齿轮传动设计(很实用的)

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1、第3章齿轮传动设计§3-1概述§3-1齿轮传动概述优点：◆　传动效率高◆　工作可靠、寿命长◆　传动比准确◆　结构紧凑◆　功率和速度适用范围很广缺点：◆　制造成本高◆　精度低时振动和噪声较大◆　不宜用于轴间距离较大的传动§3-1齿轮传动概述学习本章的目的本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，也就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传动可靠的齿轮设计齿轮——设计确定齿轮的主要参数以及结构形式主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及齿宽b、中心距a、直径（分度圆、齿顶圆、齿根圆）、变位系数、力的大小—根据装置形式：开式齿轮闭式齿轮半开式齿

2、轮齿轮完全外露，润滑条件差，易磨损，用于低速简易设备的传动中齿轮完全封闭，润滑条件好有简单的防护罩—外形及轴线：齿轮类型：§3-1齿轮传动概述—根据齿面硬度(hardness)：硬度：金属抵抗其它更硬物体压入其表面的能力硬齿面齿面硬度≤350HBS或≤38HRC齿面硬度＞350HBS或＞38HRC软齿面硬度越高，耐磨性越好硬度检测方法：布氏硬度法（HBS）洛氏硬度法（HRC）§3-1齿轮传动概述1、轮齿折断(Toothbreakage)◆疲劳折断◆过载折断一、齿轮传动的失效形式§3-2齿轮传动的失效形式和设计准则§3-2齿轮传动的失效形式和设

3、计准则齿根受弯曲应力初始疲劳裂纹裂纹不断扩展轮齿折断短时过载或严重冲击静强度不够疲劳折断是闭式硬齿面的主要失效形式！全齿折断—齿宽较小的齿轮局部折断—斜齿轮或齿宽较大的直齿轮措施：增大模数（主要方法）、增大齿根过渡圆角半径、增加刚度（使载荷分布均匀）、采用合适的热处理（增加芯部的韧性）、提高齿面精度、正变位等2、疲劳点蚀(Fatiguepitting)产生机理：齿面受交变的接触应力产生初始疲劳裂纹润滑油进入裂纹并产生挤压表层金属剥落注意：◆凹坑先出现在节线附近的齿根表面上，再向其它部位扩展麻点状凹坑◆其形成与润滑油的存在密切相关◆常发生于闭式

4、软齿面(HBS≤350)传动中◆开式传动中一般不会出现点蚀现象（磨损较快）措施：提高齿面硬度和质量、增大直径（主要方法）等§3-2齿轮传动的失效形式和设计准则3、齿面胶合产生机理：高速重载齿面金属直接接触并粘接齿面相对滑动摩擦热使油膜破裂低速重载不易形成油膜现象：齿面上相对滑动方向形成伤痕措施：采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度较软齿面金属沿滑动方向被撕落热胶合表面膜被刺破而粘着冷胶合（配对齿轮采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属强）§3-2齿轮传动的失效形式和设计准则4、齿面磨损是开式传动的主要失效形式5、齿面塑性变形措施：提高齿面硬度

5、，采用油性好的润滑油措施：改善润滑和密封条件磨损后齿廓形状破坏，齿厚减薄机理：现象：主动轮在节线附近形成凹沟；从动轮则形成凸棱若齿面材料较软齿面金属会沿摩擦力的方向流动且载荷及摩擦力很大§3-2齿轮传动的失效形式和设计准则二、齿轮传动的设计准则(designcriteria)主要失效：疲劳点蚀1、闭式软齿面主要针对轮齿疲劳折断和齿面疲劳点蚀这两种失效形式齿轮工作时，要保证足够的齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度先按sH≤sHP算出齿轮主要尺寸，再校核sF≤sFP按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度主要失效：轮齿折断2、闭式硬齿面按弯曲疲劳强度

6、设计，校核接触疲劳强度先按sF≤sFP算出齿轮的主要尺寸，再校核sH≤sHP主要是：齿面磨损　其次是：轮齿折断3、开式齿轮按弯曲疲劳强度设计，不需校核接触疲劳强度把模数增大10%左右考虑磨损的影响§3-2齿轮传动的失效形式和设计准则§3-3齿轮材料、热处理及精度§3-3齿轮材料、热处理及精度一、对齿轮材料性能的要求齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧二、常用齿轮材料钢材韧性好，耐冲击，可通过热处理和化学处理来改善其机械性能，最适于用来制造齿轮金属材料45钢中碳合金钢铸钢低碳合金

7、钢最常用，经济、货源充足铸铁35SiMn、40MnB、40Cr等20Cr、20CrMnTi等ZG310-570、ZG340-640等HT350、QT600-3等非金属材料塑料、夹布胶木等锻钢如何选材？考虑工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等二、热处理(heattreatment)调质正火表面淬火渗碳淬火表面氮化软齿面硬齿面§3-3齿轮材料、热处理及精度用于中碳或中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMn等。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合能消除内应力、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

8、正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理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