機械設(shè)計課件第章齒輪傳動2

中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授作用：

不僅用來傳遞運動、而且還要傳遞動力。要求：

運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、足夠的承載能力。分類開式傳動

有簡單防護罩，大齒輪浸入油池，潤滑得到改善、適于非重要應用；裸露、灰塵、易磨損，適于低速傳動?！?0-1概述半開式傳動閉式傳動全封閉、潤滑良好、適于重要應用。按類型分按裝置型式分按使用情況分硬齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS）

直齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳錐齒輪傳動人字齒輪傳動動力齒輪傳動齒輪按齒面硬度分軟齒面齒輪（齒面硬度＞350HBS）

以動力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動。以運動準確為主，一般為輕載高精度傳動。2023/5/22中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授機械設(shè)計中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授齒輪傳動的特點：▲

傳動效率高η可達99％；在常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率為最高；▲

結(jié)構(gòu)緊湊;與帶傳動、鏈傳動相比，在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間一般較??；▲

工作可靠，壽命長；與各類傳動相比▲

傳動比穩(wěn)定;

無論是平均值還是瞬時值。這也是齒輪傳動獲得廣泛應用的原因之一；▲

制造及安裝精度要求高，價格較貴。與帶傳動、鏈傳動相比學習本章的目的

本章學習的根本目的是掌握齒輪傳動的設(shè)計方法，也就是要能夠根據(jù)齒輪工作條件的要求，能設(shè)計出傳動可靠的齒輪。設(shè)計齒輪——設(shè)計確定齒輪的主要參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式。主要參數(shù)有：模數(shù)m、齒數(shù)z、螺旋角β以及壓力角a、齒高系數(shù)h*a、徑向間隙系數(shù)c*。2023/5/22中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授機械設(shè)計中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計準則輪齒折斷潘存云教授研制一般發(fā)生在齒根處，嚴重過載突然斷裂、疲勞折斷。一、輪齒的失效形式失效形式潘存云教授研制2023/5/22中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授機械設(shè)計輪齒折斷一般發(fā)生在齒根處，疲勞折斷、嚴重過載突然斷裂、局部折斷。1）疲勞折斷產(chǎn)生原因：①齒根處彎曲應力較大；②齒根處過渡圓弧處有應力集中，當輪齒重復受載后，齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴展，致使輪齒疲勞折斷。防止措施：①增大齒根圓角半徑，x↑，齒面精度↑，以降低應力集中②采用熱處理提高材料的沖擊韌性；③從設(shè)計上，σF≤[σF]。潘存云教授研制2023/5/22機械設(shè)計2）過載折斷（或剪斷）產(chǎn)生原因：①突然過載或者強烈沖擊；②模數(shù)太小，齒根厚度太小，材料太脆。防止措施：①仔細操作；②適當增大模數(shù)；③采用熱處理提高材料的沖擊韌性。3）局部折斷在斜齒圓柱齒輪傳動中，輪齒工作面上的接觸線為一斜線，輪齒受載后，如有載荷集中時，就會發(fā)生局部折斷。若制造及安裝不良或軸的彎曲變形過大，輪齒局部受載過大時，即使是直齒圓柱齒輪，也會發(fā)生局部折斷。局部折斷2023/5/22機械設(shè)計中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制齒面接觸疲勞齒面接觸應力按脈動循環(huán)變化當超過疲勞極限時，表面產(chǎn)生微裂紋、高壓油擠壓使裂紋擴展、微粒剝落。點蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線處，齒面越硬，抗點蝕能力越強。軟齒面閉式齒輪傳動常因點蝕而失效。齒面點蝕§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計準則輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式2023/5/22中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授機械設(shè)計齒面點蝕在閉式齒輪傳動中，常發(fā)生點蝕。軟齒面閉式齒輪傳動常因點蝕而失效。開式齒輪傳動不易發(fā)生。點蝕：齒面材料在變化著的接觸應力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點狀損傷現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：①齒面接觸應力太大；②當出現(xiàn)裂紋時，油滲入裂紋產(chǎn)生楔裂作用。防止措施：①提高齒面硬度；②增大齒廓曲率半徑ρ（減小接觸應力）；③增大油的粘度（有利于油膜的形成，使兩齒面隔開，粘度高的油不易滲入裂紋）。潘存云教授研制潘存云教授研制齒面接觸疲勞2023/5/22機械設(shè)計中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制齒面點蝕齒面膠合高速重載傳動中，常因嚙合區(qū)溫度升高而引起潤滑失效，致使齒面金屬直接接觸而相互粘連。當齒面向?qū)瑒訒r，較軟的齒面沿滑動方向被撕下而形成溝紋。§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計準則輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式2023/5/22中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授機械設(shè)計齒面膠合膠合：相嚙合齒面的金屬，在一定壓力下直接接觸而相互粘連。當齒面相對滑動時，較軟的齒面沿滑動方向被撕下而形成溝紋。產(chǎn)生原因：溫度過高，引起油膜破裂熱膠合：高速重載，齒面間摩擦力，發(fā)熱量大；冷膠合：低速重載，速度過低，不易產(chǎn)生油膜。防止或改善措施：①對于低速重載，可提高油的粘度②對高速重載，可采用抗膠合能力強的油；③采用抗膠合能力強的材料及合理配對齒輪；④提高齒面硬度。潘存云教授研制2023/5/22機械設(shè)計中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制齒面膠合齒面磨損磨粒磨損跑合磨損跑合磨損、磨粒磨損。齒面點蝕§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計準則輪齒折斷失效形式一、輪齒的失效形式2023/5/22中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授機械設(shè)計齒面磨損磨料磨損和跑合磨損磨料磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。產(chǎn)生原因：砂粒、金屬微粒進入嚙合齒面，產(chǎn)生磨料磨損。防止或改善措施：①增大齒面硬度；②采用閉式傳動或加防護罩；③改善潤滑條件。潘存云教授研制2023/5/22機械設(shè)計中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授潘存云教授研制從動齒主動齒從動齒主動齒從動齒主動齒從動齒主動齒潘存云教授研制齒面膠合齒面磨損齒面點蝕§10-2輪齒的失效形式及設(shè)計準則輪齒折斷失效形式齒面塑性變形一、輪齒的失效形式潘存云教授研制表面凸出表面凹陷2023/5/22中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授機械設(shè)計塑性變形塑性變形：齒面材料因屈服產(chǎn)生塑性流動而形成齒面塑性變形。產(chǎn)生原因：①齒面太軟；②載荷太大。防止措施：①提高齒面硬度；②提高油的粘度。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制表面凸出表面凹陷2023/5/22機械設(shè)計小結(jié)：一對實際嚙合齒輪不可能同時產(chǎn)生以上5種失效形式，在具體工作條件下，主要以以上5種失效形式的一種或兩種。主要失效形式：開式傳動：齒面磨損、輪齒折斷；閉式傳動：軟齒面（HBS≤350）鋼齒，點蝕；硬齒面鋼齒或鑄鐵，輪齒折斷。高速重載：膠合重載軟齒：塑性變形2023/5/22中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授機械設(shè)計中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授二、齒輪的設(shè)計準則▲保證足夠的齒根彎曲疲勞強度，以免發(fā)生齒根折斷▲保證足夠的齒面接觸疲勞強度，以免發(fā)生齒面點蝕由工程實踐得知：▲閉式軟齒面齒輪傳動，以保證齒面接觸疲勞強度為主▲對高速重載齒輪傳動，除以上兩設(shè)計準則外，還應按齒面抗膠合能力的準則進行設(shè)計▲閉式硬齒面或開式齒輪傳動，以保證齒根彎曲疲勞強度為主2023/5/22中國地質(zhì)大學專用作者：潘存云教授機械設(shè)計1、設(shè)目計準燈則防止誘點蝕：接拆觸疲貞勞強腰度準嗚則，σH≤[σH]；防止敲折斷：齒接根彎菊曲疲灰勞強蒙度準敵則，σF≤[σF]。2、計圓算特傅點（1）閉捧式軟堂齒面銀鋼齒琴：以暮接觸異疲勞染強度途準則谷為主辜；（2）閉民式硬山齒面愧鋼齒反或鑄版鐵：匹以彎街曲疲志勞強眼度準近則為主；（3）開噴式傳沿動：揚以彎嶄曲疲謝勞強帥度準培則為稅主，析考慮欣磨損的影間響適棟當增就大模禿數(shù)。田（10～15盞%）3、計銜算理豆論彎曲彎疲勞南強度演：懸臂秀梁理主論接觸伏疲勞芝強度凳：He致rt近z（赫希芝）節(jié)理論20算23看/5移/1棟8中國毀地質(zhì)殃大學游專用甚作者綠：自潘存膏云教逮授機械伶設(shè)計中國啊地質(zhì)惱大學野專用爆作者竟：耐潘存決云教券授一、取對齒什輪材乓料性她能的監(jiān)要求齒輪蠅的齒鉛體應鏈有較蝕高的饒抗折玩斷能距力，添齒面獄應有垂較強壩的抗任點蝕固、抗買磨損漢和較注高的孤抗膠云合能戲力，密即要株求：呀齒面目硬、然芯部吹韌?！?0嘴-3齒輪煤材料舍及選青用準概則常用齒輪因材料鍛鋼鑄鋼鑄鐵常作飽為低倘速、蕉輕載詳、不梅太重嫌要的噸場合莫的齒厭輪材逃料；適用橫于高姿速、會輕載隙、且搬要求倦降低勿噪聲靠的場肥合。非金儀屬材掛料二、毛常用劇齒輪去材料鋼材揭的韌釘性好盛，耐否沖擊描，通摘過熱蹤蝶處理閥和化敗學處忘理可字改善晴材料抵的機況械性聲能，舟最適冊于用倘來制捎造齒察輪。耐磨扁性及暢強度鼻較好嫩，常日用于富大尺漲寸齒背輪。含碳禁量為0.爛15%~0璃.6捉%的碳題素鋼銜或合朵金。橫一般吵用齒錯輪用臣碳素搏鋼，努重要慎齒輪貿(mào)用合稱金鋼恥。20迫23永/5環(huán)/1敘8中國點地質(zhì)卷大學察專用顏作者爬：歉潘存拜云教職授機械遍設(shè)計常用量材料（1）鋼呢：45、40著Cr、40松Cr香Ni、ZG刊31蓮0─宅57多0、ZG夠34憲0—64陸0等。（2）鑄助鐵：HT堅25促0、HT退30霞0、HT舒35景0、QT段50撤0—5、QT丘60慚0—2、ZG所31住0-員57崇0（3）非躲金屬窗材料督：例恰如夾誦布塑罰膠、賤尼龍讀等。20俘23榴/5岡/1晃8中國諷地質(zhì)拴大學價專用惜作者另：誦潘存圈云教孩授機械鵝設(shè)計中國闖地質(zhì)慮大學商專用染作者境：憲潘存滾云教姜授潘存繪云教讓授研健制表10-1常用齒輪材料及其機械性能材料牌號熱處理方法強度極限屈服極限硬度HBSσB

/MPaσS

/MPa齒芯部齒面HT250250170~241HT300300187~255HT350350197~269QT500-5500147~241QT600-2600229~302ZG310-570常化

580320156~217ZG340-640650350169~22945580290162~21745

217~25540~50HRC

40Cr

241~28648~55HRC

調(diào)質(zhì)后表面淬火20曲23僅/5懶/1富8中國袍地質(zhì)桐大學眨專用嘉作者砍：棚潘存旺云教珍授機械腐設(shè)計中國低地質(zhì)桐大學酬專用挎作者膨：戰(zhàn)潘存槐云教喪授潘存創(chuàng)云教鬧授研恰制續(xù)表10-1常用齒輪材料及其機械性能材料牌號熱處理方法強度極限屈服極限硬度HBSσB

/MPaσS

/MPa齒芯部齒面ZG340~640700380241~26945650360217~25530CrMnSi1100900310~36035SiMn750450217~26938SiMnMo700550217~26940Cr700500241~28620Cr65040030020CrMnTi110085030012Cr2Ni4110085032035CrAlA950750255~321>85HV滲碳后淬火調(diào)質(zhì)20Cr2Ni41200110035038CrMnAlA1000850255~321>85HV夾布膠木

10025~35調(diào)質(zhì)后氮化(氮化層δ>0.3~0.5)20達23復/5躍/1態(tài)8中國蛙地質(zhì)與大學亭專用哀作者構(gòu)：夸潘存鍋云教甘授機械歲設(shè)計中國想地質(zhì)泉大學塔專用鉤作者閱：懷潘存毯云教紐奉授熱處蛾理方島法表面進淬火滲碳樓淬火調(diào)質(zhì)正火滲氮一般踩用于寬中碳喘鋼和勾中碳魂合金除鋼，擋如45、40劉Cr等。盞表面飽淬火維后輪煮齒變礦形小堆，可念不磨滾齒，透硬度蝕可達52圓~5權(quán)6H鞠RC，面鐘硬芯導軟，麗能承贊受一管定沖投擊載鬧荷。1.表面怪淬火——高頻師淬火表、火騎焰淬廈火三、榮齒輪懇材料喇的熱炭處理榨和化播學處際理2.滲碳吉淬火滲碳牧鋼為咸含碳辯量0.僻15%~0或.2軌5%的低碑碳鋼游和低簡碳合擇金鋼制，如20、20充Cr等。納齒面第硬度碰達56滅~6六2H委RC，齒農(nóng)面接撿觸強須度高炕，耐特磨性污好，津齒芯惱韌性燙高。襪常用扶于受褲沖擊皇載荷挨的重存要傳澡動。渴通常擴滲碳產(chǎn)淬火版后要稈磨齒稅。20落23斷/5爬/1弄8中國輕地質(zhì)陸大學文專用慨作者鼻：別潘存鐘云教頁授機械鎖設(shè)計中國學地質(zhì)血大學巾專用熟作者言：皺潘存第云教蒼授調(diào)質(zhì)絮一般純用于葉中碳品鋼和墻中碳禿合金現(xiàn)鋼，等如45、40順Cr、35臘Si鄭Mn等。瘋調(diào)質(zhì)西處理柜后齒四面硬盾度為孟：22遠0~問26逐0H籠BS。因遞為硬做度不眉高，疾故可膨在熱惹處理革后精曲切齒閑形，到且在宰使用掉中易往于跑暢合。3.調(diào)質(zhì)4.正火正火滴能消慮除內(nèi)阻應力半、細久化晶讀粒、型改善搬力學臘性能爭和切紋削性途能。年機械釘強度揉要求碧不高浙的齒座輪可現(xiàn)用中具碳鋼怒正火塘處理朱。大法直徑偉的齒蝦輪可偽用鑄客鋼正羨火處過理。滲氮臥是一務種化菜學處嫁理。菊滲氮健后齒噴面硬箏度可京達60么~6陽2H