聊城大学汽车学院机械设计第4章齿轮传动

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1、汽车与交通工程学院汽车工程系第4章齿轮传动教学基本要求1)了解齿轮传动特点、分类；2)掌握齿轮传动的主要失效形式及设计准则；3)了解常用齿轮材料及热处理方法；4)掌握齿轮传动的受力分析、强度计算方法及主要参数的选择；5)了解齿轮传动润滑及齿轮结构。重点与难点齿轮传动的受力分析、强度计算。汽车与交通工程学院汽车工程系机械中应用最广泛的传动形式之一。4.1概述4.1.1齿轮传动的特点（1）效率高;98%以上（2）结构紧凑;（3）工作可靠、寿命长;（4）传动比准确、恒定;（5）适用的速度和功率范围广;最高达300M/S，直径10M（6）要求加工精度和安装精度较高，制造时需要专用

2、工具和设备，因此成本比较高;（7）不宜在两轴中心距很大的场合使用。汽车与交通工程学院汽车工程系分类开式传动半开式传动闭式传动按齿型分按装置型式分按使用情况分硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBW）直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动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≤350HBW）半开式齿轮传动闭式传动单级圆柱齿轮蜗杆传动按齿廓曲线渐开线圆弧摆线按轴的布置分平行轴齿轮传动交错轴齿轮传动相交轴齿轮传动4.1.2齿轮传动的分类汽车与交通工程学院汽车工程系4.2齿轮传动的失效形式及设计准则4.2.1齿轮传动的失效形式轮齿折断失效形式现象：①局部折断②

3、整体折断汽车与交通工程学院汽车工程系提高轮齿抗折断能力的措施：1）增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，减小齿根应力集中；2）增大轴及支承的刚度，使轮齿接触线上受载较为均匀；3）采用合适的材料和热处理形式使齿面较硬，使轮齿芯部材料具有足够的韧性；4）采用喷丸、滚压等工艺，对齿根表层进行强化处理。汽车与交通工程学院汽车工程系齿面接触疲劳齿面点蚀轮齿折断失效形式点蚀：轮齿啮合过程中，接触面间产生接触应力（两物体相互接触时，在表面上产生的局部压力称为接触应力），该应力是脉动循环变化的，在此应力的反复作用下，齿面表层就会产生细微疲劳裂纹，封闭在裂纹中润滑油在压力的作用下，产生楔挤作

4、用使裂纹扩大，最后导致表层金属小片状剥落，出现凹坑，形成麻点状剥伤，称为点蚀。汽车与交通工程学院汽车工程系措施：1)提高齿面硬度2)使用粘度大的润滑油点蚀收敛性点蚀扩展性点蚀小于等于350HBW大于350HBW汽车与交通工程学院汽车工程系齿面点蚀齿面胶合措施：1)加抗胶合添加剂2)减小齿面粗糙度3)增加润滑油粘度4)降低齿高，减小模数轮齿折断失效形式胶合：在高速重载传动中，常因齿面间相对滑动速度比较高而产生瞬时高温而导致润滑失效，造成齿面间的粘焊现象，粘焊处被撕脱后，轮齿表面沿滑动方向形成沟痕，这种现象称为齿面胶合汽车与交通工程学院汽车工程系齿面胶合齿面磨损措施：1)减小

5、齿面粗糙度2)改善润滑条件，清洁环境磨粒磨损跑合磨损齿面点蚀轮齿折断失效形式3)提高齿面硬度汽车与交通工程学院汽车工程系从动齿主动齿从动齿主动齿从动齿主动齿从动齿主动齿齿面胶合齿面磨损齿面点蚀轮齿折断失效形式齿面塑性变形表面凸出表面凹陷措施:1)提高齿面硬度2)采用黏度大的润滑油汽车与交通工程学院汽车工程系4.2.2设计准则设计准则取决于齿轮可能出现的失效形式。对于软齿面闭式齿轮传动：常因齿面点蚀而失效，故通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。对于硬齿面闭式齿轮传动：其齿面接触承载能力较高，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度

6、。对于开式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，通常不校核齿面接触疲劳强度。计算出的模数增大10-15%。短时过载：除以上计算准则外，还应进行静强度计算。高速大功率：除以上设计准则外，还应进行散热能力计算。汽车与交通工程学院汽车工程系4.3齿轮常用材料4.3.1常用的齿轮材料齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧加工工艺性能及热处理性能良好。常用齿轮材料锻钢铸钢铸铁常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿轮材料；适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。非金属材料钢材的韧性好，耐冲击，通过热处理和化学处理可改善材料

7、的机械性能，最适于用来制造齿轮。耐磨性及强度较好，常用于大尺寸齿轮。含碳量为(0.15～0.6)%的碳素钢或合金钢。一般齿轮用碳素钢，重要齿轮用合金钢。汽车与交通工程学院汽车工程系表4-2常用齿轮材料及其机械性能材料牌号热处理方法强度极限屈服极限硬度(HBS)σB/MPaσS/Mpa齿芯部齿面HT250250170~241HT300300187~255HT350350197~269QT500-5500147~241QT600-2600229~302ZG310-570常化580320156~217ZG340-6406503501