机械设计基础课件齿轮传动

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1、机械设计基础主讲：吕亚清机械工程学院机械基础研究室2004-2005第一学期1编制：吕亚清第十一章齿轮传动11－1概述11－2齿轮的材料及热处理11－3轮齿失效形式及设计准则11－4齿轮传动的精度11－5直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷11－6直齿圆柱齿轮强度计算11－7齿轮的构造11－8齿轮传动的润滑和效率2004-2005第一学期2编制：吕亚清按工作条件分类按载荷情况分类闭式传动└硬齿面HBS＞350开式传动齿轮传动的分类:低速轻载:V≤1～3m/S;Fn≤5～10KN中速中载:3m/S＜V＜10m/S;10

2、KN≤Fn＜50KN高速重载:V≥10m/S;Fn≥50KN┌软齿面HBS≤350§11－1概　述2004-2005第一学期3编制：吕亚清轮齿材料的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧锻钢---（中低碳钢、合金钢）1.齿表面硬度<=350HBS的齿轮热处理：调质或正火小齿轮硬度>大齿轮25-50HBS常用材料：45，35SiMn,40Cr,35CrMn...2.齿表面硬度>350HBS的齿轮热处理：淬火,表面淬火---40-60HRC常用材料：45，35SiMn,40Cr,20CrMnTi…§11－2齿轮的材料和热处理20

3、04-2005第一学期4编制：吕亚清轮齿材料的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧铸钢热处理：正火，回火材料：ZG310-570,ZG340-640应用：大尺寸齿轮（400-600）铸铁材料：HT200,HT300,QT500-7应用：开式、低速、无冲击场合非金属材料材料：夹布胶木、尼龙应用：高速、轻载、要求噪声低§11－2齿轮的材料和热处理2004-2005第一学期5编制：吕亚清钢制齿轮加工工艺过程硬齿面齿轮：坯料→热(正)→切齿→表面硬化处理(淬火、氰化、氮化)→精加工（磨齿）软齿面齿轮：坯料→热(正、调)→切齿(一般

4、8级、精切7级)2004-2005第一学期6编制：吕亚清硬度硬度：金属局部抵抗其它更硬物体压入其表面的能力布氏硬度HBS：硬度机压头为淬火钢球，不能测太硬的材料，一般HBS<450HBW：硬度机压头为硬质合金钢球，适用于450~650HBWHRC、HRB、HRA:洛氏硬度120º金刚石锥体，载荷150kgf,不能测硬、脆的薄层零件HV:维氏硬度136º金刚石四角锥体，载荷小，5-30kgf三种硬度单位之比较：HV(维氏)≈HBS(布氏)；HRC(洛氏)×10≈HBS2004-2005第一学期7编制：吕亚清热处理方法

5、1退火降低硬度、提高韧性、细化晶粒、消除内应力2正火用于处理低中碳钢，代替低中碳钢的退火。提高硬度，增加韧性，易于切削，减少应力3淬火（蘸火）提高硬度和耐磨性、但内应力增大，会发脆，应再回火4回火消除淬火后的内应力，以获得零件所需的性能，提高韧性低温回火：高强度、高硬度及良好的耐磨性中温回火：高弹性、硬度中等高温回火：强度、塑性、韧性都较好(调质——淬火+高温回火)正火(空冷)退火(炉冷)回火加热保温淬火时间温度2004-2005第一学期8编制：吕亚清表面热处理表面热处理：表面增硬，芯部韧表面淬火法（火焰加热、感应

6、加热…）化学热处理（渗碳、氮化、氰化...）2004-2005第一学期9编制：吕亚清§11－3轮齿的失效形式及计算准则一、失效形式1.轮齿折断2.齿面磨料磨损3.齿面疲劳点蚀4.齿面胶合5.齿面塑性变形二、计算准则2004-2005第一学期10编制：吕亚清1.轮齿折断产生原因:齿根弯曲应力大齿根应力集中折断类型:疲劳折断—反复应力疲劳裂纹轮齿疲劳折断突然折断—齿轮为脆性材料时，受到过载或冲击时产生变形折断—制造或安装不准确，以及轴的变形引起发生部位：轮齿根部(全齿折断)、缺角(斜齿轮局部折断)采取措施:增大齿根

7、过渡圆角、消除加工倒痕减小应力集中增大轴及支承的刚性受载均匀合适热处理齿芯具有足够韧性、表面强化Fn2004-2005第一学期11编制：吕亚清2.齿面磨料磨损发生机理：磨料(沙粒、铁屑等)进入啮合区齿面磨损齿形破坏齿根减薄（根部严重）断齿发生部位：齿面发生状况：开式齿轮传动的主要失效形式采取措施:加强润滑开式改闭式传动2004-2005第一学期12编制：吕亚清3.齿面疲劳点蚀产生原因:轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大滑动速度低形成油膜条件差接触疲劳产生麻点发生部位：偏向齿根的节线附近闭式齿轮传动的主要

8、破坏形式开式传动中一般不会出现点蚀现象采取措施:提高材料硬度增强抗点蚀能力合理选择润滑油防止裂纹扩展2004-2005第一学期13编制：吕亚清4.齿面胶合产生原因:高速重载；散热不良；滑动速度大；齿面粘连后撕脱发生部位：沿运动方向撕裂采取措施:减小模数，降低齿高抗胶合能力强的润滑油材料的硬度及配对2004-2005第一学期14编制：吕亚清产生原因：齿面较