机械设计基础(第五版)讲义课件

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1、§11.1轮齿的失效形式和设计准则§11.2齿轮材料及热处理§11.3齿轮传动的精度§11.4直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷§11.5直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算§11.6直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算§11.7圆柱齿轮的设计准则和设计参数的选取§11.8斜齿圆柱齿轮传动§11.10齿轮的构造§11.11齿轮传动的润滑和效率第11章齿轮传动一、主要特点1)瞬时传动比i恒定2)适用的节圆圆周速度范围大3)传动效率高4)结构紧凑，适用于近距离传动5)传动比范围大概述二、分类按齿轮对数按工作条件按齿面硬度概述11.1轮齿的失效形式和设计准则对一般

2、工况下的齿轮传动，其设计准则是：保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。抗胶合强度和抗磨损强度设计准则11.1轮齿的失效形式和设计准则一、齿轮材料1.钢1)锻钢中(碳、合金)钢整体、表面淬火+低温回火低(碳、合金)钢渗碳、淬火、回火(20Cr)氮化钢(如30CrMoAlA)调质、渗氮氰化钢碳、氮共渗2)铸钢ZG270-500(ZG35)、ZG310-570(ZG45)、ZG40Cr2.铸铁常用HT250、HT350、QT500-7、QT600-33.工程塑料小齿轮用夹布胶木、尼龙制造11.2轮齿材料及热处

3、理二、齿轮的热处理11.2轮齿材料及热处理热处理方法表面淬火渗碳淬火调质正火渗氮1.表面淬火----高频淬火、火焰淬火一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr等。表面淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达52~56HRC，面硬芯软，能承受一定冲击载荷。2.渗碳淬火渗碳钢为含碳量0.15~0.25%的低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr等。齿面硬度达56~62HRC，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传动。通常渗碳淬火后要磨齿。调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMn等。调质处理后齿面硬度为：220~260H

4、BS。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合。3.调质11.2轮齿材料及热处理4.正火正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面硬度可达60~62HRC。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：38CrMoAlA.5.渗氮11.2轮齿材料及热处理特点及应用：调质、正火处理后的硬度低，HBS≤350，属软齿面，工艺简单、用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时，

5、小轮比大轮硬度高:20~50HBS表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬齿面。其承载能力高，但一般需要磨齿。常用于结构紧凑的场合。11.2轮齿材料及热处理国家标准对圆柱齿轮及齿轮副规定了12个精度等级。按照误差特性及其对传动性能的主要影响，将齿轮的各项公差分成三个组：Ⅰ组——影响传递运动的准确性。Ⅱ组——影响传动平稳性。Ⅲ组——影响载荷分布的均匀性。11.3齿轮传动的精度表11-2齿轮传动精度等级的选择及其应用精度等级直齿圆柱齿轮9级斜齿圆柱齿轮直齿圆锥齿轮圆周速度v(m/s)8级7级6级≤15≤10≤5≤3≤25≤17≤10≤3.5≤9≤6≤3≤

6、2.5应用高速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。高速中载或低速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。机械制造中对精度无特殊要求的齿轮。低速及对精度要求低的齿轮11.3齿轮传动的精度O2O1tω1（主动）N1N2cααd12αFnT1一、轮齿上的作用力圆周力：径向力：法向力：小齿轮上的转矩：各作用力的方向如图O2ω2（从动）O1N1N2tω1（主动）T1cααd12d22αFtFrFnFn11.4直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷1、各力间的关系2、力的方向11.4直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷

7、11.4直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷二、计算载荷Fn---名义载荷受力变形制造误差安装误差附加动载荷载荷集中用计算载荷KFn代替名义载荷Fn以考虑载荷集中和附加动载荷的影响，K----载荷系数表11-3载荷系数K原动机电动机多缸内燃机单缸内燃机均匀中等冲击大的冲击工作机械的载荷特性1.1~1.21.2~1.61.6~1.81.8~2.01.2~1.61.6~1.81.6~1.81.9~2.12.2~2.4Fnb()maxFnb()min11.5直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算赫兹公式：“+”用于外啮合，“-”用于内啮合实验表明：齿根部分靠近节点处最

8、容易发生点蚀，故取节点处的应力作为计算依据。节圆处齿廓曲率半径：齿