机械设计 第九版 齿轮传动(1-6节).
机械设计基础第九章 齿轮传动
授课题目：第九章齿轮传动第一节概述第二节齿廓啮合基本定律教学大纲要求：齿轮传动的特点、应用和分类。
齿廓啮合的基本定律。
渐开线的形成及渐开线性质。
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握齿轮传动的特点、应用和分类。
齿廓啮合的基本定律。
熟悉渐开线的形成、特性，渐开线齿廓啮合特性。
教学重点：齿轮传动的特点、应用和分类；渐开线齿廓啮合特性。
难点：齿廓啮合的基本定律作业、讨论题、思考题：三、1，11．课后总结分析：齿轮传动的分类；齿廓啮合的基本定律的结论；渐开线的特性渐开线齿廓啮合特性。
=。
）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长，即KN CN点是它的速度瞬心，因此直线NK是渐开线上N点为其曲率中心。
又因发生线始终相切与基圆，故渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。
）渐开线的形状取决于基圆的大小。
如图9-4所示，基圆半径愈小，渐开线愈K点到轮心法线、基圆的内公切线和正压力作用线四线合一。
图9-6 渐开线齿廓的啮合特性在K点啮合，由齿廓啮合基本定律可知，N N为一条固定的直线，它与两齿轮过接触点的公法线12必为一固定点，因此渐开线齿廓能保证定传动比传动，即22O N P ∆授课题目： 第九章 齿轮传动教学大纲要求：渐开线齿轮各部分名称、基本参数，标准直齿圆柱齿轮的主要尺寸。
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算教学重点及难点： 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 作业、讨论题、思考题：三11--15课后总结分析：渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算公式1.齿顶圆和齿根圆齿顶所确定的圆称为齿顶圆，其直径用a d 表示。
相邻两齿之间的部分称为齿槽。
齿槽底部所确定的圆称为齿根圆，其直径用f d 表示。
2.齿厚、槽宽和齿距在任意直径K d 的圆周上，轮齿两侧齿廓之间的弧长称为该圆上的齿厚，用K s 表示；齿槽两侧齿廓之间的弧长称为该圆上的槽宽，用K e 表示；相邻两齿同侧齿廓之间的弧长称为该圆上的齿距，用K p 表示。
机械设计第九版课件完整版附带习题答案
传动部分是把原动机的运动形式、运动及动力参数转 变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。
以上是从功能上分析机械的组成，下面从结构上看：
零件：是机械的制造单元，机器的基本组成要素就是机 械零件。
部件：按共同的用途组合起来的独立制造或独立装配的 组合体。 如减速器、离合器等。
按大小来分：
机械（机器）
技术文件编制：编制设计计算说明书。
三、零件的设计步骤
失效的定义：在正常的工作条件下，机械零件丧失工作能力或达 不到工作性能要求时，就称为零件失效。 整体断裂 机械零件的失效形式 过大的残余变形 腐蚀、磨损和接触疲劳
强度
机械零件的工作能力 刚度 寿命（耐磨性、耐腐蚀性）
机械零件计算准则
强度准则：
lim
七、水平
1）掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具 有设计机械传动装置和简单机械的能力；
2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策； 3）具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；
《机械设计手册》—其中的一个标准是查手册的能力； 4）掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技术的基本训练； 5）对机械设计的新发展有所了解。
Smin
刚度准则： yy
寿命准则：（表示耐磨程度）
下面我们以设计千斤顶立柱为例，来说明机械零件的设计步骤：
车自重W=2000kg=2吨 s为屈服极限
l d
4W
d2
s
Smin
由此可求出d；其中Smin根据工作环境来定。
机械零件的设计大体要经过以下几个步骤：
1、载荷分析（受力分析）：W
2、应力分析：
r0.919
36
b
0
齿轮传动经典ppt课件
刀号
1Hale Waihona Puke 2345
6
7
加工齿数范围 12~13 14~16
仿型法加工动画演示
17~2 0
21~2 5
26~34
35~5 4
55~13 4
8 135以上
26
2. 渐开线齿轮的加工方法
用盘铣刀切齿
用指状铣刀切齿
27
2.渐开线齿轮的加工方法
2) 展成法
原理 利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的齿廓互为包络线的原理
观看渐开线生成
10
2. 渐开线的性质
（1） BC=BK
（2）BK为渐开线在K点的法线，B为曲率中心，BK为曲率 半径，渐开线上任一点的法线与基圆相切。
（3）渐开线离基圆愈远，曲半半径愈大，渐开线愈平 直
（4）渐开线的形状决定于基圆的大小。
θK相同时，rb越大，曲半半径越大 rb→∞，渐开线→⊥N3K的直线
第十一章 齿轮传动
1
第十一章 齿轮传动
本章的教学目标：
1)了解齿轮传动的特点、分类与应用；齿轮传动基本知识。 2)熟悉掌握渐开线直齿圆柱齿轮齿轮各部分名称、基本参数
及各部分几何尺寸计算。 3)掌握渐开线斜齿轮传动的特点与应用、基本参数及各部分
几何尺寸计算； 4)了解标准直齿圆锥齿轮传动的特点与应用、基本参数及各
ha= ha*m hf=( ha*+ c*)m h=ha+hf=(2 ha*+ c*)m
P=πm
S e 1 m
2
19
三、标准直齿轮的几何尺寸
1.一对标准齿轮中心距：
a
1 2
(d 2
d1 )
机械设计齿轮传动课件
1.轮齿折断（续）
齿轮传动的失效形式及设计准则
② 齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩展→
折断
? 2) 过载折断
受冲击载荷或短时过载作用，突然折断，尤其常见于 脆性材料（淬火钢、铸钢、铸铁）齿轮。
后果：传动失效
应采取的措施：
σF<[σF]
设计时应保证齿根弯曲疲劳强度
增大齿根圆角半径
适当降低齿根圆角表面粗糙度
齿轮常用材料及力学性能见表7-1。 (p111有误)
§7-3齿轮的材料及其选择原则 -17-
二、齿轮材料选用的基本原则
齿轮的材料及其选择原则
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；
?飞行器：质量小；常用合金钢； ?矿山机械：功率大，尺寸大，速度低，铸钢或铸铁； ?家用或办公机械：功率小，低噪音，可用工程塑料；
高达数万千瓦Байду номын сангаас。
一、齿轮传动的主要特点：
1） 传动效率高 可达0.99。在常用的机械传动中，齿轮传 动的效率为最高；
2） 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；
3）与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长；
4）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；
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、齿芯
韧。
常用的齿轮材料包括：锻钢、铸钢、铸铁、非金属材料
1、锻钢： 1）软齿面齿轮 HBS≤350，正火、调质 中碳钢：40、45、50、55等
中碳合金钢：40Cr、40MnB、35SiMn
2024年机械设计基础课件齿轮传动-(带特殊条款)
机械设计基础课件齿轮传动-(带特殊条款) 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。
《齿轮传动机械设计》PPT课件
▲ 工作可靠，寿命长； ▲ 传动比稳定;
▲ 制造及安装精度要求高，价格较贵。传动距离不 宜过大。
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----设计确定齿轮的主要参数以及构造形式。
等
单缸内燃 机
1.50
机械设计 第十章 齿轮传动
2、动载系数Kv
考虑齿轮啮合过程中因啮合误差和运转速度引
起的内部附加 动载荷系数。
齿形误差、轮齿变形等造 成基节误差
∴ Kv=f(精度,v)
32
机械设计 第十章 齿轮传动
具体影响因素： 1〕基节误差：制造误差、弹性变形引起。
齿轮正确啮合条件：pb1=pb2 。 如果： pb2＞pb1
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
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
齿面点蚀
滚压塑变
主动齿
失效形式
齿面胶合 齿面磨损 塑性变形
从动齿
外表凸出
外表凹
低的速主重要载破软 坏齿 形面 式闭 。向主式节动传线轮动，1：面所齿节以面线Ff相背处对离产滑节生动线凹速，槽度塑。方变向后v在s指齿
低速重载——P↑、v ↓，不易形成油膜→冷胶合。 后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳， 导致齿轮报废。
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 4.加抗胶合添加剂
一、轮齿的失效形式
失效形式
轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 --磨粒磨损
跑合磨损、磨粒磨损。
开式齿轮传动易发 生磨粒磨损。
二、要求： 运转平稳、足够的承载能力。
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
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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。
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
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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。
§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）
§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。
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。
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
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
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。
§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。
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。
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。