【清华课件-机械设计基础A(3)】讲义05-2齿轮传动总结
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机械设计基础PPT完整全套教学课件
的强度和刚度。
优化设计
在满足强度要求的前提下，通过改 进结构形状、减轻重量、降低应力 集中等措施，提高零件的承载能力 和使用寿命。
疲劳强度分析
针对承受交变载荷的零件，进行疲 劳强度分析和寿命预测，确保其在 长期使用过程中不发生疲劳破坏。
03
连接件与紧固件设计
螺纹连接件设计原理及选型
螺纹连接件基本概念
06
液压与气压传动系统设计基础
液压传动系统工作原理及组成
液压泵
将机械能转换为液压 能的装置，提供动力 源。
液压马达和液压缸
将液压能转换为机械 能的执行元件，实现 往复或旋转运动。
控制阀
控制液压系统中油液 的流动方向、压力和 流量，以满足执行元 件的动作要求。
辅助元件
包括油箱、滤油器、 冷却器、加热器等， 保证系统正常工作。
机械设计基础PPT完整全套教学 课件
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 连接件与紧固件设计 • 传动装置设计基础 • 轴系零部件设计基础 • 液压与气压传动系统设计基础 • 总结回顾与拓展延伸
01
机械设计概述
机械设计定义与分类
定义
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方 式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润 滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以 作为制造依据的工作过程。
实际案例分析与讨论
典型机械产品的设计 案例解析
机械设计中的创新思 维和实践
实际工程问题的分析 和解决方案
行业前沿动态分享
机械设计领域的最新研究成果和趋势 智能制造、数字化和绿色制造等新技术在机械设计中的应用
机械设计面临的挑战和机遇
THANK YOU
优化设计
在满足强度要求的前提下，通过改 进结构形状、减轻重量、降低应力 集中等措施，提高零件的承载能力 和使用寿命。
疲劳强度分析
针对承受交变载荷的零件，进行疲 劳强度分析和寿命预测，确保其在 长期使用过程中不发生疲劳破坏。
03
连接件与紧固件设计
螺纹连接件设计原理及选型
螺纹连接件基本概念
06
液压与气压传动系统设计基础
液压传动系统工作原理及组成
液压泵
将机械能转换为液压 能的装置，提供动力 源。
液压马达和液压缸
将液压能转换为机械 能的执行元件，实现 往复或旋转运动。
控制阀
控制液压系统中油液 的流动方向、压力和 流量，以满足执行元 件的动作要求。
辅助元件
包括油箱、滤油器、 冷却器、加热器等， 保证系统正常工作。
机械设计基础PPT完整全套教学 课件
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 连接件与紧固件设计 • 传动装置设计基础 • 轴系零部件设计基础 • 液压与气压传动系统设计基础 • 总结回顾与拓展延伸
01
机械设计概述
机械设计定义与分类
定义
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方 式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润 滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以 作为制造依据的工作过程。
实际案例分析与讨论
典型机械产品的设计 案例解析
机械设计中的创新思 维和实践
实际工程问题的分析 和解决方案
行业前沿动态分享
机械设计领域的最新研究成果和趋势 智能制造、数字化和绿色制造等新技术在机械设计中的应用
机械设计面临的挑战和机遇
THANK YOU
2024年机械设计基础课件齿轮传动
机械设计基础课件齿轮传动机械设计基础课件：齿轮传动1.引言齿轮传动是机械设计中的一种基本传动方式，广泛应用于各种机械设备的运动和动力传递。
齿轮传动具有结构简单、传动效率高、可靠性好、寿命长等优点，因此在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
本课件将介绍齿轮传动的基本原理、分类、设计方法和应用。
2.齿轮传动的基本原理齿轮传动是利用齿轮副的啮合来传递动力和运动的一种传动方式。
齿轮副由两个或多个齿轮组成，其中主动齿轮通过旋转驱动从动齿轮，从而实现动力和运动的传递。
齿轮副的啮合是通过齿轮齿廓的接触来实现的，齿廓的形状和尺寸决定了齿轮传动的性能和精度。
3.齿轮传动的分类齿轮传动根据齿轮的形状和布置方式可分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。
直齿圆柱齿轮传动是应用最广泛的一种齿轮传动方式，具有结构简单、制造容易、精度高等优点。
斜齿圆柱齿轮传动具有传动平稳、噪声低、承载能力强等优点，适用于高速和重载的传动场合。
直齿圆锥齿轮传动适用于空间狭小和角度传动的场合。
蜗轮蜗杆传动具有大传动比、自锁性和精度高等特点，适用于低速、大扭矩的传动场合。
4.齿轮传动的设计方法齿轮传动的设计主要包括齿轮的几何设计、强度设计和精度设计。
齿轮的几何设计是根据传动比、工作条件、材料等因素确定齿轮的齿数、模数、压力角等参数。
强度设计是保证齿轮传动在规定的工作条件下具有足够的承载能力和寿命，主要包括齿面接触强度和齿根弯曲强度的计算。
精度设计是保证齿轮传动的精度和运动平稳性，主要包括齿轮的加工精度和装配精度的控制。
5.齿轮传动的应用齿轮传动在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
在机床、汽车、船舶、飞机等机械设备中，齿轮传动用于传递动力和运动，实现各种复杂的运动轨迹和速度变化。
在风力发电、水力发电等能源领域，齿轮传动用于传递高速旋转的动力，实现能源的转换和利用。
在、自动化设备等高科技领域，齿轮传动用于实现精确的运动控制和动力传递，提高设备的性能和效率。
2024年机械设计基础课件!齿轮机构H
机械设计基础课件!齿轮机构H机械设计基础课件：齿轮机构一、引言齿轮机构是机械设计中应用最广泛的一种传动机构，其结构简单、传动效率高、可靠性好，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮机构由齿轮副组成，包括齿轮、轴、轴承等零部件。
本课件将介绍齿轮机构的基本原理、分类、传动比计算、齿轮啮合条件、齿轮强度计算等内容。
二、齿轮机构的基本原理齿轮机构是利用齿轮的啮合来实现两轴之间的运动和动力传递的装置。
当两个齿轮啮合时，主动齿轮转动，通过齿轮啮合将动力传递给从动齿轮，从而实现运动的传递。
齿轮的啮合原理是基于齿廓曲线的几何关系，齿廓曲线是齿轮啮合的基础。
三、齿轮机构的分类齿轮机构根据齿轮的形状和布置方式可以分为多种类型，常见的有直齿轮机构、斜齿轮机构、蜗轮蜗杆机构等。
1.直齿轮机构：直齿轮机构是齿轮齿面与轴线垂直的齿轮机构，其传动平稳、噪音低，但承载能力相对较小。
2.斜齿轮机构：斜齿轮机构是齿轮齿面与轴线呈一定角度的齿轮机构，其传动效率高、承载能力强，但噪音相对较大。
3.蜗轮蜗杆机构：蜗轮蜗杆机构是利用蜗杆和蜗轮的啮合来实现传动的，其传动比大、传动平稳，但效率相对较低。
四、齿轮机构的传动比计算齿轮机构的传动比是指主动齿轮与从动齿轮转速的比值。
传动比的计算公式为：传动比=从动齿轮齿数/主动齿轮齿数在实际应用中，根据工作需求确定传动比，然后根据传动比选择合适的齿轮齿数，以满足设计要求。
五、齿轮啮合条件1.齿廓重合条件：齿轮啮合时，齿廓必须保持连续接触，避免齿廓间的冲击和滑动。
2.齿顶隙条件：齿轮啮合时，齿顶之间应保持一定的间隙，以避免齿顶干涉。
3.齿根隙条件：齿轮啮合时，齿根之间应保持一定的间隙，以避免齿根干涉。
4.齿侧隙条件：齿轮啮合时，齿侧之间应保持一定的间隙，以允许润滑油的进入和排出。
六、齿轮强度计算齿轮强度计算是齿轮设计的重要环节，主要包括齿面接触强度计算和齿根弯曲强度计算。
1.齿面接触强度计算：齿面接触强度计算是确定齿轮齿面接触应力是否满足材料屈服极限的要求。
机械设计基础课件-齿轮传动
04 齿轮的材料与制 造工艺
齿轮的材料选择
碳钢
适用于低速、低负载的 齿轮，价格相对较低。
合金钢
具有较好的力学性能和 耐磨性，适用于高速、
重载的齿轮。
不锈钢
具有较好的耐腐蚀性， 常用于食品、化工等行
业的齿轮。
塑料
轻便、低成本，适用于 轻载、低速的齿轮，如
玩具、家电等。
齿轮的热处理工艺
01
02
03
机械设计基础课件-齿轮传 动
汇报人： 202X-12-24
目录
• 齿轮传动的概述 • 齿轮的几何设计 • 齿轮的工作原理 • 齿轮的材料与制造工艺 • 齿轮传动的应用与维护
01 齿轮传动的概述
齿轮传动的定义
• 齿轮传动：通过一对或多对相互啮合的齿轮，将主动齿轮 的旋转运动传递给从动齿轮，实现转矩和转速的变换。
装配不当会导致齿轮传动系统运转不平稳 。排除方法包括重新检查和调整各部件的 装配关系等。
THANKS
感谢观看
压力角是指渐开线齿廓与 分度圆相切的切线与分度 圆之间的夹角。
齿轮的模数
定义
模数是决定齿轮大小的基本参数 ，它表示了齿距与圆周率π的比值 。
选择
在齿轮设计中，模数的选择直接 影响到齿轮的大小和传动能力， 需要根据实际需求和设计规范进 行选择。
齿轮的齿数
定义
齿数是表示在分度圆上齿的个数的参 数。
选择
齿轮传动的维护保养
定期检查
对齿轮传动系统进行定期检查，包括 齿轮、轴承、润滑系统等，确保各部 件正常运转。
清洁与润滑
保持齿轮传动系统的清洁，定期添加 润滑剂，以减少摩擦和磨损，延长使 用寿命。
调整与紧固
根据需要调整齿轮的啮合间隙和紧固 各部件，确保齿轮传动的稳定性和可 靠性。
机械设计基础课件第五章齿轮传动
(9) 齿根高 : 分度圆和齿根圆之间的 径向距离称为齿根高 , 用 hf 表示。显然 hf=(d-df)/2。 (10) 齿高: 齿顶圆和齿根圆之间的径 向距离称为齿高 , 用 h 表示。显然 h=ha+hf 。 (11) 齿轮宽度： 沿齿轮轴线的长度 称为齿宽, 用b表示。
5.3.2、渐开线齿轮的基本参数和尺寸计算
1、齿数：齿轮整个圆周上轮齿的总数, 用z表示。
2、 模数： 根据圆的周长和齿距的定义可知
d k zpk
dk
zpk
式中, 比值pk/π含有无理数π, 这给设计、制造及测量带来不便, 为此需在齿轮上取一圆, 将该圆pk/π的比值规定为标准值,并使该
圆上的压力角也为标准值, 这个圆即为分度圆。规定分度圆上的齿
5.1 齿轮传动的类型和特点
齿轮传动：用于传递空间任意两轴 之间的运动和动力。 一、齿轮传动的特点
①传动比准确； ②传动效率高；
优点： ③工作可靠、寿命长； ④结构紧凑；
⑤适用范围广。
①制造和安装精度要 求较高； 缺点： ②不适宜用于两轴 间距离较大的传动。
齿轮传动动画（3D)
二、齿轮传动的类型
1 O2 P r2' rb 2 i12 ' 2 O1 P r1 rb1
渐开线齿轮的传动比又与两轮基圆半径成反比。 其基圆的大小是不变的，所以当两轮的实际中心 距与设计中心距不一致时，而两轮的传动比却保 持不变。这一特性称为传动的可分性。
α
3. 齿廓间正压力方向不变
如图所示，过节点C作两节圆 的公切线t- t，它与啮合线n-n的 夹角α’称为啮合角。由理论力学 知道，齿廓间正压力方向为接触 点公法线方向，由于公法线与啮 合线重合且位置不变，显然，啮 合角α’是一个常数，所以齿廓间 正压力方向也不会改变。当齿轮 传递的转矩为常数时，正压力的 大小也不变。这对于提高齿轮传 动的平稳性是极为有利的。由图 还可知道，啮合角α’在数值上等 于渐开线在节圆上的压力角。
机械设计基础 全套教学ppt课件 清华大学
小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
如图1-1所示内燃机的曲轴为一个零件；连 杆则为多个零件的组合。因此，构件是相互固 接在一起的零件组合体。
n=2 Pl=2 Ph=1
F=3×3-2 ×3-1 ×1=2
F=2×3-2 ×2-1 ×1=1
机械设计基础
3).虚约束
(1)虚约束：在机构中与其他运动副作用重复， 而对构件间的相对运动不起独立限制作用 的约束。
(2)处理办法：将具有虚约束运动副的构件连 同它所带入的与机构运动无关的运动副一 并不计。
在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构 运动简图。
1. 机构运动简图的定义 为了便于分析，人们不考虑机器的复杂外形和结构，仅用规 定的线条和符号按一定的比例表示构件的尺寸和各运动副的位置， 这种将机构中各构件间相互运动关系表示出来并反映机构特征的 简图称为机构运动简图。
机械设计基础
1.2.1 运动副及构件的表示方法 • 1．构件 • 构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
根据用途不同，机器可分为：
动力机器：实现能量转换，如内燃机、电动机、蒸汽机、发电机、压气机等。
加工机器：完成有用的机械功或搬运物品，如机床、织布机、汽车、飞机、起重
机、输送机等。
信息机器：完成信息的传递和变换，如复印机、打印机、绘图机、传真机、照相
机等。
绪论
虽然机器的种类繁多，构造、用途和功能也各不相同。 但具有相同的基本特征： （1）人为的实物（构件）组合体。 （2）各个运动实物之间具有确定的相对运动。 （3）代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
如图1-1所示内燃机的曲轴为一个零件；连 杆则为多个零件的组合。因此，构件是相互固 接在一起的零件组合体。
n=2 Pl=2 Ph=1
F=3×3-2 ×3-1 ×1=2
F=2×3-2 ×2-1 ×1=1
机械设计基础
3).虚约束
(1)虚约束：在机构中与其他运动副作用重复， 而对构件间的相对运动不起独立限制作用 的约束。
(2)处理办法：将具有虚约束运动副的构件连 同它所带入的与机构运动无关的运动副一 并不计。
在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构 运动简图。
1. 机构运动简图的定义 为了便于分析，人们不考虑机器的复杂外形和结构，仅用规 定的线条和符号按一定的比例表示构件的尺寸和各运动副的位置， 这种将机构中各构件间相互运动关系表示出来并反映机构特征的 简图称为机构运动简图。
机械设计基础
1.2.1 运动副及构件的表示方法 • 1．构件 • 构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
根据用途不同，机器可分为：
动力机器：实现能量转换，如内燃机、电动机、蒸汽机、发电机、压气机等。
加工机器：完成有用的机械功或搬运物品，如机床、织布机、汽车、飞机、起重
机、输送机等。
信息机器：完成信息的传递和变换，如复印机、打印机、绘图机、传真机、照相
机等。
绪论
虽然机器的种类繁多，构造、用途和功能也各不相同。 但具有相同的基本特征： （1）人为的实物（构件）组合体。 （2）各个运动实物之间具有确定的相对运动。 （3）代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换。
机械设计基础课件-齿轮传动
2 齿轮断裂
高负载、齿轮材料疲劳或制造缺陷可能导致 齿轮断裂。
3 电力工程
齿轮传动被用于风力发电机、水力发电机和发电站的传动系统。
齿轮传动的设计要点
齿数计算
根据传动比和传动类型计算 齿数，确保传动顺利。
齿轮模数选择
根据传动功率、齿轮材料和 空间限制选择合适的模数。
齿轮材ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ选择
根据负载、摩擦和磨损要求 选择合适的齿轮材料。
齿轮传动常见问题和故障
1 齿轮磨损
长时间使用会导致齿轮表面磨损，影响传动 效率和精度。
内齿轮
内齿轮用于空间有限的传动系统，如减速器和 传动箱。
锥齿轮
锥齿轮适用于传递动力和旋转方向的变化，常 用于交叉轴传动。
行星齿轮
行星齿轮由中心轴和围绕其旋转的卫星齿轮组 成，通常用于高扭矩应用。
齿轮传动的应用
1 汽车行业
齿轮传动广泛应用于汽车变速器、差速器和传动系统等部件。
2 机械制造业
齿轮传动用于机床、工厂自动化设备和重型机械等领域。
机械设计基础课件-齿轮 传动
欢迎来到机械设计基础课件-齿轮传动。在这个课件中，我们将一起探讨齿轮 传动的概述、不同类型的齿轮、齿轮传动的应用、设计要点以及常见问题和 故障。
齿轮传动的概述
• 什么是齿轮传动 • 齿轮传动的基本原理
不同类型的齿轮
直齿轮
直齿轮是最基本、最常见的齿轮类型，通常用 于平行轴传动。
《机械设计基础(第3版)》教学课件—第5章齿轮传动
5.3.2 渐开线齿轮的基本参数和尺寸计算
1、齿数：齿轮整个圆周上轮齿的总数，用z表示。
2、 模数： 根据圆的周长和齿距的定义可知
dk zpk
dk
zpk
式中, 比值pk/π含有无理数π, 这给设计、制造及测量带来不便,
为此需在齿轮上取一圆, 将该圆pk/π的比值规定为标准值,并使该
圆上的压力角也为标准值, 这个圆即为分度圆。规定分度圆上的
1 2
O2 P r2' O1 P r1'
rb2 rb1
渐开线齿轮的传动比又与两轮基圆半径成反比。其基 圆的大小是不变的，所以当两轮的实际中心距与设计中心 距不一致时，而两轮的传动比却保持不变。这一特性称为 传动的可分性。
3、齿廓间正压力方向不变
如图所示，过节点C作两节圆的公 切线t- t，它与啮合线n-n的夹角α’称为 啮合角。由理论力学知道，齿廓间正 压力方向为接触点公法线方向，由于 公法线与啮合线重合且位置不变，显 然，啮合角α’是一个常数，所以齿廓间 正压力方向也不会改变。当齿轮传递 的转矩为常数时，正压力的大小也不 变。这对于提高齿轮传动的平稳性是 极为有利的。由图还可知道，啮合角α’ 在数值上等于渐开线在节圆上的压力 角。
3、渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角 称为该点的压力角。如图所示
4、 渐开线的形状只取 决于基圆大小。 如图所示
5、 基圆内无渐开线。
5.2.3 渐开线齿廓的啮合特点 1、瞬时传动比恒定
上式表明：渐开线齿轮的 传动比等于两轮基圆半径的 反比。
2、渐开线齿廓传动中心距可分性
i12
第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50
【清华课件-机械设计基础A(3)】第4章机械传动设计总论
三.机械传动的主要指标
3.外廓尺寸，质寸的 影响很大。
i=22=4
i=4
其它：维护，安全，环保
四.机械传动的运动和动力参数
1.传动比i：i
n主 n从
；
D1
iV
n电 n1
D2 ； D1
Z2
n2
i齿
n1 n2
Z2 ； Z1
i总 iV i齿
n1
D2
Z1
四.机械传动的运动和动力参数
2.效率
总 V齿轴3 承联工作
3.功率P
P出
Fv kw 1000
P入 P出 / 总
P齿 P入V
P2 P入V承齿
F D1 Z2
V
D2
Z1
四.机械传动的运动和动力参数
4.速度V
F D1 Z2
V dn (m / s)
1000 60
V
5.转矩T
T 9.55106 P (Nmm) n
D2
Z1
例题：
一.传动的重要性
辅助系统，例如：润滑、显示、照明等
原动机部分 传动部分 执行部分
控制系统
一.传动的重要性
1.调整速度：减速箱，变速器 2.改变运动形式：回转，摆动，直线运动 3.一原动机带多个执行机构 4.实现停歇，接合、分离、制动或反转 5.安全，维护，尺寸等需要
二.机械传动型式、特点分类
各类传动 特性对比：P108.109表4－2，4－3 机械传动分类： （P104，表4－1）
课代表
精45马林：51531533，25人 malinbiyang@ 热动41彭坤：51532090，16人 pengkun201@ 机械41： 巨云涛，51531459，19人 jyt10412@
机械设计基础课件第5章齿轮传动 2强度1
1.轮齿拆断
轮齿折断 ——有过载折断
（短时突然过载引起）、疲 劳折断（循环弯应力作用引 起）两种情况
轮齿因短时意外的严重过载而引起的突然折 断，称为过载折断 。用淬火钢或铸铁制成的齿轮， 容易发生这种折断。
在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯 曲疲劳极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹，裂纹 的逐渐扩展，最终将引起轮齿折断，这种折断称 为疲劳折断 。
? 采取措施 减小模数，降低齿高； 抗胶合能力强的润滑油； 材料的硬度及配对
4.齿面磨损
? 齿面磨损 —— 轮齿接触 表面上材料因摩擦而发生 损耗的现象。其后果，使 轮齿磨薄导致轮齿断裂。
主动
被动
5.齿面塑性变形
? 齿面塑性变形 —— 轮齿材料因屈服产生 塑性流动而形成齿面 的塑性变形。其后果， 使齿面失去正确的齿 形，在齿面节线处产 生凸棱。
3.齿面胶合
? 在高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效， 致使两齿面金属直接接触并相互粘连，当两齿面相对运动时， 较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹，这种现象称为齿 面胶合。
? 在低速重载传动中，由于齿面间的润滑油膜不易形成也可能 产生胶合破坏。
? 原因：
高速重载；散热不良；
滑动速度大；齿面粘连后撕脱
? 原因：重载，齿面软
? 措施：提高材料的硬 度，减小接触应力，改 善润滑
被动
主动
相对滑动方向
齿轮传动的计算准则
? 针对齿轮不同的失效形式制定相应的设计准则。
? 闭式软齿面齿轮（ ≤ 350HBS）主要失效形式是齿面疲劳 点蚀，也可能发生轮齿折断及其他失效形式，故应按接触 疲劳强度的设计公式确定主要尺寸，然后校核弯曲疲劳强 度。
折断发生在齿根处 ? 原因
【清华课件-机械设计基础A(3)】第6章齿轮传动10
6.1齿轮传动的特点
6.1.1齿轮传动的特点
☺啮合传动，效率高; 结构紧凑;效率高：单级
最高可达99%;传递功率大，可达几十千瓦。 ☺结构紧凑。
☺传动比稳定、准确；工作可靠，寿命长。
☺传动比稳定，单级最大传动比为8。 ☺加工精度较高，安装也较复杂，造价较高。 ☺仅适用于近距离传动。
6.1齿轮传动的特点
相对滑动
6.3.2 轮齿的失效形式
失效形式
轮齿的失效—轮齿的折断
静载荷折断——尖峰或冲击载荷 疲劳折断——变化的载荷
齿面的失效
接触疲劳点蚀（收敛性、扩展性） 齿面磨损—磨粒磨损为主 齿面胶合—重载高速，由于瞬时温升引起的 齿面塑性流动—低速重载、频繁起动或过载传动
引起传动失效 的影响因素
工作情况：速度、载荷的大小等 防护情况：开式、半开式、闭式 材料及热处理：
da≥400~500mm
铸铁 HT250、QT500-5 P184表6-6 齿轮常用金属材料材料
非金属 夹布塑胶, 尼龙: 适用于载荷小、高速及精度
要求不高的场合，但一般考虑散热条件，不成对使用。
6.3齿轮的材料及其选择原则
齿轮材料的热处理
☺整体淬火：40Cr ☺表面淬火： 45、40Cr 、40CrNi ☺渗碳淬火：20、20Cr 、20CrMnTi ☺渗氮 ☺碳氮共渗
6.4齿轮传动的受力分析
齿轮传动受力分析的目的 6.4.1直齿轮的受力分析 6.4.2斜齿轮的受力分析 6.4.3锥齿轮的受力分析 6.4.4计算载荷
6.4齿轮传动的受力分析
齿轮传动受力分析的目的
☺计算齿轮的强度；设计轴及选择轴承的依据
齿轮传动中轮齿受力的类型
☺工作力：法向力Fn ☺附加动载荷
机械设计基础第第4章齿轮传动.ppt
失效形式
轮齿折断 齿面点蚀
点蚀：轮齿啮合过程中，接触面 齿面接触疲劳 间产生接触应力（两物体相互接触时，在表面上产生 的局部压力称为接触应力），该应力是脉动循环变化 的，在此应力的反复作用下，齿面表层就会产生细微 疲劳裂纹，封闭在裂纹中润滑油在压力的作用下，产 生楔挤作用使裂纹扩大，最后导致表层金属小片状剥 落，出现凹坑，形成麻点状剥伤，称为点蚀。
失效形式 齿面胶合
齿面磨损 齿面塑性变形
从动齿
措施:1)提高齿面硬度
2)采用黏度大的润滑油
表面凸出
主动齿 表面凹陷
汽车与交通工程学院 汽车工程系
4.2.2设计准则
设计准则取决于齿轮可能出现的失效形式。 对于软齿面闭式齿轮传动：常因齿面点蚀而失效，故通常先按齿
面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。 对于硬齿面闭式齿轮传动：其齿面接触承载能力较高，故通常先
措施： 1)加抗胶合添加剂 3)增加润滑油粘度
2)减小齿面粗糙度 4)降低齿高，减小模数
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失效形式
轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损
跑合磨损 磨粒磨损
措施：1)减小齿面粗糙度 2)改善润滑条件，清洁环境 3)提高齿面硬度
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轮齿折断
齿面点蚀
提高轮齿抗折断能力的措施： 1）增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，减小齿根应 力集中； 2）增大轴及支承的刚度，使轮齿接触线上受载较为均匀； 3）采用合适的材料和热处理形式使齿面较硬，使轮齿芯 部材料具有足够的韧性； 4）采用喷丸、滚压等工艺，对齿根表层进行强化处理。
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96 120 3.75 240 50.3655 120 120 3.0 144 120 2.5 180 120 2.0 240 120 1.5 240 50.3655 240 50.3655 240 50.3655 240 50.3655
20 3.75 240 240 240 240 240 240
(1)轴的刚度较大宜取较大齿宽系数； (2)对称布置宜取较大齿宽系数； (3)软齿面齿轮传动宜取较大齿宽系数；
z1
z2
m
b
软对 2.1116 4.1926 8.1909
软非 2.1115
软悬 2.1113
20 20 5.0 10 20 20 5.0 20 20 20 5.0 40 20 20 5.0 80 20 20 5.0 100
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 1.齿数
1.不根切 最小齿数选择17或19 采用变为齿轮，减小最小齿数，不能变尖 采用斜齿轮
软齿面材料（结构钢正火） z1 20 z2 b m a pmax z1 20
硬齿面（合金钢渗碳淬火） z2 60 b m a 240 pmax 147.3638
接触强度
H Z E Z H Z
2 KT1 u 1 [ ]H 2 bd1 u
接触强度
2T1 F YFaYSaY K [ ]F bd1m
弯曲强度
2T1 F YFaYSaY K [ ]F bd1m
弯曲强度
2T1 F YFaYSaY K [ ]F bd1m
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 3.齿轮精度
(1)经济性原则； (2)匹配性原则； (3)高速传动，精密传动，宜选用较高制造精度； (4)封闭环境中的传动装置，宜选用较高制造精度； (5)制造精度应与制造方法相适应；
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 4.齿数比
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 2.齿宽系数
(1)轴的刚度较大宜取较大齿宽系数； (2)对称布置宜取较大齿宽系数； (3)软齿面齿轮传动宜取较大齿宽系数； (4)固定传动比传动宜取较大齿宽系数； (5)精度较高宜取较大齿宽系数； (6)小轮齿宽应略大于大轮齿宽；
a.有利润滑
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 4.齿数比
a.有利润滑 b.等强度
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 4.齿数比
a.有利润滑 b.等强度 c.单级传动比不宜过大（i<8）
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 4.齿数比
a.有利润滑 b.等强度 c.单级传动比不宜过大（i<8） d.避免干涉
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 4.齿数比
(1)齿数互质
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 4.齿数比
H Z E Z H Z
2 KT1 u 1 [ ]H 2 bd1 u
硬齿面
接触强度
弯曲强度
2T1 F YFaYSaY K [ ]F bd1m
H Z E Z H Z
2 KT1 u 1 [ ]H 2 bd1 u
软齿面
接触强度 弯曲强度
第6章 齿轮传动
120 20 3.0 144 20 2.5 180 20 2.0 240 20 1.5 288 20 1.25
288 120 1.25 240 50.3655
120 360 120 1.0
240 40.9073 120 360 20 1.0
240பைடு நூலகம்
38.9143
H Z E Z H Z
2 KT1 u 1 [ ]H 2 bd1 u
116.5452 116.1400 112.1754 208.0152 196.9334 125.3050
20 20 5.0 100 238.5925 210.5760
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 2.齿宽系数
(1)轴的刚度较大宜取较大齿宽系数； (2)对称布置宜取较大齿宽系数； (3)软齿面齿轮传动宜取较大齿宽系数； (4)固定传动比传动宜取较大齿宽系数；
(1)齿数互质 (2)以精度为主要要求的传动要有利于减小传动 误差 (3)综合考虑，优化分配 (4)以传递动力为主要目的的传动系统允许传动 有一定误差；以传递运动为主要目的的传动系统 应选择较精确的传动比；
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 1.齿数
(1)不根切 (2)对闭式软齿面齿轮传动，在满足弯曲强度要求 的前提下，宜取较多齿数； (3)对闭式硬齿面齿轮和开式齿轮传动，宜取较小 齿数； (4)对传递动力的齿轮传动，不应使模数过小；
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 2.齿宽系数
4.1920 4.1857 8.1719 7.9839
15.1315 14.6295 10.9397 17.9297 16.6106
z1
z2
m
b
硬对
30.4364 60.2624
硬非
硬悬
20 20 5.0 10 20 20 5.0 20 20 20 5.0 40 20 20 5.0 80
30.4359 30.4315 60.2488 60.1110
H Z E Z H Z
2 KT1 u 1 [ ]H 2 bd1 u
接触强度
弯曲强度
2T1 F YFaYSaY K [ ]F bd1m
H Z E Z H Z
2 KT1 u 1 [ ]H 2 bd1 u
接触强度
弯曲强度
2T1 F YFaYSaY K [ ]F bd1m
60 120 6.0
240 50.3655
20 6.0
24
30 32 40 48 60 80 96
72 120 5.0
90 120 4.0
240 50.3655
240 50.3655
24
30 32 40 48 60 80 96
72
90 96
20 5.0
20 4.0
240
240
149.6756
150.7537 141.7534 114.3780 95.8312 77.0629 58.0867 48.5244
(1)齿数互质 (2)以精度为主要要求的传动要有利于减小传动 误差
多级机械传动系统
n1 n2 1 i1
n1 1 n3 2 i1i2 i2 n1 1 2 n4 3 i1i2i3 i2i3 i3
第6章 齿轮传动
6-6直齿圆柱齿轮的参数选择和许用应力 6.6.1 设计参数选择 4.齿数比