二級齒輪空回誤差角 可看出：最后一級空回誤差影響很大，提高最后一級精度 對減小空回誤差有利，各級傳動(dòng)比應(yīng)先小后大 三、消除或減小空回的方法 精密齒輪鏈或小功率隨動(dòng)系統(tǒng)中 ——對空回要求很嚴(yán)格 減小空回 ——從結(jié)構(gòu)方面采用措施（即用一般精度的齒輪而達(dá)到高質(zhì)量的傳動(dòng)要求） （一）利用彈簧力 （二）固定雙片齒輪 （三）利用接觸游絲 百分表 ——利用接觸游絲所產(chǎn)生的反力矩，迫使各級齒輪 傳動(dòng)時(shí)總在固定面嚙合。 比較以下兩種傳動(dòng)比分配方案： iAB=2 iCD=3，各對齒輪 轉(zhuǎn)角誤差相等 Δφ AB=Δφ CD ?? ??? ???? ??? ???? ??? ??ABCDCDABABCDCDCDABCDACDBCDCDADiiiiiii??????????????????????????????????????????????1)(?? ??? ??? ?? ??? ?? ??CDABABCDCDABABABABCDCABDABABCBiiiiiii???????????????????