机械设计齿轮传动培训资料PPT(共50张)

§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
齿面接触应力按脉动循环变 化当超过疲劳极限时，表面 产生微裂纹、高压油挤压使 裂纹扩展、微粒剥落。点蚀 首先出现在节线处，齿面越 硬，抗点蚀能力越强。软齿 面闭式齿轮传动常因点蚀而 失效。
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齿面接触疲劳
§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
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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。
齿面胶合
二、齿轮的设计准则 ▲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 按齿面抗胶合能力的准则进行设计
1）疲劳折断 产生原因： ①齿根处弯曲应力较大； ②齿根处过渡圆弧处有应力集中
，当轮齿重复受载后，齿根处 产生疲劳裂纹，并逐步扩展， 致使轮齿疲劳折断。 防止措施： ①增大齿根圆角半径，x ↑ ， 齿面精度↑，以降低应力集中 ②采用热处理提高材料的冲击韧 性；
③从设计上， σF≤[σF]。
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效形式。 产生原因：砂粒、金属微粒进入啮
合齿面，产生磨料磨损。 防止或改善措施： ①增大齿面硬度； ②采用闭式传动或加防护罩； ③改善润滑条件。
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§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
主动齿
齿面点蚀
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失效形式
齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形
从动齿
表面凸出
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 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 齿轮的结构设计 §10-10 齿轮传动的润滑
齿面接触疲劳
齿面点蚀
在闭式齿轮传动中，常发生点蚀。软 齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效 。
开式齿轮传动不易发生。 点蚀：齿面材料在变化着的接触应力
作用下，由于疲劳而产生的麻点状 损伤现象。 产生原因： ①齿面接触应力太大； ②当出现裂纹时，油渗入裂纹产生楔 裂作用。 防止措施： ①提高齿面硬度； ②增大齿廓曲率半径ρ（减小接触应 力）； ③增大油的粘度（有利于油膜的形成 ，使两齿面隔开，粘度高的油不易 渗入裂纹）。
2）过载折断（或剪断） 产生原因： ①突然过载或者强烈冲击； ②模数太小，齿根厚度太小，材
料太脆。 防止措施： ①仔细操作； ②适当增大模数； ③采用热处理提高材料的冲击韧
性。 3）局部折断
局部折断
在斜齿圆柱齿轮传动中，轮齿工作面上的接触线为一斜线， 轮齿受载后，如有载荷集中时，就会发生局部折断。若制造 及安装不良或轴的弯曲变形过大，轮齿局部受载过大时，即 使是直齿圆柱齿轮，也会发生局部折断。
闭式传动 全封闭、润滑良好、适于重要应用。
按使用 情况分
按齿面 硬度分
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。 硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS） 软齿面齿轮（齿面硬度 ≤ 350HBS）
齿轮传动的特点： ▲ 传动效率高 η可达99％；在常用的机械传动中，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；
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*。
§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 一般发生在齿根处，严重
过载突然断裂、疲劳折断。
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轮齿折断
一般发生在齿根处，疲劳折断、 严重过载突然断裂、局部折断 。
胶合：相啮合齿面的金属，在一定压 力下直接接触而相互粘连。当齿 面相对滑动时，较软的齿面沿滑 动方向被撕下而形成沟纹。
产生原因：温度过高，引起油膜破裂
热胶合：高速重载，齿面间摩擦力， 发热量大；
冷胶合：低速重载，速度过低，不易 产生油膜。
防止或改善措施：
①对于低速重载，可提高油的粘度
②对高速重载，可采用抗胶合能力强 的油；
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
§10-1 概述
作用： 不仅用来传递运动、而且还要传递动力。
要求： 运转平稳、足够的承载能力。
按类 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
开式传动 裸露、灰尘、易磨损，适于低速传动。
分 类
按装置 型式分
半开式传动 有简单防护罩，大齿轮浸入油池，润 滑得到改善、适于非重要应用；
表面凹陷
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塑性变形
塑性变形：齿面材料因屈服产生 塑性流动而形成齿面塑性变形 。
产生原因：
①齿面太软；
②载荷太大。
防止措施：
①提高齿面硬度； ②提高油的粘度。
表面凸出
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表面凹陷
小结：一对实际啮合齿轮不可能同时产生以上5种失效形式 ，在具体工作条件下，主要以以上5种失效形式的一种或 两种。主要失效形式： 开式传动：齿面磨损、轮齿折断； 闭式传动：软齿面（HBS≤350）钢齿，点蚀； 硬齿面钢齿或铸铁，轮齿折断。 高速重载：胶合 重载软齿：塑性变形
③采用抗胶合能力强的材料及合理配 对齿轮；
④提高齿面硬度。
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§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。
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齿面磨损
磨料磨损和跑合磨损 磨料磨损是开式齿轮传动的主要失
▲ 工作可靠，寿命长；与各类传动相比 ▲ 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；
▲ 制造及安装精度要求高，价格较贵。与带传动、链传动相比
学习本章的目的 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——设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。