机械设计第10章齿轮传动

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1、第十章齿轮传动§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则§10-3齿轮材料及其选择原则§10-6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标准圆锥齿轮传动的强度计算§10-9齿轮的结构设计§10-10齿轮传动的润滑和效率§10-1概述§10-7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算本章学习的基本要求：（一）熟练掌握的内容1）齿轮传动的失效形式及设计准则2）齿轮常用材料及热处理方法的选择；3）直齿和斜齿轮、直齿锥齿轮的受力分析；4）圆柱齿轮接触和弯曲疲劳强度计算的理论

2、依据、计算公式及公式中各参数的物理意义、公式的运用；5）直齿锥齿轮强度计算（二）一般了解的内容1）圆柱齿轮和锥齿轮强度计算公式的推导；2）齿轮传动的计算载荷本章的重点：标准直齿圆柱齿轮传动的设计原理及强度计算方法（一）齿轮传动的特点：▲传动效率高η可达99％；▲结构紧凑;▲工作可靠，寿命长；▲传动比稳定;▲制造及安装精度要求高，价格较贵。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，即要能够根据齿轮工作条件的要求，设计出传动可靠的齿轮。§10-1概述齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一（二）分类开式传动§

3、10-1概述半开式传动闭式传动齿轮传动开式传动半开式传动闭式传动按装置型式分按使用情况分硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）高速齿轮低速齿轮按齿面硬度分软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则轻载齿轮重载齿轮§10-2轮齿的失效形式及设计准则轮齿折断疲劳折断一、轮齿的失效形式失效形式过载折断局部折断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）采用合适的热处理，使齿芯材料具有足够的韧性；4）采用喷丸、滚压等工艺措施，

4、对齿根表层进行强化处理。提高轮齿抗折断能力的措施：§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则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、轮齿的失效形式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。措

5、施：1.提高齿面硬度2.减小齿面粗糙度3.增加润滑油粘度低速4.加抗胶合添加剂高速§10-2轮齿的失效形式及设计准则轮齿折断失效形式一、轮齿的失效形式齿面胶合齿面磨损措施：1.减小齿面粗糙度2.改善润滑条件，清洁环境(磨粒磨损)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、轮齿的失效形式3.提高齿面硬度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§10-2轮齿的失效形式及设计准则轮齿折断失效形式塑性变形一、轮齿的失效形式表面凸出表面凹陷二、齿轮的设计准则▲保证足够的齿根弯曲

6、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。由工程实践得知：▲闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触强度为主。▲对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。▲闭式硬齿面或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。一、对齿轮材料性能的要求齿根要有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损及抗胶合能力，§10-3齿轮材料及选用原则要求：齿面硬、芯部韧§10-3齿轮材料及选用原则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

7、载、且要求降低噪声的场合。非金属材料二、常用的齿轮材料钢材的韧性好，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。一般用齿轮用碳素钢，重要齿轮用合金钢。表10-1常用齿轮材料及其力学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HT250250170~241HT300300187~255HT350350197~269QT500-5500147~241QT600-26002

8、29~302ZG310-570常化580320156~217ZG340-640650350169~22945580290162~21745217~25540~50HRC40Cr241~28648~55HRC调质后表面淬火续表10-1常用齿轮材料及其力学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ZG34