齿轮传动基础知识课件
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比较分度圆和节圆、压力角与啮合角的区别
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齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。
轮齿折断 轮齿的失效形式
齿面损伤
齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀） 齿面胶合 齿面磨粒磨损
齿面塑性变形
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1.轮齿折断 常发生于闭式硬齿面或 开式传动中。
局部折断
整体折断
（1）现象：
（2）原因：
轮齿象一个悬臂梁，受载后齿根部 产生的 弯曲应力最大。因此，轮齿折断一般发生在 齿根部分，并均始于齿根受拉应力一侧。轮 齿折断有疲劳折断和过载折断两种情况。
齿根弯曲 应力最大
σF＞[σF]
过载折断是指在短时过载或强烈冲击下发生的突然折断。脆性材
料（淬火钢、铸钢）的齿轮轮齿容易发生这种折断。
疲劳折断是由于轮齿不断进入啮合和离开啮合区，时有法向反
力、时无法向反力作用，并且在啮合区，力的作用点位置也在沿齿
面移动，弯曲应力交替变化，单侧受载按脉动规律变化，双侧受载
一、齿轮传动的特点
1.优点 （1）传递动力大、效率高，其圆周速度可达300m/s，传递功 率可达105kW，齿轮直径可从1mm到150m以上；
（2）能保证恒定的传动比，传递运动准确可靠；
（3）工作平稳，可靠性高，寿命长；
（4）能传递任意夹角两轴间的运动； （5）结构紧凑，外廓尺寸小。 2.缺点 （1）制造成本大，需专用机床和设备；
1.齿轮各部分名称
齿槽宽 齿厚
齿宽 齿距
分度圆 齿根圆
全齿高
齿顶高 齿根高 齿顶圆
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2．标准直齿圆柱齿轮的基本参数
（1）齿数
齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用 z表示。
（2）模数m 分度圆周长Z p = πd
p 则d= z
为了便于计算、制造和检验，而人为地把p/p的比值规
定为一个有理数列，称为模数m。
直齿轮
斜齿轮
人字齿轮
4.按工作条件分
开式传动：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。
5.按齿面硬度分
软齿面：HB≤350；
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5
硬齿面：HB＞350。
三、齿轮传动的基本要求
1.传动平稳：齿轮在传动中瞬时传动比 不变，噪音、冲击和振动小。
2.承载能力高：齿轮有足够的承载 能力，能传递较大的动力 ．
必须采用合理的齿轮轮廓曲线 ，可以论证，齿轮轮廓曲线采 用渐开线、摆线和圆弧时，能 使瞬时传动比恒定。
要求齿轮具有足够的抵抗破坏的能力
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二、直齿圆柱齿轮各部分名称及其基本参数
渐开线齿轮的每个轮齿两侧齿廓都 是由形状相同而方向相反的渐开线 曲面组成。
（1）现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成 沟痕。
（2）原因：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时
模数单位为mm，标准模数表。
它是确定齿轮尺寸的重要参数，模数越大，轮齿尺寸越大，强度越 高。
一对相互啮合的齿轮,其模数必须相等.
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（３） 压力角
压力角：渐开线齿轮啮合时，啮合点的速度方向与啮合点的
受力方向之间所夹的锐角
渐开线上各点压力角不相等，越靠近基圆压力角越小，基圆 上的压力角为零 ，通常所说的压力角是指分度圆上的压力角， 用α表示，国标规定α=20o
（2）精度低时，振动、噪音大；
（3）不适于中心距大的场合。学习交流PPT
3
二、齿轮传动的类型
1.按两轴线位置分
平行轴齿轮传动 (圆柱齿轮传动)
相交轴齿轮传动 （圆锥齿轮传动）
交错轴齿轮传动
外啮合齿轮 ：两轮转向相反
2.wk.baidu.com啮合方式 分 内啮合齿轮 ：两轮转向相同
齿条机构
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4
3.按轮齿形状分
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点蚀机理演示
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（3）齿面点蚀后果：齿廓表面破坏，振动↑，噪音↑ 传动失效
传动不平稳，接触面↓，承载能力↓
（4）提高抗点蚀的主要措施
1）HB↑——[σH] ↑ 2）↑d1 3）↓表面粗糙度，↑加工精度 4）↑润滑油粘度
↑接触强度
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3.齿面胶合 常发生于高速重载传动中
按对称循环变化。加之根部存在应力集中，产生疲劳裂纹，裂纹逐
渐扩大致使轮齿折断。
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轮齿折断机理演示
（3）轮齿抗折断后果：传动失效 （4）提高轮齿抗折断能力的措施
1）d一定时，z↓，m↑；
2）正变位；
齿根厚度↑
3）提高齿面硬度(HB↑)→[σF] ↑；
↑抗弯强度
4）↑齿根过渡圆角半径； ↓应力集中
z 、m、 、 ha*和 c*是齿轮的基本参数，其它几何尺寸可 通过它们求得。 标准齿轮:是指m、a、ha*和 c*均为标准值，且s=e的齿轮。
3.分度圆的定义
分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。 任一齿轮都有一分度圆，且只有一个分度圆。齿轮一经
制造，其分度圆大小就确定，与安装位置无关。
5）↓表面粗糙度，↓加工损伤；
6）↑轮齿精度； 改善载荷分布
7）↑支承刚度。
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2.齿面点蚀 常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。
（1）现象：节线靠近齿根部位出现麻点状 小坑。
（2）原因：轮齿啮合时为线接触，产生较大 的接触应力，脱离啮合后接触应力消失，因 此接触应力脉动循环变化。当接触应力超过 接触疲劳极限时，齿面受多次交变应力作用 后，因节线处常为单齿啮合，接触应力大， 并且节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速 度小，油膜不易形成， 摩擦力大，易产生裂 纹。润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔， 楔挤作用使裂纹扩展。裂纹扩展致使表层金 属微粒剥落，形成小麻点。
所以，分度圆压力角α是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数
（４）齿顶高系数、顶隙系数 齿顶高： ha=ha*m （ ha* —齿顶高系数） 齿根高： h f=(ha*+c*)m （c* —顶隙系数）
我国标准规定：正常齿制ha*=1 ，c*=0.25；
短齿制ha*=0.8 ，c*=0.3
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全齿高： h=ha+h f=(2ha*+c*)m
第八章 齿轮传动
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一、齿轮传动的组成 齿轮传动由主动齿轮、从动齿轮、机架组成。
二、工作原理 主、从动轮轮齿直接接触（啮合），通
过啮合处法向反力来推动从动轮转动，从 而传递运动和动力。
齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一 种传动形式。可用于传递任意两轴间的 运动和动力。
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第一节 齿轮传动的特点和类型
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齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。
轮齿折断 轮齿的失效形式
齿面损伤
齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀） 齿面胶合 齿面磨粒磨损
齿面塑性变形
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1.轮齿折断 常发生于闭式硬齿面或 开式传动中。
局部折断
整体折断
（1）现象：
（2）原因：
轮齿象一个悬臂梁，受载后齿根部 产生的 弯曲应力最大。因此，轮齿折断一般发生在 齿根部分，并均始于齿根受拉应力一侧。轮 齿折断有疲劳折断和过载折断两种情况。
齿根弯曲 应力最大
σF＞[σF]
过载折断是指在短时过载或强烈冲击下发生的突然折断。脆性材
料（淬火钢、铸钢）的齿轮轮齿容易发生这种折断。
疲劳折断是由于轮齿不断进入啮合和离开啮合区，时有法向反
力、时无法向反力作用，并且在啮合区，力的作用点位置也在沿齿
面移动，弯曲应力交替变化，单侧受载按脉动规律变化，双侧受载
一、齿轮传动的特点
1.优点 （1）传递动力大、效率高，其圆周速度可达300m/s，传递功 率可达105kW，齿轮直径可从1mm到150m以上；
（2）能保证恒定的传动比，传递运动准确可靠；
（3）工作平稳，可靠性高，寿命长；
（4）能传递任意夹角两轴间的运动； （5）结构紧凑，外廓尺寸小。 2.缺点 （1）制造成本大，需专用机床和设备；
1.齿轮各部分名称
齿槽宽 齿厚
齿宽 齿距
分度圆 齿根圆
全齿高
齿顶高 齿根高 齿顶圆
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2．标准直齿圆柱齿轮的基本参数
（1）齿数
齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用 z表示。
（2）模数m 分度圆周长Z p = πd
p 则d= z
为了便于计算、制造和检验，而人为地把p/p的比值规
定为一个有理数列，称为模数m。
直齿轮
斜齿轮
人字齿轮
4.按工作条件分
开式传动：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。
5.按齿面硬度分
软齿面：HB≤350；
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硬齿面：HB＞350。
三、齿轮传动的基本要求
1.传动平稳：齿轮在传动中瞬时传动比 不变，噪音、冲击和振动小。
2.承载能力高：齿轮有足够的承载 能力，能传递较大的动力 ．
必须采用合理的齿轮轮廓曲线 ，可以论证，齿轮轮廓曲线采 用渐开线、摆线和圆弧时，能 使瞬时传动比恒定。
要求齿轮具有足够的抵抗破坏的能力
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二、直齿圆柱齿轮各部分名称及其基本参数
渐开线齿轮的每个轮齿两侧齿廓都 是由形状相同而方向相反的渐开线 曲面组成。
（1）现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成 沟痕。
（2）原因：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时
模数单位为mm，标准模数表。
它是确定齿轮尺寸的重要参数，模数越大，轮齿尺寸越大，强度越 高。
一对相互啮合的齿轮,其模数必须相等.
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（３） 压力角
压力角：渐开线齿轮啮合时，啮合点的速度方向与啮合点的
受力方向之间所夹的锐角
渐开线上各点压力角不相等，越靠近基圆压力角越小，基圆 上的压力角为零 ，通常所说的压力角是指分度圆上的压力角， 用α表示，国标规定α=20o
（2）精度低时，振动、噪音大；
（3）不适于中心距大的场合。学习交流PPT
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二、齿轮传动的类型
1.按两轴线位置分
平行轴齿轮传动 (圆柱齿轮传动)
相交轴齿轮传动 （圆锥齿轮传动）
交错轴齿轮传动
外啮合齿轮 ：两轮转向相反
2.wk.baidu.com啮合方式 分 内啮合齿轮 ：两轮转向相同
齿条机构
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3.按轮齿形状分
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（3）齿面点蚀后果：齿廓表面破坏，振动↑，噪音↑ 传动失效
传动不平稳，接触面↓，承载能力↓
（4）提高抗点蚀的主要措施
1）HB↑——[σH] ↑ 2）↑d1 3）↓表面粗糙度，↑加工精度 4）↑润滑油粘度
↑接触强度
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3.齿面胶合 常发生于高速重载传动中
按对称循环变化。加之根部存在应力集中，产生疲劳裂纹，裂纹逐
渐扩大致使轮齿折断。
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轮齿折断机理演示
（3）轮齿抗折断后果：传动失效 （4）提高轮齿抗折断能力的措施
1）d一定时，z↓，m↑；
2）正变位；
齿根厚度↑
3）提高齿面硬度(HB↑)→[σF] ↑；
↑抗弯强度
4）↑齿根过渡圆角半径； ↓应力集中
z 、m、 、 ha*和 c*是齿轮的基本参数，其它几何尺寸可 通过它们求得。 标准齿轮:是指m、a、ha*和 c*均为标准值，且s=e的齿轮。
3.分度圆的定义
分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。 任一齿轮都有一分度圆，且只有一个分度圆。齿轮一经
制造，其分度圆大小就确定，与安装位置无关。
5）↓表面粗糙度，↓加工损伤；
6）↑轮齿精度； 改善载荷分布
7）↑支承刚度。
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2.齿面点蚀 常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。
（1）现象：节线靠近齿根部位出现麻点状 小坑。
（2）原因：轮齿啮合时为线接触，产生较大 的接触应力，脱离啮合后接触应力消失，因 此接触应力脉动循环变化。当接触应力超过 接触疲劳极限时，齿面受多次交变应力作用 后，因节线处常为单齿啮合，接触应力大， 并且节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速 度小，油膜不易形成， 摩擦力大，易产生裂 纹。润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔， 楔挤作用使裂纹扩展。裂纹扩展致使表层金 属微粒剥落，形成小麻点。
所以，分度圆压力角α是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数
（４）齿顶高系数、顶隙系数 齿顶高： ha=ha*m （ ha* —齿顶高系数） 齿根高： h f=(ha*+c*)m （c* —顶隙系数）
我国标准规定：正常齿制ha*=1 ，c*=0.25；
短齿制ha*=0.8 ，c*=0.3
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全齿高： h=ha+h f=(2ha*+c*)m
第八章 齿轮传动
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一、齿轮传动的组成 齿轮传动由主动齿轮、从动齿轮、机架组成。
二、工作原理 主、从动轮轮齿直接接触（啮合），通
过啮合处法向反力来推动从动轮转动，从 而传递运动和动力。
齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一 种传动形式。可用于传递任意两轴间的 运动和动力。
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第一节 齿轮传动的特点和类型