机械设计齿轮传动精品课件.ppt

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1、第7章齿轮传动§7-1齿轮传动概述§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则§7-3齿轮的材料及其选择原则§7-4齿轮传动的受力分析及计算载荷§7-5齿轮传动的强度计算§7-7齿轮传动的润滑§7-6齿轮的结构设计齿轮传动概述1一、齿轮传动的主要特点：1）传动效率高可达0.99。在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高；4）结构紧凑与带传动、链传动相比，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般较小；3）与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长；齿轮传动是机械传动中最重要的传动方式之一，其应用范围十分广泛，型式多样，传

2、递功率从很小到很大（可高达数万千瓦）。§7-1齿轮传动概述-2-2）传动比稳定无论是平均值还是瞬时值。这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一；5）与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度要求高，价格较贵。6）齿轮传动不宜用于大中心距的场合。齿轮传动概述2二、齿轮传动的分类2.按使用情况分：动力齿轮——以传输动力为主，高速重载或低速重载传动。传动齿轮——以传递运动为主，一般为轻载高精度传动。按速度有高速与低速之分，按载荷有轻载与重载之分。3.按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS或38HRC）硬齿面齿轮

3、（齿面硬度＞350HBS或38HRC）§7-1齿轮传动概述-3-1.按工作条件或按装置型式分：开式传动：适宜低速传动，润滑条件差，易磨损；半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严密防止杂物侵入；闭式传动：齿轮、轴承等全封闭于箱体内，润滑良好，使用广泛。齿轮传动概述2三、本章的学习目的本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，也就是要能够根据齿轮工作条件要求，能设计出传动可靠的齿轮。设计齿轮是指设计和确定齿轮的主要参数以及结构形式。§7-1齿轮传动概述-4-齿轮传动的失效形式及设计准则§7-2齿轮传动的失效形式

4、及设计准则一、齿轮的主要失效形式齿轮传动的失效主要是指轮齿的失效，其失效形式是多种多样的。常见的失效形式有：由于齿轮其它部分（齿圈、轮辐、轮毂等）通常是按经验设计的，其尺寸对于强度和刚度而言均较富裕，实践中也极少失效。-5-轮齿折断齿面磨损齿面点蚀齿面胶合塑性变形失效形式齿面损伤齿轮传动的失效形式及设计准则§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则1.轮齿折断-6-现象：①局部折断(斜)②整体折断(直)原因：1)疲劳折断①轮齿受多次重复弯曲应力作用，齿根受拉一侧产生疲劳裂纹。齿根弯曲应力最大σF＞[σF]σt(1主动

5、)齿轮2双侧受载σt（2主动）齿轮2单侧受载123齿轮传动的失效形式及设计准则§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则1.轮齿折断（续）-7-2)过载折断后果：传动失效受冲击载荷或短时过载作用，突然折断，尤其常见于脆性材料（淬火钢、铸钢、铸铁）齿轮。应采取的措施：设计时应保证齿根弯曲疲劳强度增大齿根圆角半径适当降低齿根圆角表面粗糙度齿根处采用强化措施(如喷丸处理)避免出现热处理裂纹减轻加工损伤，如磨削烧伤、滚切拉伤σF<[σF]②齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩展→折断齿轮传动的失效形式及设计准则§7-

6、2齿轮传动的失效形式及设计准则2.齿面点蚀-8-常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。原因：σH＞[σH]脉动循环应力1）齿面受多次交变应力作用，产生接触疲劳裂纹；4）润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔，楔挤作用使裂纹扩展。（油粘度越小，裂纹扩展越快）2）节线处常为单齿啮合，接触应力大；3）节线处为纯滚动，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。现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。开式齿轮传动一般看不到点蚀现象。齿轮传动的失效形式及设计准则§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则2.齿面点蚀（续）

7、-9-后果：齿廓表面破坏，振动↑，噪音↑，传动不平稳↑，接触面↓，承载能力↓齿轮传动的失效形式及设计准则§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则3.齿面磨损-10-磨粒磨损：硬颗粒进入啮合面研磨磨损：齿面相互摩擦齿面磨损产生的后果是：齿廓失去正确形状，侧隙增大，冲击与噪声变得更为明显，甚至折断轮齿。磨损是开式齿轮传动的主要损伤形式。§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则4.齿面胶合-11-原因：高速重载——v↑，Δt↑，油η↓，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

8、易形成油膜→冷胶合。后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿轮报废。改善措施：1）采用抗胶合性能好的齿轮材料对。2）采用极压润滑油。3）↓表面粗糙度，↑HB。4）材料相同时，使大、小齿轮保持一定硬度差。现象：齿面在压力作用下发生粘焊、撕脱，并形成沟痕。齿轮传动的失效形式及设计准则§7-2齿轮传动的失效形式及设计准则5.塑性变形：滚压塑变和锤击塑变-12-从动轮——挤出脊棱主动轮—