《机械设计》PPT课件

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1、第十章齿轮传动§10-1概述§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则§10-3齿轮的材料及其选择原则§10-4齿轮传动的计算载荷§10-5直齿圆柱齿轮传动的强度计算§10-6齿轮传动的精度、设计参数与许用应力§10-7斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§10-8直齿锥齿轮传动的强度计算§10-9齿轮的结构设计§10-10齿轮传动的润滑齿轮传动概述11.特点：（1）传动效率高：在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高，可达99％；（2）结构紧凑：齿轮传动所需的空间一般较小；（3）工作可靠，寿命长：最高寿命可达一二十年；（4）传动比稳定，这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一；（5）制

2、造及安装精度要求高，价格贵，不宜用于传动距离大时。§10-1概述2.分类按装置形式分：开式传动（农业机械、建筑机械）、半开式传动（简单防护罩，大齿轮部分浸入油池中）、闭式传动（汽车、机床等装入封闭的箱体内）。按齿轮类型分：直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、人字齿轮传动。齿轮传动的失效形式及设计准则§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则一、失效形式1.轮齿折断。（1）原因：①齿根处弯曲应力大；②齿根形状突变及加工刀痕引起应力集中；③轮齿的突加载荷；④严重磨损使齿变薄。（2）措施：①采用正变位齿轮，增大齿根强度；②使齿根过度平缓、消除刀痕；③增大轴及支承的刚性

3、，使轮齿受载均匀；④热处理使齿芯材料具有足够韧性；⑤采用喷丸、滚压等工艺对齿根表面强化处理。在加工标准齿轮的位置上，如果齿轮刀具靠近齿轮一段距离xm，则得到负变位齿轮；远离齿轮一段距离xm，则得到正变位齿轮。x就是变位系数，负变位时是负值，正变位时是正值；2.齿面磨损。（1）原因：齿面摩擦或落入磨料（砂粒、铁屑），使齿面逐渐磨损而失效，是开式齿轮传动的主要失效形式之一。（2）影响：磨损引起齿廓变形和齿厚减薄，产生振动、噪声和断裂。（3）措施：采用闭式传动、提高齿面硬度、降低粗糙度、注意润滑油清洁。3.齿面点蚀。（1）原因：循环接触应力、齿面摩擦力及润滑剂反复作用。与齿面

4、间相对滑动和润滑油粘度有关，靠近节线处齿面抗点蚀能力差。（2）措施：①提高材料硬度；②在啮合的轮齿间加注润滑油，油粘度越高效果越好；速度低时宜用高粘度润滑油，速度高时宜用低粘度润滑油。4.齿面胶合。（1）原因：齿面间未能有效润滑导致齿面金属接触、粘连、撕扯出现划痕。（2）影响：振动、噪声、失效。（3）措施：①采用正变位齿轮；②减小模数、降低齿高、减小滑动速度；③提高齿面硬度、降低粗糙度、采用抗胶合材料、润滑油中加入极压添加剂。节线：一对齿廓啮合过程中节点在齿轮上的轨迹节线是圆形的称为节圆。二、齿轮的设计准则保证齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度。（1）闭式：保证齿面接触

5、疲劳强度。对齿面硬度高、齿芯强度低、材质脆的齿轮，保证齿根弯曲疲劳强度。（2）开式或半开式：保证齿根弯曲疲劳强度。（3）功率较大：作散热能力计算。（4）轮圈、轮辐、轮毂：仅做结构设计，不做强度校核。5.塑性变形。（1）原因：轮齿上的载荷产生的应力超过材料的屈服极限。（2）影响：接触部位出现压痕，齿面材料发生塑性流动。（3）措施：①提高齿面硬度；②采用高粘度或加极压添加剂的润滑油；§10-3齿轮的材料及其选择原则一、基本要求：齿面足够硬度，齿芯足够强度和韧性，具有良好的机械加工和热处理工艺性、经济性。二、常用的齿轮材料1.钢：韧性好、耐冲击，可通过热处理或化学热处理改善其

6、力学性能，提高齿面硬度。包括锻钢和铸钢。2.铸铁：灰铸铁较脆，抗冲击、耐磨性差，抗胶合、抗点蚀能力好，用于工作平稳、速度低、功率小的场合；3.非金属材料：夹布塑料，适用于高速、轻载、精度不高且要求降低噪声的小齿轮。三、齿轮材料的选择原则（1）满足工作条件要求；（2）考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺（表面硬化方法：渗碳、氮化和淬火）；（3）正火碳钢-轻载，调质碳钢-中载，合金钢-高速、重载、冲击。（4）金属软齿面齿轮，齿面的硬度差应保持在30~50HBS或更多。齿轮传动的计算载荷§10-4齿轮传动的计算载荷用于齿轮强度计算的计算载荷：Fn-轮齿所受的名义法

7、向载荷；K-载荷系数，其值为：K＝KAKvKαKβ，KA为使用系数，Kv为动载系数，Kα为齿间载荷分配系数，Kβ为齿向载荷分布系数。1.使用系数KA：实际载荷受原动机和工作机的特性、质量比、联轴器类型及运行状态影响引入的系数。表10-2中值适用于减速传动，若增速乘以1.1，外部机械与齿轮装置间有挠性连接（如挠性联轴器）时可适当减小。2.动载系数Kv：制造及装配误差、受载后弹性变形引入的系数，使轮齿不能正确啮合，引起动载荷。对一般齿轮传动，查图10-8。v为齿轮的节线速度，C为齿轮传动精度系数。3.齿间载荷分配系数Ka：若在啮合区内有两对或