第七章齿轮传动

5 ）掌握直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算
的力学模型、理论依据、力作用点及计算点（或截面）、应力的类型及变
化特性，掌握强度计算公式中各参数的物理意义及其对应力（或强度）的
影响，掌握斜齿圆柱齿轮传动强度计算的特点。
6 ）掌握齿轮传动的设计方法与步骤（包括材料、热处理方式和精度选择、
弯曲疲劳折断——多次重复的弯曲应力、齿根应力集中 过载折断——短时过载或冲击载荷
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折断部位：
直齿齿轮折断发生在齿根部位 斜齿轮折断为局部折断
提高轮齿抗折断的能力： ——设计时限制齿根弯曲应力小于许用值。
(1) 减小齿根应力集中。 (2) 提高安装精度及支承刚度，避免偏载。 (3) 改善热处理使其有足够的齿芯韧性和齿面硬度。 (4) (4) 齿根部分进行表面强化处理(喷丸、滚压等)。
学习目标：
1 ）掌握齿轮传动的失效形式及其机理、失效部位，以及针对不同失效形
式的设计计算准则。
2 ）掌握齿轮材料的选用及热处理方式的基本要求。
3 ）理解计算载荷的定义及载荷系数的物理意义、影响因素及减小载荷系
数的措施。
4 ）熟练掌握齿轮传动的受力分析方法——包括假设条件、力的作用点、
各分力大小的计算与各分力方向的判断。
3）带传动的设计步骤与方法是什么？ 4）V带传动设计的评价指标是什么？
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三、设计数据及内容
设计数据
P、n1、n2( i ) 传动位置要求（中心距a）
工作条件等
设计内容
带：型号、根数、长度 轮：直径、结构尺寸 轴压力Q等
四、设计步骤与方法
工作情况系数见 表8-7
① 确定计算功率Pca ：PcaKAP ② 根据Pca、n1选择带型号
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（2）蜗杆蜗轮传动
特点：蜗杆蜗轮传动多用 于两轴交错角为90的传动， 其传动比大，传动平稳， 具有自锁性，但效率较低。
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4. 齿轮机构的机构运动简图
(avi) (avi)
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(avi)
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7.2 齿轮传动的失效形式与设计准则
齿轮传动的典型失效形式
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一、失效形式 1）、轮齿折断——闭式硬齿面齿轮的主要失效形式
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2.相交轴齿轮机构（圆锥齿轮机构）
直 齿 圆 锥 齿 轮 机 构
曲 齿 圆 锥 齿 轮 机 构
斜 齿 圆 锥 齿 轮 机 构
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3.交错轴之间传递运动 （1）交错轴斜齿圆柱齿轮机构
特点：两螺旋角数值不等 的斜齿轮啮合时，可组成 两轴线任意交错传动，两 轮齿为点接触，且滑动速 度较大，主要用于传递运 动或轻载传动。
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2）、齿面疲劳点蚀——闭式软齿面齿轮的主要失效形 式
位置：节线附近
原因：(1) 单对齿啮合接触应力较大。
(2) 节线处相对滑动速度低，不易形成润滑油膜。
(3) 润滑油起到媒介作用。
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防止轮齿疲劳点蚀的措施：
(1) 提高齿面硬度。
Zs
in1
2
zF 0
1
zF 0
Q
Q
zF 0
zF 0
5
评价——
>120°
1
2~4
Z
10~2 0
V
小
a
小 FQ
适当
F0
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第七章 齿轮传动
公元前二世纪西汉初年 的金属铸造齿轮
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计划学时：6-8学时
主要内容：齿轮传动的失效形式和设计准则。齿轮常用材料及热处理形
式。齿轮传动的计算载荷。齿轮传动的受力分析，齿轮传动的承载能力计 算。齿轮的结构。齿轮传动的设计（材料、热处理、精度、主要参数的选 择与确定、几何尺寸计算、结构、齿轮公差等）。
知识回顾
1 ）带传动的类型、工作原理、特点、应用及目前汽车传动 带最新技术进展。 2）带传动的受力分析、应力分析与应力分布图、弹性滑动和 打滑的基本理论。 3 ）带传动的失效形式、设计准则、普通 V 带传动的设计计 算方法和参数选择原则，带的张紧。
问题：
1）弹性打滑与打滑有何区别？ 2）带传动的主要失效形式是什么？
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7.1 概 述
一、齿轮传动的特点
优点：效率高，传动比恒定；结构紧凑，寿命长。 缺点：制造、安装精度要求高；中心距不宜太大。
二、齿轮传动的主要类型
1）、按传动轴相对位置
2）、按工作条件
平行轴齿轮传动 相交轴齿轮传动 交错轴齿轮传动
开式 半开式 闭式
3）、按齿形
4）、按齿面硬度 软齿面：HB≤350
参数选择和结构设计）。
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1 齿轮机构的应用和分类 2 齿廓啮合基本定律 3 渐开线和渐开线齿廓啮合传动的特点 4 渐开线齿轮的各部分名称及标准齿轮的尺寸 5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 6 渐开线齿廓的展成加工及根切现象 7 变位齿轮及最小变位系数 8 平行轴斜齿圆柱齿轮机构 9 蜗杆机构 10 圆锥齿轮机构
⑤ 验算小轮包角:
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80D2D15.7 3 a
112(9 00)
不满足则采取措施： 1）a↑( i一定) 2）加张紧轮
⑥计算带的根数Z： Z
Pca
(P0 P0)KKLK
4
⑦ 确定带的初拉力F0（单根带）
F050V P 0caZ (2.5K K)qV2
q
单位带长 的质量
⑧ 求带作用于轴的压力Q
Q2F0
渐开线、摆线、圆弧
硬齿面：HB > 350
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1.平行轴齿轮机构 （1）直齿圆柱齿轮机构
外 啮 合 齿 轮 传 动
内 啮 合 齿 轮 传 动
齿 轮 齿 条 传 动
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（2）斜齿圆柱齿轮机构
外 啮 合 齿 轮 传 动
内 啮 合 齿 轮 传 动
齿 轮 齿 条 机 构
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（3）人字齿圆柱齿轮机构
特点：由两排旋 向相反的斜齿轮 对称组成，其轴 向力被相互抵消。 适合高速和重载 传动，但制造成 本较高。
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④ 求中心距a和带的基准长度Ld
a) 初选a0 ： 0 .7 (D 1 D 2 ) a 0 2 (D 1 D 2 )
b) 由a0定计算长度: Ld 2a02(D 1D 2)(D 24 a0 D 1)2
c) 按相关表定相近的基准长度Ld
d) 由Ld求实际中心距:
aa0
Ld
Ld 2
e) 考虑到中心距调整、补偿F0，中心距a应有一个范围。
根据计算 功率查表
小轮直径D1min ，要求D1≥D1min
③ 定带轮直径D1和D2 验算带速V
D 2iD 1(1)
2பைடு நூலகம்
VD1n1/6 01000
要求: 最佳带速V=20~25m/s
V太小:
由P=FeV可知，传递同样功率P时，圆周力Fe太大，寿命↓
V太大:
离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力↓，承载能力↓