机械设计 第九版 齿轮传动（16节）课件.ppt

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1、第十章齿轮传动1.掌握齿轮传动的特点、应用场合、类型及精度选择。2.掌握选用齿轮材料的基本要求、常用热处理方法，合理地选用齿轮的配对材料。3.掌握齿轮传动受力分析方法，能够正确判断各力的方向。4.掌握齿面接触疲劳强度及齿根弯曲疲劳强度的基本理论及各参数的意义。5.掌握齿轮传动的设计步骤和方法，合理选择齿轮参数。6.理解计算载荷的意义，了解计算载荷中各参数的物理意义和影响因素。7.了解齿轮失效形式的特点及预防或减轻失效的措施，针对不同失效形式的设计计算准则。8.了解齿轮结构的设计方法、齿轮的润滑及效率。基本要求3.按工作条件分：闭式、开式齿轮传动一.齿轮传动的特点：1.效

2、率高；2.结构紧凑；3.工作可靠、寿命长；4.传动比稳定；5.应用范围广。6.制造安装精度要求高，因此成本高；7.不适于传动距离过大的场合。二.传动的类型：1.按轴线位置分：2.按速度大小分：高速（v＞15m/s）；中速（v=3～15m/s）；低速（v≤3m/s）。4.按齿面的软硬分：硬齿面（HBS>350或HRC>38）软齿面（HBS350或HRC38）§10-1概述§10-2齿轮传动的失效形式和设计准则一.失效形式：1.轮齿折断：过载折断（淬火钢和铸铁齿轮常见）；疲劳折断Fn材料及热处理增大模数增大齿根圆角半径消除刀痕；喷丸、滚压处理；增大轴及支承刚度。折断多

3、发生在齿根部位（另有局部折断）原因齿根弯曲应力大齿根应力集中避免措施2.齿面点蚀：形成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。避免措施：提高材料的硬度；加强润滑，提高油的粘度3.齿面胶合：热胶合、冷胶合避免措施：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。原因：高速重载；散热不良；滑动速度大；齿面粘连后撕脱4.齿面磨损：措施：加强润滑；采用闭式传动5.塑性变形：措施：提高材料的硬度，减小接触应力，改善润滑原因：重载，齿面软原因：相对滑动；齿面接触疲劳点蚀轮齿弯曲疲劳折断齿面接触疲劳强度条件轮齿弯曲疲劳强度条件失效

4、形式设计准则胶合、磨损、塑性变形等失效运用上述准则，并作相应考虑具体工作条件下，如何运用上述准则：闭式传动软齿面(硬度≤350HB)按齿面接触疲劳强度条件设计按轮齿弯曲疲劳强度条件校核硬齿面(硬度>350HB)按轮齿弯曲疲劳强度条件设计按齿面接触疲劳强度条件校核开式传动按轮齿弯曲疲劳强度条件设计工作条件设计准则二.设计准则：也可同时按接触和弯曲强度设计齿轮。对于开式（或半开式）齿轮传动，以保证齿根的疲弯曲疲劳强度为设计准则。为了延长开式（或半开式）齿轮传动的寿命，应将所求得的模数适当增大10%～15%。对于大功率（P75kW）的闭式齿轮传动，还应作热平衡计算。对于齿轮

5、的轮圈、轮辐、轮毂等部位的尺寸不进行强度计算，仅按经验作结构设计。§10-3齿轮材料及选择原则对齿轮材料的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧。一、常用材料：齿轮常用材料是各种牌号的中碳钢，中、低碳合金钢，铸钢和铸铁等。一般多采用锻造毛坯或轧制钢材，齿轮尺寸较大或结构复杂且生产批量大时，可采用铸钢或铸铁。表P191表10-1列出了常用齿轮材料牌号、热处理方法、硬度及力学特性。轮齿具有足够强度和韧性抵抗轮齿折断齿面具有较高的硬度抵抗齿面点蚀、胶合、磨损、塑性变形1.表面淬火用于中碳钢和中碳合金钢。表面淬火硬度可达5256HRC,由于齿面的硬度高,耐磨性好,而齿芯的韧性较高,用于

6、轻微冲击、要求结构紧凑、无须磨齿的场合。二、常用热处理方法：金属钢铸铁锻钢铸钢ZG310-570等调质钢45、40Cr、30CrMnSi、35SiMn等渗碳钢20Cr、20CrMnTi等氮化钢38CrAlA等HT250、HT200、QT500-5等非金属：夹布塑胶、尼龙常用于小功率、精度不高、噪声低的场合3.调质用于中碳钢和中碳合金钢。调质后齿面硬度一般为220260HBS。适用于无结构尺寸要求。4.正火（常化）正火用于消除内应力，亦适用于机械强度要求不高的齿轮。5.渗氮渗氮后齿面硬度可达60～62HRC，因氮化温度很低（-196℃），轮齿的变形小，适用于难于磨齿（如

7、内齿轮），又要求齿面硬度大的场合。2.渗碳淬火渗碳钢用于低碳钢和低碳合金钢，表面淬火硬度可达52-56HRC，齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性较高，用于冲击严重、要求结构紧凑的重要齿轮传动。通常渗碳淬火后要磨齿。上述5种热处理方法中，3、4两种方法得到的为软齿面齿轮（HB≤350），其余3种得到硬齿面齿轮（HB>350）。三.齿轮材料的选择原则：1.工作条件的要求：功率、可靠度、质量、环境2.工艺要求：毛坯选择；热处理方式3.硬度选择：*软齿面硬度350HBS；*软齿面齿轮HBS1-HBS230～50高速、重载体积紧凑较好的材料及