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1、第26讲,齿轮结构与润滑方式,11.14 齿轮结构设计,前面我们介绍的齿轮设计只是轮齿部分，但作为一个完整的齿轮，除了轮齿以外还必须有轮缘、轮辐及轮毂等部分，才能完成传递功率或运动的任务。轮缘、轮辐和轮毂部分设计不当，轮齿也会在这些部位出现破坏，例如轮缘开裂、轮辐折断、轮毂破坏等。同时，轮缘的刚性还会影响轮齿在工作时的刚性以及加工齿时的整体刚性，从而影响轮齿上载荷的分布以及动载荷的大小。对于中等模数的传动齿轮，这几个部分一般是参考毛坯制造方法、根据经验关系来设计的。,1）锻造齿轮,对于齿轮齿顶圆直径小于500mm的齿轮，一般采用锻造毛坯，并根据齿轮直径的大小常采用以下几种结构形式。（1）齿轮轴
2、,图1,当齿轮的齿根直径与轴径很接近时，如图2，可以将齿轮与轴作成一体的，称为齿轮轴。齿轮与轴的材料相同，可能挥造成材料的浪费和增加加工工艺的难度。,图2,（2）实体式齿轮 齿顶圆直径小于160mm（当轮缘内径D与轮毂外径相差不大时，而轮毂长度要大于等于1.6倍的轴径尺寸）时可以采用这种实体式结构，如图。齿根与键槽顶部距离e不能过小。如果e尺寸无法保证，就要采用齿轮轴结构，即把齿轮与轴作为一体。,图 3,（3）腹板式结构 当直径大于160mm时，为了减轻重量，节约材料，同时由于不易锻出辐条，常采用腹板式结构。对于腹板式结构，当直径接近500mm时，可以在腹板上开出减轻孔，一般也不设加强筋，而是
3、将腹板作的厚一些。此时，轮毂长度一般不应小于齿轮宽度，可以略大，也可以对称，也可以偏向一侧。,图 4,2）铸造齿轮 而当直径大于500mm或随直径小于500mm但形状复杂，不便于锻造的齿轮，常采用铸造毛坯。其中齿顶圆直径大于300mm时可以做成带加强肋的腹板结构；当齿顶圆大于300mm时常做成轮辐结构 圆锥齿轮：轮辐常用腹板代替轮辐，同时在腹板上铸出加强筋，以增强轮体的轴向刚度。,图 6-55,对于铸造和锻造齿轮设计可以参照例图中给出的经验公式进行，结构尺寸计算后要圆整成最近的标准整数（对于机械设计，国家规定有标准尺寸系列，一般情况下，都要符合国家标准）。3）镶套齿轮 对于尺寸较大而需要用的贵
4、重金属（相对而言，例如45号钢和40Cr钢）齿轮，要采用组装齿轮结构，以节约材料。4）焊接齿轮 对于单件或小批量生产的大齿轮，还可以采用焊接结构。,11-15 齿轮传动润滑与效率,我们知道齿轮设计中的计算和校核都是针对润滑良好的闭式齿轮传动进行的，所以对齿轮传动的设计就必须考虑润滑问题，才能实现我们预期的设计要求。 为此,我们首先要了解为什么需要润滑，也就是润滑的功用是什么？,1、齿轮传动的润滑,1）润滑的功用 在齿轮传动中，轮齿表面上除节点外，其它各啮合点处均有相对滑动。所以，润滑的主要作用为：（1）减小或消除齿面的磨损：齿面的磨损主要为磨粒磨损粘着磨损(胶合)。为了增强润滑剂的抗胶合能力，
5、常在润滑油中加入添加剂。润滑的抗磨粒磨损的能力主要取决于啮合表面形成油膜，只要油膜厚度大于磨粒尺寸，就可以起到防止或减轻磨粒磨损的作用。,（2）润滑油可减小摩擦系数，降低齿面间的摩擦损失，提高传动效率。（3）冷却齿轮传动，带走摩擦产生的热量，避免形成齿面烧伤或胶合。（4）油膜可以起到缓冲的作用，降低齿轮传动振动、冲击和噪声。,2）润滑剂的选择 润滑剂有三大类：（1）液体润滑剂（常用）（2）润滑脂：用于低速传动，无法使用液体润滑剂时使用。（3）固体润滑剂：其使用取决于使用条件及工艺水平。 最常用的液体润滑剂包括：各类机械油（如40，68，100等）；各种齿轮油（如H-32，HL-46等）；合成润
6、滑油（如SY4024-83,4403等）。,选择液体润滑剂时，可按有关表格选择适用的润滑油粘度范围。需要注意表格中给出的条件. 根据粘度值，参考齿轮传动所处的条件，进行润滑油的选择。在具体选择时，粘度应根据具体条件作适当的调整。例如：速度高时，可适当降低粘度，反之可稍稍加大粘度。,在温度高时，应在油中加入抗脱氧剂及防锈添加剂。 如果齿轮和轴承要用同一油池中的油润滑，要进行折中选择。 在开式齿轮传动中，使用润滑脂时，它没有冷却效果，所以要求工作温度低于润滑脂滴点，同时要考虑耐水性等条件。,3）润滑方法及油量选择,开式齿轮传动速度较低，一般采用润滑脂或定时滴油润滑。 闭式齿轮传动常利用浸油法或喷油
7、法润滑1）浸油法：大齿轮浸入一个齿高，对于多级齿轮传动的高速级，可以采用带油轮。由于大齿轮或带油轮可以将油带起，溅落到被润滑处，也称为飞溅润滑。此时要求齿轮线速度不高于 。对于单级，每传递1Kw功率约需要0.35L或更多的油量，多级传动可以按比例（级数）增加。,2）喷油润滑： 在线速度超过上述数值使用时，要求齿轮宽度大时增加喷嘴的数目。在节圆线速度不大于 时，直接由进入啮合的一侧向啮合处喷油。油量按10mm齿宽用0.45L/min或者每千瓦用8.5L/s来计算，喷油压力一般为0.010.2MPa。 对于非金属齿轮，载荷较小时可以不进行润滑。有时也可加入适量油以改善摩擦性能，提高承载能力，或改善材料使其具有自润滑能力。,2 齿轮传动的效率,齿轮传动中的损失，主要包括啮合中的摩擦损失、轴承中的摩擦损失和搅动润滑油的功率损失。,进行计算时通常使用的是齿轮传动的平均效率。当齿轮轴上装有滚动轴承，并在满载状态下运转时，传动的平均总效率见下表：,1考虑啮合损失时的效率；2考虑油阻损失时的效率；3轴承的效率。,作业布置,P259 11-29、11-30、11-33,
