第十讲 齿轮传动-失效形式、设计准则、直齿传动受力分析.ppt

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1、第7章齿轮传动教学目标：了解齿轮传动的失效形式及设计准则；了解齿轮材料及选用原则；能够计算齿轮传动的计算载荷；能够进行标准直齿圆柱齿轮的受力分析。教学重点:1.齿轮传动的失效形式及设计准则；2.标准直齿圆柱齿轮的受力分析。教学难点：标准直齿圆柱齿轮的受力分析。一、齿轮传动的特点（1）适用的圆周速度和功率范围广；（2）传动效率高；（3）传动比稳定；（4）工作可靠,寿命较长；（5）可实现任意轴之间的传动。2、缺点：（1）要求较高的制造和安装精度，成本高；（2）不适宜于远距离两轴之间的传动。第一节概述1、优点：二、齿轮传动的分类按齿轮

2、类型分：直齿圆柱齿轮传动　　斜齿圆柱齿轮传动锥齿轮传动按装置形式分：开式传动、半开式传动、闭式传动。按使用情况分：动力齿轮─以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。传动齿轮─以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS或38HRS）硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS或38HRS）提高轮齿抗折断能力的措施：增大齿根圆角半径，消除加工刀痕以降低齿根应力集中；增大轴及支承物的刚度以减轻局部过载的程度；对轮齿进行表面处理以提高齿面硬度1.轮齿折断第二节齿轮传动的失效形式及设计准则一、齿轮的失效形式

3、2.齿面点蚀主要措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；采用合理变位。3.齿面磨损主要措施：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用清洁的润滑油。4.齿面胶合防止胶合的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；限制油温。5.塑性变形措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。二.齿轮传动设计准则1、对于闭式齿轮传动：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。1）软齿面（≤350HBS）齿轮主要失效形式是齿面点蚀，故可按齿面接触疲劳强度设计计算，按齿根弯曲疲劳强度校核.2）硬齿面（

4、>350HBS）或铸铁齿轮，由于抗点蚀能力较高，轮齿折断的可能性较大，故可按齿根弯曲疲劳强度设计计算，按齿面接触疲劳强度校核。2、对于开式齿轮传动，齿面磨损为其主要失效形式，故通常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的模数，考虑磨损因素，再将模数增大10%——20%。齿面要硬、齿芯要韧，即:(1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等；(2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷；(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能，使之便于加工且便于提高其力学性能。一、齿轮材料的基本要求第三节齿轮的

5、材料及其选用原则1．锻钢锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等优点，大多数齿轮都用锻钢制造。(1)软齿面齿轮：齿面硬度<350HBS，常用中碳钢和中碳合金钢，如45钢．40Cr，35SiMn等材料，进行调质或正火处理。这种齿轮适用于强度、精度要求不高的场合，轮坯经过热处理后加工，生产便利、成本较低。(2)硬齿面齿轮:硬齿面齿轮的齿面硬度大于350HBS，常用的材料为中碳钢或中碳合金钢经表面淬火或渗碳淬火处理。加工后进行热处理,若变形过大,则需精加工。二、齿轮的常用材料2．铸钢当齿轮的尺寸较大(大于400一600mm)而不便于

6、锻造时，可用铸造方法制成铸钢齿坯，再进行正火处理以细化晶粒。3．铸铁低速、轻载场合的齿轮可以制成铸铁齿坯。当尺寸大于500mmm时可制成轮辐式齿轮。在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高20一50HBS，这是因为小齿轮轮齿啮合次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄．为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。补充：机械制造常用材料一、常用材料钢常用金属材料铸铁有色金属合金——含碳量>2%——含碳量≤2%铁碳合金非金属材料橡胶塑料等1、钢：按化学成分：碳素钢按含碳量：低碳钢<0.25%合金钢中碳

7、钢0.25%~0.5%高碳钢>0.5%按质量：普通钢优质钢按用途：结构钢特殊钢按冶炼时脱氧程度和钢锭中气孔存在情况：镇静钢沸腾钢（1）普通碳素结构钢Q235-A、F，（2）优质碳素结构钢25、35、45、60--平均含碳量（3）合金结构钢25Cr2MoV（4）铸钢ZG235-450、ZG35SiMn特点：钢具有高的强度、韧性和塑性。可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。选用原则：优选碳素钢，其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、铸造等。应用：应用范围极其广泛。2、铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁

8、等。特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件。较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本低廉应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之钢的热处理是指将钢在固态下进行不同温度的加热、保温和冷却的方法，是其内部