第11章齿轮传动(机械设计基础,第六版)资料.
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
齿轮设计计算准则
1）闭式软齿面：主要出现齿面点蚀，设计时以齿面接触强度 为计算依据，校核齿根弯曲疲劳强度。 2）闭式硬齿面：主要出现齿根疲劳折断，设计时以齿根弯曲 疲劳强度为计算依据，校核齿面接触强度。
高速重载，计算抗胶合能力； 一般传动，选择合适的润滑方式和润滑油牌号 和粘度，避免胶合和磨损 3）开式硬齿传动：主要失效表现为轮齿疲劳折断，设计时以齿根 弯曲疲劳强度为计算依据，齿面磨损速度大于齿面点蚀速度， 不用校核齿面接触强度。
§11-0 齿轮传动概述
一、齿轮传动的主要特点：
传动效率高 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；
与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长； 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； 缺点：1）与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度要 求高，价格较贵。 2）精度低时，噪音较大。 3）不适用于轴间距大的场合。
第11章 齿轮传动
§11-1 轮齿的失效形式 §11-2 齿轮材料及热处理 §11-3 齿轮传动的精度 §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弯曲强度计算
§11-7 圆柱齿轮材料和参数的选取和计算方法 §11-8 斜齿圆柱齿轮传动 §11-9 直齿锥齿轮传动 §11-10 齿轮的构造 §11-11 齿轮传动的润滑和效率 §11-12 圆弧齿轮传动简介
§11-1 齿轮传动的失效形式
2、齿面点蚀 是闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式
原因 脉动循环接触应力
润滑油渗入
循环次数N增大
细微裂纹
裂纹扩展
剥落Leabharlann Baidu
§11-1 齿轮传动的失效形式
发生部位：靠近节线的齿根面上
原因： ➢<2，一般在节线处只有一对齿啮合，接触应力较大； ➢ 在节点处，不易形成油膜，润滑不良。 危害：振动、噪声增大，传动平稳性降低。
一、齿轮的主要失效形式
齿轮传动的失效主要是指轮齿的失效
轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合 塑性变形
由于齿轮其它部分（齿圈、轮辐、轮毂等）通常是经验设计 的，其尺寸对于强度和刚度而言均较富裕，实践中也极少失效。
1、轮齿折断 是闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式
类型及原因： 过载折断：属于静强度破坏 疲劳折断：轮齿受弯曲变应力作用。
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
4、齿面磨损 是开式齿轮传动的主要失效形式
原因： ❖由于硬的颗粒进入齿面引起的——磨粒磨损 ❖由于表面相互搓削引起的——跑合磨损
危害：
❖渐开线失真，ic，齿形破坏， 传动精度降低，间隙增大， 冲击、噪音增大
❖轮齿变薄，易发生断齿
§11-1 齿轮传动的失效形式
3、齿面胶合
主要出现在高速重载的闭式齿轮传动
原因：齿面间压力大，瞬时速度高， 润滑效果差，在高温高压下，相啮合 的两齿面粘在一起，齿面相对滑动时 粘着点被撕破，齿面上形成沟痕
抗胶合的措施： 提高齿面硬度，降低粗糙度
低速用粘度大的润滑油，高、 中速及重载低速用极压润滑油
两齿轮配对时，齿面有硬度差，HB1-HB2=30~50
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1
5、塑性变形 原因：在过大的应力作用下， 软齿面齿轮，齿轮材料处于屈服 状态而产生的塑性流动现象
齿轮传动的失效形式
主主动动齿齿
避免塑性变形的措施： 提高齿面硬度 提高润滑油粘度
从从动动齿齿
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
发生部位： 全齿折断：齿宽较小的直齿轮 部分齿折断：齿宽较大的直齿轮、斜齿轮
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
提高抗断齿能力的措施： 增大齿根过渡圆角半径，消除刀痕以减小应力集中； 增大轴及支承的刚性，使轮齿受载均匀； 在齿根处进行强化处理，如：喷丸、滚压； 选用韧性好的材料，如：低碳钢； 采用正变位，使 sf 增大。
承载能力强：要求在尺寸小，重量轻的前提下，齿轮的 强度高、寿命长，主要靠材料、热处理、合理选择参数 (m、a、b)来保证。
四、本章的学习目的
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，设计出传动可靠的齿轮。
设计齿轮是指设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。
§11-1 齿轮传动的失效形式
3.按使用情况分：
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。
4.按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS） 硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）
齿轮传动概述
三、对齿轮传动的基本要求
传动平稳：要求 i = c，保证传动的精度，避免过大冲击、 振动、噪音等，主要靠渐开线及加工精度来保证。
对于齿面胶合和磨损，目前无成熟的计算办法，一般将由以 齿根弯曲疲劳强度为计算依据得出的模数值，加大10%到15%， 以补偿预期的磨损量
16
§11-2 齿轮的材料及热处理
一、对齿轮材料性能的要求
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
齿轮传动概述
二、齿轮传动的分类
1.按齿轮类型分：直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮
锥齿轮传动 2.按装置形式分：
人字齿轮传动
闭式传动：支承刚度大，精度高，润滑良好。如：汽车变速箱、 减速器等。
开式传动：不能保证良好的润滑，灰尘易进入，用于次要、 低速场合。如：农业机械、建筑机械等。
半开式传动：有油池、防护罩
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
提高抗点蚀能力的措施： ➢ 提高齿面硬度，降低表面粗糙度 ➢ 提高润滑油粘度 ➢ 采用正传动，提高综合曲率半径，减小接触应力 （一对齿轮，总变位系数大于0的时候，是正传动）
开式传动中，一般看不到点蚀现象
§11-1 齿轮传动的失效形式
1）闭式软齿面：主要出现齿面点蚀，设计时以齿面接触强度 为计算依据，校核齿根弯曲疲劳强度。 2）闭式硬齿面：主要出现齿根疲劳折断，设计时以齿根弯曲 疲劳强度为计算依据，校核齿面接触强度。
高速重载，计算抗胶合能力； 一般传动，选择合适的润滑方式和润滑油牌号 和粘度，避免胶合和磨损 3）开式硬齿传动：主要失效表现为轮齿疲劳折断，设计时以齿根 弯曲疲劳强度为计算依据，齿面磨损速度大于齿面点蚀速度， 不用校核齿面接触强度。
§11-0 齿轮传动概述
一、齿轮传动的主要特点：
传动效率高 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；
与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长； 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； 缺点：1）与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度要 求高，价格较贵。 2）精度低时，噪音较大。 3）不适用于轴间距大的场合。
第11章 齿轮传动
§11-1 轮齿的失效形式 §11-2 齿轮材料及热处理 §11-3 齿轮传动的精度 §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弯曲强度计算
§11-7 圆柱齿轮材料和参数的选取和计算方法 §11-8 斜齿圆柱齿轮传动 §11-9 直齿锥齿轮传动 §11-10 齿轮的构造 §11-11 齿轮传动的润滑和效率 §11-12 圆弧齿轮传动简介
§11-1 齿轮传动的失效形式
2、齿面点蚀 是闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式
原因 脉动循环接触应力
润滑油渗入
循环次数N增大
细微裂纹
裂纹扩展
剥落Leabharlann Baidu
§11-1 齿轮传动的失效形式
发生部位：靠近节线的齿根面上
原因： ➢<2，一般在节线处只有一对齿啮合，接触应力较大； ➢ 在节点处，不易形成油膜，润滑不良。 危害：振动、噪声增大，传动平稳性降低。
一、齿轮的主要失效形式
齿轮传动的失效主要是指轮齿的失效
轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合 塑性变形
由于齿轮其它部分（齿圈、轮辐、轮毂等）通常是经验设计 的，其尺寸对于强度和刚度而言均较富裕，实践中也极少失效。
1、轮齿折断 是闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式
类型及原因： 过载折断：属于静强度破坏 疲劳折断：轮齿受弯曲变应力作用。
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
4、齿面磨损 是开式齿轮传动的主要失效形式
原因： ❖由于硬的颗粒进入齿面引起的——磨粒磨损 ❖由于表面相互搓削引起的——跑合磨损
危害：
❖渐开线失真，ic，齿形破坏， 传动精度降低，间隙增大， 冲击、噪音增大
❖轮齿变薄，易发生断齿
§11-1 齿轮传动的失效形式
3、齿面胶合
主要出现在高速重载的闭式齿轮传动
原因：齿面间压力大，瞬时速度高， 润滑效果差，在高温高压下，相啮合 的两齿面粘在一起，齿面相对滑动时 粘着点被撕破，齿面上形成沟痕
抗胶合的措施： 提高齿面硬度，降低粗糙度
低速用粘度大的润滑油，高、 中速及重载低速用极压润滑油
两齿轮配对时，齿面有硬度差，HB1-HB2=30~50
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1
5、塑性变形 原因：在过大的应力作用下， 软齿面齿轮，齿轮材料处于屈服 状态而产生的塑性流动现象
齿轮传动的失效形式
主主动动齿齿
避免塑性变形的措施： 提高齿面硬度 提高润滑油粘度
从从动动齿齿
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
发生部位： 全齿折断：齿宽较小的直齿轮 部分齿折断：齿宽较大的直齿轮、斜齿轮
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
提高抗断齿能力的措施： 增大齿根过渡圆角半径，消除刀痕以减小应力集中； 增大轴及支承的刚性，使轮齿受载均匀； 在齿根处进行强化处理，如：喷丸、滚压； 选用韧性好的材料，如：低碳钢； 采用正变位，使 sf 增大。
承载能力强：要求在尺寸小，重量轻的前提下，齿轮的 强度高、寿命长，主要靠材料、热处理、合理选择参数 (m、a、b)来保证。
四、本章的学习目的
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，设计出传动可靠的齿轮。
设计齿轮是指设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。
§11-1 齿轮传动的失效形式
3.按使用情况分：
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。
4.按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS） 硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）
齿轮传动概述
三、对齿轮传动的基本要求
传动平稳：要求 i = c，保证传动的精度，避免过大冲击、 振动、噪音等，主要靠渐开线及加工精度来保证。
对于齿面胶合和磨损，目前无成熟的计算办法，一般将由以 齿根弯曲疲劳强度为计算依据得出的模数值，加大10%到15%， 以补偿预期的磨损量
16
§11-2 齿轮的材料及热处理
一、对齿轮材料性能的要求
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
齿轮传动概述
二、齿轮传动的分类
1.按齿轮类型分：直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮
锥齿轮传动 2.按装置形式分：
人字齿轮传动
闭式传动：支承刚度大，精度高，润滑良好。如：汽车变速箱、 减速器等。
开式传动：不能保证良好的润滑，灰尘易进入，用于次要、 低速场合。如：农业机械、建筑机械等。
半开式传动：有油池、防护罩
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
§11-1 齿轮传动的失效形式
提高抗点蚀能力的措施： ➢ 提高齿面硬度，降低表面粗糙度 ➢ 提高润滑油粘度 ➢ 采用正传动，提高综合曲率半径，减小接触应力 （一对齿轮，总变位系数大于0的时候，是正传动）
开式传动中，一般看不到点蚀现象
§11-1 齿轮传动的失效形式