开式齿轮传动
开式齿轮传动的主要失效形式有齿面磨损
开式齿轮传动的主要失效形式有齿面磨损开式齿轮传动是一种常见的传动方式，主要由齿轮、齿轮轴、齿轮支架、轴承等部件组成。
它具有传动效率高、传动比稳定、传动平稳等优点，因此在各种机械设备中得到广泛应用。
然而，随着使用时间的增长，开式齿轮传动也会出现各种失效形式，其中齿面磨损是较为常见的一种。
本文将对开式齿轮传动的齿面磨损失效形式进行分析，并提出相应的预防和修复措施。
一、齿面磨损的原因开式齿轮传动在长时间使用后，齿轮的齿面会出现磨损。
这主要是由于以下几个原因：1.负载过大：当齿轮传动系统承受超过其设计负荷的负载时，齿轮的齿面容易出现磨损。
这是因为超负荷会导致齿轮在传动过程中受到过大的扭矩，从而导致齿面的磨损加剧。
2.使用环境恶劣：在潮湿、腐蚀或者灰尘较多的环境中使用齿轮传动系统容易导致齿轮齿面的磨损。
例如，潮湿的环境容易导致齿轮表面产生腐蚀或者生锈，而灰尘的积聚则会加速齿轮表面的磨损。
3.润滑不良：润滑油起着降低齿轮摩擦和磨损的作用，但是当润滑油的精度、质量和使用方法不当时，会导致齿轮齿面的磨损。
4.轴承故障：当齿轮传动系统中的轴承发生故障时，会导致齿轮在传动过程中受到过大的振动和冲击，从而加剧齿面的磨损。
以上几点是导致开式齿轮传动齿面磨损的主要原因，针对这些原因，可以采取一些措施来预防齿面磨损的发生。
二、预防齿面磨损的措施1.合理选用齿轮：在设计齿轮传动系统时，应根据传动负载和使用环境的特点，选择合适的齿轮。
同时，要根据实际使用情况来确定传动比，以避免齿轮传动系统承受过大的负载。
2.加强维护管理：定期对齿轮传动系统进行维护和保养，及时更换磨损严重的齿轮，定期检查轴承的运转状态，并对润滑油进行定期更换和补充。
3.加强润滑：在采用齿轮传动系统时，应根据实际使用情况和环境特点，选择适当的润滑油，并确保润滑油的使用方法正确，及时补充和更换润滑油。
4.加强环境保护：在使用齿轮传动系统时，应尽量避免使用环境恶劣的条件，并加强对环境的保护，定期清洁齿轮传动系统，减少腐蚀和灰尘的积聚。
最新齿轮传动练习题
齿轮传动练习题一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是。
A. 齿面胶合B. 齿面疲劳点蚀C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断D. 轮齿塑性变形2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是。
A. 齿面胶合B. 齿面疲劳点蚀C. 齿面磨损D. 轮齿疲劳折断3 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。
A. 跑合阶段B. 稳定性磨损阶段C. 剧烈磨损阶段D. 齿面磨料磨损阶段4 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般。
A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度C. 只需按接触强度设计D. 只需按弯曲强度设计5 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力。
A. σF1＞σF2B. σF1＜σF2C. σF1=σF2D. σF1≤σF26 对于齿面硬度≤350HBS的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为。
A. 轮齿疲劳折断B. 齿面磨损C. 齿面疲劳点蚀D. 齿面胶合7 一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质；大齿轮选用45钢正火，它们的齿面接触应力。
A. σH1＞σH2B. σH1＜σH2C. σH1=σH2D. σH1≤σH28 对于硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般。
A. 先按接触强度计算B. 先按弯曲强度计算C. 先按磨损条件计算D. 先按胶合条件计算9 设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，应使。
A. 两者硬度相等B. 小齿轮硬度高于大齿轮硬度C. 大齿轮硬度高于小齿轮硬度D. 小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面10 一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的必须相等。
A. 直径dB. 模数mC. 齿宽bD. 齿数z11 在设计闭式硬齿面齿轮传动中，直径一定时应取较少的齿数，使模数增大以。
A. 提高齿面接触强度B. 提高轮齿的抗弯曲疲劳强度C. 减少加工切削量，提高生产率D. 提高抗塑性变形能力12 圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径一定时，减小齿轮的模数、增加齿轮的齿数，则可以。
第十一章 齿轮传动
强度计算方法
当量齿轮法，强度当量。 接触强度计算公式
校核公式
H
ZEZH Z
KT 1 u 1 bd 1
2
u
H
H lim
N / mm
2
设计公式
d1 2 KT
3 1
SH
2
d
u 1 ZEZ u
H
Z
H
mm
Z
cos 螺旋角系数
H
[
H
]
σH ——齿面啮合点最大接触应力 [σH]——齿轮材料的许用接触应力
圆柱面的最大接触应力σH的计算
赫兹公式：
H
4
Fn 2 ab
Fn
1
1
1 1 E1
2
1
2
1 21 E2
2
b
σH ——最大接触应力
与法向力Fn成正比； 与接触变形宽度2a成反比 与曲率半径ρ1 、ρ2成反比。 与宽度b成反比。
增加中心距a； 减小外载荷T1； 选σHlim高的材料和热处理。
336 ( u 1) u
3
提高许用接触应力[σH] ：
KT 1 ba
2
H
H
H lim
SH
11-6 直齿圆柱齿轮传动的轮 齿弯曲强度计算
轮齿相当于一个悬臂 梁，受载后会发生弯 曲。 两个问题：
计算时载荷的作用点 及大小 危险截面的位置
齿轮传动的主要说明
7级
8级 9级
≤ 10
≤ 17
≤6
≤5 ≤3
≤ 10 ≤ 3.5
≤3 ≤ 2.5
11-4 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷
一. 轮齿上的作用力 在驱动力矩作用下，主动 轮齿和从动轮齿的作用力 Fn沿啮合线方向（两轮齿 接触点的法线方向）。
t N1 O2 α Fn N2 Fr α t c Ft d1 T1 2 α O1 ω1 （主动）
3 齿面胶合
齿面胶合通常出现在齿 面相对滑动速度较大的 齿顶和齿根部位。齿面 发生胶合后，会使轮齿 失去正确的齿廓形状， 从而引起冲击、振动和 噪声并导致失效。
高速重载、低速重载闭式传动的主要破坏形式。
4 齿面磨损
1）磨粒磨损：由于金属微粒， 灰石砂粒进入齿轮引起的 磨损。 2）跑合磨损：指新机器。 开式齿轮传动易发生磨粒磨损
油
初始疲劳裂纹 金属剥落出现小坑 裂纹的扩展与断裂
2 齿面点蚀
对于开式齿轮传动， 因其齿面磨损的速度较 快，当齿面还没有形成 疲劳裂纹时，表层材料 已被磨掉，故通常见不 到点蚀现象。因此 齿面点蚀是闭式软齿面齿轮传动的主要破坏形式
3 齿面胶合
高速重载的齿轮传动中，齿面 间压力很大而速度很高，由于发热 大，瞬时温度高，相啮合的齿面发 生粘连现象，此时两齿面有相对滑 动，粘接的地方被撕裂。这叫热胶 合。 低速重载齿轮传动中，油膜遭破 坏也发生胶合现象。这时齿面温度 无明显增高，这种胶合叫冷胶合。
2 KT1 u 1 Z E Z H d1 mm d u [ H ]
3 2
2 KT1YFaYsa F [ F ]MPa 2 bm z1
硬齿面闭式齿轮传动： 按弯曲强度进行设计，按接触强度校核:
机械设计(吕宏 王慧主编)课后习题答案2
第一章绪论习题答案思考题1）机器是由哪些基本部分构成？各部分作用是什么？2）什么是专用零件？什么是通用零件？试举例说明。
3）机械设计的研究对象是什么？学习时应注意哪些问题？4）机械零件的主要失效形式及设计准则是什么？5）设计机器应满足哪些基本要求？1）答：机器是由原动机、传动装置和工作机三大部分组成。
原动机是机械设备完成其工作任务的动力来源。
传动装置是按执行机构作业的特定要求，把原动机的运动和动力传递给执行机构。
执行机构也是工作部分，直接完成机器的功能。
2）答：所谓通用零件实际是指各种机器都经常使用的零件。
如轴、轴承和齿轮等。
专用零件是某些机器使用的零件，例如：发动机中的曲轴、汽轮机中的叶片。
3）答：本课程是研究普通条件下，一般参数的通用零件的设计理论与设计方法。
学习时应注意以下问题：1）理论联系实际。
2）抓住课程体系。
3）要综合运用先修课程的知识解决机械设计问题。
4）要理解系数引入的意义。
5）要努力培养解决工程实际问题的能力。
4）答：机械零件的主要失效形式有强度失效（因强度不足而断裂）、刚度失效（过大的变形）、磨损失效（摩擦表面的过度磨损），还有打滑和过热，联接松动，管道泄漏，精度达不到要求等等。
设计准则是1)强度准则2) 刚度准则3) 耐磨性准则4) 振动稳定性准则5) 热平衡准则6) 可靠性准则5）设计任何机器都必须满足如下要求1）使用要求2）经济性要求3）安全性要求4）其他要求（1）环保要求（2）外观要求（3）体积重量要求等第二章带传动习题1. 选择题1) 带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带__3__.(1)强度高 (2)尺寸小 (3)有楔形增压作用 (4)没有接头2) 带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带__1__处(1)进入主动轮 (2)进入从动轮 (3)退出主动轮 (4)退出从动轮3) 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为__4__.(1)带的材料不符合虎克定律 (2)带容易变形和磨损 (3)带在带轮上打滑 (4)带的弹性滑动4)带传动打滑总是__1__.(1)在小轮上先开始 (2)在大轮上先开始 (3)在两轮上同时开始 5) V 带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_2___.(1)使结构紧凑 (2)限制弯曲应力(3)保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 (4)限制小带轮上的包角6) 带传动的主要失效形式之一是带的__3__。
开式齿轮传动的主要失效形式有齿面磨损
开式齿轮传动的主要失效形式有齿面磨损齿轮传动作为目前最常用的传动方式之一，具有结构简单、传动效率高、传动精度高等优点，在工业生产和机械设计中得到了广泛的应用。
然而，齿轮传动也存在一些主要的失效形式，其中齿面磨损是其中的一种。
本文将针对开式齿轮传动的主要失效形式—齿面磨损进行探讨，并对齿面磨损的原因、影响以及预防措施进行分析和总结。
一、齿面磨损的原因1.1齿轮材料选择不当齿轮传动中使用的材料是造成齿面磨损的主要原因之一。
材料的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能直接影响着齿面磨损的程度。
如果选择的材料硬度不足、韧性差或者耐磨性不够，就容易导致齿轮表面的磨损加剧。
1.2加工质量不良齿轮在加工、热处理等工艺过程中，如果存在工艺上的缺陷或者质量控制不到位，就容易导致齿轮表面出现裂纹、氧化层、高应力集中等缺陷，从而影响齿轮的使用寿命。
1.3润滑油质量差齿轮传动的润滑是保证其正常运转和延长使用寿命的重要条件，如果润滑油质量不佳、粘度不匹配或者污染严重，就会导致摩擦增加和磨损加剧。
1.4工作环境恶劣齿轮传动常常处于高温、高负荷、高速运转等恶劣工作环境下，这种极端条件容易导致齿轮表面磨损加剧，从而影响其使用效果。
1.5运转过程中的冲击载荷齿轮传动在运转过程中，由于载荷冲击、过载、频繁启停等原因引起的冲击负荷也是齿面磨损的主要原因之一。
长期的冲击负荷会导致齿面微裂纹的扩展和齿面磨损的加剧。
二、齿面磨损的影响2.1降低传动效率齿面磨损会导致齿面粗糙度增加、齿轮啮合几何形状的变化，造成齿轮传动效率的降低。
2.2噪音增加齿轮传动在运转过程中，由于齿面磨损导致啮合偏差增加，轴向载荷和径向载荷增加，从而引起齿轮的振动和噪音的增加。
2.3导致齿轮脱落齿面磨损严重的齿轮在工作时，由于载荷的作用会出现表面材料的破裂和脱落，从而导致齿轮失效。
2.4缩短使用寿命齿面磨损会导致齿轮的几何形状发生变化，降低了齿轮的强度和耐磨性，导致其使用寿命缩短。
北京邮电大学《机械设计基础》课后题解模块七
模块七一、填空1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断；闭式齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀和轮齿折断；闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀；闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是轮齿折断。
2、对于闭式软齿面齿轮传动，按弯曲疲劳强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是直径（或中心距）。
3、对于开式齿轮传动，通常只按弯曲疲劳强度计算。
这时影响齿轮强度的主要几何参数是模数。
4、一对减速齿轮传动，若保持两轮分度圆的直径不变，减少齿数并增大模数，其齿面接触应力将不变。
5、一对齿轮传动，若两轮的材料、热处理方式及许用应力均相同，只是齿数不同，则齿数多的齿轮弯曲强度高；两齿轮的接触疲劳强度相等。
6、在材料、热处理及几何参数均相同的直齿圆柱、斜齿圆柱和直齿圆锥三种齿轮传动中，承载能力最高的是斜齿圆柱齿轮传动，承载能力最低的是直齿圆锥齿轮传动。
7、齿轮传动的润滑方式主要根据齿轮的圆周速度选择。
闭式齿轮传动采用油浴润滑时的油量根据传递功率确定。
二、选择1、对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为（C）。
A．轮齿疲劳折断；B．齿面磨损；C．齿面疲劳点蚀；D．齿面胶合。
2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为（D）。
A．轮齿疲劳折断；B．齿面磨损；C．齿面疲劳点蚀；D．齿面胶合。
3、齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在（D）。
A．靠近齿顶处；B．靠近齿根处；C．节线附近的齿顶一侧；D．节线附近的齿根一侧。
4、设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使（B）。
A．大、小齿轮的硬度相等； B．小齿轮硬度高于大齿轮硬度；C ．大齿轮硬度高于小齿轮硬度；D ．小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面。
5、一对标准直齿圆柱齿轮，z l = 21，z 2 = 63，则这对齿轮的弯曲应力（C ）。
A. 1F σ＞2F σ ；B. 1F σ＜2F σ；C. 1F σ =2F σ ；D. 1F σ≤2F σ。
齿轮传动(11版)
1.00
1.10
1.50
1.75
轻微冲击
1.50
1.35 1.60 1.85
中等冲击
1.50
1.60
1.75
2.00
1.75
1.85
2.00
严重冲击
2.25 或更 大
2、动载荷系数Kv 考虑齿轮制造精度、运转速度对齿 轮内部附加动载荷影响的系数。
进行齿顶修缘可以减小动载荷
3、齿向载荷分布系数K 考虑齿宽方向载荷分布不均匀 对轮齿强度影响的系数
Kv------与v 有关。
初选:
K t d1t or mt v K v K d1 d1t 3 K , Kt m mt 3 K Kt
思考各齿轮应力种类及受载次数
主动
被动
主动
被动
例6-1
已知：P=28kW， n1 970r/min, i 3.2
、z 2 材料： 40 MnB ，表面淬火 HRC=48--55 精度：8-8-7
§10-2 齿轮的材料
一、钢
锻钢 ( 中、小尺寸的齿轮） 铸钢（尺寸较大的齿轮）
1. 软齿面齿轮材料及热处理： 中碳钢：45，40Cr,38SiMnMo；ZG310-570 热处理：正火，调质; 软齿面齿轮应使小齿轮的齿面硬度大 于大齿轮的齿面硬度（30～50）HBS。 2.硬齿面齿轮材料及热处理： 中碳钢：表面淬火
二、设计准则
对中、低速齿轮传动：
闭式软齿面齿轮: 按接触疲劳强度设计, 验算弯曲疲劳强度。 闭式硬齿面齿轮: 按弯曲强度设计, 验算接触强度。 开式齿轮传动:按弯曲疲劳强度设计. 开式齿轮传动: 按弯曲强度设计，用增大 对于高速重载闭式齿轮传动,由于易发生 模数考虑磨损的影响。 胶合失效,在保证不发生轮齿折断和齿面 点蚀失效条件下,还应进行胶合能力计算
开式齿轮传动的主要失效形式
开式齿轮传动的主要失效形式
1、齿面磨损：是开式齿轮传动中最常见的失效形式，由于轴系的滑动摩擦和因弯曲变形受力等原因，形成滚齿的磨损和磨削，引起齿面磨损及齿面宽度减小，从而使齿轮传动出现失效。
2、齿面裂纹：是开式齿轮传动中次要失效形式，由于在工作状态下对传动零件施加过大的压力，使轴系受力失效，从而产生齿面裂纹，损坏齿面精度，从而使齿轮传动出现失效。
3、齿接失效：是由于轴系受力不均衡，齿轮受力失焦，或由于材料缺陷、自然裂纹等原因，造成结构老化、剥落、开裂等，从而产生齿接失效的现象，使得齿轮传动出现失效。
4、齿轮非对称性：由于齿轮制作不精确，造成齿轮实质切面不形成一条直线，从而导致齿轮非对称性，影响传动精度，引起m齿轮传动失效。
5、构件变形：开式齿轮传动在使用过程中，由于滑动摩擦及各种力的作用，造成齿轮及轴系等构件受力，出现变形失效，从而导致齿轮传动出现失效。
6、轴系丢失：由于齿轮及轴系的不正常的负荷及冲击扭矩等原因，造成轴系因拆卸或损坏等原因，而使得齿轮传动出现丢失失效现象。
齿轮传动的特点及类型
齿轮传动的特点及类型
齿轮传动能传递两个平行轴或相交轴或交错轴间的回转运动和转矩。
一、齿轮传动的特点
1)效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为96%~99%，这对大功率传动有很大的经济意义。
2）结构紧凑比带、链传动所需的空间尺寸小。
4)传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。
齿轮传动获得广泛应用，正是由于其具有这一特点。
3)工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。
这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。
但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。
二、齿轮传动的类型
齿轮传动就装置形式分：
1）开式、半开式传动在农业机械、建筑机械以及简易的机械设备中，有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。
这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，因此工作条件不好，轮齿也容易磨损，故只宜用于低速传动。
齿轮传动装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分地浸入油池中，则称为半开式齿轮传动。
它工作条件虽有改善，但仍不能做到严密防止外界杂物侵入，润滑条件也不算最好。
2）闭式传动而汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体(机匣)的，这称为闭式齿轮传动(齿轮箱)。
它与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要的场合。
按齿面硬度分：
1）软齿面齿轮轮齿工作面的硬度小于或等于350HBS或38HRC；
2）硬齿面齿轮轮齿工作面的硬度大于350HBS或38HRC。
开式齿轮传动的润滑
1、开式齿轮传动润滑的特点和对其润滑剂性能的要求开式齿轮传动中易落入尘、屑等外部介质而造成润滑油污染，齿轮易于产生磨料磨损。
当对开式齿轮给以覆盖时，在相同的工作条件下，开式齿轮的润滑要求与闭式齿轮相同。
开式齿轮传动通常使用高黏度油、沥青质润滑剂或润滑脂，并在较低的速度下能工作得较为有效。
开式齿轮油有三个档次的分类，即抗氧防锈开式齿轮油、极压型开式齿轮油及溶剂稀释型开式齿轮油,见表1。
在选择开式齿轮传动润滑油时，应考虑下列因素：①封闭程度；②圆周速度；③齿轮直径尺寸；④环境；⑤润滑油的使用方法；⑥齿轮的可接近性。
除了在某些场合下润滑油可以循环回流以外，一般应设置油池。
开式齿轮传动的润滑方法一般是全损耗型的，而任何全损耗型润滑系统最终在其齿轮表面只有薄层覆盖膜，它们常处在边界润滑条件下，因为当新油或脂补充到齿面时，由于齿面压力作用而挤出，加上齿轮回转时离心力等的综合作用，只能在齿面上留下一层薄油膜，再加上考虑齿轮磨合作用，因此润滑油必须具备高黏度或高稠度和较强的黏附性，以确保有一层连续的油膜保持在齿轮表面上。
开式齿轮暴露在变化的环境条件中，如北方运河水闸的开式齿轮在冬季工作在0℃以下的环境中，造纸机干燥机滚筒的开式齿轮系统工作在高湿度和60℃以上的环境温度中，水泥窑转筒环形齿轮工作在热、雨和灰尘环境条件下，而在自动化生产工厂中，对于大型机械压力机中的大型开式齿轮，其环境虽然不是苛刻的因素，但如果齿轮上的润滑剂被抛离的话，那么损坏齿轮的危险照样存在。
开式齿轮传动润滑油的最通用类型是一种像焦油沥青那样具有黑色、胶黏的极重石油残渣材料。
这种材料对齿轮起保护作用，要使用它们，必须加热软化，现在一般是通过添加一种溶剂，使它们变成一种液体，这种溶剂是一种挥发性无毒氯化烃，使用时直接涂上或喷上，当其溶剂挥发后，就会有一层塑性的类似橡胶膜的物质覆盖在齿面上，可达到阻止磨损、灰尘和水的损害，最终达到保护齿轮的目的。
某些类型的开式齿轮润滑剂加入极压抗磨添加剂，与大气接触后，就会有点干并牢固地附着在齿轮表面，从而阻止灰尘的沉积和水的侵蚀。
齿轮设计原则
方法二：
不论软硬齿面都分别按弯曲疲劳强度设计公式求出模数m,按接触疲劳强度设计公式求பைடு நூலகம்小齿轮分度圆直径d1，再按d1=mZ1调整齿数Z1。与方法一相比，这样设计出的齿轮传动，既刚好满足接触疲劳强度，又刚好满足弯曲疲劳强度，所以结构紧凑，避免浪费。
1）开式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计公式作齿轮的设计计算，不按齿面接触疲劳强度设计公式计算，也无需用齿面接触疲劳强度校核公式进行校核。开式齿轮传动，将计算所得模数加大10%-15%（考虑磨损影响。传递动力的齿轮模数一般不小于1.5-2mm（以防意外断齿）
2）闭式齿轮传动：
方法一：
软齿面闭式齿轮传动传动，接触疲劳点蚀是主要失效形式，计算时先按齿面接触疲劳强度设计公式求出小齿轮直径d1和接触齿宽b，再用齿根弯曲疲劳强度校核公式进行校核。
齿轮传动题库
齿轮传动练习题一、填空题1．一般开式齿轮传动的主要失效形式是_________和_________；闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是_________；闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是_________。
2．在齿轮传动中，齿面疲劳点蚀是由于_________的反复作用而产生的，点蚀通常出现在_________。
3.形成渐开线的圆叫_________，它的大小影响渐开线的形状，它越_________，渐开线越平直。
4.标准直齿圆柱齿轮，全齿高h=22.5mm，则m=等于。
若齿数为z=15，则d=_________。
5.互相啮合的斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：_________、_________、_________。
斜齿轮适于_________速、_________载场合，它的_________为标准值。
6.齿轮失效的主要现象是_________及_________、_________、_________和_________。
开式齿轮传动失效主要是_________，配对齿轮中，小齿轮的_________及_________较大，故其_________高于大齿轮。
7、圆锥齿轮机构以参数为标准值，圆锥齿轮正确啮合条件有_________、_________。
8、渐开线的齿廓的啮合特性有________、___________。
9、蜗杆传动中_________ 称为中间平面，在该平面上蜗杆与蜗轮啮合相当于_________啮合，这时蜗轮的齿廓是_________形的，压力角_________，同时蜗杆的齿形是_________，相当于_________，它的压力角是_________。
10、一对蜗杆传动，模数为4mm，蜗杆是3头，蜗轮是40齿，直径系数是11，蜗杆分度圆直径为_________mm，蜗轮分度圆直径为_________mm。
11、按蜗杆形状不同分为蜗杆_________蜗杆、_________蜗杆和_________蜗杆传动；按蜗杆螺旋面形状不同分为_________蜗杆、_________蜗杆、_________蜗杆。
机械设计 第6章 齿轮传动
第六章 齿轮传动
第6章 齿轮传动
§6-1概述 齿轮传动的特点： 功率、速度范围广 效率高; 结构紧凑; 工作寿命长; 传动比准确
开式传动：润滑差，常用于低精度、低速传动；
闭式传动：齿轮置于封闭严密的箱体内，精度 高。润滑及防护条件好。
§6-2齿轮传动的失效方式、和设计准则 一、失效形式 1.轮齿折断 齿根弯曲应力大； 齿根应力集中 措施： 增大齿根圆角半径； 正变位，和增大模数； 强化处理：喷丸、滚压处理；
应力循环次数N 60 njLh
YST-应力修正系数，YST =2 SHlim、SFlim-接触强度和弯曲强度 计算的最小安全系数
图6.8 齿面接触疲劳极限
图6.9 齿面弯曲疲劳极限 例如：合金钢调质，硬度 260HBS，
∴σFlmin=295MPa
最小安全系数SH、SF
安全系数
SH
1.0
轮齿单向受力 轮齿双向受力 轮齿单向受力
主动
被动
主动
被动
N 60 njLh
二、齿轮精度的选择
齿轮精度（1～１２级）
7—6—6 G M GB10095—88
齿厚下偏差 齿厚上偏差 第Ⅲ公差组精度（接触精度） 第Ⅱ公差组精度（平稳性精度）
第Ⅰ公差组精度（运动精度） 7 F L GB10095—88 第Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ公差组精度
F
h 6( ) cos Ft m bm ( S ) 2 cos m
F
h 6( ) cos Ft m bm ( S ) 2 cos m
YFa — 齿形系数，与齿的形状有关（齿数、变位）
YSa — 引入应力修正系数，齿根过渡曲线产生应力集中，见表6.4
哈尔滨工程大学机械设计基础 第十一章 齿轮传动简答题
第十一章齿轮传动1.（1）闭式齿轮传动的主要失效形式及设计准则是什么？开式齿轮传动的主要失效形式及设计准则是什么？答：软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式为齿面点蚀，故应先进行齿面接触疲劳强度校核，再进行齿根弯曲疲劳强度校核。
硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿轮疲劳折断，故应先进行齿根弯曲疲劳强度校核，再进行齿面接触疲劳强度校核。
开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损，一般只进行齿根弯曲疲劳强度校核，同时考虑磨损的影响将模数增加10%～15%。
（对于高速大功率的齿轮传动还要进行齿面抗胶合计算）2.（1）选择齿轮材料时，为何小齿轮的材料硬度要选得比大齿轮材料硬度高？答：因为小齿轮应力循环次数多，弯曲应力更大。
3.（1）提高轮齿的抗弯曲疲劳折断能力和齿面抗点蚀能力有哪些可能的措施？答：抗弯曲疲劳折断能力的措施：通过计算齿根弯曲疲劳强度来保证；增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，降低应力集中；增大轴和支承的刚度，减小局部载荷程度；使齿轮芯具有足够的韧性；在齿根处采取强化措施（喷丸或挤压）等。
齿面抗点蚀措施：通过计算齿面接触疲劳强度来保证；提高齿面硬度；减小齿面的粗糙度值；增加润滑油的粘度。
4.什么是硬齿面齿轮？什么是软齿面齿轮？各适用于什么场景？（此题略去）答：当齿面硬度大于350HBS时，称为硬齿面齿轮；当齿面硬度≤350HBS时，称为软齿面齿轮；硬齿面齿轮适用于高速、重载和精密仪器，而软齿面齿轮适用于对速度、载荷和精密度要求都不是很高的场合。
5.齿轮产生齿面磨损的主要原因是什么？它是哪一种齿轮传动的主要失效形式？防止磨损失效的最有效办法是什么？答：在齿轮传动时，当落入磨料性物质时，就会发生磨损，当齿轮表面比较粗糙时也会发生齿轮磨损；是开式齿轮传动的主要失效形式；最有效的方法就是改为闭式齿轮传动，其次是各种增大齿面硬度的方法。
6.齿面接触疲劳强度计算的计算点在何处？其计算的力学模型是什么？齿面接触疲劳强度针对何种失效形式？（此题略去）答：节点；两个半径为两齿轮接触点出曲率半径的圆柱之间的弹性接触；针对齿面点蚀失效形式。
开式齿轮传动的名词解释
开式齿轮传动的名词解释开式齿轮传动的名词解释及应用开式齿轮传动是一种常见的机械传动方式，它通过齿轮的啮合来传递动力和转矩。
它的工作原理是利用齿轮的齿形和齿数之间的配合，通过齿轮相互啮合的方式来传递运动。
开式齿轮传动被广泛应用于各种机械装置中，例如汽车、机床和工业机械等。
齿轮是传动装置的核心部件，它通常由高强度合金钢材料制成。
齿形与齿数决定了齿轮传动的传动比和工作特性。
在开式齿轮传动中，参与传动的齿轮分为两种，分别是主动齿轮和从动齿轮。
主动齿轮由发动机或其他动力源驱动，通过齿轮的啮合传递动力给从动齿轮。
从动齿轮则根据主动齿轮的转动来实现相应的转动。
开式齿轮传动具有诸多优点。
首先，它的传动效率较高，平均在95%以上。
其次，由于齿轮的配合精度高，传动过程中不容易产生滑移和间隙，因此传动精度较高。
同时，开式齿轮传动还具有结构简单、运转平稳、传动平稳等特点，适应性较强，可以适用于各种不同的工作环境和使用要求。
在实际应用中，开式齿轮传动主要用于传递较大的转矩和功率。
例如，汽车的变速器内部使用了开式齿轮传动来实现不同档位之间的转速变换。
机床和工业机械中的齿轮传动也常常采用开式齿轮传动形式。
此外，开式齿轮传动还可以与其他传动装置结合使用，例如联轴器和减速机等。
齿轮传动在实际应用中需要特别注意一些问题。
首先是齿轮的配合精度和啮合质量，这直接影响到传动的精度和稳定性。
因此，在制造齿轮时需要确保齿形精度和齿数准确性，并采取适当的润滑措施来降低齿轮之间的磨损和摩擦。
其次，齿轮传动在使用过程中会产生一定的噪声和振动。
为了减少这些问题的影响，可以采取减振措施，如添加减振衬垫和优化传动系统的结构。
总之，开式齿轮传动作为一种常用的机械传动方式，具有传动效率高、结构简单、传动精度高等优点。
在不同领域和行业的机械装置中都有广泛应用。
然而，在实际应用中还需要根据具体情况对齿轮传动进行设计和优化，以确保其正常稳定的工作。
齿轮的开式传动名词解释
齿轮的开式传动名词解释齿轮是一种常见的机械传动装置，通常由多个相互啮合的齿轮组成。
它通过齿轮间的啮合来传递运动和动力，广泛应用于各个领域中的各种机械设备中。
在本文中，我们将对齿轮的开式传动进行名词解释和探讨。
1. 齿轮的基本结构和原理齿轮的基本结构包括齿轮身、齿和齿槽。
齿轮身是齿轮的主要部分，它决定了齿轮的外形和尺寸。
齿是齿轮上突出的部分，齿与齿之间的间距称为齿间隙。
齿槽是齿轮上凹入的部分，槽的形状与齿的形状相对应。
齿轮传动的基本原理是通过齿轮的啮合来实现运动和力的传递。
当一个齿轮转动时，它的齿与相邻齿轮的齿进行啮合，从而使相邻齿轮也开始转动。
通过设计不同数量和大小的齿，可以实现不同的传动比例和运动方式。
2. 齿轮的分类和应用齿轮可以根据不同的分类标准进行分类。
常见的分类方法包括齿轮的齿数、模数和齿轮的轴线方向等。
按照齿数的不同，齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮、曲齿轮等。
按照模数的不同，齿轮可以分为模数齿轮、细齿轮和粗齿轮等。
按照轴线方向的不同，齿轮可以分为平行轴齿轮、直交轴齿轮和斜交轴齿轮等。
齿轮的应用非常广泛，几乎涵盖了所有机械设备的传动系统。
它常见于汽车、机床、工程机械、电梯、冶金设备等各种机械设备中。
例如，在汽车中，齿轮被用于变速器和差速器等部件中，通过不同的传动比例来改变车辆的速度和扭矩输出。
3. 齿轮传动的优点和缺点齿轮传动具有许多优点，使其成为机械传动中最常用的一种方式之一。
首先，齿轮传动的传动效率较高，通常可以达到98%以上。
其次，齿轮传动的精度较高，传动比稳定，可以实现精确的速度和扭矩控制。
此外，齿轮传动还具有较大的传动功率和承载能力，能够满足各种不同工况下的需求。
然而，齿轮传动也存在一些缺点和局限性。
首先，齿轮传动的噪音和振动较大，特别是在高速和重负载条件下。
其次，齿轮传动的制造成本较高，需要较高的精度和加工技术。
此外，齿轮传动的润滑和维护也需要一定的注意和成本，以确保其正常运转和寿命。
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i1 2
(i 1)2
i d1 sin ia sin
由于节点处只有一对齿啮 合，所以载荷由一对齿承担：
Fn
Ft
cos
2T1
d1 cos
齿面接触强度条件：
许用接触 应力
H 335
(u 1)3 KT1 uba2
[ H ]
MPa
其中K为载荷系数；载荷系数根据原动机的类型及 工作机械的载荷特性Βιβλιοθήκη 定，见表11-34、齿面磨损
是开式传动的主要失效形式 措施：改善润滑和密封条件
5、齿面塑性变形
措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油
§11—2 齿轮材料及热处理
一、齿轮材料 二、热处理
一、齿轮材料
金属材料
45号钢 中碳合金钢 低碳合金钢 铸钢 铸铁
最常用，经济、货源充足 35SiMn、40MnB、40Cr等 20Cr、20CrMnTi等 ZG310-570、ZG340-640等 HT350、QT600-3等
E2
负号用于 内接触
齿根部分靠近节线处最易发生
点蚀，所以取节点处的接触应力为计 算依据，节点处的齿廓曲率半径是：
1
N1C
d1 2
sin
2
N 2C
d2 2
sin
令
d2 / d1 z2 / z1 u
则有
d1
2a i1
1 1 2 1 2(d2 d1 ) 1 21 12 d1d2 sin
非金属材料 尼龙、夹木胶布等
选材时考虑：工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等
齿轮毛坯锻造—选可锻材料；铸造—选可铸材料
二、热处理
调质 正火 表面淬火 渗碳淬火 渗氮
软齿面。改善机械性能，增大强度和韧性 齿面硬度HBS≤350
硬齿面。接触强度高、耐磨性好、可抗冲击 齿面硬度HBS350
配对齿轮均采用软齿面时：
d1
Fr1 = Ft1tan
Fn1
Ft1
cos
各作用力方向判断
①各力关系：作用在主动轮和从 动轮上的对应力等值反向 ，即
Fr1 = Fr2
Ft1 Ft2
② 各力的方向： Ft1与主动轮回转方向相反
例：
n2 Fr2
n1 Fr1
Ft2与从动轮回转方向相同
Fr1 、Fr2分别指向各自齿轮的轮
齿轮轮齿的失效形式(P159)
轮齿的失效形式多种多样，较为常见的有轮齿 折断、齿面点蚀、磨损、胶合和塑性变形等等。
1、轮齿折断
★ 疲劳折断
★ 过载折断
全齿折断—常发生于齿宽较小的直齿轮 局部折断—常发生于齿宽较大的直齿轮，和斜齿轮
措施：增大齿根圆角半径、 提高齿面精度、正变 位、增大模数等
2、齿面疲劳点蚀
§11—4 直齿圆柱齿轮传动 的作用力及计算载荷
一、齿轮上的作用力 二、计算载荷
一、齿轮上的作用力
在驱动力矩 T1 作用下，主动轮齿沿啮合线受到来自 从动轮齿的法向力 Fn1 作用。 由于直齿圆柱齿轮法面与端 面重合，因此，Fn1 作用在端面内，可分解成圆周力 Ft1 和
径向力 Fr1 。
Ft1 = 2000T1
小齿轮受载次数多，故材料应选好些，热处理硬度 稍高于大齿轮（约30~40HBS）
§11—3 齿轮传动的精度
误差对齿轮传动的影响： 1、影响传递运动的准确性 2、影响传动的平稳性 3、影响载荷分布的均匀性
精度等级：13个精度等级。第0级最高，第12级的最低。齿轮 副中两个齿轮的精度等级一般取成相同
P162表11—2列出了精度等级的荐用范围，设计时可参考。
心
n2
注意：
2 Ft2
1
各力应
画在啮 Ft1 合点上！
n1
二、计算载荷
名义载荷：机器铭牌上给定的载荷或经受力分析得到
的载荷。如 P、T、Fn 等。
计算载荷：实际计算时，为尽可能接近实际情况，需
要计入影响受力效果的各种因素（制造、安装误差，轮 齿、轴和轴承受载后的变形，原动机与工作机的不同性 能，传动中工作载荷与工作速度的变化等 ），以系数 的形式对名义载荷进行修正。名义载荷的修正值称为计
第十一章 齿轮传动
本章要求 §11—1 齿轮的失效形式 §11—2 齿轮材料及热处理 §11—3 齿轮传动精度 §11—4 直齿圆柱齿轮传动的作用力
及计算载荷
§11—5 直齿圆柱齿轮传动的 齿面接触强度计算
§11—6 直齿圆柱齿轮传动的 轮齿弯曲强度计算
§11—9 齿轮的构造
§11—10 齿轮传动的润滑和效率
算载荷。 如 Pc、Tc、Fnc 等。
计算齿轮强度时，名义载荷Fn通常用计算载荷KFn代替， 以考虑载荷集中和附加动载荷的影响。K为载荷系数。其值 由P164表11—3查取。
§11—5 直齿圆柱齿轮传动的 齿面接触强度计算
齿轮强度计算的主要目的是避免失效。 闭式齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀 和齿根弯曲疲劳折断。 开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损 和齿根弯曲疲劳折断。
335是两个齿轮的材料均为钢时的结果。
取齿宽系数 a
b a
,
可得
齿面接触强度的设计公式：
a (u 1)3 ( 335 )2 KT1
[ H ] au mm
一对齿轮，当材料、传动比及齿宽系数 一定时，齿轮的中心距和直径由齿面接触强 度决定，而模数的大小与接触强度无关。
当零件在受载时是高副接触， 受载后由于变形，其接触处为一小面积， 通常该面积很小，而表层产生的局部应 力却很大，这种应力称为接触应力。
齿面疲劳点蚀与齿面的接触应力的大小有关， 根据赫兹公式可计算齿面的最大接触应力：
H
工作时的接 触应力
1
F n
1
112
b E1
1
2
1 22
本章要求
掌握齿轮的失效形式、形成的机理及措施。 掌握齿轮的受力分析及计算。 掌握齿轮的强度计算。
§11—1 齿轮的失效形式
1. 齿面点蚀 2．轮齿折断 3．齿面磨损 4. 齿面胶合 5. 齿面塑形变形
齿 闭式传动 —封闭在箱体内，润滑条件好
轮 开式传动 —外露，润滑较差，易磨损
传 动
半开式传动 —介于上两者之间,有防护罩
★ 点蚀常发生于闭式软齿面（HBS≤350）传动中 ★ 点蚀的形成与润滑油的存在密切相关
★ 点蚀常发生于偏向齿根的节线附近 ★ 开式传动中一般不会出现点蚀现象
措施：提高齿面硬度和齿面质量、增大直径
3、齿面胶合
配对齿轮采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属强 措施：采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度等