机械设计6—齿轮传动88129

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1、第六章齿轮（gear）传动§6-1概述§6-2齿轮传动的失效形式和设计准则§6-3齿轮的材料和选择§6-4齿轮传动的计算载荷§6-5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算§6-6标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§6-7齿轮的结构§6-1概述一、齿轮传动的主要特点4.结构紧凑。1.工作可靠，寿命长；3.效率高；可达99％，常用的机械传动中，效率最高。2.瞬时传动比恒定；齿轮传动获得广泛应用的原因之一。优点缺点1.制造及安装精度要求高；2.成本高。二、齿轮传动的分类1.按两轴线位置分：平行轴、相交轴、交错轴2.按工作条件分：开式传动：低速传动，润滑条件差，易磨损；半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严

2、密防止杂物侵入；闭式传动：齿轮等全封闭于箱体内，润滑良好，使用广泛。3.按齿面硬度分：软齿面：HBS≤350或≤38HRC硬齿面：HBS＞350或＞38HRC三、齿轮传动的精度等级（见表10-8）GB规定：12个等级1(高)——12(低)每个等级分为三个公差组Ⅰ组：控制运动准确性Ⅱ组：控制传动的平稳性Ⅲ组：控制载荷分布均匀性一般机械常用：7、8级8—7—7GM齿厚下偏差齿厚上偏差第Ⅲ组精度等级第Ⅱ组精度等级第Ⅰ组精度等级GB10095-1988§6-2齿轮传动的失效形式和设计准则典型机械零件设计思路：分析失效现象→失效机理（原因、后果、措施）→设计准则→建立简化力学模型→强度计算→主要参数

3、尺寸→结构设计。一、失效形式1.轮齿折断(swf)常发生于闭式硬齿面或开式传动中。现象：1）局部折断2）整体折断原因：循环弯曲应力+应力集中=弯曲疲劳折断或过载、冲击（更危险！）。措施：1）↑齿根过渡圆角半径，↓加工损伤→应力集中↓2）↑轮齿精度，↑支承刚度→改善载荷分布3）d一定时，z↓，m↑→齿根厚度↑4）齿根部分表面强化处理（喷丸、滚压）→改善力学性能2.齿面点蚀(齿面接触疲劳磨损)(swf)常出现在润滑良好的闭式软齿面传动。现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。原因：单齿对啮合交变接触应力较大。靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易产生裂纹。润滑油的“推波助澜”。开式传

4、动：无点蚀（∵v磨损>v点蚀）措施：1）↑HBS→[σH]2）↓表面粗糙度3）d1↑4）↑润滑油思考：产生哪些后果？3.齿面磨损（磨合~，磨粒~）常发生于开式齿轮传动。现象：金属表面材料不断减少。原因：相对滑动+硬颗粒(灰尘、金属微粒等)润滑不良+表面粗糙。措施：1）↑齿面硬度；2）↓表面粗糙度；3）润滑油定期清洁和更换；4）变开式为闭式。4.齿面胶合（严重的粘着磨损）现象：齿面沿滑动方向形成沟痕。后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿轮报废。措施：1）↓表面粗糙度,↑HBS；2）配对齿轮有适当的硬度差;3）采用抗胶合能力强的润滑油（加极压添加剂）。原因：高速重载—v↑,Δt↑,

5、油↓,油膜破坏,表面金属直接接触，融焊→相对运动→撕裂、沟痕→热胶合。低速重载—P↑、v↓，不易形成油膜→冷胶合。5.齿面塑性变形常发生在低速重载软齿面齿轮传动中。齿面在过大的摩擦力作用下处于屈服状态，产生沿摩擦力方向的齿面材料的塑性流动，从而使齿面正常轮廓曲线被损坏。措施：1）↑齿面硬度2）采用高的润滑油（加极压添加剂）二、设计准则对一般工况下的普通齿轮传动，其设计准则为：为防止轮齿的疲劳折断，需计算齿根弯曲疲劳强度。为防止齿面点蚀，需计算齿面接触疲劳强度。注：对高速重载传动，还进行抗胶合能力计算。1.闭式传动软齿面：按齿面接触疲劳强度条件设计→齿根弯曲疲劳强度校核硬齿面：按齿根弯曲

6、疲劳强度条件设计→齿面接触疲劳强度校核2.开式传动按齿根弯曲疲劳强度条件设计，并适当加大m10%~20%。§6-3齿轮的材料和选择对齿轮材料性能的要求：齿面硬、芯部韧一、常用材料钢铸铁用于低速、轻载、不太重要的场合非金属材料：尼龙、塑料等。适用于高速、轻载和低噪音的场合最常用碳钢合金钢齿轮的毛坯：锻造铸造：适用于形状复杂、尺寸大的齿轮。：适用于中、小尺寸的齿轮二、材料选择的原则1.不同的工作条件选用不同的齿轮材料。2.考虑齿轮尺寸大小、毛坯成型方式及热处理和制造工艺。3.正火碳钢用于载荷平稳或小冲击下工作的齿轮；调质钢用于中等冲击载荷下工作的齿轮。4.合金钢用于高速、重载及在冲击载荷下工作

7、的齿轮。5.良好的加工工艺性和经济性。6.钢制软齿面齿轮要求HBS1=HBS2+30~50为什么？主动轮§6-4齿轮传动的计算载荷一、圆柱齿轮传动的计算载荷1.直齿圆柱齿轮受力分析忽略Ff，假设法向力Fn作用于齿宽中点。20。Ft1Fr1Fn法向力Fn正交分解为Ft、Fr圆周力Ft：径向力Fr：Ft1=2T1/d1=-Ft2Fr1=Ft1.tan=-Fr2Fn=Ft/cos方向：圆周力FtFt1与n1反向（阻力）Ft