第11章 齿轮传动PPT课件
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3.非金属材料 用于小功率、速度高→低噪音
三.常用热处理 软齿面： 正火、调质→HBS1 =HBS2＋20 ～ 50 硬齿面： 低碳钢－渗碳＋淬火
中碳钢－表面淬火 渗氮
HRC1 ≥HRC2
四.钢制齿轮加工工艺过程
软齿面： 坯料→热(正、调)→切齿 (一般8级、精切7级)
硬齿面： 热(正)→切齿→表面硬化处理 (淬火、氰化、氮化)
疲劳折断→ 过载折断
全齿折断(齿根)(直齿) 局部折断(斜齿受载不均)
齿面点蚀: σH反复→裂纹→扩展→麻点状脱落
齿
→靠近节线的齿根表面
面 失 效
齿面胶合: 润滑失效→表面粘连→沿运动方向撕裂 齿面磨粒磨损: 磨粒磨损→齿形破坏
齿面塑性变形: 齿面沿摩擦力方向塑性变形
二.各种场合的主要失效形式
闭式传动 开式传动
软齿面 齿面点蚀 硬齿面 轮齿折断 齿面磨粒磨损
闭式高速重载传动 齿面胶合
低速重载软齿面 齿面塑性变形
三.齿轮传动常用计算准则
防齿面点蚀 齿面接触疲劳强度计算→求分度圆直径d 防轮齿折断 齿根弯曲疲劳强度计算→求模数ｍ
常用的计算方法:
闭式传动 软齿面(点蚀) 按齿面强度设计(先求d) →按弯曲强度校核
高速重载、低速重载闭式传动 的主要破坏形式。
4.齿面磨粒磨损 →齿形破坏
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：一般指新机器。
开式齿轮传动易发生磨粒磨损。
5.齿面塑性变形 →齿面沿摩擦力方向塑性变形→主凹、从凸 低速重载软齿面闭式传动的主要破坏形式。
ω1
ω2
折断:
1.折断 疲劳折断 过载折断
闭式硬齿面、脆性材料 齿轮传动的主要破坏形式
全齿折断(齿根)(直齿) →
局部折断(斜齿受载不均)
疲劳折断：轮齿受的弯曲应
力是循环变化的，在齿根的
过渡圆角处具有较大的应力
集中。易发生轮齿疲劳折断。
过载折断：齿轮受到过载或 冲击时,引起轮齿的突然折断。
2.齿面疲劳点蚀 σH反复→裂纹→扩展→麻点状脱落 闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式。
硬齿面(折断) 按弯曲强度设计(先求m )
→按齿面强度校核
开式传动: 按弯曲强度设计(求m ) →
(磨损)
考虑磨损将[σF] ×(0.7～0.8)
(许用弯曲应力)
§11-2 齿轮的材料
一.对齿轮材料的基本要求 1.齿面要硬, 齿芯要韧 2.易于加工及热处理 二.常用的齿轮材料
三.常用热处理
四.钢制齿轮加工工艺过程
Ｆt2 (从): 与v2 同向 Ｆr－由啮合点指向轮心
(外)
示意图
Ft2
Ft1 Ft 2 Fr1 Fr 2
ω2 Fr2
Ft1
C
Fr1
V
ωFt12
Fr1 Ft1
Fr2
Fr1
Ft1 Ft2
Fr2
二. 计算载荷 计算载荷: Fca = K·Fn
Fn---名义载荷 K---载荷系数
查表11-3 P.169
H
11
Fn
b
1 112
2
1
22
E1
E2
§11-5 直齿圆柱齿轮传动齿面接触强度计算
两个圆柱体接触受载→接触应力→赫兹公式
11
Fn
H
Fn
b
1 112
2
1
22
Fn
E1
E2
μ1、μ2---泊松比 E1、E2 ---弹性模量
σＨ特点： 1）接触面积小,且分布不均→中心处接触应力最大 2）σＨ1＝σＨ2
一、强度公式建立的依据
1.以赫兹公式为基础→一对圆柱体 (线接触)接触面上的接触应力
发生部位：一般出现在齿根 表面靠近节线处。
（载荷大；速度低难形成油 膜)
3.齿面胶合
润滑失效→表面粘连→沿运动方向撕裂
当齿面所受的压力很大且润滑效果差， 或压力很大而速度很高时，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。
低速重载的齿轮，油膜不易形成 也发生胶合现象。这时齿面温度无 明显增高，这种胶合→冷胶合。
实际上，齿厚≠齿槽
§11-4 直齿圆柱齿轮传动作用力及计算载荷
一.轮齿上的作用力 图11-5
设一对标准齿轮正确安装，
齿廓在C点接触，略去Ｆf不计， 轮齿间的总压力为Ｆn ,沿啮合线 指向齿面
Fr Ft
对Ｆn进行分解
1. Ｆn 的分解
Fn
圆周力Ｆt 沿分度圆切线方向指向齿面 径向力Ｆr 沿半径方向指向齿面
2.作用力的大小
Ft
2T1 d1
Fr Ft tan
Fn
Ft
cos
(11-1) (11-1a) (11-1b)
Ｔ1:小齿轮转矩Ｎ·mm, ｄ1:小齿轮分度圆直径mm,
α :压力角 T19.55106 np1
Nmm
P－功率kw，n－转速,r/min
Fr Ft
作业：11-1Fra Baidu bibliotek P.188
3. 作用力的方向及判断 Ｆt Ｆt1 (主): 与v1 反向
§11－3齿轮传动的精度
∵安装制造→误差→影响正常工作 →精度
一.齿轮精度等级 12级,常用6～9级
精度等级的选择－表11-2
二.齿轮精度
Ⅰ组: 传递运动的准确性 Ⅱ组: 传递运动的平稳性
Ⅲ组: 载荷分布的均匀性
三. 齿轮副侧隙
相对运动 →齿轮副侧隙 储存润滑剂 →齿厚减簿
标准齿轮:理论上，(分度圆)齿厚=齿槽
第11章 齿 轮 传 动
主要内容： 齿轮传动的失效、材料及热处理 齿轮传动的受力分析、计算载荷 标准直、斜、锥齿轮的强度计算 齿轮的构造、润滑和效率
本章重点： 失效形式、受力分析及强度计算
本章难点： 齿轮传动的受力分析
前言
介绍直齿圆柱、斜齿圆柱、直齿圆锥齿轮传动的设计。
齿轮传动的分类:
按工作 条件
二.常用的齿轮材料 表11-1
1.钢 含碳量为0.1％～0.6％→常用 →性能最好(可通过热处理提高机械性能)
1）锻钢－钢材经锻造, 性能提高→最常用 45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo
2）铸钢－齿轮较大(d≥400～600)时采用 ZG310-570、ZG340-640
2.铸铁 用于开式、低速传动的齿轮→强度差,易成型 1）灰口铸铁－ HT200、HT300 2）球墨铸铁－ QT500-7
分类
闭式传动 开式传动
软齿面 硬齿面
HBS≤350 HBS＞350
按载荷 情况 分类
低速轻载: V≤1～3m/S ; Fn≤5～10KN 中速中载: 3m/S＜V＜10m/S ;
10KN≤Fn＜50KN 高速重载: V≥10m/S ; Fn≥50KN
§11-1 轮齿的失效形式及计算准则
一.轮齿的失效形式
三.常用热处理 软齿面： 正火、调质→HBS1 =HBS2＋20 ～ 50 硬齿面： 低碳钢－渗碳＋淬火
中碳钢－表面淬火 渗氮
HRC1 ≥HRC2
四.钢制齿轮加工工艺过程
软齿面： 坯料→热(正、调)→切齿 (一般8级、精切7级)
硬齿面： 热(正)→切齿→表面硬化处理 (淬火、氰化、氮化)
疲劳折断→ 过载折断
全齿折断(齿根)(直齿) 局部折断(斜齿受载不均)
齿面点蚀: σH反复→裂纹→扩展→麻点状脱落
齿
→靠近节线的齿根表面
面 失 效
齿面胶合: 润滑失效→表面粘连→沿运动方向撕裂 齿面磨粒磨损: 磨粒磨损→齿形破坏
齿面塑性变形: 齿面沿摩擦力方向塑性变形
二.各种场合的主要失效形式
闭式传动 开式传动
软齿面 齿面点蚀 硬齿面 轮齿折断 齿面磨粒磨损
闭式高速重载传动 齿面胶合
低速重载软齿面 齿面塑性变形
三.齿轮传动常用计算准则
防齿面点蚀 齿面接触疲劳强度计算→求分度圆直径d 防轮齿折断 齿根弯曲疲劳强度计算→求模数ｍ
常用的计算方法:
闭式传动 软齿面(点蚀) 按齿面强度设计(先求d) →按弯曲强度校核
高速重载、低速重载闭式传动 的主要破坏形式。
4.齿面磨粒磨损 →齿形破坏
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：一般指新机器。
开式齿轮传动易发生磨粒磨损。
5.齿面塑性变形 →齿面沿摩擦力方向塑性变形→主凹、从凸 低速重载软齿面闭式传动的主要破坏形式。
ω1
ω2
折断:
1.折断 疲劳折断 过载折断
闭式硬齿面、脆性材料 齿轮传动的主要破坏形式
全齿折断(齿根)(直齿) →
局部折断(斜齿受载不均)
疲劳折断：轮齿受的弯曲应
力是循环变化的，在齿根的
过渡圆角处具有较大的应力
集中。易发生轮齿疲劳折断。
过载折断：齿轮受到过载或 冲击时,引起轮齿的突然折断。
2.齿面疲劳点蚀 σH反复→裂纹→扩展→麻点状脱落 闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式。
硬齿面(折断) 按弯曲强度设计(先求m )
→按齿面强度校核
开式传动: 按弯曲强度设计(求m ) →
(磨损)
考虑磨损将[σF] ×(0.7～0.8)
(许用弯曲应力)
§11-2 齿轮的材料
一.对齿轮材料的基本要求 1.齿面要硬, 齿芯要韧 2.易于加工及热处理 二.常用的齿轮材料
三.常用热处理
四.钢制齿轮加工工艺过程
Ｆt2 (从): 与v2 同向 Ｆr－由啮合点指向轮心
(外)
示意图
Ft2
Ft1 Ft 2 Fr1 Fr 2
ω2 Fr2
Ft1
C
Fr1
V
ωFt12
Fr1 Ft1
Fr2
Fr1
Ft1 Ft2
Fr2
二. 计算载荷 计算载荷: Fca = K·Fn
Fn---名义载荷 K---载荷系数
查表11-3 P.169
H
11
Fn
b
1 112
2
1
22
E1
E2
§11-5 直齿圆柱齿轮传动齿面接触强度计算
两个圆柱体接触受载→接触应力→赫兹公式
11
Fn
H
Fn
b
1 112
2
1
22
Fn
E1
E2
μ1、μ2---泊松比 E1、E2 ---弹性模量
σＨ特点： 1）接触面积小,且分布不均→中心处接触应力最大 2）σＨ1＝σＨ2
一、强度公式建立的依据
1.以赫兹公式为基础→一对圆柱体 (线接触)接触面上的接触应力
发生部位：一般出现在齿根 表面靠近节线处。
（载荷大；速度低难形成油 膜)
3.齿面胶合
润滑失效→表面粘连→沿运动方向撕裂
当齿面所受的压力很大且润滑效果差， 或压力很大而速度很高时，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。
低速重载的齿轮，油膜不易形成 也发生胶合现象。这时齿面温度无 明显增高，这种胶合→冷胶合。
实际上，齿厚≠齿槽
§11-4 直齿圆柱齿轮传动作用力及计算载荷
一.轮齿上的作用力 图11-5
设一对标准齿轮正确安装，
齿廓在C点接触，略去Ｆf不计， 轮齿间的总压力为Ｆn ,沿啮合线 指向齿面
Fr Ft
对Ｆn进行分解
1. Ｆn 的分解
Fn
圆周力Ｆt 沿分度圆切线方向指向齿面 径向力Ｆr 沿半径方向指向齿面
2.作用力的大小
Ft
2T1 d1
Fr Ft tan
Fn
Ft
cos
(11-1) (11-1a) (11-1b)
Ｔ1:小齿轮转矩Ｎ·mm, ｄ1:小齿轮分度圆直径mm,
α :压力角 T19.55106 np1
Nmm
P－功率kw，n－转速,r/min
Fr Ft
作业：11-1Fra Baidu bibliotek P.188
3. 作用力的方向及判断 Ｆt Ｆt1 (主): 与v1 反向
§11－3齿轮传动的精度
∵安装制造→误差→影响正常工作 →精度
一.齿轮精度等级 12级,常用6～9级
精度等级的选择－表11-2
二.齿轮精度
Ⅰ组: 传递运动的准确性 Ⅱ组: 传递运动的平稳性
Ⅲ组: 载荷分布的均匀性
三. 齿轮副侧隙
相对运动 →齿轮副侧隙 储存润滑剂 →齿厚减簿
标准齿轮:理论上，(分度圆)齿厚=齿槽
第11章 齿 轮 传 动
主要内容： 齿轮传动的失效、材料及热处理 齿轮传动的受力分析、计算载荷 标准直、斜、锥齿轮的强度计算 齿轮的构造、润滑和效率
本章重点： 失效形式、受力分析及强度计算
本章难点： 齿轮传动的受力分析
前言
介绍直齿圆柱、斜齿圆柱、直齿圆锥齿轮传动的设计。
齿轮传动的分类:
按工作 条件
二.常用的齿轮材料 表11-1
1.钢 含碳量为0.1％～0.6％→常用 →性能最好(可通过热处理提高机械性能)
1）锻钢－钢材经锻造, 性能提高→最常用 45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo
2）铸钢－齿轮较大(d≥400～600)时采用 ZG310-570、ZG340-640
2.铸铁 用于开式、低速传动的齿轮→强度差,易成型 1）灰口铸铁－ HT200、HT300 2）球墨铸铁－ QT500-7
分类
闭式传动 开式传动
软齿面 硬齿面
HBS≤350 HBS＞350
按载荷 情况 分类
低速轻载: V≤1～3m/S ; Fn≤5～10KN 中速中载: 3m/S＜V＜10m/S ;
10KN≤Fn＜50KN 高速重载: V≥10m/S ; Fn≥50KN
§11-1 轮齿的失效形式及计算准则
一.轮齿的失效形式