机械传动课程设计-齿轮传动设计模板
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齿轮材料选择查P155表8-1
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齿轮传动
2.常用齿轮材料 制造齿轮材料以锻钢（包括轧制 钢材）为主，其次是铸钢、铸铁，还有 有色金属和非金属材料等。 （1） 锻钢 制造齿轮的锻钢中以合金钢最为常 用，不重要的齿轮采用碳钢。锻钢按热 处理方法可分为两类。
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齿轮传动
2.常用齿轮材料 1）调质齿轮用钢 常用材料有40Cr、42SiMn、35CrMo、 40CrNiMo、30CrNi3及45号碳钢等。一般经 调质或正火处理后切齿，齿轮精度一般为8 级，高精度切齿可达7级，齿面硬度 ≤350HBS，称为软齿面齿轮。一对软齿面齿 轮啮合，由于小齿轮啮合次数比大齿轮多， 小齿轮易磨损，为了使大、小齿轮寿命接近 相等，应使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高 30~50HBS。软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性 和精度要求不高，载荷不大的中低速场合。 23
27
三、齿轮的设计准则
设计齿轮传动时，应根据实际工况条件， 分析主要失效形式，确定相应的设计准则， 进行设计计算。
28
三、齿轮的设计准则
开式齿轮传动的主要失效形式是磨损及 弯曲疲劳折断，目前对磨损尚无成熟的设计 计算方法，故通常按齿根弯曲疲劳强度进行 设计计算，并将模数增大10%～20%，以考虑 磨损的影响。
齿轮材料对齿轮的承载能力和结构尺 寸影响很大，合理选择齿轮材料是设计重 要内容之一。选择齿轮材料应考虑如下要 求：齿面应有足够的硬度，保证齿面抗点 蚀、抗磨损、抗胶合和抗塑性变形的能力； 轮齿芯部应有足够的强度和韧性，保证齿 根抗弯曲能力；此外，还应具有良好的机 械加工和热处理工艺性；以及经济性等要 求。
2
齿轮传动
一、齿轮精度（1～１２级）
7—6—6
G
M
齿厚下偏差 齿厚上偏差 第Ⅲ公差组精度（接触精度）
GB10095—88
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
常用精度等级取7，8，9。 选择参考相关资料
3
齿轮传动
二、齿轮传动的失效方式、材料及热处理
齿轮传动 2.常用齿轮材料
（2） 铸钢 铸钢的力学性能稍低于锻钢。当齿轮尺 寸较大而轮坯难以锻造时，可用铸钢，切齿 前须经退火、正火及调质处理。
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齿轮传动
2.常用齿轮材料 （3） 铸铁 灰铸铁的抗弯及耐冲击能力都很差，但 它易铸造、易切削，具有良好的耐磨性和消 震性，成本低廉。可用于低速、载荷不大的 开式齿轮传动。 球墨铸铁的强度比灰铸铁高得很多，具 有良好的韧性和塑性。在冲击不大的情况下， Hale Waihona Puke Baidu替钢制齿轮。
13
齿轮传动 5.齿面塑性变形
措施：材料的选择及硬度
主动 被动
相对滑动方向
15
磨损、塑性变形
16
齿轮的失效形式
弯曲折断 点蚀 。 。 。 。 。。 。
现象与原因？
改进措施？
磨损
胶合
塑性变形
主动
主动 被动
被动
相对滑动 17
齿轮失效形式 阅读教材P152、153。
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齿轮传动
（二）齿轮的材料及热处理 1.对齿轮材料的基本要求：齿面要硬，齿 芯要韧。
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齿轮传动
（二）齿轮的材料及热处理 1.对齿轮材料的基本要求：齿面要硬，齿 芯要韧。
经济性：
毛坯选择 工艺要求：热处理方式
硬度选择：*软齿面硬度350HBS；
*软齿面齿轮HBS1-HBS230～50 * 避免胶合的合适配对：
软—软；软—硬；软—铁；硬—硬。
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齿轮传动
2.常用齿轮材料（见相关资料） 钢 45 、 40Cr、20CrMnTi 铸钢 ZG310-570 铸铁 HT300、QT500-7 有色金属： 铜合金、铝合金 非金属：夹布塑胶、尼龙
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齿轮传动
2.齿面点蚀
措施
提高材料的硬度； 加强润滑，提高油的粘度
7
磨损
8
齿轮传动
3.齿面磨损 砂粒、金属屑
措施：加强润滑；开式改闭式传动
主动
被动
11
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。
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齿轮传动
2.常用齿轮材料 （4） 有色金属和非金属材料 有色金属（如铜合金、铝合金）用于有 特殊要求的齿轮传动。 非金属材料的使用日益增多，常用有夹 布胶木和尼龙等工程塑料，用于低速、轻载、 要求低噪声而对精度要求不高的场合。由于 非金属材料的导热性差，故需与金属齿轮配 对使用，以利于散热。
齿轮材料许用应力进入
（一）失效形式
1.轮齿折断 疲劳折断 过载折断 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，增大模数； 强化处理：喷丸、滚压处理；
4
.轮齿折断
5
齿轮传动
2.齿面点蚀
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； 接触疲劳产生的小裂纹-扩展脱落-凹坑 。
机械传动课程设计
齿轮传动
1
初算轴径： 如果轴的材料为45号钢，取C=106～117 轴的直径可按照扭转强度法进行计算，应用 公式 P d C3 n P 该轴上的功率( Kw)
n 该轴的转速(r / min)
当该轴上有一个键槽，d增大５％； 有两个键槽，增大１０％．然后把d 值圆整成整数．
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齿轮传动
三、齿轮的设计准则
对于闭式软齿面齿轮传动，主要失效形 式是齿面疲劳点蚀，其次是弯曲疲劳折断。 故先按照齿面接触疲劳强度设计，然后校核 齿根弯曲疲劳强度。
对于闭式硬齿面齿轮传动，主要失效形 式是齿根疲劳折断，其次是齿面疲劳点蚀。 故先按照齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核 齿面接触疲劳强度。
齿轮传动
2.常用齿轮材料 2）表面硬化齿轮用钢 齿面硬度＞350HBS的齿轮称为硬齿面齿 轮。轮坯切齿后经表面硬化热处理，形成硬 齿面，再经磨齿后精度可达6级以上。与软 齿面齿轮相比，硬齿面齿轮大大提高齿轮的 承载能力，结构尺寸和重量明显减小，综合 经济效益显著提高。我国齿轮制造业已普遍 采用合金钢及硬齿面、磨齿、高精度、轮齿 修形等工艺方法，生产硬齿面齿轮。常用表 面硬化热处理主要有： 表面淬火；滲碳淬火；滲氮；碳氮共滲。 24
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齿轮传动
四、圆柱齿轮的计算载荷 名义载荷： 6 P T 9.55 10 n
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齿轮传动
2.常用齿轮材料 制造齿轮材料以锻钢（包括轧制 钢材）为主，其次是铸钢、铸铁，还有 有色金属和非金属材料等。 （1） 锻钢 制造齿轮的锻钢中以合金钢最为常 用，不重要的齿轮采用碳钢。锻钢按热 处理方法可分为两类。
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齿轮传动
2.常用齿轮材料 1）调质齿轮用钢 常用材料有40Cr、42SiMn、35CrMo、 40CrNiMo、30CrNi3及45号碳钢等。一般经 调质或正火处理后切齿，齿轮精度一般为8 级，高精度切齿可达7级，齿面硬度 ≤350HBS，称为软齿面齿轮。一对软齿面齿 轮啮合，由于小齿轮啮合次数比大齿轮多， 小齿轮易磨损，为了使大、小齿轮寿命接近 相等，应使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高 30~50HBS。软齿面齿轮用于齿轮尺寸紧凑性 和精度要求不高，载荷不大的中低速场合。 23
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三、齿轮的设计准则
设计齿轮传动时，应根据实际工况条件， 分析主要失效形式，确定相应的设计准则， 进行设计计算。
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三、齿轮的设计准则
开式齿轮传动的主要失效形式是磨损及 弯曲疲劳折断，目前对磨损尚无成熟的设计 计算方法，故通常按齿根弯曲疲劳强度进行 设计计算，并将模数增大10%～20%，以考虑 磨损的影响。
齿轮材料对齿轮的承载能力和结构尺 寸影响很大，合理选择齿轮材料是设计重 要内容之一。选择齿轮材料应考虑如下要 求：齿面应有足够的硬度，保证齿面抗点 蚀、抗磨损、抗胶合和抗塑性变形的能力； 轮齿芯部应有足够的强度和韧性，保证齿 根抗弯曲能力；此外，还应具有良好的机 械加工和热处理工艺性；以及经济性等要 求。
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齿轮传动
一、齿轮精度（1～１２级）
7—6—6
G
M
齿厚下偏差 齿厚上偏差 第Ⅲ公差组精度（接触精度）
GB10095—88
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
常用精度等级取7，8，9。 选择参考相关资料
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齿轮传动
二、齿轮传动的失效方式、材料及热处理
齿轮传动 2.常用齿轮材料
（2） 铸钢 铸钢的力学性能稍低于锻钢。当齿轮尺 寸较大而轮坯难以锻造时，可用铸钢，切齿 前须经退火、正火及调质处理。
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齿轮传动
2.常用齿轮材料 （3） 铸铁 灰铸铁的抗弯及耐冲击能力都很差，但 它易铸造、易切削，具有良好的耐磨性和消 震性，成本低廉。可用于低速、载荷不大的 开式齿轮传动。 球墨铸铁的强度比灰铸铁高得很多，具 有良好的韧性和塑性。在冲击不大的情况下， Hale Waihona Puke Baidu替钢制齿轮。
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齿轮传动 5.齿面塑性变形
措施：材料的选择及硬度
主动 被动
相对滑动方向
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磨损、塑性变形
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齿轮的失效形式
弯曲折断 点蚀 。 。 。 。 。。 。
现象与原因？
改进措施？
磨损
胶合
塑性变形
主动
主动 被动
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相对滑动 17
齿轮失效形式 阅读教材P152、153。
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（二）齿轮的材料及热处理 1.对齿轮材料的基本要求：齿面要硬，齿 芯要韧。
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齿轮传动
（二）齿轮的材料及热处理 1.对齿轮材料的基本要求：齿面要硬，齿 芯要韧。
经济性：
毛坯选择 工艺要求：热处理方式
硬度选择：*软齿面硬度350HBS；
*软齿面齿轮HBS1-HBS230～50 * 避免胶合的合适配对：
软—软；软—硬；软—铁；硬—硬。
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2.常用齿轮材料（见相关资料） 钢 45 、 40Cr、20CrMnTi 铸钢 ZG310-570 铸铁 HT300、QT500-7 有色金属： 铜合金、铝合金 非金属：夹布塑胶、尼龙
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齿轮传动
2.齿面点蚀
措施
提高材料的硬度； 加强润滑，提高油的粘度
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磨损
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齿轮传动
3.齿面磨损 砂粒、金属屑
措施：加强润滑；开式改闭式传动
主动
被动
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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。
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齿轮传动
2.常用齿轮材料 （4） 有色金属和非金属材料 有色金属（如铜合金、铝合金）用于有 特殊要求的齿轮传动。 非金属材料的使用日益增多，常用有夹 布胶木和尼龙等工程塑料，用于低速、轻载、 要求低噪声而对精度要求不高的场合。由于 非金属材料的导热性差，故需与金属齿轮配 对使用，以利于散热。
齿轮材料许用应力进入
（一）失效形式
1.轮齿折断 疲劳折断 过载折断 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，增大模数； 强化处理：喷丸、滚压处理；
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.轮齿折断
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齿轮传动
2.齿面点蚀
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； 接触疲劳产生的小裂纹-扩展脱落-凹坑 。
机械传动课程设计
齿轮传动
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初算轴径： 如果轴的材料为45号钢，取C=106～117 轴的直径可按照扭转强度法进行计算，应用 公式 P d C3 n P 该轴上的功率( Kw)
n 该轴的转速(r / min)
当该轴上有一个键槽，d增大５％； 有两个键槽，增大１０％．然后把d 值圆整成整数．
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齿轮传动
三、齿轮的设计准则
对于闭式软齿面齿轮传动，主要失效形 式是齿面疲劳点蚀，其次是弯曲疲劳折断。 故先按照齿面接触疲劳强度设计，然后校核 齿根弯曲疲劳强度。
对于闭式硬齿面齿轮传动，主要失效形 式是齿根疲劳折断，其次是齿面疲劳点蚀。 故先按照齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核 齿面接触疲劳强度。
齿轮传动
2.常用齿轮材料 2）表面硬化齿轮用钢 齿面硬度＞350HBS的齿轮称为硬齿面齿 轮。轮坯切齿后经表面硬化热处理，形成硬 齿面，再经磨齿后精度可达6级以上。与软 齿面齿轮相比，硬齿面齿轮大大提高齿轮的 承载能力，结构尺寸和重量明显减小，综合 经济效益显著提高。我国齿轮制造业已普遍 采用合金钢及硬齿面、磨齿、高精度、轮齿 修形等工艺方法，生产硬齿面齿轮。常用表 面硬化热处理主要有： 表面淬火；滲碳淬火；滲氮；碳氮共滲。 24
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齿轮传动
四、圆柱齿轮的计算载荷 名义载荷： 6 P T 9.55 10 n