齿轮传动PPT课件

轮齿折断
齿面塑性变形
齿面疲劳点蚀
齿面胶合
齿面磨损
14
失效形式
齿面疲劳点蚀
轮齿折断
设计准则
HH
齿面接触疲劳强度准则
齿面接触疲劳强度计算
FF
齿根弯曲疲劳强度准则
齿根弯曲疲劳强度计算
第三节 齿轮的材料及其选择原则 对齿轮材料的基本要求是： 齿面要硬，齿芯要韧。
一、钢材 优质碳素结构钢、合金结构钢。
常用的热处理方法：
齿轮传动类型
齿轮传动
按工作条件分
闭式齿轮传动 开式齿轮传动
软齿面（硬度≤350HBS ）齿轮传动 按齿面硬度分
硬齿面（硬度＞350HBS ）齿轮传动
7
第二节 齿轮传动的失效形式和设计准则
齿轮传动的失效形式：
轮齿折断 齿面疲劳点蚀
齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形
1. 轮齿折断 ❖ 轮齿折断一般发生在 齿根部分，因为轮齿受力 时齿根弯曲应力最大，而 且有应力集中。
第一节 概 述
齿轮传动设计中的基本问题 齿轮传动类型
齿轮传动设计中的基本问题
要求出发，各种齿轮传动都必须解决两个 基本问题：
⑴ 传动平稳 保证瞬时传动比恒定，以尽可能减 小齿轮啮合中的冲击、振动和噪声。
⑵ 足够的承载能力 在尺寸和质量较小的前提下，保 证正常使用所需的强度、耐磨性等方面的要求。
齿轮传动
第一节 概述 第二节 齿轮传动的失效形式及设计准则
第三节 齿轮的材料及其选择原则
第四节 齿轮传动的计算载荷 第五节 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
第六节 齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择
第七节 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 第八节 标准锥齿轮传动的强度计算 第九节 齿轮的结构设计 第十节 齿轮传动的润滑
19
特点及应用： 调质、正火处理后的硬度低，HBS ≤ 350，属软齿面， 工艺简单、用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时， 因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时， 小轮比大轮硬度高: 30~50HBS 表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬 齿面。其承载能力高，常用于结构紧凑的场合。
1、表面淬火 2、渗碳淬火
3、调质 4、正火
二、铸铁 三、非金属材料
5、渗氮
16
1.表面淬火
一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、 40Cr等。表面淬火后轮齿变形小，可 不磨齿，硬度可达52~56HRC，面硬芯 软，能承受一定冲击载荷。
2. 渗碳淬火
渗碳钢为含碳量0.15~0.25%的低碳钢和低碳合
金钢，如20、20Cr等。齿面硬度达56~62HRC，
齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常
用于受冲击载荷的重要传动。通常渗碳淬火后
要磨齿。
17
3.调质 调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr等。 调质处理后齿面硬度为：241~286HBS 。因为硬度 不高，故可在热处理后精切齿形
18
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
齿轮传动
齿轮传动是机械传动中最主要的一种传动方式, 是一种传动比准确的啮合传动, 传递功率 、速度范 围很宽，所以应用范围很广。
本章介绍基于承载能力计算的齿轮设计方法。 设计的基本内容就是如何确定齿轮的基本参数和 主要几何尺寸。
❖ 轮齿因短时意外的严重过载而引起的突然折断，称为过载折断。 ❖ 在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲疲劳极限时，齿
根部分将产生疲劳裂纹，裂纹的逐渐扩展，最终将引起轮齿折 断，这种折断称为疲劳折断。
2. 齿面点蚀
– 轮齿工作时，其工作表面上 任一点所产生的接触应力是 按脉动循环变化的。若齿面 接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面表层
就会发生疲劳点蚀。疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处。 – 齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。
10
– 软齿面(HBS≤350)的闭式齿轮传动常因齿面点蚀而失效。 3. 齿面胶合 – 在高速重载的齿轮传动中，常因啮合处的高压接触使温
升过高，破坏了齿面的润滑油膜，造成润滑失效，致使 两齿轮齿面金属直接接触，以致局部金属粘结在一起。 随着传动过程的继续，较硬金属齿面将较软的金属表层 沿滑动方向撕划出沟槽，这种现象称为齿面胶合。
20
齿轮材料的选择原则
选择材料时，要从齿轮的工作条件、制造工艺性和经济性等方面考虑。
1.选择材料要满足齿轮工作条件的要求
一般地说，工作速度较高的闭式齿轮传动，齿轮容易发生齿面 点蚀或胶合，应选择能够提高齿面硬度的中碳或者中碳合金钢， 如：45、40Cr等，并进行表面淬火处理；中速中载齿轮传动， 可选择综合性能较好的调质钢，如：45、40Cr钢等调质。受冲 击载荷的齿轮，应选择齿面硬、且齿心韧性较好的渗碳钢，如： 20Cr或20CrMnTi，并进行渗碳淬火处理。 一般讲，重要的或结构要求紧凑的齿轮传动，应当选择较好的 材料，如合金钢。
4. 正火 正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和 切削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢 正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。 正火处理后齿面硬度为：147~217HBS
5. 渗氮 渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面硬度可达 60~62HRC。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用 于难以磨齿的场合，如内齿轮。
12
5. 齿面塑性变形
– 软齿面齿轮在低速重载或有短时过载的传动中，由于 摩擦力的作用可能出现齿面表层金属沿滑动方向流动 而发生塑性变形。齿面发生塑性变形后，主动轮齿廓 在节线附近出现凹坑，而从动轮齿廓在节线附近出现 凸起，从而破坏了正确的齿形，降低了传动质量。
轮齿表面材料流动情况
齿体的塑性变形，轮齿歪斜
– 对于低速重载传动，由于油膜不 易形成，也可能发生胶合失效。
11
– 提高齿面硬度、降低粗糙度值；选用 抗胶合性能好的齿轮副材料和用抗胶 合能力强的润滑油；减小模数、降低 齿数以降低滑动速度等，均可防止或 减轻轮齿的胶合。
4.齿面磨损
–在开式传动中，由于轮齿外露，灰尘、硬屑粒等 磨粒性物质容易进入啮合区，引起磨粒磨损。齿 面磨损后，正确齿形遭到破坏，齿侧间隙增大， 齿厚减薄，引起冲击和振动，最终导致轮齿因强 度不够而折断。