机械设计基础 教学课件 作者 刘小群 吴启仁 第11章 齿 轮 传 动.ppt

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1、第11章齿轮传动齿轮的失效形式及计算准则11.1齿轮材料及热处理11.2齿轮传动的精度11.3直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷11.4直齿圆柱齿轮传动的强度计算11.5斜齿圆柱齿轮传动11.7直齿圆柱齿轮传动设计计算准则及主要设计参数的选择11.6直齿锥齿轮传动11.9斜齿圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算11.8圆弧齿轮传动简介11.11齿轮传动的维护与修复11.12齿轮结构11.1011.1齿轮的失效形式及计算准则11.1.1齿轮的失效形式齿轮的失效主要是指轮齿的失效，常见的失效形式有轮齿折断、齿面点蚀

2、、齿面磨损、齿面胶合和轮齿塑性变形。1．轮齿折断轮齿折断一般发生在齿根部分。图11-1齿轮的失效形式2．齿面点蚀齿面点蚀一般发生在软齿面闭式齿轮传动中。3．齿面磨损4．齿面胶合5．轮齿塑性变形图11-2轮齿的塑性变形图11-3轮齿失效实例对一般齿轮传动，目前广泛采用的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度两种计算方法足以确定其承载能力。11.1.2齿轮传动的设计计算准则软齿面（HBS≤350）闭式齿轮传动一般以齿面点蚀而失效，故通常先按接触疲劳强度设计几何尺寸，然后用弯曲疲劳强度验算其承载能力；硬齿面（HBS＞350）闭

3、式齿轮传动一般以齿根折断而失效，故通常先按齿根弯曲疲劳强度设计几何尺寸，然后用齿面接触疲劳强度验算其承载能力。对于开式齿轮传动，一般以齿根折断和齿面磨损而失效，但目前尚无完善的磨损计算方法，故仅以齿根弯曲疲劳强度设计几何尺寸或验算其承载能力，并在设计计算时用适当将模数加大10%～15%的办法来考虑磨损因素的影响，不需要进行接触强度验算。11.2.1齿轮材料制造齿轮常用材料主要是锻钢和铸钢，其次是铸铁，特殊情况下也可用有色金属和非金属材料。11.2齿轮材料及热处理从齿面硬度和制造工艺来分，可把钢制齿轮分为软齿面

4、（齿面硬度HBS≤350）和硬齿面（齿面硬度HBS>350）两类。1．锻钢软齿面轮齿是热处理（调质或正火）以后进行精加工（切削加工）。硬齿面轮齿是在精加工后进行最终热处理的，其热处理方法常为渗碳淬火、表面淬火等。2．铸钢3．铸铁4．非金属材料1．表面淬火2．渗碳淬火3．氮化4．调质5．正火11.2.2齿轮的热处理11.3.1选择齿轮精度的基本要求1．传递运动准确性要求2．工作平稳性要求3．载荷分布均匀性要求4．齿侧间隙要求11.3齿轮传动的精度我国颁布的渐开线圆柱齿轮精度国家标准中对齿轮和齿轮传动规定了12个

5、精度等级。精度由高到低的顺序依次用数字1、2、3、…、12表示。11.3.2渐开线圆柱齿轮精度国标简介对传动性能的主要影响分别为：Ⅰ——传递运动的准确性；Ⅱ——传动的平稳性；Ⅲ——载荷分布的均匀性。常用的精度等级是5、6、7、8级。这几级精度齿轮传动的应用范围见表11-3。精度等级圆周速度m/s应用范围效率直齿斜齿5级>15>30精密的分度机构用齿轮；用于高速、并对传动平稳性和噪声有较高要求的齿轮；高速汽轮机用齿轮；８级或９级精度齿轮的标准齿轮99%以上6级≤15≤30用于在高速下平稳地回转、并要求有最高的效

6、率和低噪声的齿轮；分度机构用齿轮；特别重要的飞机齿轮99%以上7级≤10≤20用于在高速、载荷小或反转的齿轮；机床的进给齿轮；中速减速齿轮；飞机用齿轮99%以上8级≤6≤12对精度没有特别要求的一般机械用齿轮；机床齿轮（分度机构除外）；普通减速箱齿轮；特别不重要的飞机、汽车、拖拉机用齿轮99%以上表11-3常用圆柱齿轮传动的精度等级及其应用范围11.4.1受力分析11.4直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷图11-4直齿圆柱齿轮传动11.4.2计算载荷①使用系数KA工作机原动机均匀平稳（如电动机、汽轮机）轻微

7、振动（如多缸内燃机）中等振动（如单缸内燃机）均匀平稳（如发电机、带式传动机、板式传动机、螺旋输送机、轻型升降机、电葫芦、机床进给机构、通风机、透平鼓风机、透平压缩机、均匀密度材料搅拌机）1.001.251.50中等振动（如机床主传动、重型升降机、起重机回转机构、矿山通风机、非均匀密度材料搅拌机、多缸柱塞泵、进料泵）1.251.501.75严重冲击（如冲床、剪床、橡胶压轧机、轧机、挖掘机、重型离心机、重型进料泵、旋转钻机、压坯机、挖泥机）≥1.75≥2.00≥2.25表11-4使用系数KA②动载系数Kv③齿间载

8、荷分配系数K④齿向载荷分布系K图11-5动载系数Kv图11-6齿间载荷分配系数Ka图11-7齿向载荷分布系数K11.5直齿圆柱齿轮传动的强度计算小齿轮材料大齿轮材料钢铸钢球墨铸铁灰铸铁钢铸铁球墨铸铁灰铸铁189.8———188.9188.0——181.4180.5173.9—162.0161.4156.6143.7表11-5材料弹性系数ZE图11-8节点区域系数ZH(=20°)通常假设全部载