机械设计第九版齿轮传动(节)
机械设计 齿轮传动
第九节 齿轮传动的失效形式及计算准则
3、齿面胶合
齿面胶合
高速重载传动中，常因啮合区温度 升高而引起润滑失效，致使齿面金 属直接接触而相互粘连。当齿面向 对滑动时，较软的齿面沿滑动方向 被撕下而形成沟纹。
措施
1、提高齿面硬度 2、减小齿面粗糙度 低速 3、增加润滑油粘度 高速
4、加抗胶合添加剂
第九节§齿1轮1-1传动轮的齿失的效失形效式形及式计算准则
模数m不能成为衡量齿轮接触强度的依据。
第十三节 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算
齿面接触疲劳强度计算公式的说明
1）强度计算公式中，“+”号用于外啮合；“—”号用于内啮合。 2接进）触行配强计对度算齿设。轮计的时接，触应应将力［均σ相H1］同、，［即σσHH21］=σ中H2数。值在较用小公的式代进入行公齿式面 3）在齿轮的齿宽系数、材料及传动比已选定的情况下，影响齿 轮齿面接触疲劳强度的主要因素是齿轮直径。小齿轮直径（或传 动中心距）越大，齿轮的齿面接触强度就越高。所以在其他条件 不变的情况下，小齿轮的齿数选的适当多些可提高齿轮传动的接 触强度。 4）许用接触应力的计算
O2
赫兹公式
H
1 1
Fn •
1
2
b
1 12
1
2 2
E1
E2
“+”用于外啮合，“-”用于内啮合 节圆处齿廓曲率半径 实验表明：齿根部分靠近节点处最容易发
生点蚀，故取节点处的应力作为计算依据。
1
N1C
d1
s in
2
2
N2C
d2
s in
2
传动比 i= z2 /z1 = d2 /d1
中心距 a=(d2 ± d1)/2 = d1(i ±1)/2 或 d1 = 2a /(i ±1)
濮良贵机械设计第九版第十章答案
第十章齿轮传动 习题答案10-1 试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示各力的作用位置与方向）。
[解] 受力图如下图：补充题：如图（b ），已知标准锥齿轮mm N 1042,3.0,50,20,5521⋅⨯=====T Φz z m R ，标准斜齿轮24,63==z m n ，若中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消，β应为多少？并计算2、3齿轮各分力大小。
[解]（1）齿轮2的轴向力：()222222222sin tan 5.012sin tan 2sin tan δαz Φm T δαdm T δαF F R t a -=== 齿轮3的轴向力：βz m T ββz m T βd T βF F n n t a sin 2tan cos 2tan 2tan 33333333=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=== 3232,20,T T αF F a a =︒==()βz m T δαz Φm T n R sin 2sin tan 5.01233222=-∴即()2235.01sin tan sin z Φm δαz m βR n -=由5.22050tan 122===z z δ 928.0sin 2=∴δ371.0cos 2=δ ()()2289.0503.05.015928.020tan 2465.01sin tan sin 223=⨯⨯-⨯⨯︒⨯⨯=-=∴z Φm δαz m βR n即︒=231.13β （2）齿轮2所受各力：()() 3.765kN N 10765.3503.05.01510425.01223522222=⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯=-==z Φm T dm T F R t0.508kNN 10508.0371.020tan 10765.3cos tan 33222=⨯=⨯︒⨯⨯==δαF F t r kN 272.1N 10272.1928.020tan 10765.3sin tan 33222=⨯=⨯︒⨯⨯==δαF F t akN 420cos 10765.3cos 322=︒⨯==αF F t n齿轮3所受各力：kN 408.5N 10408.5231.13cos 2461042cos 2cos 22353232333=⨯=︒⨯⨯⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==βz m T βz m T d T F n n tkN 022.2N 10022.2321.12cos 20tan 10408.5cos tan 3333=⨯=︒︒⨯⨯==βαF F n t rkN 272.1N 10272.1321.12cos 20tan 10408.5tan 10408.5tan 33333=⨯=︒︒⨯⨯⨯⨯==βF F t akN 889.5N 10889.5321.12cos 20cos 10765.3cos cos 3333=⨯=︒︒⨯==βαF F n t n10-6设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知54,26min,r 1450,kW 5.72111====z z n P ，寿命h 12000=h L ，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置，并画出大齿轮的机构图。
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。
机械设计第九版课后答案濮良贵第10单元课后习题10-8答案
KAFt1 / b 1.25 4693 / 27.72 N/mm 211 .63N/mm >100N/mm 查表 10-3 得出间载荷分配系数 KF 1.2 ③由表 10-4 用插值法查得 KH 1.347 （用外插法求的） ，结合 b/h=4.575 查图 10-3 得 KF 1.298 。
由图 10-23 查取接触疲劳寿命系数 KHN1 1.17 、KHN2 1.25 。 （此处取的是机械设计第九版 10-23 中的第一条曲线，读者可根据材料不同自行取其它曲线） 取失效概率为 1%、安全系数 S=1，由式（10-14）得
N1 60n1jLh 60 14460 1 100 6.876 10 7
t n
arccosz cos / z 2h cos arccos23 cos20.562 / 23 2 1 cos14 30.30
at1 1 t 1 an *
arccosz cos / z 2h cos arccos73 cos20.562 / 73 2 1 cos14 24.21
b t
/ cos 2 1.632 / cos 213.140 1.721
v b
③由式（10-19） ，可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数 Y 。
Y 0.25 0.75 / v 0.25 0.75 / 1.721 0.686 Y 1
Hlim1 1.17 600 MPa 702MPa S 1 H 2 KHZ2 Hlim2 1.25 550 MPa 687.5MPa S 1
K
H 1
HZ1
取 H 1 和 H 2 中的较小值作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，既
机械设计 第九版 齿轮传动(1-6节).
1.掌握齿轮传动的特点、应用场合、类型及精度选择。 2.掌握选用齿轮材料的基本要求、常用热处理方法，合 理地选用齿轮的配对材料。 3.掌握齿轮传动受力分析方法，能够正确判断各力的方向。 基 4.掌握齿面接触疲劳强度及齿根弯曲疲劳强度的基本理论 本 及各参数的意义。 要 5.掌握齿轮传动的设计步骤和方法，合理选择齿轮参数。 求 6.理解计算载荷的意义，了解计算载荷中各参数的物理 意义和影响因素 。 7.了解齿轮失效形式的特点及预防或减轻失效的措施， 针对不同失效形式的设计计算准则。 8.了解齿轮结构的设计方法、齿轮的润滑及效率。
4.齿面磨损： 主动 原因：相对滑动； 措施：加强润滑； 采用闭式传动 5.塑性变形： 被动 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
主动
被动
相对滑动方向
二.设计准则： 失效形式 齿面接触疲劳点蚀
轮齿弯曲疲劳折断 胶合、磨损、塑性变形等失效运用上述准则，并作 相应考虑 具体工作条件下，如何运用上述准则： 工作条件 设计准则 按齿面接触疲劳强度条件设计 软齿面 闭式 (硬度 ≤ 350HB) 按轮齿弯曲疲劳强度条件校核 传动 硬齿面 按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 (硬度 > 350HB) 按齿面接触疲劳强度条件校核 开式传动 按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 也可同时按接触和弯曲强度设计齿轮。
§10-4 齿轮传动的计算载荷
名义载荷(理论载荷)： Fn 计算载荷(考虑实际因素的载荷)pca：Fca KFn 载荷系数 K K A K v Kα Kβ 1.使用系数KA：是考虑轮齿啮合时外部因素引起的附加动载 其值见P192 荷的系数。它主要取决于原动机和从动机械的 表10-2。 特性、质量比、联轴器类型及运行状态等。
机械设计第九版课后习题答案
第三章 机械零件的强度p45习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。
如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。
第九版机械设计课程设计 设计说明书
机械设计课程设计计算说明书设计题目：圆锥圆柱斜齿轮减速器设计者：指导教师：2014年1月10日目录一、设计任务 2二、传动方案的拟定及说明 3三、电动机的选择 3四、传动装置的总传动比及其分配 4五、计算传动装置的运动和动力参数 4六、齿轮传动的设计计算 5七、链传动设计 17八、轴的设计计算 18联轴器的选择轴承的选择九、滚动轴承的校核 25十、键的选择及强度校核 32 十一、箱体设计及附属部件设计 34 十二、润滑与密封 35 十三、端盖设计 35 十四、心得体会 37mm N m 齿轮传动的设计计算、按齿面接触强度设计由《机械设计》mm=得，ZE25 2.431 0.645 Z d H mm Z βφ==13254004(2.4351.594] H Z Z u +满足条件）齿根强度校核 1 0.801 0.760 Fa mm Y Y β=d L d L dF AZmm mN mN m⋅m0.6)d≈f十四、心得体会历时二周，在无数次的坚持中终于将其完成，虽然结果不一定多么美好，但过程却是值得回味和推敲的。
万事开头难，此言非虚。
每一件事的第一步总是难以起步的，相应的可以想象第一步的空难程度，画图也是如此。
虽然主讲老师说了也算数据后画图。
但是我还是毅然决然的选着边画图变校核计算。
其中艰辛苦涩唯有只知。
画图之事贵在坚持。
没有走不完的路，没有下不完的棋。
当然也没有画不完的图，刚开始也许不大愿意画图，毕竟跟自己所猜想的相去甚远。
暂时搁置下来，转行做了它事。
一步一个脚印，做事贵在踏实，不躁进，不功利。
大概就是一个人所要达到的境界了。
画图就是一笔一划皆了然于胸。
参考文献：1、机械设计. 第九版. 濮良贵，纪名刚. 高等教育出版社，20132、机械原理. 第七版. 孙桓，陈作模，葛文杰. 高等教育出版社，20063、工程制图基础. 第二版. 孙根正，王永平. 西北工业大学出版社，20054、机械设计课程设计手册第三版．吴宗择，罗圣国高等教育出版社 2008。
机械设计基础 齿轮传动
径节的单位为1／英寸，分度圆直径的单位为英寸。 模数与径节的换算关系为：
m= 25.4 P
显然径节与模数正好相反，径节越大，周节越小，即模数小，英制齿轮常 用径节有以下几种： 2、2.5、3、4、6、8、10、12、16、20。
6．4．1
保持恒定的瞬时传动比
下图为一对啮合的齿轮。rb1、rb2为两齿轮的基圆半径，N1N2为两基圆的内公切 线，设在某一瞬时，两齿廓在K点接触，过K点作两齿廓的公法线nn，根据渐开线性 质2，过K和K’点作两圆的法线，必与N1N2重合。当经过Δt时间后，主动齿轮O1转过 角ψ1，从动齿轮转过角ψ2，两齿轮齿廓在K’点接触。渐开线齿廓的啮合点始终是 沿着两个基圆内公切线N1N2移动。所以N1N2就是啮合点K的移动轨迹，叫做啮合线。 根据渐开线性质1可知，弧长
（2）应用特点 在机械传动中，齿轮传动应用最广泛。在工程机械、矿山机械、冶金机械以及各 类机床中都应用着齿轮传动。齿轮传动所传递的功率从几w至几万kW；它的直径从不 到1mm的仪表齿轮，到10 m以上的重型齿轮；它的圆周速度从很低到100m／s以上。 大部分齿轮是用来传递旋转运动的，但也可以把旋转运动变为直线往复运动，如齿 轮齿条传动。 与其他传动相比齿轮传动有如下特点： ①瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠； ②适用范围广；可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动；传递的功率和速度 范围较大； ③结构紧凑、工作可靠，可实现较大的传动比； ④传动效率高、使用寿命长； ⑤齿轮的制造、安装要求较高； ⑥不适宜远距离两轴之间的传动。 (3）对齿轮传动的基本要求 采用齿轮传动时，因啮合传动是个比较复杂的运动过程，对其要求是： ①传动要平稳 要求齿轮在传动过程中，任何瞬时的传动比保持恒定不变。以保 持传动的平稳性，避免或减少传动中的噪声、冲击和振动。 ②承载能力强 要求齿轮的尺寸小，重量轻，而承受载荷的能力大。即要求强度 高，耐磨性好，寿命长。
机械设计 齿轮传动
第十章齿轮传动本章主要内容⏹齿轮传动类型和特点；⏹齿轮传动的受力分析、计算载荷、各种载荷系数的物理意义及其影响因素；⏹齿轮传动的失效形式及其机理、特点、预防措施；⏹齿轮材料的基本要求、常用的热处理方法及材料的选用原则；⏹直齿圆柱齿轮承载能力计算，斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮承载能力计算特点；⏹齿轮的结构设计；⏹齿轮传动的润滑。
重点难点⏹齿轮传动的受力分析、计算载荷、各种载荷系数的物理意义及其影响因素；⏹齿轮传动的失效形式及其机理、特点、预防措施；⏹直齿圆柱齿轮承载能力计算。
第一节概述一、齿轮传动的特点、类型和基本问题齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，其应用范围十分广泛，型式多样，传递功率从很小到很大（可高达近十万千瓦）。
1、齿轮传动的主要特点：◆效率高可达99％。
在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高；◆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；◆工作可靠，寿命长与各类传动相比◆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；◆成本高，不适于远距离传动与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度要求高。
2、齿轮传动的分类按齿轮类型分：直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动人字齿轮传动锥齿轮传动按装置形式分：开式传动、半开式传动、闭式传动。
按使用情况分：动力齿轮─以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。
传动齿轮─以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。
按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）3、两个基本问题：(1)传动平稳就是要保证瞬时传动比恒定，从而尽可能减小齿轮啮合中的冲击、振动和噪声。
(2)足够的承载能力就是要在尺寸、质量较小的前提下．保证齿轮的强度、耐磨性等方面的要求。
保证在预定的使用期限内不发生失效。
二、精度选择齿轮精度等级应根据传动的用途，使用条件、传动功率和圆周速度等确定。
表10—8给出了各类机器所用齿轮的精度等级。
濮良贵《机械设计》(第9版)章节题库-第10章 齿轮传动【圣才出品】
第10章 齿轮传动一、选择题1．圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数时，可以（ ）。
A．提高齿轮的弯曲强度B．提高齿面的接触强度C．改善传动的工作平稳性D．增大齿轮传递的转矩【答案】C【解析】根据公式d＝mz，齿轮的直径不变，减小模数，齿数将增加，重合度增大，从而改善运动的平稳性，还能降低齿高，减小齿坯尺寸，降低加工时的切削量，有利于节省制造费用。
2．直齿圆柱齿轮与斜齿圆柱齿轮相比，其承载能力和运动平稳性（ ）。
A．直齿轮好B．斜齿轮好C．二者都一样D．随使用情况而定【答案】B【解析】与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮啮合传动时，齿面接触线是斜直线，每对齿是逐渐进入啮合又逐渐退出啮合，因此传动更平稳，承载能力更大。
3．一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知z1＝20，z2＝60，其齿形系数是（ ）。
A．Y F1＞Y F2B．Y F1＝Y F2C．Y F1＜Y F2D．无法确定【答案】A【解析】标准直齿圆柱齿轮中，齿数越少，齿形系数越大。
4．齿宽系数φd在（ ）情况下可取较小值。
A．齿轮在轴上为悬臂布置B．齿轮在轴上非对称布置于两轴承之间C．齿轮对称布置于刚性轴的两轴承之间D．以上三种情况下取值相同【答案】A【解析】根据齿宽系数选取表可看出，当齿轮在轴上为悬臂布置时，可以选择较小的齿宽系数。
5．为了提高齿根抗弯曲强度，可（ ）。
A．增大模数B．保持分度圆直径不变而增加齿数C．采用负变位齿轮D．保持齿数不变而减小分度圆直径【答案】A【解析】影响齿根弯曲疲劳强度的主要因素是模数，增大模数，弯曲强度提高。
6．为改善或减小齿轮的动载荷系数，可（ ）。
A．将齿轮加工成鼓形齿B．将两齿轮做成变位齿轮C．将一个齿轮的轮齿齿顶及齿根都进行修缘D．对轮齿进行螺旋角修形【答案】C【解析】修缘之后的轮齿在开始啮合阶段相啮合的轮齿的法节差减小，从而产生的动载荷减小，故可以通过修缘减小动载荷系数。
7．某场运输带由速度1440r/min的电动机通过三套减速装置来驱动，其中a．双级直齿圆柱齿轮减速器b．套筒滚子链传动c．三角带传动。
机械设计第九版链传动资料重点
d1
见P170表9-3
关键尺寸是分度圆，其关系为： d p / sin(180 / z)
二.滚子链链轮的齿形:
端面齿形为三圆弧一直线， 采用标准刀具加工（只需给出基
本参数 z, p,d 1, d , pt ）
轴面齿形应在零件工作图 上画出。轴向齿廓尺寸见P170 表9-4。
三.链轮材料: • 一般采用中碳钢制造，表面最好硬化； • 载荷和速度较大时，可采用中碳合金钢经表面硬化； • 冲击较大时，最好采用低碳钢或低碳合金钢渗碳淬火
第九章 链传动
基本要求： 1）熟悉链传动的工作原理、传动特点及应用范围； 2）熟悉滚子链的结构、规格及链轮的结构特点； 3）掌握“多边形效应”所引起的运动不均匀性及其所产生
的冲击载荷和动载荷，掌握改善措施； 4）了解链传动的失效形式，掌握滚子链传动承载能力计
算的方法； 5）掌握链传动主要参数对传动性能的影响及其选择原则； 6）了解链传动的张紧方式、润滑方法。
③合宜的张紧，亦可减少动载荷。
三. 链传动的受力分析：
链传动的张紧
张紧力的获得： 通过使链条保持适当的垂度所产生的悬垂拉力来获得。 （此张紧力比带传动小得多）
张紧的目的： 使松边不致太松，以免影响链条的正常啮入(出)和产生振动、 跳齿、脱链现象。
在不考虑动载荷的情况下，链在工作时承受的作用力有：
1.有效（工作）拉力 Fe 1000 P / v N
大传动比。
注 意：
链条已标准化（尺寸和材料要求详见有关的国家标 准），其几何尺寸根据等强度原则确定。因此，只要抗 拉强度足够，销轴的剪切强度、销轴和套筒间的挤压强 度就足够。
§9－3 滚子链链轮的结构和材料
一.链轮的基本参数及主要尺寸：
徐小斌《机械设计》课件第10章齿轮传动1-PPT文档资料
潘存云教授研制 潘存云教授研制
齿面接触疲劳
长江大学专用
作者： 潘存云教授
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
齿面点蚀 失效形式 齿面胶合
潘存云教授研制
高速重载传动中，常因啮合区温 度升高而引起润滑失效，致使齿 面金属直接接触而相互粘连。当 齿面向对滑动时，较软的齿面沿 滑动方向被撕下而形成沟纹。
非金属材料 适用于高速、轻载、且要求降低
噪声的场合。 作者： 潘存云教授
表10-1 常用齿轮材料及其机械性能
材料牌号 热处理方法 强度极限 屈服极限 硬度 HBS σB / MPa σS / MPa 齿芯部 齿面
HT250
250
170~241
HT300
300
187~255
HT350
350
197~269
措施： 1.提高齿面硬度 2.减小齿面粗糙度 3.增加润滑油粘度低速 4.加抗胶合添加剂高速
长江大学专用
作者： 潘存云教授
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
失效形式
齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 跑合磨损 磨粒磨损 跑合磨损、磨粒磨损。
潘存云教授研制
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
QT500-5
500
147~241
QT600-2 ZG310-570
常化
600 580 320
2潘2存云9教~授3研0制2 156~217
ZG340-640
650 350
169~229
45
580 290
162~217
45 40Cr
机械设计 第九版 带传动
F2
r
d 略去高阶微量 dF sin ，并考虑到 2 d d d 、 cos 1 则有： sin 2 2 2
d d F cos 0 2 2
F+dF
F1
dF fd F
F1
F2
1 dF f d 0 F
F1 ln f F2
普通V带 相对高度 h bP 0.7 的V带称普通V带(b －带轮的节宽)。
P
组成：顶胶、底胶、抗拉体、包布
抗拉体： 帘布：制造方便 绳芯：柔软易弯曲有利提高寿命， 材料可为化学纤维或棉织物。
普通V带已标准化。普通V 带按截面尺寸由小到大的顺序 分为Y、Z、A、B、C、D、E七 种型号（各型号的截面 尺寸见P145表8-1）。
F1 F0 F0 F2
F1 F2 2F0
以主动轮为隔离体：
T 0
Ff F1 F2 Fe
d d1 d d1 d d1 Ff F2 F1 0 2 2 2
有效拉力 Ff
P 以v 、 1 分别表示带速和传递的名
1000 P 要求Fe ( F1 F2 )
2
在角 较小的情况下，有：
1 cos 1 2 2
d d 2 d d1 sin 2a
d d1
2
E
将 带入经整理得：
(d d 2 d d1 ) L 2a ( d d 2 d d 1 ) 2 4a d d 2 d d1 o o 1 180 2 180 57.3o a
F1 F2 2 F0
Fv 义功率，则有： P e
kW
F1 F2 Fe
齿轮传动z09(零件部分)
11.1 概述
齿轮传动是应用最广泛的一种传动形式。
主要优点是：
传递的功率大(可达100 000kW以上)、速度范围广(圆周速度可 从很低到300 m/s) 效率高(0.94～0.98)、工作可靠、寿命长、结构紧凑
能保证恒定的瞬时传动比,可传递空间任意两轴间的运动。
主要缺点是：
制造、安装精度要求较高，因而成本也较高
11.2 渐 开 线 齿 廓
11.2.2 渐开线参数方程
以压力角 K 为参变数，建立渐开 线极坐标方程。由图可知
cos K OB rb OK rK
（a）
BK AB rb K k tan K K k rb OB OB
（b）
或
k tan K K
11.3.1 齿轮各部分的名称和符号
11.3齿轮各部分名称、基本参数及渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算
11.3.2 渐开线齿轮的基本参数
1.模数
分度圆直径 d 与齿距 p 及齿数 z 之间的关系为
d pz
p d z 或
式中 为无理数，计算d 时很不方便。为了便于齿轮的设计、制造、 测量及互换使用，人为地把 p 规定为简单有理数并标准化，称为齿轮 的模数，用 m表示，其单位为mm，即
m 25.4 mm DP
径节制齿轮的压力角除20°以外，还有14.5°、15°等。
11.3齿轮各部分名称、基本参数及渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算
例 11-3 MLQ—80型采煤机截割部齿轮传动箱中有一对渐开线标准 直齿圆柱齿轮传动，已知 m 7mm, z1 21 , z2 37, 20 , h 1 , c 0.25 。 试计算分度圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径，基圆直径，齿厚和 标准中心距。
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2.渗碳淬火 渗碳钢用于低碳钢和低碳合金钢，表面淬火硬度可 达52-56HRC，齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性 较高，用于冲击严重、要求结构紧凑的重要齿轮传动。 通常渗碳淬火后要磨齿。 3.调质 用于中碳钢和中碳合金钢。调质后齿面硬度一般 为220260HBS。适用于无结构尺寸要求。 4.正火（常化） 正火用于消除内应力，亦适用于机械强度要求不高 的齿轮。 5.渗氮 渗氮后齿面硬度可达60～62HRC，因氮化温度很低 （-196℃），轮齿的变形小，适用于难于磨齿（如内齿 轮），又要求齿面硬度大的场合。
§10- 3 齿轮材料及选择原则
对齿轮材料的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧。
齿面具有较高的硬度 抵抗齿面点蚀、胶合、 磨损、塑性变形 轮齿具有足够强度和韧性 抵抗轮齿折断
一、常用材料： 齿轮常用材料是各种牌号的中碳钢，中、低碳合金 钢，铸钢和铸铁等。一般多采用锻造毛坯或轧制钢材， 齿轮尺寸较大或结构复杂且生产批量大时，可采用铸钢 或铸铁。 表P191表10-1列出了常用齿轮材料牌号、热处理方 法、硬度及力学特性。
设计准则 齿面接触疲劳强度条件 H [ ]H 轮齿弯曲疲劳强度条件 F [ ]F
对于开式（或半开式）齿轮传动，以保证齿根的疲 弯曲疲劳强度为设计准则。为了延长开式（或半开式） 齿轮传动的寿命，应将所求得的模数适当增大10%～ 15%。
对于大功率（P75kW）的闭式齿轮传动，还应作 热平衡计算。 对于齿轮的轮圈、轮辐、轮毂等部位的尺寸不进行 强度计算，仅按经验作结构设计。
2.齿面点蚀： 形成原因 轮齿在节圆附近一对齿受力， 载荷大；滑动速度低形成油膜条 件差；接触疲劳产生麻点 。 避免措施： 提高材料的硬度； 加强润滑，提高油的粘度 3.齿面胶合：热胶合、冷胶合 原因： 高速重载；散热不良；滑 动速度大；齿面粘连后撕脱 避免措施： 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。
§10-1 概 述
一. 齿轮传动的特点： 1. 效率高； 5. 应用范围广。 2. 结构紧凑； 6. 制造安装精度要求高，因此 3. 工作可靠、寿命长； 成本高； 4. 传动比稳定； 7. 不适于传动距离过大的场合。 二. 传动的类型： 1. 按轴线位置分： 2. 按速度大小分：高速（v＞15m/s）； 中速（v=3～15m/s）； 低速（v≤ 3m/s） 。 3. 按工作条件分：闭式、开式齿轮传动 4. 按齿面的软硬分：硬齿面（HBS>350或HRC >38） 软齿面（HBS350或HRC38）
第十章 齿轮传动
1.掌握齿轮传动的特点、应用场合、类型及精度选择。 2.掌握选用齿轮材料的基本要求、常用热处理方法，合 理地选用齿轮的配对材料。 3.掌握齿轮传动受力分析方法，能够正确判断各力的方向。 基 4.掌握齿面接触疲劳强度及齿根弯曲疲劳强度的基本理论 本 及各参数的意义。 要 5.掌握齿轮传动的设计步骤和方法，合理选择齿轮参数。 求 6.理解计算载荷的意义，了解计算载荷中各参数的物理 意义和影响因素 。 7.了解齿轮失效形式的特点及预防或减轻失效的措施， 针对不同失效形式的设计计算准则。 8.了解齿轮结构的设计方法、齿轮的润滑及效率。
§10-2 齿轮传动的 失效形式和设计准则
一.失效形式： 1.轮齿折断：过载折断（淬火钢和铸铁齿轮常见）； 疲劳折断 折断多发生在齿根部位（另有局部折断） Fn 齿根弯曲应力大 原因 齿根应力集中 避免措施 材料及热处理 增大模数 增大齿根圆角半径 消除刀痕；喷丸、滚压处理； 增大轴及支承刚度。
说 明
上述5种热处理方法中，3、4 两种方法得到的为 软齿面齿轮（HB≤350），其余 3 种得到硬齿面齿轮 （HB>350）。 三.齿轮材料的选择原则： 1.工作条件的要求：功率、可靠度、质量、环境 2.工艺要求：毛坯选择；热处理方式 3.硬度选择：*软齿面硬度350HBS； *软齿面齿轮HBS1-HBS230～50 高速、重载 较好的材料及热处理方式 体积紧凑
4.齿面磨损： 主动 原因：相对滑动； 措施：加强润滑； 采用闭式传动 5.塑性变形： 被动 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
主动
被动
相对滑动方向
二.设计准则： 失效形式 齿面接触疲劳点蚀
轮齿弯曲疲劳折断 胶合、磨损、塑性变形等失效运用上述准则，并作 相应考虑 具体工作条件下，如何运用上述准则： 工作条件 设计准则 按齿面接触疲劳强度条件设计 软齿面 闭式 (硬度 ≤ 350HB) 按轮齿弯曲疲劳强度条件校核 传动 硬齿面 按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 (硬度 > 350HB) 按齿面接触疲劳强度条件校核 开式传动 按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 也可同时按接触和弯曲强度设计齿轮。
钢
调质钢 45、40Cr、30CrMnSi、35SiMn等 锻钢 渗碳钢 20Cr、 20CrMnTi等 氮化钢 38CrAlA 等
金属
铸钢 ZG310-570等
铸铁 HT250、HT200、QT500-5等
非金属：夹布塑胶、尼龙
常用于小功率、精度不高、噪声低的场合
二、常用热处理方法： 1.表面淬火 用于中碳钢和中碳合金钢。表面淬火硬度可达 5256HRC,由于齿面的硬度高,耐磨性好,而齿芯的韧性较 高,用于轻微冲击、要求结构紧凑、无须磨齿的场合。
载荷状况
均匀平稳 轻微冲击 中等冲击 严重冲击
工作 机器 … … … …
电动机 1.0 1.25 1.5 1.75
原动机 多缸内 蒸汽机 燃机 1.1 1.25 1.35 1.5 1.6 1.75 1.85 2.0
§10-4 齿轮传动的计算载荷
名义载荷(理论载荷)： Fn 计算载荷(考虑实际因素的载荷)pca：Fca KFn 载荷系数 K K A K v Kα Kβ 1.使用系数KA：是考虑轮齿啮合时外部因素引起的附加动载 其值见P192 荷的系数。它主要取决于原动机和从动机械的 表10-2。 特性、质量比、联轴器类型及运行状态等。