齿轮传动与涡轮蜗杆传动_课件

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1、第二篇第五章齿轮传动设计1第一节第一节基础知识基础知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

2、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

3、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第二节第二节常用材料和热处理常用材料和热处理一、对齿轮材料的基本要求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二、常用的齿轮材料1.钢——含碳量为0.1％～0.6％→常用→

4、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2.铸铁－用于开式、低速齿轮，强度差，易成型⑴灰口铸铁——HT200、HT300⑵球墨铸铁——QT500-73.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，

5、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。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。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

6、两齿轮材料相同时，采用不同的热处理四、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为保持精度持久耐磨材料②要求重量轻铝合金或非金属材料③减小噪声或防腐蚀非金属材料④传动大功率硬度和强度较高的材料⑤抗腐蚀和高耐磨合金钢⑥抗腐蚀性、防磁性和机械性能都好青铜或黄铜第三节齿轮传动受力分析第三节齿轮传动受力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

7、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。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）F沿啮合线n指向工作齿面；③F分解为圆周力（切向n力）F、径向力F、轴向tr力F。a一对直齿圆柱齿轮，若略去齿面间的摩擦力，轮齿节点处的法向力F可分解为两对互相垂直的分力：切于分度圆上n的圆周力F、F和沿半径方向的径向力F、F。t1t2r1r21、各力的大小2TF=1td1F=FtanαrtF2TF=t=1ncos

8、αdcosα1PT=9.55×10611n1式中：T主动齿轮传递的名义转矩(N.mm)；1d主动齿轮分度圆直径(mm)；1α分度圆压力角(°)；P主动齿轮传递的功率(kW)；1n主动齿轮的转速(r/min)。1圆周力F的大小可直接由齿轮所传递的转矩确定，因此在进行齿t轮受力分析时，总是将其它各力表示为F的函数。t2、各力的方向①圆周力F：主动轮圆周力的方向与回转方向相t反；从动轮圆周力的方向与回转方向相同。②径向