上海大学机械设计课件-第十章 齿轮传动.ppt
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齿轮传动PPT课件
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(2)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；
概述
(3)工作可靠、寿命长 (4)传动比稳定：无论是平均值还是瞬时值，传动比均恒定 (5)与带传动、链传动相比，齿轮传动的制造及安装精度要求高，价 格贵。
2、齿轮传动类型 (1)按轴的布置分： 平行轴齿轮传动（圆柱齿轮）
①软齿面(≤350HBS)的新齿轮，开始出现少量点蚀，但随着齿面的 跑合，麻点凹坑被碾平，点蚀不再扩展，收敛性点蚀(局部点蚀) ②硬齿面(>350HBS)齿轮，一旦出现点蚀就会继续扩展—扩展性点蚀
齿轮传动的失效形式及设计准则
(3)危害: 产生震动和噪音,以致不能正常工作而失效
齿面接触疲劳强度计算
(4)场合：润滑良好的软齿轮
相交轴（锥齿轮） 交错轴
(2)按齿向分 直齿轮传动
概述
斜齿轮传动
人字齿传动
(3)按齿廓分 渐开线齿廓
摆线齿廓
圆弧齿廓
(4)按用途分 动力齿轮传动：以动力传输为主，常为高速重载或
低速重载传动
传动齿轮传动：以传达准确为主，一般为轻载高精
度传动
(5)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
概述
2、传动比i和齿数比u 传动比：i n主 z从 d从
n从 z主 d主
齿数比： u z 2 1
z1
b1
b2
减速传动：i u
增速传动：i 1 u
3、齿宽和齿宽系数
齿宽系数：d
b d1
或a
b a
齿宽： bdd1或 baa
一般：
大齿轮宽： b2 b（应圆整） 小齿轮宽： b1b2(5~1)0 mm
(2)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；
概述
(3)工作可靠、寿命长 (4)传动比稳定：无论是平均值还是瞬时值，传动比均恒定 (5)与带传动、链传动相比，齿轮传动的制造及安装精度要求高，价 格贵。
2、齿轮传动类型 (1)按轴的布置分： 平行轴齿轮传动（圆柱齿轮）
①软齿面(≤350HBS)的新齿轮，开始出现少量点蚀，但随着齿面的 跑合，麻点凹坑被碾平，点蚀不再扩展，收敛性点蚀(局部点蚀) ②硬齿面(>350HBS)齿轮，一旦出现点蚀就会继续扩展—扩展性点蚀
齿轮传动的失效形式及设计准则
(3)危害: 产生震动和噪音,以致不能正常工作而失效
齿面接触疲劳强度计算
(4)场合：润滑良好的软齿轮
相交轴（锥齿轮） 交错轴
(2)按齿向分 直齿轮传动
概述
斜齿轮传动
人字齿传动
(3)按齿廓分 渐开线齿廓
摆线齿廓
圆弧齿廓
(4)按用途分 动力齿轮传动：以动力传输为主，常为高速重载或
低速重载传动
传动齿轮传动：以传达准确为主，一般为轻载高精
度传动
(5)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
概述
2、传动比i和齿数比u 传动比：i n主 z从 d从
n从 z主 d主
齿数比： u z 2 1
z1
b1
b2
减速传动：i u
增速传动：i 1 u
3、齿宽和齿宽系数
齿宽系数：d
b d1
或a
b a
齿宽： bdd1或 baa
一般：
大齿轮宽： b2 b（应圆整） 小齿轮宽： b1b2(5~1)0 mm
齿轮传动解析精选课件PPT
④渐开线的形状取决于基圆的大小。如果基圆越大那 么渐开线就越平直，当基圆的半径无穷大时，那么渐 开线就是直线了；
⑤基圆内无渐开线。
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二、渐开线齿廓啮合的特点
1. 四线合一 啮合线、公法线、基圆的公切线、正压力的作用线。 2. 渐开线齿廓啮合具有可分性
以r1′=O1C与r2′=O2C为半径所作的圆，称为节圆。一对渐开 线齿轮的啮合传动可以看作两个节圆的纯滚动，则vC1=vC2，而 vC1=ω1·O1C=vC2=ω2·O2C。 又 △ O1CN1∽△O2CN2 ， 所 以 两 轮 的 传 动 比 为： i12=ω1/ω2=O2C/O1C=r2′/r1′=rb2/rb1
齿轮传动在具体的工作条件下，必须有足够的工作能力， 以保证齿轮在整个工作过程中不致产生各种失效。这与齿轮 的尺寸、材料、热处理工艺因素有关。
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§10—2 齿廓啮合基本定律
一、齿廓啮合基本定律
啮合： 一对轮齿相互接触并进行相对运动的
状态称为啮合。 传动比：两轮角速度之比。 共轭齿廓：
交错轴斜齿轮传动
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三、对齿轮传动的基本要求：
齿轮用于传递运动和动力，必须满足以下两个要求:
1. 传动准确、平稳
齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比恒定不变。以避 免产生动载荷、冲击、震动和噪声。这于齿轮的齿廓形状、 制造和安装精度有关。
2. 承载能力强
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二、齿轮传动类型
1. 按照轮齿齿廓曲线的形状：
2.
分为渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮等。
3.
机械设计--齿轮传动 ppt课件
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蒸汽机、燃气轮机
ppt课件
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(二)动载系数Kv 制造及装配的误差、弹性变形→瞬时传动比非定值→
角加速度→动载荷 双对齿、单对齿啮合转换→啮合刚度变化→动载荷 Kv→动载荷的影响
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(三)齿间载荷分配系数Kα 啮合中有两对(或多对)齿同时工作时→载荷共担→制造
误差和接触部位差别→载荷不相等
Fca KFn
Fn ﹣公称法向载荷 Fca﹣计算载荷 K为载荷系数，K＝KA Kv Kα Kβ
KA ﹣使用系数 Kv ﹣动载系数
Kα﹣齿间载荷分配系数 Kβ﹣齿向载荷分布系数
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(一)使用系数KA KA→原动机和工作机的特性对载荷的影响 KA 应通过实践确定 表中的KA值可供参考
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第10章 齿轮传动
10-1概述
10-2轮齿的失效形式及设计准则
10-3齿轮材料及选用原则
10-4齿轮传动的计算载荷
10-5直齿圆柱齿轮传动的强度
10-6齿轮传动精度、设计参数与许用应力选
10-7斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
10-8直齿锥齿轮传动的强度计算
10-9齿轮的结构设计
10-10齿轮传动的润滑 ppt课件
闭式硬齿面→保证弯曲疲劳强度为主
开式硬、软齿面→保证pp弯t课件曲疲劳强度为主
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10-3齿轮材料及选用准则
一、对齿轮材料性能的要求 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。
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齿轮传动简PPT课件
在齿轮的齿数、模数和压力角一定时，齿轮的基 圆的大小亦即一定，即渐开线齿廓的形状即一定。把
z、m、α这三个参数称为渐开线齿轮的三个基本参数。
➢ 齿轮的主要几何尺寸 都与模数成正比。m 越大，p 越大，轮齿 就越大。
➢ 模数m是轮齿抗弯能 力的重要标志。
标准齿轮 —— m、α、ha*、c*均为标准值，
C
第三节 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动
一、齿轮各部分的名称和主要参数
齿轮圆周上轮齿 的数目称为齿数, 用z表示。
齿距 pk :
任意圆周 pk=sk+ek
分度圆上
分度圆 d :
zp=πd
d=zp/π
规定p/π为标准值（整数或有限位小
数），其压力角定为标准值20°。
模数 m :
分度圆上的压力角简称为压力角，以α表示， 压力角为200。
轮基圆半径的反比，为一常数。 安装时若中心距略有变化不会改 变传动比大小，此特性称为中心 距可分性。
2.渐开线齿廓的啮合特点 3)四线合一： 啮合线（啮合点的轨迹）、力作用线、基
圆内公切线、齿廓接触点的公法线四线重
合。
4)啮合角不变： 啮合线与两节圆公切线所夹的锐角称为啮
合角，用α’表示 。显然，齿轮传动啮 合角不变，正压力的大小、方向不变。
第一节 齿轮传动的特点与类型
一、齿轮传动的特点
➢1）适用的功率和圆周速度范围广 传递的功 率可达数十万千瓦，圆周速度可达200m／s2。
➢2）效率高 常用的机械传动中，齿轮机构的效 率为最高，可达99％。
➢3）传动比稳定 齿轮机构能保证平均传动比 和瞬时传动比稳定。
➢4）结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮机构 所需的空间尺寸较小。
齿廓精度低 分度低
z、m、α这三个参数称为渐开线齿轮的三个基本参数。
➢ 齿轮的主要几何尺寸 都与模数成正比。m 越大，p 越大，轮齿 就越大。
➢ 模数m是轮齿抗弯能 力的重要标志。
标准齿轮 —— m、α、ha*、c*均为标准值，
C
第三节 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动
一、齿轮各部分的名称和主要参数
齿轮圆周上轮齿 的数目称为齿数, 用z表示。
齿距 pk :
任意圆周 pk=sk+ek
分度圆上
分度圆 d :
zp=πd
d=zp/π
规定p/π为标准值（整数或有限位小
数），其压力角定为标准值20°。
模数 m :
分度圆上的压力角简称为压力角，以α表示， 压力角为200。
轮基圆半径的反比，为一常数。 安装时若中心距略有变化不会改 变传动比大小，此特性称为中心 距可分性。
2.渐开线齿廓的啮合特点 3)四线合一： 啮合线（啮合点的轨迹）、力作用线、基
圆内公切线、齿廓接触点的公法线四线重
合。
4)啮合角不变： 啮合线与两节圆公切线所夹的锐角称为啮
合角，用α’表示 。显然，齿轮传动啮 合角不变，正压力的大小、方向不变。
第一节 齿轮传动的特点与类型
一、齿轮传动的特点
➢1）适用的功率和圆周速度范围广 传递的功 率可达数十万千瓦，圆周速度可达200m／s2。
➢2）效率高 常用的机械传动中，齿轮机构的效 率为最高，可达99％。
➢3）传动比稳定 齿轮机构能保证平均传动比 和瞬时传动比稳定。
➢4）结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮机构 所需的空间尺寸较小。
齿廓精度低 分度低
齿轮传动PPT课件
（二）直齿圆柱齿轮的基本参数
决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个： 齿轮的模数 m、 压力角、 齿数 z、 齿顶高系数ha* 顶隙系数c*。以上5个参数，除齿数 z 外均已标准化了。
1.模数m
分度圆上的周节 p 对 的比值称为模数，用m（mm）表示，即： m= p/ （3－37） 模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则 p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。 我国已规定了标准模数系列。
2．齿面磨损
齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图3－42），使运转中产生冲击和噪声。
齿面点蚀
轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。 实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图3－43）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。
（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系
模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有： s＝e＝p/2=m/2 （3－39） 分度圆直径d、齿顶圆直径da 和齿根圆直径df的计算式为： d =zm (3－40) da =d+2ha=2ha*+z (3－41) df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m (3－42)
第七节 齿轮轮齿的失效形式
齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种： 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合
决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个： 齿轮的模数 m、 压力角、 齿数 z、 齿顶高系数ha* 顶隙系数c*。以上5个参数，除齿数 z 外均已标准化了。
1.模数m
分度圆上的周节 p 对 的比值称为模数，用m（mm）表示，即： m= p/ （3－37） 模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则 p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。 我国已规定了标准模数系列。
2．齿面磨损
齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图3－42），使运转中产生冲击和噪声。
齿面点蚀
轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。 实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图3－43）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。
（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系
模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有： s＝e＝p/2=m/2 （3－39） 分度圆直径d、齿顶圆直径da 和齿根圆直径df的计算式为： d =zm (3－40) da =d+2ha=2ha*+z (3－41) df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m (3－42)
第七节 齿轮轮齿的失效形式
齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种： 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合
上海大学机械原理第十章齿轮new
渐开线
k 发生线
N
k0
r
b
rk
θk
O 基圆 K
1
4)渐开线形状取决于基圆大小。 A 3)发生线与基圆的切点N为渐开线上的K点的曲率 1)发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆 B θ A 中心，而NK为其曲率半径。渐开线上各点的曲率 上被滚过的一段弧长，即 NK=NK0 θ B 5)基圆内无渐开线。 o 半径不同，离基圆愈远处的点，其曲率半径愈大； B 2)发生线是渐开线在K点的法线，即过渐开线 反之，曲率半径愈小，在基圆上即K0点处，其曲 o 上的任何一点的法线始终与基圆相切 率半径为零。 o
10.4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
一、齿轮基本尺寸的名称和符号（动画）
齿顶圆（da 和 ra） 齿距pi 四圆 齿根圆（df 和 rf） 分度圆（d 和 r） 基圆（db 和 rb） 齿顶高ha 齿距pi 三弧 齿厚si 齿根高hf 齿槽宽ei 同一圆上 三高
齿厚si 齿槽宽ei
分度圆
齿顶圆
b
2
渐开线的极坐标方程式为：
rK rb /cosα K inv K K tan K K
三、渐开线齿廓的啮合特点
1、能保证定传动比传动
两齿廓在任意点K啮合时，过K作两齿廓 的法线N1N2，是基圆的切线，为定直线。 两轮中心连线也为定直线，故交点C必 为定点。在位置K’时同样有此结论。 i12=ω 1/ω 2=O2C/ O1C = rb2 /rb1
rb1 k1
N1
k2
N2
P
rb2 o2
r'2
2
3、渐开线齿廓传动具有中心距的可分性
利于加工、安装和使用
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10.3
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2）铸钢 耐磨性和强度均较好，常用于尺寸较大的齿轮。
第 十章 齿轮传动
三、齿轮材料选用的基本原则
1、齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、可 靠性、经济性等；
2、应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工 艺；
3、正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作载 荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮。不承受大的冲击载荷； 调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮；
主动
弯曲折断
被动
磨损
？ 现象与原因
改进措施？
主动 被动
相对滑动
塑性变形
。。 。。。。 。
胶合 第 十 章 齿 轮 传 动
点蚀
二 齿轮的设计准则
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
第 十章 齿轮传动
一、对齿轮材料性能的要求
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。
第 十章 齿轮传动
二、常用的齿轮材料
1、钢：许多钢材经适当的热处理或表面处 理，可以成为常用的齿轮材料；
2、铸铁：常作为低速、轻载、不太重要的 场合的齿轮材料；
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、飞行器中的齿轮，要求尺寸小，应用表面硬化的高强度 合金钢；
6、金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面硬度差应保持为 30~50HBS或更多。
第 十章 齿轮传动
§10-4 齿轮传动的计算载荷
齿轮传动强度计算中所用的载荷，通常取沿齿面 接触线单位长度上所受的载荷，即： p Fn
第 十章 齿轮传动
§10-1概述
一、齿轮传动的主要特点： 二、齿轮传动的分类 三、本章的学习目的
第 十章 齿轮传动
一、齿轮传动的主要特点
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（可高达数万千瓦）。主要特点： 传动效率高 可达99％。在常用的机械传动中，
第 十章 齿轮传动
2、齿面磨损
砂粒、金属屑 措施：加强润滑；开式改闭式传动
第 十章 齿轮传动
3、齿面点蚀
轮齿在节圆附近一对齿受力（单啮 区）
➢载荷大；滑动速度低形成油膜 条件差； ➢接触疲劳产生的小裂纹--扩展-脱落--凹坑 ➢点蚀发生的位置：首先出现在靠 近节线的齿根面上 ➢措施： ➢提高材料的硬度； ➢加强润滑，提高油的粘度
L
Fn 为轮齿所受的公称法向载荷。
实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及
制造误差的影响，载荷会有所增大，且沿接触线分布
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，以保根弯曲疲劳强度进 行设计，视具体情第 况十 适章 当齿 增轮 传大动模数。（15%）
§10-3 齿轮的材料及其选择原则
一、对齿轮材料性能的要求 二、常用的齿轮材料 三、齿轮材料选用的基本原则
第 十章 齿轮传动
§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则
一、失效形式 二、设计准则
第 十章 齿轮传动
1、轮齿折断
➢ 过载折断 ➢ 弯曲疲劳折断 ➢ 折断原因：
➢ 齿根弯曲应力大； ➢ 齿根应力集中 ➢措施： ➢增大齿根圆角半径，消除加工刀痕； ➢增大支撑刚度，是轮齿受力均匀 ➢采用合适的热处理方法使齿芯材料具有足够的韧性 ➢正变位，增大模数； ➢强化处理：喷丸、滚压处理
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； 与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长； 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； 与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度
要求高，价格较贵。
第 十章 齿轮传动
3、非金属材料：适用于高速、轻载、且要 求降低噪声的场合。
第 十章 齿轮传动
1、钢
1） 锻钢 经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢。对强度、速度
及精度要求不高的齿轮其精度一般为8级，精切时
可达7级。软齿面（硬度 350HBS）
需进行精加工的齿轮所用的锻钢。高速、重载及精 密机器（如精密机床、航空发动机）所用的主要 齿轮传动。一般先切齿，再作表面硬化处理，最 后进行精加工，精度可达5级或4级。硬齿面（硬 度 350HBS）
第十章 齿轮传动
§10-1概述 §10-2齿轮传动的失效形式及设计准则 §10-3 齿轮的材料及其选择原则 §10-4 齿轮传动的计算载荷 §10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-6 齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择 §10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-8 标准锥齿轮传动的强度计算 §10-9 变位齿轮传动的强度计算 §10-10齿轮的结构设计 §10-11齿轮传动的润滑 §10-12圆弧齿圆柱齿轮传动简介
第 十章 齿轮传动
三、本章的学习目的
本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法， 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。
设计齿轮是指设计确定齿轮的主要参数以及结构 形式。
对于圆柱齿轮而言，其主要参数有：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 隙系数c*等。
➢开式传动一般不发生点蚀失效
第 十章 齿轮传动
4、齿面胶合
高速重载；散热不 良；
滑动速度大； 齿面粘连后撕脱
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
第 十章 齿轮传动
5、塑性变形 措施：材料的选择及硬度
主动
被动
相对滑动方向
第 十章 齿轮传动
轮齿的失效形式总结
二、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
锥齿轮传动
人字齿轮传动
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）
第 十章 齿轮传动
三、齿轮材料选用的基本原则
1、齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、可 靠性、经济性等；
2、应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工 艺；
3、正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作载 荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮。不承受大的冲击载荷； 调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮；
主动
弯曲折断
被动
磨损
？ 现象与原因
改进措施？
主动 被动
相对滑动
塑性变形
。。 。。。。 。
胶合 第 十 章 齿 轮 传 动
点蚀
二 齿轮的设计准则
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
第 十章 齿轮传动
一、对齿轮材料性能的要求
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。
第 十章 齿轮传动
二、常用的齿轮材料
1、钢：许多钢材经适当的热处理或表面处 理，可以成为常用的齿轮材料；
2、铸铁：常作为低速、轻载、不太重要的 场合的齿轮材料；
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、飞行器中的齿轮，要求尺寸小，应用表面硬化的高强度 合金钢；
6、金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面硬度差应保持为 30~50HBS或更多。
第 十章 齿轮传动
§10-4 齿轮传动的计算载荷
齿轮传动强度计算中所用的载荷，通常取沿齿面 接触线单位长度上所受的载荷，即： p Fn
第 十章 齿轮传动
§10-1概述
一、齿轮传动的主要特点： 二、齿轮传动的分类 三、本章的学习目的
第 十章 齿轮传动
一、齿轮传动的主要特点
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（可高达数万千瓦）。主要特点： 传动效率高 可达99％。在常用的机械传动中，
第 十章 齿轮传动
2、齿面磨损
砂粒、金属屑 措施：加强润滑；开式改闭式传动
第 十章 齿轮传动
3、齿面点蚀
轮齿在节圆附近一对齿受力（单啮 区）
➢载荷大；滑动速度低形成油膜 条件差； ➢接触疲劳产生的小裂纹--扩展-脱落--凹坑 ➢点蚀发生的位置：首先出现在靠 近节线的齿根面上 ➢措施： ➢提高材料的硬度； ➢加强润滑，提高油的粘度
L
Fn 为轮齿所受的公称法向载荷。
实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及
制造误差的影响，载荷会有所增大，且沿接触线分布
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，以保根弯曲疲劳强度进 行设计，视具体情第 况十 适章 当齿 增轮 传大动模数。（15%）
§10-3 齿轮的材料及其选择原则
一、对齿轮材料性能的要求 二、常用的齿轮材料 三、齿轮材料选用的基本原则
第 十章 齿轮传动
§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则
一、失效形式 二、设计准则
第 十章 齿轮传动
1、轮齿折断
➢ 过载折断 ➢ 弯曲疲劳折断 ➢ 折断原因：
➢ 齿根弯曲应力大； ➢ 齿根应力集中 ➢措施： ➢增大齿根圆角半径，消除加工刀痕； ➢增大支撑刚度，是轮齿受力均匀 ➢采用合适的热处理方法使齿芯材料具有足够的韧性 ➢正变位，增大模数； ➢强化处理：喷丸、滚压处理
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； 与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长； 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； 与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度
要求高，价格较贵。
第 十章 齿轮传动
3、非金属材料：适用于高速、轻载、且要 求降低噪声的场合。
第 十章 齿轮传动
1、钢
1） 锻钢 经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢。对强度、速度
及精度要求不高的齿轮其精度一般为8级，精切时
可达7级。软齿面（硬度 350HBS）
需进行精加工的齿轮所用的锻钢。高速、重载及精 密机器（如精密机床、航空发动机）所用的主要 齿轮传动。一般先切齿，再作表面硬化处理，最 后进行精加工，精度可达5级或4级。硬齿面（硬 度 350HBS）
第十章 齿轮传动
§10-1概述 §10-2齿轮传动的失效形式及设计准则 §10-3 齿轮的材料及其选择原则 §10-4 齿轮传动的计算载荷 §10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-6 齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择 §10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-8 标准锥齿轮传动的强度计算 §10-9 变位齿轮传动的强度计算 §10-10齿轮的结构设计 §10-11齿轮传动的润滑 §10-12圆弧齿圆柱齿轮传动简介
第 十章 齿轮传动
三、本章的学习目的
本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法， 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。
设计齿轮是指设计确定齿轮的主要参数以及结构 形式。
对于圆柱齿轮而言，其主要参数有：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 隙系数c*等。
➢开式传动一般不发生点蚀失效
第 十章 齿轮传动
4、齿面胶合
高速重载；散热不 良；
滑动速度大； 齿面粘连后撕脱
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
第 十章 齿轮传动
5、塑性变形 措施：材料的选择及硬度
主动
被动
相对滑动方向
第 十章 齿轮传动
轮齿的失效形式总结
二、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
锥齿轮传动
人字齿轮传动
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）