机械设计课件第10章齿轮传动

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1、中国地质大学专用作者：潘存云教授第10章　齿轮传动§10-2轮齿的失效形式及设计准则§10-3齿轮材料及选用原则§10-6齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择§10-4齿轮传动的计算载荷§10-5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算§10-8标准锥齿轮传动的强度计算§10-9齿轮的结构设计§10-10齿轮传动的润滑§10-1概述§10-7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算2021/7/24机械设计中国地质大学专用作者：潘存云教授作用：不仅用来传递运动、而且还要传递动力。要求：运转平稳、足够的承载能力。分类开式传动有简单防护罩，大齿轮浸入油池，润滑得到改善、适于非重要应用；裸露、

2、灰尘、易磨损，适于低速传动。§10-1概述半开式传动闭式传动全封闭、润滑良好、适于重要应用。按类型分按装置型式分按使用情况分硬齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传锥齿轮传动人字齿轮传动动力齿轮传动齿轮按齿面硬度分软齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。2021/7/24机械设计中国地质大学专用作者：潘存云教授齿轮传动的特点：▲传动效率高η可达99％；在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高；▲结构紧凑;与带传动、链传动相比，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般

3、较小；▲工作可靠，寿命长；与各类传动相比▲传动比稳定;无论是平均值还是瞬时值。这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一；▲制造及安装精度要求高，价格较贵。与带传动、链传动相比学习本章的目的本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，也就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传动可靠的齿轮。设计齿轮——设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及压力角a、齿高系数h*a、径向间隙系数c*。2021/7/24机械设计中国地质大学专用作者：潘存云教授§10-2轮齿的失效形式及设计准则轮齿折断潘存云教授研制一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折

4、断。一、轮齿的失效形式失效形式潘存云教授研制2021/7/24机械设计轮齿折断一般发生在齿根处，疲劳折断、严重过载突然断裂、局部折断。1）疲劳折断产生原因：①齿根处弯曲应力较大；②齿根处过渡圆弧处有应力集中，当轮齿重复受载后，齿根处产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折断。防止措施：①增大齿根圆角半径，x↑，齿面精度↑，以降低应力集中②采用热处理提高材料的冲击韧性；③从设计上，σF≤[σF]。潘存云教授研制2021/7/24机械设计2）过载折断（或剪断）产生原因：①突然过载或者强烈冲击；②模数太小，齿根厚度太小，材料太脆。防止措施：①仔细操作；②适当增大模数；③采用热

5、处理提高材料的冲击韧性。3）局部折断在斜齿圆柱齿轮传动中，轮齿工作面上的接触线为一斜线，轮齿受载后，如有载荷集中时，就会发生局部折断。若制造及安装不良或轴的弯曲变形过大，轮齿局部受载过大时，即使是直齿圆柱齿轮，也会发生局部折断。局部折断2021/7/24机械设计中国地质大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制齿面接触疲劳齿面接触应力按脉动循环变化当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹扩展、微粒剥落。点蚀首先出现在节线处，齿面越硬，抗点蚀能力越强。软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。齿面点蚀§10-2轮齿的失效形式及设计准则轮齿折断失效形式一、轮齿的

6、失效形式2021/7/24机械设计齿面点蚀在闭式齿轮传动中，常发生点蚀。软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。开式齿轮传动不易发生。点蚀：齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。产生原因：①齿面接触应力太大；②当出现裂纹时，油渗入裂纹产生楔裂作用。防止措施：①提高齿面硬度；②增大齿廓曲率半径ρ（减小接触应力）；③增大油的粘度（有利于油膜的形成，使两齿面隔开，粘度高的油不易渗入裂纹）。潘存云教授研制潘存云教授研制齿面接触疲劳2021/7/24机械设计中国地质大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制齿面点蚀齿面胶合高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起

7、润滑失效，致使齿面金属直接接触而相互粘连。当齿面向对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。§10-2轮齿的失效形式及设计准则轮齿折断失效形式一、轮齿的失效形式2021/7/24机械设计齿面胶合胶合：相啮合齿面的金属，在一定压力下直接接触而相互粘连。当齿面相对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。产生原因：温度过高，引起油膜破裂热胶合：高速重载，齿面间摩擦力，发热量大；冷胶合：低速重载，速度过低，不易产生油膜。防止或改善措施：①对于低速重载，可提高油的粘度②对高速重载，可采用抗胶合能力强的油；③采用抗胶合能力强的材料及合理配