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19
练习
• 2007年会考题（8分）
相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮，齿数 z1=20，z2=32，模数m=10mm，试计算分 度圆直径d1，齿顶圆直径da1，齿厚s1和两 轮中心距a。
精选课件PPT20ຫໍສະໝຸດ • 2002 会考（10分）
• 已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮 n1=900r/min，n2=300r/min，a=200mm， m=5mm，求分度圆直径d1，齿顶圆直径da2
齿轮暴露在外，不能保证良好润滑。 ② 半开式齿轮传动：
齿轮浸入油池，有护罩但不封闭。 ③ 闭式齿轮传动：
齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内，润 滑条件良好，灰沙不易进入，安装精确，齿轮 传动有良好的工作条件，是应用最广泛的齿轮 传动。
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6
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7
渐开线齿轮
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8
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• 求：（1）齿数z1，z2；
（2）齿轮1的分度圆直径d1，齿轮2 的齿根圆直径df2.
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27
常用的齿轮结构
常见的圆柱齿轮结构如图所示。齿轮轴、实心式、 腹板式、轮辐式
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28
渐开线齿轮的切削加工
• 仿形法 铣床
铣直齿
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铣斜齿
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渐开线齿轮的切削加工
• 展成法 插齿加工
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2
分类
精选课件PPT
3
类型
两轴平行
(a)外啮合圆柱齿轮
(b)内啮合齿轮
(c)齿轮齿条
(d)斜齿轮圆柱齿轮
(e)斜齿条
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(f)人字齿圆柱齿轮
齿轮传动设计培训讲解课件.ppt
轮的基圆为定圆，在其同一方向的内公
切线只有一条。所以无论两齿廓在任何
位置接触，过接触点所作两齿廓的公法
线为一固定直线，它与连心线O1O2的交 点C必是一定点。因此渐开线齿廓满足
定角速比要求。
13
上午9时0分
图d 渐开线齿廓满足定角速比证明
14
上午9时0分
由图d知，两轮的传动比为
i12
1 2
O2C O1C
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Δy—齿顶高变动系数
上午9时0分
二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —变位齿轮传动
齿轮变位的意义：
➢ 避免根切。
➢ 改善小齿轮的寿命（传动比较大时，使小齿轮齿厚 增大，大齿轮齿厚减小，使一对齿轮的寿命相当） ➢ 凑中心距以满足实际应用要求
37
上午9时0分
二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —平行轴斜齿轮圆柱齿轮传动
3）发生线与基圆的切点N即为渐开线上
K点的曲率中心，线段为K点的曲率半径。
随着K点离基圆愈远，相应的曲率
10
上午9时0分
半径愈大；而K点离基圆愈近，相应的 曲率半径愈小。
4）渐开线的形状取决于基圆的大小。如 图c所示，基圆半径愈小，渐开线愈弯曲；
基圆半径愈大，渐开线愈趋平直。当基
圆半径趋于无穷大时，渐开线便成为直
➢分度圆螺旋角β
法面参数为标准参数
斜齿轮的基本尺寸也是以其分度圆柱为基准圆来进行计算的。斜齿轮 分度圆柱上的螺旋线的切线与其轴线所夹锐角称为分度圆螺旋角（简称螺 旋角）。
螺旋角β是斜齿轮的重要的基本参数之一，由于轮齿倾斜了β角，使斜
齿轮传动时产生了轴向力，β越大，轴向力越大。
39
上午9时0分
齿轮传动 ppt课件
内 啮 合 齿 轮 传 动
圆 锥 齿 轮 传 动
斜 齿 轮 传 动
人 字 齿 轮 传 动
矿石球磨机
1.2 齿轮传动的特点和应用
1、优点
①效率高：在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高， 如一级圆柱齿轮传动的效率可达99%；
②结构紧凑； ③工作可靠、寿命长； ④传动比稳定：传动比稳定往往是对传动的一个基本要求。 ⑤功率和速度适用范围广 。
2、齿面磨损
磨料磨损： 磨料磨损是开式齿轮传动的 主要失效形式。 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。
相对滑动速度
主动
被动
齿面磨损
3、齿面点蚀
在闭式齿轮传动中，常发生点 蚀。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）。
对齿轮材料性能的基本要求：齿面要硬、齿芯要韧。 1、常用材料 （1）钢：45、40Cr、40CrNi、ZG310─570、ZG340—640 等。 （2）铸铁：HT250、HT300、HT350、QT500—5、QT600—2 （3）非金属材料：例如夹布塑胶、尼龙等。
常用齿轮材料
钢
金属 铸铁 调质钢45 、 锻钢 渗碳钢40Cr、 氮化钢20CrMnTi 铸钢ZG310-570 HT250、QT500-5
2、缺点
制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过 大的场合。
齿轮传动设计PPT课件
一、渐开线的形成和特性 二、渐开线齿廓满足定角速比要求
17
一、渐开线的形成和特性
发生线
K
1、渐开线的形成:
一直线在一个圆周上做 纯滚动时，直线上任意一点 的轨迹称为渐开线。
AK曲线称为渐开线。 BK直线称为发生线。 这个圆称为基圆。
k 称渐开线A K的展角
B
rb
基圆
A
k
O
18
2、渐开线特性:
（1）BK = A B 发生线沿基圆滚
标准齿轮
分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且模数、压力 角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值的齿轮称 为标准齿轮。
33
三、齿条的基本参数：
齿条的主要特点是：
1.齿条同侧齿廓为平行的直 线，齿廓上各点具有相同的 压力角，即为其齿形角，它 等于齿轮分度圆压力角。
2.齿廓在不同高度上,具有 相同的齿距。但齿厚和槽宽各不相同.
为使前后两轮齿能同时 在啮合线上接触，必须使法 向齿距K1K'1 ＝ K2K'2，否 则 若K1K'1 > K2K'2 ，传动中断。
若K1K'1 < K2K'2 ，两轮可能卡住。
38
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
39
pb
db
z
d
z
db d
p cos
m cos
pb1 m1 cos 1 ; pb2 m2 cos 2
5
外啮合 内啮合
齿轮齿条
6
斜齿轮
人字 齿轮
直齿 圆锥 齿轮
海拔
齿轮
7
蜗轮蜗杆
交错轴斜齿轮 （旧称螺旋齿轮）
8
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一、渐开线的形成和特性
发生线
K
1、渐开线的形成:
一直线在一个圆周上做 纯滚动时，直线上任意一点 的轨迹称为渐开线。
AK曲线称为渐开线。 BK直线称为发生线。 这个圆称为基圆。
k 称渐开线A K的展角
B
rb
基圆
A
k
O
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2、渐开线特性:
（1）BK = A B 发生线沿基圆滚
标准齿轮
分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且模数、压力 角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值的齿轮称 为标准齿轮。
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三、齿条的基本参数：
齿条的主要特点是：
1.齿条同侧齿廓为平行的直 线，齿廓上各点具有相同的 压力角，即为其齿形角，它 等于齿轮分度圆压力角。
2.齿廓在不同高度上,具有 相同的齿距。但齿厚和槽宽各不相同.
为使前后两轮齿能同时 在啮合线上接触，必须使法 向齿距K1K'1 ＝ K2K'2，否 则 若K1K'1 > K2K'2 ，传动中断。
若K1K'1 < K2K'2 ，两轮可能卡住。
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Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
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pb
db
z
d
z
db d
p cos
m cos
pb1 m1 cos 1 ; pb2 m2 cos 2
5
外啮合 内啮合
齿轮齿条
6
斜齿轮
人字 齿轮
直齿 圆锥 齿轮
海拔
齿轮
7
蜗轮蜗杆
交错轴斜齿轮 （旧称螺旋齿轮）
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齿轮传动机械基础PPT课件
制造和安装精度要求高
齿轮的制造和安装精度要求较高，否则会影响传动的平稳性和效率。
需要润滑
齿轮传动需要良好的润滑条件，以减少磨损和摩擦热。
齿轮传动的应用
01
02
03
04
工业领域
齿轮传动广泛应用于各种工业 机械和设备中，如机床、起重
机、矿山机械等。
交通运输领域
汽车、火车、飞机等交通工具 中大量使用齿轮传动来实现动
模数的单位是毫米 （mm）。
03
选择
模数的选择应根据齿轮的 承载能力和制造精度要求 进行。
齿轮的压力角
定义
压力角是齿轮齿形的一个参数，表示齿轮齿形的倾斜程度。压力 角的大小力角的单位是度（°）。
选择
压力角的选择应根据齿轮的传动要求和制造精度要求进行。
齿轮的齿数和齿宽
持心部良好的韧性。
齿轮材料和热处理的选择
根据齿轮的载荷、速度、精度等要求 进行选择。
对于承受轻载、低速或一般精度要求 的齿轮，可以选择较低强度和硬度的 材料和相应的热处理方法，以降低制 造成本。
对于承受重载、高速或高精度要求的 齿轮，应选择高强度、高硬度、高耐 磨性的材料和相应的热处理方法。
在选择材料和热处理方法时，还应考 虑齿轮的工作环境、制造工艺和经济 性等因素。
根据齿轮传动的使用要求，选用合适的润滑油或 润滑脂，并定期更换。
清洁维护
保持齿轮传动装置及其周围环境的清洁，防止杂 物和灰尘进入。
常见故障分析及排除方法
齿轮磨损
齿轮长时间使用后，会出现磨损现象。 解决方法是定期更换齿轮，或对磨损 严重的齿轮进行修复。
油位异常
油位过高或过低都会影响齿轮传动的正 常运转。解决方法是检查油位并调整到 规定范围内，同时检查油路是否畅通。
齿轮的制造和安装精度要求较高，否则会影响传动的平稳性和效率。
需要润滑
齿轮传动需要良好的润滑条件，以减少磨损和摩擦热。
齿轮传动的应用
01
02
03
04
工业领域
齿轮传动广泛应用于各种工业 机械和设备中，如机床、起重
机、矿山机械等。
交通运输领域
汽车、火车、飞机等交通工具 中大量使用齿轮传动来实现动
模数的单位是毫米 （mm）。
03
选择
模数的选择应根据齿轮的 承载能力和制造精度要求 进行。
齿轮的压力角
定义
压力角是齿轮齿形的一个参数，表示齿轮齿形的倾斜程度。压力 角的大小力角的单位是度（°）。
选择
压力角的选择应根据齿轮的传动要求和制造精度要求进行。
齿轮的齿数和齿宽
持心部良好的韧性。
齿轮材料和热处理的选择
根据齿轮的载荷、速度、精度等要求 进行选择。
对于承受轻载、低速或一般精度要求 的齿轮，可以选择较低强度和硬度的 材料和相应的热处理方法，以降低制 造成本。
对于承受重载、高速或高精度要求的 齿轮，应选择高强度、高硬度、高耐 磨性的材料和相应的热处理方法。
在选择材料和热处理方法时，还应考 虑齿轮的工作环境、制造工艺和经济 性等因素。
根据齿轮传动的使用要求，选用合适的润滑油或 润滑脂，并定期更换。
清洁维护
保持齿轮传动装置及其周围环境的清洁，防止杂 物和灰尘进入。
常见故障分析及排除方法
齿轮磨损
齿轮长时间使用后，会出现磨损现象。 解决方法是定期更换齿轮，或对磨损 严重的齿轮进行修复。
油位异常
油位过高或过低都会影响齿轮传动的正 常运转。解决方法是检查油位并调整到 规定范围内，同时检查油路是否畅通。
齿轮传动课件共48张PPT大纲
蜗杆传动
由蜗杆和蜗轮组成，具有 传动比大、结构紧凑等特 点，但效率较低。
传动比及计算方法
传动比定义
传动比是指输入轴转速与输出轴转速 之比，也等于两齿轮齿数之比（对于 圆柱齿轮）。
计算方法
传动比=输入轴转速/输出轴转速=齿 轮Z2的齿数/齿轮Z1的齿数（其中Z1 、Z2为两啮合齿轮的齿数）。
应用领域与发展趋势
正确啮合条件分析
模数和压力角相等
保证两齿轮能够正确啮合 的基本条件。
齿形角匹配
两齿轮的齿形角必须相等 ，以确保平稳的啮合过程 。
齿顶间隙适当
避免齿轮在啮合过程中发 生干涉或卡死现象。
滑动率与传动效率关系
滑动率定义
齿轮啮合过程中，主动轮与从动轮在 接触点处的线速度差与主动轮线速度 之比。
提高传动效率的措施
应用领域
齿轮传动广泛应用于机床、汽车、船舶、飞机、工程机械等各种机械设备中。
发展趋势
随着科技的进步和制造业的发展，齿轮传动正朝着高速、重载、高精度、低噪 声、高效率等方向发展，同时新材料、新工艺和新技术也不断应用于齿轮传动 中。
02
齿轮几何参数及啮合原理
齿轮基本几何参数
齿数
齿轮上齿的数量，决定 了齿轮的传动比和尺寸
油液分析法
通过对润滑油进行化验分析 ，了解油液污染程度、金属 磨粒含量等指标，判断齿轮 磨损情况和故障类型。
维护保养周期和作业内容
日常检查
每天对齿轮传动系统进行外观检查、温 度监测和噪声听诊等，及时发现并处理
异常情况。
清洗检查
定期对齿轮传动系统进行清洗和检查 ，清除内部杂质和金属磨粒，检查齿
轮磨损情况和轴承间隙等。
考虑轴承的润滑和密封问题
齿轮传动.ppt
2）硬齿面：HB＞350 低碳、中碳钢：20、45等 低碳、中碳合金钢：20Cr、20CrMnTi、20MnB等
特点：齿面硬度高、承载能力高、适用于对尺寸、重量有较高 要求的场合（如高速、重载及精密机械传动）。
第六章
加工工艺：锻坯——加工毛坯——切齿——热处理（表面淬火、 渗碳、氮化、氰化）——磨齿（表面淬火、渗碳）。 若氮化、氰化：变形小，不磨齿 。 专用磨床，成本高，精度可达4、5、6级。
现象：①局部折断
②整体折断
第六章
位置：均始于齿根受拉应力一侧。 原因： 疲劳折断
① 轮齿受多次重复弯曲应力作用，齿根受拉一侧产生疲劳裂纹。 σ
1 σ
23 t
t 齿单侧受载
齿根弯曲应 力最大
齿双侧受载(1主动) ② 齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩展→折断
σF＞[σF]
• 过载折断 受冲击载荷或短时过载作用，突然折断，尤其见于脆性材料（淬
§1 概述
一、特点
第六章
优点：
1）效率高(0.98~0.99)； 2）工作可靠，寿命长； 3）结构紧凑，外廓尺寸小； 4）瞬时i 为常数。
缺点： 1）制造费用大，需专用机床和设备； 2）精度低时，振动、噪音大； 3）不适于中心距大的场合。
二、分类 1、按两轴线位置分
第六章
第六章
2、按工作条件分（失效形式不同） 开式传动：低速传动，润滑条件差，易磨损； 半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严密防止杂物侵入； 闭式传动：齿轮等全封闭于箱体内，润滑良好，使用广泛。
Δr
C'
C
2
ω1
pb1 A'
A'
pb2
1
a)
pb1 pb2
特点：齿面硬度高、承载能力高、适用于对尺寸、重量有较高 要求的场合（如高速、重载及精密机械传动）。
第六章
加工工艺：锻坯——加工毛坯——切齿——热处理（表面淬火、 渗碳、氮化、氰化）——磨齿（表面淬火、渗碳）。 若氮化、氰化：变形小，不磨齿 。 专用磨床，成本高，精度可达4、5、6级。
现象：①局部折断
②整体折断
第六章
位置：均始于齿根受拉应力一侧。 原因： 疲劳折断
① 轮齿受多次重复弯曲应力作用，齿根受拉一侧产生疲劳裂纹。 σ
1 σ
23 t
t 齿单侧受载
齿根弯曲应 力最大
齿双侧受载(1主动) ② 齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩展→折断
σF＞[σF]
• 过载折断 受冲击载荷或短时过载作用，突然折断，尤其见于脆性材料（淬
§1 概述
一、特点
第六章
优点：
1）效率高(0.98~0.99)； 2）工作可靠，寿命长； 3）结构紧凑，外廓尺寸小； 4）瞬时i 为常数。
缺点： 1）制造费用大，需专用机床和设备； 2）精度低时，振动、噪音大； 3）不适于中心距大的场合。
二、分类 1、按两轴线位置分
第六章
第六章
2、按工作条件分（失效形式不同） 开式传动：低速传动，润滑条件差，易磨损； 半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严密防止杂物侵入； 闭式传动：齿轮等全封闭于箱体内，润滑良好，使用广泛。
Δr
C'
C
2
ω1
pb1 A'
A'
pb2
1
a)
pb1 pb2
齿轮传动PPT课件
（二）直齿圆柱齿轮的基本参数
决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个： 齿轮的模数 m、 压力角、 齿数 z、 齿顶高系数ha* 顶隙系数c*。以上5个参数，除齿数 z 外均已标准化了。
1.模数m
分度圆上的周节 p 对 的比值称为模数，用m（mm）表示，即： m= p/ （3－37） 模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则 p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。 我国已规定了标准模数系列。
2．齿面磨损
齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图3－42），使运转中产生冲击和噪声。
齿面点蚀
轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。 实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图3－43）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。
（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系
模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有： s＝e＝p/2=m/2 （3－39） 分度圆直径d、齿顶圆直径da 和齿根圆直径df的计算式为： d =zm (3－40) da =d+2ha=2ha*+z (3－41) df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m (3－42)
第七节 齿轮轮齿的失效形式
齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种： 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合
决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个： 齿轮的模数 m、 压力角、 齿数 z、 齿顶高系数ha* 顶隙系数c*。以上5个参数，除齿数 z 外均已标准化了。
1.模数m
分度圆上的周节 p 对 的比值称为模数，用m（mm）表示，即： m= p/ （3－37） 模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则 p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。 我国已规定了标准模数系列。
2．齿面磨损
齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图3－42），使运转中产生冲击和噪声。
齿面点蚀
轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。 实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图3－43）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。
（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系
模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有： s＝e＝p/2=m/2 （3－39） 分度圆直径d、齿顶圆直径da 和齿根圆直径df的计算式为： d =zm (3－40) da =d+2ha=2ha*+z (3－41) df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m (3－42)
第七节 齿轮轮齿的失效形式
齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种： 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合
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.
三、齿轮传动的设计要求
①功率传动——主要用来传递功率。强度要求 ②示数传动——主要用来传递准确旋转运动。强度要求 精度要求
四、齿轮传动的基本要求
齿轮传动应满足两项基本要求: 1)传动平稳 2)承载能力高 在齿轮设计、生产和科研中，有关齿廓曲线、齿轮强 度、制造精 度、加工方法以及热处理工艺等，基本上都是围 绕这两个基本要 求进行的
二、齿轮传动的主要类型
1、按传动轴相对位置
平行轴齿轮传动
相交轴齿轮传动
交错轴齿轮传动
2、按工作条件
开式——齿轮完全外露，易落入灰砂和杂物，不能保证良好 的润滑，轮齿易磨损，多用于低速、不重要的场合 半开式——装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分浸入油 池中，比开式传动润滑好些，但仍不能严密防止灰砂及杂物 的 浸入，多用于农业机械、建筑机械及简单机械设备 闭式——齿轮和轴承完全封闭在箱体内，能保证良好的润滑 和较好的啮合精度，应用广泛。多用于汽车、机床及航空发 动 机等的齿轮传动中
⑥抗腐蚀性、防磁性和机械性能都好
青铜或黄铜.ຫໍສະໝຸດ 第第三三节节齿齿轮轮传传动受动力受分力析 分析
齿轮的受力分析是设计齿轮的基础，同时，也可为 设计轴及轴承提供初始条件。
齿轮啮合时，可看作是两圆柱体的接触，其半径等 于两齿廓在啮合点的曲率半径，啮合点由齿根向齿顶移 动（主动轮），疲劳损坏多发生在节点附近，且节点附 近处一般只有一对轮齿受载，故受力分析在节点啮合时 计算。
用于制造不要求抗磨性，要 求 抗 冲击、振动和 噪声小的齿轮
四、齿轮材料的选择原则
选择齿轮材料主要考虑传动特点和工作条件：
（小模数齿轮，应用范围决定材料）
①为保持精度持久 ②要求重量轻 ③减小噪声或防腐蚀 ④传动大功率 ⑤抗腐蚀和高耐磨
耐磨材料 铝合金或非金属材料 非金属材料 硬度和强度较高的材料 合金钢
第二篇
第五章 齿轮传动设计
1
第第一一节节 基基础础知知识
识 齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。
一、齿轮传动的特点
优点：1）传动效率高 2）传动比恒定 3）结构紧凑 4）工作可
靠、寿命长 缺点：1）制造、安装精度要求较高 2）不适于中心距较大两轴 间传动 3）使用维护费用较高 4）精度低时、噪音、振动较大
C、整体（表面）淬火----整体（表面）淬火后再低温回 火。常用材料为中碳钢或中碳合金钢。
D、渗碳淬火----冲击载荷较大的齿轮，宜采用渗碳淬 火。常用材料有：低碳钢或低碳合金钢。
.
E、表面氮化----得到的均是硬齿面(硬度＞350HBS)，常用 于高速、重载、精密传动
渗氮齿轮硬度高、变形小，适用于内齿轮和难于磨削的 齿轮。
轮和蜗杆 用于制造速度较高的耐磨
调质渗氮
齿轮
猝火调质
用于制造需氮化的齿轮，热 处 理 后不必磨齿 用于要求防锈、防腐的 齿轮，猝火 后 变形极 小，齿面光 泽
用于制造要求重鱼轻、受力较小的 齿轮
用于制造高抗磨或防磁的重要齿轮
及蜗轮 用于制造抗磨、防腐的次要
齿轮及蜗轮
用于制造抗磨、抗腐性要求一般的 齿轮及蜗轮
二、常用的齿轮材料
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) ⑴ 锻钢——钢材经锻造, 性能提高→最常用 45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo (2)铸钢——耐磨性和强度均较好，承载能力稍低于锻 钢， 常用于尺寸较大(d>400～600mm)且不宜锻造的场 合。 ZG310-570、ZG340-640 成本高
一、直齿圆柱齿轮受力分析
受力分析步骤： ①力的作用点为节点；
②轮齿间相互作用的法向 力 （总作用力）Fn沿啮合线 指向工作齿面； ③Fn分解为圆周力（切向 一对直齿圆柱齿轮，若略去齿面间的力 力摩）F擦a F力。t、，径轮向齿力节F点r、处轴向 的法向力Fn可分解为两对互相垂直的分力：切于分度圆上 的圆周力Ft1、Ft2 和沿半径方向的径向力Fr1、Fr2 。
.
第第二二节节 常常用用材材料料和热和处热理 一、对齿轮材料的基本要处求理
1.齿面要硬, 齿芯要韧 2.易于加工及热处理 3.为了保证大、小齿轮有相同的使用寿命，小轮齿
面硬度应比大轮高30～50HBS┌软齿面 HBS≤350
└ 硬齿面 HBS＞350
原因：1）小齿轮齿根强度较弱 2）小齿轮的应力循环次数较多 3) 当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软 的大 齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的 接触疲劳强 度
.
1、各力的大小
2
F t
Td
1
1
F F tan
rt
F Ft 2T1
n
cos d
1
T1 9.55 10
cos
6P n1
1
式中：T1 主动齿轮传递的名义转矩(N.mm)；
d1
主动齿轮分度圆直径(mm)；
分度圆压力角(°)；
P1
主动齿轮传递的功率(kW)；
n1
主动齿轮的转速(r/min)。
圆周力Ft的大小可直接由齿轮所传递的转矩确定， 因此在进行齿 轮受力分析时，总是将其它各力表 示为F. t的函数。
2. 铸铁－用于开式、低速齿轮，强度差，易成型 ⑴灰口铸铁—— HT200、HT300 ⑵球墨铸铁—— QT500-7
3.非金属材料——用于小功率、速度高、低噪音
.
三、常用热处理
A、正火----批量小、单件生产、对传动尺寸没有严格限 制时，常采用正火处理。
B、调质----得到的均是软齿面(硬度≤350HBS)，常用于 对尺寸和精度要求不高的传动。
碳氮共渗：碳氮共渗工艺时间短，且有渗氮的优点，可 以代替渗碳淬火，其材料和渗碳淬火的相同。
当两齿轮材料相同时，采用不同的热处理
.
材料名称
表 2. 5
一1
材料牌号
优质碳素结构钢 优质碳素工具钢
15 20
40 45 50
T8A
Tl
OA 15Cr
合金钢
20Cr
40Cr
不锈钢
38CrMoAlA
硬铝超硬铝 锡青 2Cr13Ni2
铜
铸铁青铜 黄铜 ZCuSnl OP bl
夹布胶木 卡普隆 高
分子增强尼龙 6 聚碳酸酷
ZCuA19Mn2 H62
小
模
数
齿
轮 常用材料和
热热处处理理
应用范
围
渗碳猝火 回火 正火或调质 猝火
调质 渗碳（氮）猝火、
回火 调质渗氮
常用于圆周速度 3 mi s 以下的齿轮 常用于圆周速度较高和强度较高的 齿轮和蜗 杅 常用于制造小齿轮和蜗杆 用于制造承受冲击和交变载荷的齿
三、齿轮传动的设计要求
①功率传动——主要用来传递功率。强度要求 ②示数传动——主要用来传递准确旋转运动。强度要求 精度要求
四、齿轮传动的基本要求
齿轮传动应满足两项基本要求: 1)传动平稳 2)承载能力高 在齿轮设计、生产和科研中，有关齿廓曲线、齿轮强 度、制造精 度、加工方法以及热处理工艺等，基本上都是围 绕这两个基本要 求进行的
二、齿轮传动的主要类型
1、按传动轴相对位置
平行轴齿轮传动
相交轴齿轮传动
交错轴齿轮传动
2、按工作条件
开式——齿轮完全外露，易落入灰砂和杂物，不能保证良好 的润滑，轮齿易磨损，多用于低速、不重要的场合 半开式——装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分浸入油 池中，比开式传动润滑好些，但仍不能严密防止灰砂及杂物 的 浸入，多用于农业机械、建筑机械及简单机械设备 闭式——齿轮和轴承完全封闭在箱体内，能保证良好的润滑 和较好的啮合精度，应用广泛。多用于汽车、机床及航空发 动 机等的齿轮传动中
⑥抗腐蚀性、防磁性和机械性能都好
青铜或黄铜.ຫໍສະໝຸດ 第第三三节节齿齿轮轮传传动受动力受分力析 分析
齿轮的受力分析是设计齿轮的基础，同时，也可为 设计轴及轴承提供初始条件。
齿轮啮合时，可看作是两圆柱体的接触，其半径等 于两齿廓在啮合点的曲率半径，啮合点由齿根向齿顶移 动（主动轮），疲劳损坏多发生在节点附近，且节点附 近处一般只有一对轮齿受载，故受力分析在节点啮合时 计算。
用于制造不要求抗磨性，要 求 抗 冲击、振动和 噪声小的齿轮
四、齿轮材料的选择原则
选择齿轮材料主要考虑传动特点和工作条件：
（小模数齿轮，应用范围决定材料）
①为保持精度持久 ②要求重量轻 ③减小噪声或防腐蚀 ④传动大功率 ⑤抗腐蚀和高耐磨
耐磨材料 铝合金或非金属材料 非金属材料 硬度和强度较高的材料 合金钢
第二篇
第五章 齿轮传动设计
1
第第一一节节 基基础础知知识
识 齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。
一、齿轮传动的特点
优点：1）传动效率高 2）传动比恒定 3）结构紧凑 4）工作可
靠、寿命长 缺点：1）制造、安装精度要求较高 2）不适于中心距较大两轴 间传动 3）使用维护费用较高 4）精度低时、噪音、振动较大
C、整体（表面）淬火----整体（表面）淬火后再低温回 火。常用材料为中碳钢或中碳合金钢。
D、渗碳淬火----冲击载荷较大的齿轮，宜采用渗碳淬 火。常用材料有：低碳钢或低碳合金钢。
.
E、表面氮化----得到的均是硬齿面(硬度＞350HBS)，常用 于高速、重载、精密传动
渗氮齿轮硬度高、变形小，适用于内齿轮和难于磨削的 齿轮。
轮和蜗杆 用于制造速度较高的耐磨
调质渗氮
齿轮
猝火调质
用于制造需氮化的齿轮，热 处 理 后不必磨齿 用于要求防锈、防腐的 齿轮，猝火 后 变形极 小，齿面光 泽
用于制造要求重鱼轻、受力较小的 齿轮
用于制造高抗磨或防磁的重要齿轮
及蜗轮 用于制造抗磨、防腐的次要
齿轮及蜗轮
用于制造抗磨、抗腐性要求一般的 齿轮及蜗轮
二、常用的齿轮材料
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) ⑴ 锻钢——钢材经锻造, 性能提高→最常用 45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo (2)铸钢——耐磨性和强度均较好，承载能力稍低于锻 钢， 常用于尺寸较大(d>400～600mm)且不宜锻造的场 合。 ZG310-570、ZG340-640 成本高
一、直齿圆柱齿轮受力分析
受力分析步骤： ①力的作用点为节点；
②轮齿间相互作用的法向 力 （总作用力）Fn沿啮合线 指向工作齿面； ③Fn分解为圆周力（切向 一对直齿圆柱齿轮，若略去齿面间的力 力摩）F擦a F力。t、，径轮向齿力节F点r、处轴向 的法向力Fn可分解为两对互相垂直的分力：切于分度圆上 的圆周力Ft1、Ft2 和沿半径方向的径向力Fr1、Fr2 。
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第第二二节节 常常用用材材料料和热和处热理 一、对齿轮材料的基本要处求理
1.齿面要硬, 齿芯要韧 2.易于加工及热处理 3.为了保证大、小齿轮有相同的使用寿命，小轮齿
面硬度应比大轮高30～50HBS┌软齿面 HBS≤350
└ 硬齿面 HBS＞350
原因：1）小齿轮齿根强度较弱 2）小齿轮的应力循环次数较多 3) 当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软 的大 齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的 接触疲劳强 度
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1、各力的大小
2
F t
Td
1
1
F F tan
rt
F Ft 2T1
n
cos d
1
T1 9.55 10
cos
6P n1
1
式中：T1 主动齿轮传递的名义转矩(N.mm)；
d1
主动齿轮分度圆直径(mm)；
分度圆压力角(°)；
P1
主动齿轮传递的功率(kW)；
n1
主动齿轮的转速(r/min)。
圆周力Ft的大小可直接由齿轮所传递的转矩确定， 因此在进行齿 轮受力分析时，总是将其它各力表 示为F. t的函数。
2. 铸铁－用于开式、低速齿轮，强度差，易成型 ⑴灰口铸铁—— HT200、HT300 ⑵球墨铸铁—— QT500-7
3.非金属材料——用于小功率、速度高、低噪音
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三、常用热处理
A、正火----批量小、单件生产、对传动尺寸没有严格限 制时，常采用正火处理。
B、调质----得到的均是软齿面(硬度≤350HBS)，常用于 对尺寸和精度要求不高的传动。
碳氮共渗：碳氮共渗工艺时间短，且有渗氮的优点，可 以代替渗碳淬火，其材料和渗碳淬火的相同。
当两齿轮材料相同时，采用不同的热处理
.
材料名称
表 2. 5
一1
材料牌号
优质碳素结构钢 优质碳素工具钢
15 20
40 45 50
T8A
Tl
OA 15Cr
合金钢
20Cr
40Cr
不锈钢
38CrMoAlA
硬铝超硬铝 锡青 2Cr13Ni2
铜
铸铁青铜 黄铜 ZCuSnl OP bl
夹布胶木 卡普隆 高
分子增强尼龙 6 聚碳酸酷
ZCuA19Mn2 H62
小
模
数
齿
轮 常用材料和
热热处处理理
应用范
围
渗碳猝火 回火 正火或调质 猝火
调质 渗碳（氮）猝火、
回火 调质渗氮
常用于圆周速度 3 mi s 以下的齿轮 常用于圆周速度较高和强度较高的 齿轮和蜗 杅 常用于制造小齿轮和蜗杆 用于制造承受冲击和交变载荷的齿