齿轮传动基础知识，学机械应该了解！

齿轮传动基础知识，学机械应该了解！
一、齿轮传动的特点
（1）工作可靠，使用寿命长，适应范围广；
（2）结构紧凑；
（3）传动效率高，在机械传动中齿轮传动的效率最高，可达标99%；
（4）瞬时传动比恒定，故传动平稳；
（5）齿轮加工需要专用的机床和刀具，制造及安装精度要求高，成本高；精度低时噪音大；不易用于轴间距过大的传动。

二、齿轮传动的类型
在齿轮传动设计中，承载能力计算总是针对轮齿的某种失效形式进行的，而轮齿的失效形式又与其工作条件和齿面硬度等因素密切相关。

1、按工作条件、装置型式：
闭式：封闭在箱体内，安装精度高、润滑条件好；
开式：齿轮外露，不能防尘、周期润滑、精度低；
半开式：齿轮浸入油池、外装护罩、防尘性差。

2、按齿面的硬度：
软齿面（≤350 HBW或38HRC ）；硬齿面（＞350 HBW或38HRC ）
三、齿轮传动的主要参数
齿轮传动的主要参数包括：模数m、中心距a、齿宽b、齿宽系数和传动比。

传动比 i=n1/n2=d2'/d1'=d2/d1=z2/z1 。

d ' 、d——齿轮的节圆直径和分度圆直径；z 为齿轮齿数。

角注1指主动轮，2指从动轮。

减速传动，i＞1；增速传动，i＜1。

为了使强度计算对减速和增速传动都适用，引入齿数比概念。

齿数比u= z2/z1。

z2、z1 ——大、小齿轮的齿数。

减速传动，u=i；增速传动，u=1/i。

四、齿轮的失效形式
齿轮的实效形式有轮齿折断、点蚀、齿面磨损、齿面胶合、轮齿塑性变形。

1 、轮齿的折断
疲劳折断：齿根应力集中、交变载荷反复作用、疲劳裂纹扩展。

脆性折断：脆性材料、冲击或过载。

提高齿轮抗断能力的措施有：
（1）增大齿根过渡圆角半径；
（2）降低表面粗糙度；
（3）减轻加工损伤；
（4）增大轴及支承的刚性；
（5）提高制造和安装精度和齿轮材料的机械性能；
（6）采用表面强化处理(如喷丸、辗压)等。

2 、齿面接触疲劳破坏(点蚀)
点蚀原因：接触应力的反复作用。

点蚀后果：轻者影响传动的平稳性并产生振动和噪声，重者不能工作。

点蚀是润滑良好的闭式传动常见的失效形式。

点蚀总是密集于靠近节线的齿根部位。

防止点蚀的措施：
（1）提高齿面硬度和降低表面粗糙度；
（2）适当采用大的变位系数和(xΣ=x1+x2)以增大综合曲率半径；
（3）适当采用粘度较高的润滑油；
（4）合理匹配齿轮副的材料；
（5）适当增加齿轮副的硬度差；
（6）提高齿轮传动的接触精度等。

3、齿面磨损
磨损原因：齿面进入磨料。

磨损后果：齿形破坏、变薄引起冲击、振动，甚至断齿。

磨粒磨损是开式齿轮传动常见的失效形式之一。

防止磨齿的措施：
（1）正确选择齿轮参数以降低齿面滑动率；
（2）提高齿面硬度；
（3）降低齿面粗糙度；
（4）供给足够的润滑油并保持油的清洁；
（5）采用粘度较大的油，并在油中添加适当的添加剂等。

4、齿面胶合
胶合现象：两表面尖峰接触后粘结，再被撕开。

胶合是比较严重的粘着磨损，胶合发生后，齿廓失去正常形状，不能正常工作。

胶合现象分为：冷胶合、热胶合。

胶合是重载齿轮传动常见的失效形式。

防止胶合的措施：
（1）正确选择齿轮参数以降低齿面滑动率；
（2）减小模数和齿高以降低滑动速度；
（3）采用极压润滑油；
（4）选用抗胶合性能好的齿轮副材料；
（5）材料相同时，使大、小齿轮保持适当硬度差；（6）提高齿面硬度和降低表面粗糙度等。

5 、轮齿塑性变形
齿体塑性变形：突然过载，引起齿体歪斜。

齿面塑性变形：齿面表层材料沿摩擦力方向流动。

塑性变形原因：齿面软，润滑失效、摩擦变大。

塑性变形后果：齿廓形状变化，破坏正确啮合。

防止塑性变形的措施：
（1）适当提高齿面硬度和降低表面粗糙度；（2）正确选择齿轮参数以降低齿面滑动率；（3）采用粘度较大的润滑油和极压润滑油等。

五、齿轮的材料及其选择原则
1、材料性能的要求
齿面要硬、齿芯要韧；具有良好的机械加工和热处理工艺性。

2. 常用材料
常用的齿轮材料：优质碳素钢、合金钢、铸钢和铸铁。

（1）锻钢
软齿面：≤350 HBW。

加工工艺：锻坯——加工毛坯——热处理（正火、调质）——切齿精度7、8、9级。

HBW1=HBW2+（30~50 HBW ）。

硬齿面：＞350 HBW。

加工工艺：锻坯——加工毛坯——切齿——热处理（表面淬火、渗碳、氮化、氰化）——磨齿（表面淬火、渗碳）。

若氮化、氰化：变形小，不磨齿。

专用磨床，成本高，精度可达4、5、6级。

（2）铸钢
铸钢耐磨性及强度均较好，常用于制造da＞400~600mm的大尺寸齿轮。

（3）铸铁
普通灰铸铁的铸造性能和切削性能好、价廉、抗点蚀和抗胶合能力强，但弯曲强度低、冲击韧性差，常用于低速、无冲击和大尺寸的场合，尤其适用于开式传动。

铸铁性脆，为避免载荷集中引起齿端折断，齿宽宜较窄。

球墨铸铁的力学性能和抗冲击性能远高于灰铸铁，可替代某些调质钢的大齿轮。

常用的热处理方法：调质、正火、表面淬火、渗碳淬火、氮化等。

3、齿轮材料的选择原则
（1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。

（2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。

（3）正火碳钢只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。

（4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。

（5）钢制软齿面齿轮要求小齿轮硬度大于大齿轮30~50 HBW。