机械设计齿轮传动 ppt课件
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机械原理齿轮机构及其设计PPT
α
5、基圆 rb
s = e = p/2
6、齿顶高 ha
O
7、齿根高 hf
8、全齿高 h h = ha + hf
9、压力角 α
一、齿轮各部分名称
ακ
1、齿数 z
2、模数 m (非常主要旳概念) 以齿轮分度圆为计算各部分尺寸基准
齿数 z ×齿距 p = 分度圆周长 πd
分度圆直径d = z × p / π
一对齿轮作无侧隙啮合传动时，共存在四个基本原因：
两个几何原因，即一对共轭旳渐开线齿廓 给定其中任何三个原因， 两个运动原因，即两轮旳角速度 ω0 和ω 就能取得第四个原因
刀具齿廓拟定，强制刀具与轮坯以定传动比 i = ω0/ω运动
刀具旳齿廓（一种几何原因）就必然在轮坯上切削（包络）出轮 坯旳齿廓（另一种几何素）。
连续传动旳条件为：B1B2 ≥ Pb
可表达为：重叠度ε a = B1B2 / Pb≥ 1
ε a 分析：重叠度旳大小表白同步参加啮合轮齿啮合对数旳平均值
ε a = 1 时，一直只有一对轮齿啮合，确保最低连续传动； ε a < 1 时，齿轮传动部分时间不连续； ε a > 1 时，部分时间单齿啮合，部分时间双齿啮合。
pb
2
B1B2
B1P + PB2
ω2
ε = pb = πmcosα
ε=
1 （z1（tan α a1 – tanα ’) + z2（tan α a2 – tanα ’））
2π
由上式可知，重叠度 ε 与齿数 z 正有关，z 越大ε 越高；
啮合角 α’ 越大，重叠度 ε 越小。与模数m无关。
四、原则中心距 a 与实际中心距 a’
机械设计第十章齿轮传动课件
上式中载荷系数K=KAKVKαKβ。KAKV 取法与前者相同，KFα、KHα可取1，而KFβ＝KHβ＝1.5KHβbe。KHβbe为轴承系数，与齿轮的支承方式有关。
标准锥齿轮传动的强度计算
校核计算公式：
设计计算公式：
轴承系数表
机械设计第十章齿轮传动
四、齿面接触疲劳强度计算
标准锥齿轮传动的强度计算
详细说明
机械设计第十章齿轮传动
齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择
四、齿轮传动的强度计算说明
接触强度计算中，因两对齿轮的σH1= σH2 ，故按此强度准则设计齿轮 传动时，公式中应代[σH] 1和[σH] 2中较小者。
用设计公式初步计算齿轮分度圆直径d1(或模数mn)时，因载荷系数中的 KV、Kα、Kβ不能预先确定，故可先试选一载荷系数Kt。算出d1t(或 mnt） 后，用d1t再查取KV、Kα、Kβ从而计算K 。若K与Kt接近，则不必修改原 设计。否则，按下式修正原设计。
三、齿根弯曲疲劳强度计算
强度计算时，通常以斜齿轮的当量齿轮为对 象，借助直齿轮齿根弯曲疲劳计算公式，并引入 斜齿轮螺旋角影响系数Yβ，得：
斜齿轮齿面上的接触线为一斜线。受载时， 轮齿的失效形式为局部折断（如右图）。
校核计算公式：
设计计算公式：
标准斜齿圆柱齿轮强度计算
式中：YFa、YSa应按当量齿数zv=z/cos3b查表确定
对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是：
保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。
保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。
对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。
由实践得知：闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主。 闭式硬齿面或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
标准锥齿轮传动的强度计算
校核计算公式：
设计计算公式：
轴承系数表
机械设计第十章齿轮传动
四、齿面接触疲劳强度计算
标准锥齿轮传动的强度计算
详细说明
机械设计第十章齿轮传动
齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择
四、齿轮传动的强度计算说明
接触强度计算中，因两对齿轮的σH1= σH2 ，故按此强度准则设计齿轮 传动时，公式中应代[σH] 1和[σH] 2中较小者。
用设计公式初步计算齿轮分度圆直径d1(或模数mn)时，因载荷系数中的 KV、Kα、Kβ不能预先确定，故可先试选一载荷系数Kt。算出d1t(或 mnt） 后，用d1t再查取KV、Kα、Kβ从而计算K 。若K与Kt接近，则不必修改原 设计。否则，按下式修正原设计。
三、齿根弯曲疲劳强度计算
强度计算时，通常以斜齿轮的当量齿轮为对 象，借助直齿轮齿根弯曲疲劳计算公式，并引入 斜齿轮螺旋角影响系数Yβ，得：
斜齿轮齿面上的接触线为一斜线。受载时， 轮齿的失效形式为局部折断（如右图）。
校核计算公式：
设计计算公式：
标准斜齿圆柱齿轮强度计算
式中：YFa、YSa应按当量齿数zv=z/cos3b查表确定
对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是：
保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。
保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。
对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。
由实践得知：闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主。 闭式硬齿面或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
齿轮传动设计PPT课件
一、渐开线的形成和特性 二、渐开线齿廓满足定角速比要求
17
一、渐开线的形成和特性
发生线
K
1、渐开线的形成:
一直线在一个圆周上做 纯滚动时，直线上任意一点 的轨迹称为渐开线。
AK曲线称为渐开线。 BK直线称为发生线。 这个圆称为基圆。
k 称渐开线A K的展角
B
rb
基圆
A
k
O
18
2、渐开线特性:
（1）BK = A B 发生线沿基圆滚
标准齿轮
分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且模数、压力 角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值的齿轮称 为标准齿轮。
33
三、齿条的基本参数：
齿条的主要特点是：
1.齿条同侧齿廓为平行的直 线，齿廓上各点具有相同的 压力角，即为其齿形角，它 等于齿轮分度圆压力角。
2.齿廓在不同高度上,具有 相同的齿距。但齿厚和槽宽各不相同.
为使前后两轮齿能同时 在啮合线上接触，必须使法 向齿距K1K'1 ＝ K2K'2，否 则 若K1K'1 > K2K'2 ，传动中断。
若K1K'1 < K2K'2 ，两轮可能卡住。
38
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
39
pb
db
z
d
z
db d
p cos
m cos
pb1 m1 cos 1 ; pb2 m2 cos 2
5
外啮合 内啮合
齿轮齿条
6
斜齿轮
人字 齿轮
直齿 圆锥 齿轮
海拔
齿轮
7
蜗轮蜗杆
交错轴斜齿轮 （旧称螺旋齿轮）
8
17
一、渐开线的形成和特性
发生线
K
1、渐开线的形成:
一直线在一个圆周上做 纯滚动时，直线上任意一点 的轨迹称为渐开线。
AK曲线称为渐开线。 BK直线称为发生线。 这个圆称为基圆。
k 称渐开线A K的展角
B
rb
基圆
A
k
O
18
2、渐开线特性:
（1）BK = A B 发生线沿基圆滚
标准齿轮
分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且模数、压力 角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值的齿轮称 为标准齿轮。
33
三、齿条的基本参数：
齿条的主要特点是：
1.齿条同侧齿廓为平行的直 线，齿廓上各点具有相同的 压力角，即为其齿形角，它 等于齿轮分度圆压力角。
2.齿廓在不同高度上,具有 相同的齿距。但齿厚和槽宽各不相同.
为使前后两轮齿能同时 在啮合线上接触，必须使法 向齿距K1K'1 ＝ K2K'2，否 则 若K1K'1 > K2K'2 ，传动中断。
若K1K'1 < K2K'2 ，两轮可能卡住。
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Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
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pb
db
z
d
z
db d
p cos
m cos
pb1 m1 cos 1 ; pb2 m2 cos 2
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外啮合 内啮合
齿轮齿条
6
斜齿轮
人字 齿轮
直齿 圆锥 齿轮
海拔
齿轮
7
蜗轮蜗杆
交错轴斜齿轮 （旧称螺旋齿轮）
8
机械设计基础齿轮传动最新PPT课件
k
k
k 同侧齿廓弧长
法向齿距
（周节） －
p
n
=
p
b
基圆－ d 、r
bb
齿顶圆－ d 、r
aa
齿根圆－ d 、r
齿宽－ B f f
B p
k
s k
e k
pn
r
f
r
a
O
5.4 标准直齿圆柱齿轮的名称及几何尺寸参数
5.4.1 齿轮各部分名称
分度圆－
人为规定的计算基准圆
表示符号： d、r、s、e， h
a
s=e，p= s+e
在啮合传动时，齿廓之间将产生相对滑动。相 对滑动是任何齿廓曲线齿轮都具有的特性。齿廓间 的滑动将引起啮合时的摩擦效率损失和齿廓的磨损。
5.4 标准直齿圆柱齿轮的名称及几何尺寸参数
5.4.1 齿轮各部分名称 齿数－z
齿槽宽－ e
k 弧长
齿厚－ s 齿距 （周节） k 任意圆上的弧长
－ p = s +e
第五章 齿轮传动
5.1 齿轮传动的类型和特点 5.2 齿廓啮合的基本定律 5.3 渐开线齿廓 5.4 标准直齿圆柱齿轮的名称及几何尺寸参数 5.5 标准渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动的条件 5.6 渐开线齿轮的切齿原理及根切现象 5.7 齿轮传动的失效形式和计算准则 5.8 齿轮常用材料及热处理 5.9 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 5.10 直齿圆柱齿轮的强度计算 5.11 平行轴斜齿圆柱齿轮传动 5.12 直齿圆锥齿轮传动 5.13 齿轮传动设计计算中的主要问题
③ 不适宜用于两轴间距离较大的传动。
5.2 齿廓啮合的基本定律
5.2 齿廓啮合的基本定律
一对齿轮传动，是依靠主动齿轮的齿廓依次推动从动齿轮的 齿廓来实现的，齿轮的齿廓曲线与传动比有密切的关系。
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。
齿轮传动机械基础PPT课件
制造和安装精度要求高
齿轮的制造和安装精度要求较高，否则会影响传动的平稳性和效率。
需要润滑
齿轮传动需要良好的润滑条件，以减少磨损和摩擦热。
齿轮传动的应用
01
02
03
04
工业领域
齿轮传动广泛应用于各种工业 机械和设备中，如机床、起重
机、矿山机械等。
交通运输领域
汽车、火车、飞机等交通工具 中大量使用齿轮传动来实现动
模数的单位是毫米 （mm）。
03
选择
模数的选择应根据齿轮的 承载能力和制造精度要求 进行。
齿轮的压力角
定义
压力角是齿轮齿形的一个参数，表示齿轮齿形的倾斜程度。压力 角的大小力角的单位是度（°）。
选择
压力角的选择应根据齿轮的传动要求和制造精度要求进行。
齿轮的齿数和齿宽
持心部良好的韧性。
齿轮材料和热处理的选择
根据齿轮的载荷、速度、精度等要求 进行选择。
对于承受轻载、低速或一般精度要求 的齿轮，可以选择较低强度和硬度的 材料和相应的热处理方法，以降低制 造成本。
对于承受重载、高速或高精度要求的 齿轮，应选择高强度、高硬度、高耐 磨性的材料和相应的热处理方法。
在选择材料和热处理方法时，还应考 虑齿轮的工作环境、制造工艺和经济 性等因素。
根据齿轮传动的使用要求，选用合适的润滑油或 润滑脂，并定期更换。
清洁维护
保持齿轮传动装置及其周围环境的清洁，防止杂 物和灰尘进入。
常见故障分析及排除方法
齿轮磨损
齿轮长时间使用后，会出现磨损现象。 解决方法是定期更换齿轮，或对磨损 严重的齿轮进行修复。
油位异常
油位过高或过低都会影响齿轮传动的正 常运转。解决方法是检查油位并调整到 规定范围内，同时检查油路是否畅通。
齿轮的制造和安装精度要求较高，否则会影响传动的平稳性和效率。
需要润滑
齿轮传动需要良好的润滑条件，以减少磨损和摩擦热。
齿轮传动的应用
01
02
03
04
工业领域
齿轮传动广泛应用于各种工业 机械和设备中，如机床、起重
机、矿山机械等。
交通运输领域
汽车、火车、飞机等交通工具 中大量使用齿轮传动来实现动
模数的单位是毫米 （mm）。
03
选择
模数的选择应根据齿轮的 承载能力和制造精度要求 进行。
齿轮的压力角
定义
压力角是齿轮齿形的一个参数，表示齿轮齿形的倾斜程度。压力 角的大小力角的单位是度（°）。
选择
压力角的选择应根据齿轮的传动要求和制造精度要求进行。
齿轮的齿数和齿宽
持心部良好的韧性。
齿轮材料和热处理的选择
根据齿轮的载荷、速度、精度等要求 进行选择。
对于承受轻载、低速或一般精度要求 的齿轮，可以选择较低强度和硬度的 材料和相应的热处理方法，以降低制 造成本。
对于承受重载、高速或高精度要求的 齿轮，应选择高强度、高硬度、高耐 磨性的材料和相应的热处理方法。
在选择材料和热处理方法时，还应考 虑齿轮的工作环境、制造工艺和经济 性等因素。
根据齿轮传动的使用要求，选用合适的润滑油或 润滑脂，并定期更换。
清洁维护
保持齿轮传动装置及其周围环境的清洁，防止杂 物和灰尘进入。
常见故障分析及排除方法
齿轮磨损
齿轮长时间使用后，会出现磨损现象。 解决方法是定期更换齿轮，或对磨损 严重的齿轮进行修复。
油位异常
油位过高或过低都会影响齿轮传动的正 常运转。解决方法是检查油位并调整到 规定范围内，同时检查油路是否畅通。
机械设计基础课件——第四章齿轮传动
第二节 渐开线齿廓
▪ 一、渐开线齿廓的形成和性质 ▪ 1.渐开线的形成 ▪ 如图4-2a所示，直线n-n沿一个半径为rb的圆周作无
滑动的纯滚动，该直线上任一点的K的轨迹AK称为 该圆的渐开线。这个圆称为基圆，该直线称为渐开 线的发生线。∠AOK（∠AOK=θK）称为渐开线在K 点的展角。
图 4-2
▪ 2.渐开线齿廓的压力角
▪ 齿轮传动中，齿廓在K点啮合时，作用于K点的法向力Fn与齿轮上K点速 度方向所夹的锐角，称为渐开线上K点处的压力角，用αk表示，由图4-2b 可见，αk=∠NOK,设K点的内径为rk,于是：
▪
cosαk=rb/rk
▪ 3.渐开线的性质
▪ 根据渐开线的形成，可知渐开线具有如下性质：
▪ 齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高，用h表示。
▪ 二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数
▪ 1.齿数
▪ 在齿轮整个圆周上轮齿的数目称为该齿轮的齿数，用z表示。
▪ 2.模数
▪ 分度圆的周长为dπ=pz，于是分度圆的直径d=pz/π，由于式中π是无理 数，故将p/π的比值制定成一个简单的有理数列，以利计算，并把这个 比值称为模数，以m表示。
▪ （4）渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越大渐开线就越平直，当基 圆的半径无穷大时，那么渐开线就是直线了，如图4 3b所示。
▪ （5）基圆内无渐开线。
▪ 二、渐开线齿廓啮合特性 ▪ 1.渐开线齿廓能保证定传动比传动 ▪ 2.渐开线齿廓之间的正压力方向不变 ▪ 3.渐开线齿廓传动具有中心距可分性
第四章 齿轮传动
第一节 齿轮传动的类型、特点和应用
▪ 一、齿轮传动的类型 ▪ 齿轮传动的类型很多，下面介绍几种常用的分类方法。 ▪ （1）按一对齿轮两轴线的相对位置分为平行轴齿轮传动、相交轴
《齿轮传动设计》PPT课件
三、渐开线齿轮的啮合特性
渐开线齿轮符合齿廓啮合基本定 律,即能保证定传动比传动 由齿廓啮合基本定律知
i12
1 2
O2P O1P
❖ 由渐开线性质知,
❖ 啮合点公法线与二基圆内公切
线重合
N2
❖ 二基圆为定圆,N1N2为定直线, 则节点P为定点
i12 12
O2Pr2'rb2 O1P r1' rb1
co
n. st
机械设计基础 ——齿轮传动
例题2
❖已知:一渐开线直齿圆柱齿轮,用卡尺测量出齿顶圆直径 da=208mm, 齿根圆直径df=172mm, 数得齿数z=24.
❖求：该齿轮的模数m,齿顶高系数ha*和顶隙系数c*
解:
da(z2ha *)m208 mm
df(z2h a *2c*)m 17m 2 m
m 8 mm
O1
1 rb1
P K’
N1 K
C１
C２
2 rb2
O2
机械设计基础 ——齿轮传动
三、渐开线齿轮的啮合特性
机械设计基础 ——齿轮传动
5-4 渐开线标准齿轮的基本尺寸
一、外齿轮 二、内齿轮 三、齿条
机械设计基础 ——齿轮传动
一、外齿轮
1 各部分名称和符号 2 基本参数 3 几何尺寸 4 例题
机械设计基础 ——齿轮传动
h
* a
1
c
*
0 .25
正常齿: 短齿:
m 1mm h a *1,c*0.25 m 1mm h a *1,c*0.35
ha*0.8,c*0.3
机械设计基础 ——齿轮传动
例题3
❖已知: 法向距离〔即公法线长度〕分别为 :W3 = 61.84mm,
机械设计—学做一体化课件：齿轮传动设计
式(5－2)中分子里的正号用于两凸圆柱体接触的 情况, 负号用于一凸圆柱体与一凹圆柱体接触的情况。
齿轮传动设计
两齿轮啮合时,可以近似看做两圆柱体的接触,两 圆柱体 的半径即接触点齿廓的曲率半径。由于齿轮点 蚀发生在节 点附近的齿根表面,为了简化计算,就按两 轮齿在节点接触时 计算其接触应力。两轮齿在节点 C 处的曲率半径(见图5－3) 为
设计任务中的机械传动装置主要由带传动、链传动和齿 轮传动所组成,其中齿轮传动零 部件安装在由箱体形成的密 闭空间里,与箱体共同构成齿轮减速器。齿轮减速器是整个 传动 装置的核心部分,齿轮传动零部件为减速器的内传动部 分,其参数对减速器的形状尺寸起决 定作用。
齿轮传动设计
图5－0 设计任务———齿轮传动
齿轮传动设计
(4)齿面胶合。在重载传动中,由于齿面压力很大,润滑油 膜容易破裂,造成齿面金属直 接接触,在接触处产生局部高温, 致使两轮齿面焊在一起,齿轮继续转动时,较软的齿面被 撕出 沟纹,见图5－1(d),这种现象称为胶合。
齿轮传动设计
(5)齿面塑性变形。塑性变形属于轮齿永久变形,是由于 在过大的应力作用下,轮齿材 料处于屈服状态而产生的齿面 或齿体塑性流动所形成的。当轮齿材料较软、载荷很大时, 轮 齿在啮合过程中,齿面油膜被破坏,摩擦力增大,而塑性流动 方向和齿面所受摩擦力的方向 一致,齿面表层的材料就会沿 着摩擦力的方向产生塑性变形。齿面塑性变形常发生在齿面 材 料较软、低速重载的传动中。常出现在低速重载、频繁 启动和过载传动中。主动轮齿上所受 摩擦力是背离节线分 别朝向齿顶及齿根作用的,故产生塑性变形后,齿面沿节线处 变成凹 槽。从动轮齿 上 所 受 的 摩 擦 力 方 向 则 相 反,产 生 塑 性 变 形 后,齿 面 沿 节 线 处 形 成 凸 脊, 见图5－1(e)
齿轮传动设计
两齿轮啮合时,可以近似看做两圆柱体的接触,两 圆柱体 的半径即接触点齿廓的曲率半径。由于齿轮点 蚀发生在节 点附近的齿根表面,为了简化计算,就按两 轮齿在节点接触时 计算其接触应力。两轮齿在节点 C 处的曲率半径(见图5－3) 为
设计任务中的机械传动装置主要由带传动、链传动和齿 轮传动所组成,其中齿轮传动零 部件安装在由箱体形成的密 闭空间里,与箱体共同构成齿轮减速器。齿轮减速器是整个 传动 装置的核心部分,齿轮传动零部件为减速器的内传动部 分,其参数对减速器的形状尺寸起决 定作用。
齿轮传动设计
图5－0 设计任务———齿轮传动
齿轮传动设计
(4)齿面胶合。在重载传动中,由于齿面压力很大,润滑油 膜容易破裂,造成齿面金属直 接接触,在接触处产生局部高温, 致使两轮齿面焊在一起,齿轮继续转动时,较软的齿面被 撕出 沟纹,见图5－1(d),这种现象称为胶合。
齿轮传动设计
(5)齿面塑性变形。塑性变形属于轮齿永久变形,是由于 在过大的应力作用下,轮齿材 料处于屈服状态而产生的齿面 或齿体塑性流动所形成的。当轮齿材料较软、载荷很大时, 轮 齿在啮合过程中,齿面油膜被破坏,摩擦力增大,而塑性流动 方向和齿面所受摩擦力的方向 一致,齿面表层的材料就会沿 着摩擦力的方向产生塑性变形。齿面塑性变形常发生在齿面 材 料较软、低速重载的传动中。常出现在低速重载、频繁 启动和过载传动中。主动轮齿上所受 摩擦力是背离节线分 别朝向齿顶及齿根作用的,故产生塑性变形后,齿面沿节线处 变成凹 槽。从动轮齿 上 所 受 的 摩 擦 力 方 向 则 相 反,产 生 塑 性 变 形 后,齿 面 沿 节 线 处 形 成 凸 脊, 见图5－1(e)
机械设计第六章平行轴齿轮传动(下)PPT课件
2.计算载荷
Fn —名义载荷
受力变形
载荷集中
制造误差 安装误差
附加动载荷
(
Fn b
)max
用计算载荷KFn代替名义载荷Fn以考虑载荷 集中和附加动载荷的影响，K —载荷因数
(
Fn b
)min
Fnc=KFn
载荷因数K
原动机
工作机械的载荷特性
均匀
中等冲击
大的冲击
电动机 多缸内燃机
1.1~1.2 1.2~1.6
t
法向力 Fn Ft /cos
小齿轮上的转矩
N1
Fn
d1 T1 2
N1
T 116 0 P 19.5 516 0n P 1
α
ω1
Nmm（主动）
O1
O2 α
Fr
Fn N2 αt
c Ft
T1
d1 2
α ω1
（主动）
O1
P为传递的功率（KW）
n1 —小齿轮上的转速
α —压力角
ω1 —小齿轮上的角速度， d1 —小齿轮上的分度圆直径，
在一般情况下，可选三个公差组为同一精度等级，但也容 许根据使用要求的不同，选择不同精度等级的公差组组合。第 Ⅱ公差组精度等级6～9级的选择可根据齿轮类型和圆周速度确 定，第Ⅲ公差组一般不得低于第Ⅱ公差组的精度等级。
齿厚偏差有C、D、E、 F、G、H、J、K、L、M、N、P、
R、S等14种，每种代号所规定的齿厚偏差值均是f p t（齿距
1.1~1.2 1.6~1.8
1.6~1.8 1.9~2.1
单缸内燃机
1.6~1.8
1.8~2.0
2.2~2.4
二、齿面接触疲劳强度计算 对于一对钢制标准直齿圆柱齿轮传动 齿面接触疲劳强度校核公式:
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》课件 第11章 齿轮传动
H
2
bd1
u
Zβ cos
32
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
2 KT1
F
YFaYSa F
bd1mn
2 KT1 YFaYSa
2
mn 3
cos
2
d z1 F
z
zv
3
cos
33
§11-9 直齿圆锥齿轮传动
34
§11-9 直齿圆锥齿轮传动
35
轴向力：
Fa Ft tan
29
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
力的方向：
圆周力t ：主动轮与运动方向相反，
从动轮与运动方向相同
径向力r ：两轮都是指向各自的轴心
轴向力a ：主动轮的左（右）手法则
30
根据主动轮轮齿的齿向（左旋或右旋）伸左手或右手，四指
沿着主动轮的转向握住轴线，大拇指所指即为主动轮所受的
轮齿会变形，需要磨齿。
二、主要参数
1. 齿数比：一般≤7，同要求的传动比误差≤ (3~5)%
2. 齿数：一般z1>17
3. 齿宽：过大，宽度方向载荷分布不均匀
28
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
一、轮齿上的作用力
轮齿所受总法向力
可分解为：
2T1
圆周力：Ft
d1
Ft tan n
径向力：Fr
cos
开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯曲疲劳
折断。
由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法，因此通常只对
其进行抗弯曲疲劳强度计算，并采用适当加大（10%～20%）
模数（或降低许用弯曲应力）的方法来考虑磨粒磨损。
齿轮传动课件共48张PPT大纲
蜗杆传动
由蜗杆和蜗轮组成，具有 传动比大、结构紧凑等特 点，但效率较低。
传动比及计算方法
传动比定义
传动比是指输入轴转速与输出轴转速 之比，也等于两齿轮齿数之比（对于 圆柱齿轮）。
计算方法
传动比=输入轴转速/输出轴转速=齿 轮Z2的齿数/齿轮Z1的齿数（其中Z1 、Z2为两啮合齿轮的齿数）。
应用领域与发展趋势
正确啮合条件分析
模数和压力角相等
保证两齿轮能够正确啮合 的基本条件。
齿形角匹配
两齿轮的齿形角必须相等 ，以确保平稳的啮合过程 。
齿顶间隙适当
避免齿轮在啮合过程中发 生干涉或卡死现象。
滑动率与传动效率关系
滑动率定义
齿轮啮合过程中，主动轮与从动轮在 接触点处的线速度差与主动轮线速度 之比。
提高传动效率的措施
应用领域
齿轮传动广泛应用于机床、汽车、船舶、飞机、工程机械等各种机械设备中。
发展趋势
随着科技的进步和制造业的发展，齿轮传动正朝着高速、重载、高精度、低噪 声、高效率等方向发展，同时新材料、新工艺和新技术也不断应用于齿轮传动 中。
02
齿轮几何参数及啮合原理
齿轮基本几何参数
齿数
齿轮上齿的数量，决定 了齿轮的传动比和尺寸
油液分析法
通过对润滑油进行化验分析 ，了解油液污染程度、金属 磨粒含量等指标，判断齿轮 磨损情况和故障类型。
维护保养周期和作业内容
日常检查
每天对齿轮传动系统进行外观检查、温 度监测和噪声听诊等，及时发现并处理
异常情况。
清洗检查
定期对齿轮传动系统进行清洗和检查 ，清除内部杂质和金属磨粒，检查齿
轮磨损情况和轴承间隙等。
考虑轴承的润滑和密封问题
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高温失油 不易形成油膜
两齿面金属直接接触并粘接
齿面间相对滑动
较软齿P面PT沿课件滑动方向被撕下一条条伤痕
6
提高抗胶合能力的措施：
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
PPT课件
7
4. 齿面磨料磨损
现象： 齿面磨损、齿形变瘦 原因： 两齿面间有相对滑动 铁屑、灰尘进入
9
主动齿
潘存云教授研制
从动齿
表面凸出
表面凹陷
PPT课件
10
(二) 设计准则
失效形式
齿面间的接触疲劳点蚀 轮齿的弯曲疲劳折断
设计准则 齿面接触疲劳强度条件 H HP
轮齿弯曲疲劳强度条件 F FP
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；
▲ 制造及安装精度要求高，价格较贵。与带传动、链传动相比
学习本的设计方法，也 就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传动可 靠的齿轮。 设计齿轮----设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。
PPT课件
5
2. 齿面点蚀
现象： 齿面产生裂纹
油的挤压
金属剥落
靠近节线的齿根面上出现麻点
原因： 齿面受交变接触应力作用 H H lim
有润滑油存在的闭式传动
接触疲劳极限
齿面较软、硬度 ≤ 350HBS
3. 齿面胶合
现象：齿面上沿相对滑动方向形成伤痕
原因： (热胶合) 高速重载 (冷胶合) 低速重载
齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强
的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿
面硬、芯部韧。
二、常用齿轮材料
钢材的韧性好，耐冲击，通过热处理和化学处理可
改善材料的机械性能，最适于用来制造齿轮。
锻钢
含碳量为(0.15~0.6)%的碳素钢或合金钢。 一般用齿轮用碳素钢，重要齿轮用合金钢。
常用齿 轮材料
表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属 硬齿面。其承载能力高，但一般需要磨齿。常用于结 构紧凑的场合。
铸钢 耐磨性及强度较好，常用于大尺寸齿轮。
铸铁 常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿
轮材料；
非金属材料
适用于高速、轻载、且要求降低
P噪PT声课件的场合。
12
三、齿轮材料的热处理和化学处理
表面淬火 ----高频淬火、火焰淬火 渗碳淬火 热处理方法 调质 正火
1.表面淬火 渗氮 一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr等。表
面淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达52~56HRC， 面硬芯软，能承受一定冲击载荷。
2. 渗碳淬火
渗碳钢为含碳量0.15~0.25%的低碳钢和低碳合金钢，
如20、20Cr等。齿面硬度达56~62HRC，齿面接触强
度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的
重要传动。通常渗碳淬火P后PT课要件 磨齿。
5. 渗氮 渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面硬度可达
60~62HRC。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难 以磨齿的场合，如内齿轮P。PT课材件 料为：38CrMoAlA. 14
特点及应用： 调质、正火处理后的硬度低，HBS ≤ 350，属软齿
面，工艺简单、用于一般传动。当大小齿轮都是软齿 面时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处 理时，小轮比大轮硬度高: 20~50HBS
13
3.调质 调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、
35SiMn等。调质处理后齿面硬度为： 220~260HBS 。因为硬度不高，故可在热处理后精 切齿形，且在使用中易于跑合。
4. 正火 正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切
削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火处 理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。
主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及压力角a、
齿高系数h*a、径向间隙系P数PT课c件*。
3
2 齿轮传动的失效形式及设计准则
(一) 失效形式
1. 轮齿折断
(1) 疲劳折断
现象： 齿根处产生裂纹
扩展
断齿
原因： 根部受交变弯曲应力作用 F F lim
根部应力集中 材料较脆
弯曲疲劳极限
(2) 过载折断 (静强度问题)
齿轮传动设计 1概述
PPT课件
1
作用： 不仅用来传递运动、而且还要传递动力。 要求： 运转平稳、足够的承载能力。
直齿圆柱齿轮传动 按类 斜齿圆柱齿轮传 型分 锥齿轮传动
人字齿轮传动
开式传动 裸露、灰尘、易磨损，适于低速传动。
分 类
按装置 型式分
半开式传动 有简单防护罩，大齿轮浸入油池，润 滑得到改善、适于非重要应用；
工作条件
软齿面 闭式传动 (硬度 ≤ 350HBS)
硬齿面 (硬度 > 350HBS)
设计准则 按齿面接触疲劳强度条件设计 按轮齿弯曲疲劳强度条件校核 按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 按齿面接触疲劳强度条件校核
开式传动
PPT课件按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 11
3 齿轮材料及选用准则
一、对齿轮材料性能的要求
潘存云教授研制
原因： 脆性材料
突然过载或冲击
PPT课件
4
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）采用合适的热处理，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，对齿根表层进行强化处理。
常发生于润滑不良的开式齿轮传动
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
PPT课件
8
5. 齿面塑性变形
现象： 齿面失去正常齿形
齿面形成凹沟、凸棱
原因： 齿面较软 重载
主动轮上摩擦力分别朝向齿顶和齿根 —— 形成凹沟
从动轮上摩擦力由齿顶和齿根朝向中 间 ——— 形成凸棱
PPT课件
闭式传动 全封闭、润滑良好、适于重要应用。
按使用 情况分
按齿面 硬度分
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。
硬齿面齿轮（齿面硬度≥350HBS）
软齿面齿P轮PT课（件齿面硬度＜350HBS）
2
齿轮传动的特点： ▲ 传动效率高 η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；