《機械設計基礎》課件-第9章 齒輪傳動

機械設計基礎BasicsofMechanicalDesign明德礪志求知篤行明德礪志求知篤行第9章齒輪傳動9-1齒輪傳動的特點和分類9-2齒廓嚙合的基本定律9-3漸開線齒廓重點:齒輪傳動的特點、分類難點:漸開線的形成和基本性質明德礪志求知篤行提問：日常學習生活中哪里用到了齒輪傳動呢？鐘表、機床、汽車、減速器等明德礪志求知篤行明德礪志求知篤行9-1齒輪傳動的特點和分類提問：齒輪傳動有何特點？（優(yōu)點和缺點）明德礪志求知篤行9-1齒輪傳動的特點和分類一、齒輪傳動的特點齒輪傳動的特點1.效率高；2.傳動比穩(wěn)定；3.工作可靠，壽命長；4.適用的速度和功率范圍廣；5.可實現(xiàn)任意軸之間的傳動；6.制造成本高；7.精度低時噪聲大；8.不宜于遠距離傳動。明德礪志求知篤行9-1齒輪傳動的特點和分類二、齒輪傳動的分類分類1.按軸線的相對位置：平行軸齒輪傳動、相交軸齒輪傳動、交錯軸齒輪傳動。2.按齒線形狀：直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、人字齒輪傳動。3.按嚙合位置：外嚙合、內嚙合；4.按齒廓曲線形狀：漸開線、擺線、圓弧齒輪；5.按是否封閉：開式、閉式傳動。明德礪志求知篤行9-1齒輪傳動的特點和分類外嚙合直齒內嚙合直齒齒輪齒條外嚙合斜齒外嚙合人字齒蝸桿傳動交錯軸斜齒輪直齒錐齒輪斜齒錐齒輪曲齒錐齒輪直齒圓柱齒輪機構1）外嚙合齒輪傳動2）內嚙合齒輪傳動3）齒輪齒條嚙合

平面齒輪機構1.直齒圓柱

齒輪傳動3.人字齒輪傳動2.斜齒圓柱齒輪傳動

空間齒輪機構傳遞兩相交.交錯軸之間的運動。1.錐齒輪傳動：傳遞任意兩相交軸間運動。

輪齒分布形式有：1）直齒2）斜齒3）曲齒2.交錯軸斜齒輪傳動

(螺旋齒輪傳動)：傳遞空間任意交錯兩軸間的運動。3.蝸輪蝸桿傳動：傳遞空間交錯兩軸間的運動。明德礪志求知篤行第9章齒輪傳動9-1齒輪傳動的特點和分類9-2齒廓嚙合的基本定律9-3漸開線齒廓重點:齒輪傳動的特點、分類難點:漸開線的形成和基本性質明德礪志求知篤行9-2齒廓嚙合的基本定律基本要求必要的工作平穩(wěn)性；i=

1/2足夠的強度。平穩(wěn)性要求瞬時傳動比(角速度之比)恒定。

齒廓嚙合基本定律就是研究當齒廓形狀符合什么條件時，才能滿足這一基本要求。明德礪志求知篤行9-2齒廓嚙合的基本定律一、齒廓嚙合的基本定律如右圖所示：齒廓E1和E2在K點嚙合過K點作兩齒廓的公法線n-n，它與連心線O1O2的交點C稱為節(jié)點。以點O1為圓心、r1′=O1C為半徑的圓和以點O2為圓心、r2′=O2C為半徑的圓稱為節(jié)圓。明德礪志求知篤行9-2齒廓嚙合的基本定律1、

一對傳動齒輪的瞬時角速度與其連心線O1O2被齒廓接觸點公法線所分割的兩線段長度成反比。上式表明：齒廓嚙合基本定律2、顯然要使兩齒輪瞬時角速度比恒定不變，必須使C點為連心線上的固定點?；蛘哒f要使齒輪傳動得到定傳動比，不論齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的齒廓公法線都必須與連心線交于一定點。明德礪志求知篤行9-2齒廓嚙合的基本定律主動齒輪1的齒廓與從動齒輪2的齒廓在K點嚙合，要保證兩齒輪齒廓高副接觸，它們在點的速度沿公法線方向的分量應相等。即由于，那么

故兩輪的瞬時傳動比為：

明德礪志求知篤行9-2齒廓嚙合的基本定律

為了使兩齒輪的傳動比為一常數，齒廓的形狀必須能實現(xiàn)不論齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的兩齒廓的公法線必須與連心線交于一定點C。齒廓嚙合基本定律2.節(jié)圓：過節(jié)點所作的兩相切的圓。1.

節(jié)點：公法線n—n與連心線O1O2的交點C。3.共軛齒廓：凡能滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒輪的齒廓。明德礪志求知篤行9-3漸開線齒廓一、漸開線的形成一直線在一個圓周上做純滾動時，直線上任意一點K的軌跡稱為該圓漸開線。明德礪志求知篤行9-3漸開線齒廓漸開線發(fā)生線基圓F向徑rK壓力角aKaKqKK基圓半徑rbvKrKrb展角AN明德礪志求知篤行9-3漸開線齒廓AKNOrb二、漸開線的特性1、NK=AN發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的圓弧長度。明德礪志求知篤行9-3漸開線齒廓當基圓半徑趨于無窮大時，漸開線成為斜直線。它就是漸開線齒條的齒廓。3、漸開線的形狀取決于基圓的大小。C1A1N1C2A2O2rb2N2O38N38A38C3O1rb1K明德礪志求知篤行9-3漸開線齒廓推論同一基圓上漸開線形狀相同同一基圓所生成的同向漸開線為法向等距曲線兩反向漸開線公法線處處相等（等于兩漸開線間的基圓弧長）OC2AC1NA1N1A2N2N1N2K1K2同一基圓上任意兩條漸開線的公法線處處相等明德礪志求知篤行9-3漸開線齒廓4、基圓以內無漸開線?；￠L等于發(fā)生線，基圓切線是法線，曲線形狀隨基圓，基圓內無漸開線。明德礪志求知篤行9-3漸開線齒廓AKNOrK5、漸開線上點Ｋ的壓力角在不考慮摩擦力、重力和慣性力的條件下，一對齒廓相互嚙合時，齒輪上接觸點Ｋ所受到的法線與受力點速度方向之間所夾的銳角，稱為齒輪齒廓在該點的壓力角。

漸開線齒廓各點具有不同的壓力角。離基圓中心Ｏ愈遠，壓力角愈大?；鶊A上的壓力角為零。rbVkPkcosαK=ON/OK=rb/rK明德礪志求知篤行9-3漸開線齒廓三、漸開線方程式及漸開線函數以O為中心，以OK0為極軸的漸開線上K點的極坐標方程：工程上用inv

K

表示

K

并稱其為漸開線函數明德礪志求知篤行小結1、了解齒輪的分類和特點；2、齒輪嚙合定律是什么；3、漸開線是如何形成的，有何特點；4、漸開線方程是什么。明德礪志求知篤行第9章齒輪傳動9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動重點:齒輪各部分的名稱和基本參數、幾何尺寸的計算難點:齒輪副的正確嚙合條件、連續(xù)傳動的條件9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸提問：齒輪的尺寸由哪些參數決定？一、齒輪各部分名稱及符號9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸1、齒數z2、齒頂圓（da、ra）2、齒根圓（df、rf）3、齒厚(sk)4、齒槽寬(ek)pk=sk+ek5、齒距(pk)

6、分度圓(d、r)：具有標準模數和標準壓力角的圓（決定因素：dπ=pz）。7、齒頂高ha8、齒根高hf

9、全齒高hh=ha+hf一、齒輪各部分名稱及符號9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸二、基本參數9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸②模數——m①齒數——z，分度圓周長：πd=zp人為規(guī)定：m=p/π只能取某些簡單值，稱為模數m。

0.350.70.91.752.252.75(3.25)3.5(3.75)第二系列4.55.5(6.5)79(11)14182228(30)3645

0.10.120.150.20.250.50.40.50.60.8第一系列

11.251.522.5345681012162025324050

為了便于制造、檢驗和互換使用，國標GB1357-87規(guī)定了標準模數系列。二、基本參數9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸模數的單位：mm，它是決定齒輪尺寸的一個基本參數。齒數相同的齒輪，模數大，尺寸也大。m=4z=16m=2z=16m=1z=16二、基本參數9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸③分度圓壓力角同一齒廓不同半徑處的壓力角不同分度圓：齒頂圓：基圓：rbOAriKBB1K1r1

i

i

1

1輪齒上，基圓壓力角等于零齒頂圓上壓力角最大分度圓上壓力角為標準值，我國采用20°為標準值二、基本參數9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸④齒頂高系數⑤頂隙系數：為了以模數m表示齒輪的幾何尺寸，規(guī)定齒頂高和齒根高分別為：這兩個參數也已經標準化，其值分別為：正常齒短齒以上5個參數為齒輪的基本參數。二、基本參數9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸二、基本參數9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸例題：一對標準漸開線齒輪Z1=20，Z2=60,m=4mm，試求兩齒輪的齒距P1、P2，基圓齒距Pb1、Pb2，基圓半徑da1、da2，齒根圓直徑df1、df2.（書P140）9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸練習：某采煤機截割部齒輪傳動箱中有一對漸開線標準正常齒制直齒圓柱齒輪傳動，已知m=7，z1=21，z2=37，試計算分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、齒厚和標準中心距。解：d1=z1m=21×7=147mmd2=z2m=37×7=259mmda1=(z1+2)m=(21+2)×7=161mmda2=(z2+2)m=(37+2)×7=273mmdf1=(z1-2.5)m=(21-2.5)×7=129.5mmdf2=(z2-2.5)m=(37-2.5)×7=241.5mmdb1=d1cosα=147×cos20°=138.13mmdb2=d2cosα=147×cos20°=243.38mms1=s2=πm/2=π×7/2=10.99mma=m（z1+z2）/2=7×（21+37）/2=203mm

明德礪志求知篤行第9章齒輪傳動9-4漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數與幾何尺寸9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動重點:齒輪各部分的名稱和基本參數、幾何尺寸的計算難點:齒輪副的正確嚙合條件、連續(xù)傳動的條件明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動一、正確嚙合條件一對漸開線齒廓能滿足嚙合基本定律就能保證定傳動比傳動，但這并不意味著任意的兩個漸開線齒輪都能正確地嚙合傳動。根據漸開線性質，兩輪齒法向齒距應分別等于兩輪齒基圓齒距。明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動左圖所示為一對漸開線齒輪嚙合的情況。設前一對齒輪在K點接觸，后一對齒輪在K'點接觸。為使前后兩輪齒能同時在嚙合線上接觸，必須使法向齒距K1K'1

＝K2K'2明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動由于模數、壓力角均已標準化，事實上很難拼湊滿足上述關系，所以要滿足上式，必須使：m1cosa1=m2cosa2正確嚙合條件：明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動二、一對齒輪的嚙合過程嚙合線N1N2理論嚙合線段：N1N2(嚙合極限點)開始嚙合時，主動輪的齒根與從動輪的齒頂接觸，逐漸下移主動輪：齒根

齒頂從動輪：齒頂

齒根脫離嚙合時，主動輪齒頂與從動輪的齒根接觸起始嚙合點：從動輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點B2終止嚙合點：主動輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點B1實際嚙合線段：B1B2齒頂圓加大，B2、B1趨近于N1、N2齒廓實際工作段rb2O2

1

2N2O1rb1PN1ra1ra2B1B2明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動三、重合度1、漸開線齒廓傳動平穩(wěn)性嚙合線：嚙合點的軌跡N1N2嚙合點的公法線：N1N2二基圓內公切線：

N1N2接觸點正壓力方向：N1N2基圓的內公切線N1N2為(理論)嚙合線嚙合點均在嚙合線N1N2上rb2O2

1

2N2O1rb1PN1KK’四線合一明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動N2N1B1B2(a)

1B1B2<Pn

1(b)N1B2B1N2B1B2=PnN2B1B2(c)N1

1B1B2>Pn2、齒輪傳動的連續(xù)性條件

一對齒輪嚙合傳動時，前一對輪齒即將分離以前，后一對輪齒必須進入嚙合。明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動3、重合度定義一工程要求：齒輪有可能在嚙合線上兩點同時接觸幾何條件：B1B2≥

pb

重合度：O1O2

1

2pbN2N1B2B1K

a2’ra2

a1ra1’rb1rb2O1O2N2N1B1B2P連續(xù)傳動條件:

≥1明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動重合度的意義重合度不僅是齒輪傳動的連續(xù)性條件，而且是衡量齒輪承載能力和傳動平穩(wěn)性的重要指標。在一般機械制造中常使e≥1.1～1.4。對于標準齒輪傳動，一般都能滿足這一條件。重合度愈大，表示兩對齒同時嚙合的時間愈長，同時參與嚙合的輪齒對數愈多，傳動愈平穩(wěn)，每對輪齒所承受的載荷小，總體承載能力愈大。明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動比較節(jié)圓(嚙合參數)分度圓(幾何參數)嚙合角(嚙合參數)壓力角(幾何參數)節(jié)點：嚙合接觸點的公法線與連心線的交點節(jié)圓：過節(jié)點的圓嚙合線：齒廓接觸點的軌跡嚙合角：節(jié)圓的公切線與嚙合線N1N2之間的夾角(銳角)分度圓：齒輪上模數和壓力角均為標準值的圓壓力角：齒輪齒廓上的法線與速度方向之間的夾角(銳角)

1ra1r1rf1rb1O1N1N2

2ra2r2rf2rb2O2’=NrarrfrbO2

明德礪志求知篤行9-6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動分度圓與節(jié)圓的區(qū)別分度圓節(jié)圓1.定義模數和壓力角為標準值的一個特定圓，為計算方便所取的基準圓傳動過程中作純滾動的圓，節(jié)點相對齒輪的運動軌跡2.性質一個齒輪有一個分度圓一對齒輪嚙合時才有3.大小d=mz，固定不變隨中心距變化而變化4.位置標準安裝時兩分度圓相切，非標準安裝時相交或分離兩節(jié)圓始終相切5.壓力角標準值α=20°隨節(jié)圓直徑變化而變化明德礪志求知篤行小結1、了解齒輪的基本參數及計算公式；2、齒輪嚙合傳動的基本定律和過程；3、齒輪連續(xù)傳動的條件是什么。明德礪志求知篤行第9章齒輪傳動§9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象§9.8變位齒輪傳動簡介重點:齒輪的加工方法、根切現(xiàn)象、變位齒輪難點:根切現(xiàn)象、避免根切的最少齒數9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象一、漸開線齒廓的加工原理齒輪加工方法鑄造法熱軋法沖壓法粉末冶金法模鍛法切削加工仿形法范成法(展成法、共軛法、包絡法)銑削拉削盤銑刀指狀銑刀剃齒磨齒滾齒插齒9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象粉末冶金齒輪，在整個粉末冶金零件中難以單獨統(tǒng)計，但無論是按重量還是按零件數量，粉末冶金齒輪在各種機械、汽車、摩托車中所占的比例都遠遠大于其他領域中的粉末冶金零件9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象輪齒加工的2種常用方法：仿形法——刀具切削刃的形狀，在其軸向剖面內與被切齒輪齒槽的形狀相同。范成法——利用齒輪嚙合原理加工齒廓。9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象一、仿形法盤狀銑刀切制齒輪時：銑刀轉動；同時齒輪毛坯沿齒輪軸線的方向移動；切出一個齒槽后，由分度機構將輪坯轉過360o/z再切制第二個齒槽，直至整個齒輪加工結束。刀具切削刃的形狀，在其軸向剖面內與被切齒輪齒槽的形狀相同。常用的有盤狀銑刀和指狀銑刀。盤狀銑刀能否加工人字形齒輪？9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象一、仿形法用仿形法加工齒輪有何優(yōu)缺點？指狀銑刀加工齒輪與用盤狀銑刀時相似。指狀銑刀常用于加工大模數(如m>10mm)的齒輪，并可以切制人字齒輪。9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象一、仿形法仿形法的優(yōu)點：加工方法簡單，不需要專門的齒輪加工設備。缺點：由于銑制相同模數不同齒數的齒輪是用一組有限數目的齒輪銑刀來完成的，所選銑刀不可能與要求齒形準確吻合，加工出的齒形不夠準確，輪齒的分度有誤差，制造精度較低；由于切削是斷續(xù)的，生產效率低。仿形法常用于單件、修配或少量生產及齒輪精度要求不高的齒輪加工圓盤銑刀加工齒數的范圍刀號12345678加工齒數范圍12~1314~1617～2021～2526～3435～5455～134135以上9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象二、范成法利用一對齒輪嚙合原理來加工齒廓；其中一個齒輪（或齒條）作為刀具，另一個齒輪則為被切齒輪毛坯；刀具相對于被切齒輪毛坯固聯(lián)的坐標系上切出被加工齒輪的齒廓。9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象二、范成法2種范成法：插齒和滾齒9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象二、范成法2種范成法：插齒和滾齒9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象滾齒能加工內齒輪嗎？9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象三、根切

用范成法加工齒輪時，若刀具的齒頂線（或齒頂圓）超過理論嚙合線極限點N時，被加工齒輪齒根附近的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切（如圖所示）。9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象三、根切分度圓基圓齒輪根切會有什么后果？①削弱輪齒的抗彎強度；②使重合度ε下降。9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象圖9-27根切的產生9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象rrbpNB1OB2節(jié)線Ⅱ齒條刀刃齒頂線產生根切的原因當刀具齒頂線與嚙合線的交點超過嚙合極限點N，刀具由位置Ⅱ繼續(xù)移動時，便將根部已切制出的漸開線齒廓再切去一部分。能否看出如何避免根切？1.齒條刀遠離齒坯中心2.加大齒輪基圓半徑增加齒數3.改變刀具齒頂高：非標齒輪9.7漸開線齒輪的切齒原理及根切現(xiàn)象標準外齒輪的最少齒數

實際應用中，為了使齒輪傳動結構緊湊，允許又少量根切，可取Zmin=149.8變位齒輪傳動簡介一、變位齒輪的概念漸開線標準齒輪的局限性1、齒數z必須大于或等于zmin，否則將發(fā)生根切。2、不能適應中心距a’不等于標準中心距的場合3、一對標準齒輪傳動時，小齒輪的齒根厚度小而嚙合次數又較多，故小齒輪的強度較低，齒根部分磨損也較嚴重9.8變位齒輪傳動簡介改變刀具與齒坯相對位置后切制出來的齒輪稱為變位齒輪刀具移動的距離xm稱為變位量，x稱為變位系數。刀具遠離輪心的變位稱為正變位，此時x>0；刀具移近輪心的變位稱為負變位，此時x<0。標準齒輪就是變位系數x=0的齒輪。9.8變位齒輪傳動簡介標準齒輪分度圓基圓正變位負變位判斷正變位和負變位齒輪？

若用同一把齒條刀切出齒數相同的標準齒輪、正變位齒輪及負變位齒輪的輪齒，它們的齒廓是相同基圓上的漸開線(齒形一樣)，只是取漸開線的不同部位作為齒廓。明德礪志求知篤行小結1、常見齒輪加工的方法有哪些？2、仿形法和展成法加工有何特點？3、跟切產生的原因？避免產生根切的最小齒數是多少？4、什么是變位齒輪？有何特點？明德礪志求知篤行第9章齒輪傳動§9.9齒輪傳動的失效形式和設計準則§9.10齒輪常用材料及熱處理重點:齒輪失效形式和原因、常用材料和熱處理難點:齒輪失效形式、齒輪的熱處理工藝9.9齒輪傳動的失效形式和設計準則一、失效形式什么叫失效？齒輪傳動過程中，若齒輪發(fā)生折斷、齒面損壞等現(xiàn)象，則齒輪失去了正常的工作能力，稱為失效。9.9齒輪傳動的失效形式和設計準則一、失效形式常見的失效形式有：

（1）輪齒折斷（2）齒面磨損（3）齒面點蝕（4）齒面膠合（5）塑性變形9.9齒輪傳動的失效形式和設計準則一、失效形式

影響失效形式的主要因素：（1）齒輪傳動的裝置型式開式、半開式、閉式9.9齒輪傳動的失效形式和設計準則一、失效形式

影響失效形式的主要因素：（2）使用情況速度：低速、高速；載荷：輕載、重載。（3）齒輪材料的性能及熱處理工藝輪齒：較脆、較韌；齒面：較硬、較軟。

由于上述條件的不同，齒輪傳動也就出現(xiàn)了不同的失效形式。

一、失效形式

1、輪齒折斷（1）齒根彎曲疲勞折斷；（2）過載折斷；（3）局部折斷。提高輪齒的抗折斷能力，可采取下列措施：

●

增大齒根過渡圓角半徑，減少應力集中；

●

增大軸及支承的剛度，使受載均勻；

●

采用合適的熱處理方法，使齒芯具有足夠的韌性；

●

采用噴丸、液壓等工藝對齒根表面進行強化處理。一、失效形式

2、齒面點蝕在潤滑良好的閉式齒輪傳動中，常見的齒面失效形式多為點蝕。開式齒輪傳動，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點蝕。增強輪齒抗點蝕能力的措施：●在嚙合輪齒間加注潤滑油可以減小摩擦，減緩點蝕；●在合理限度內，提高潤滑油粘度，也可減緩點蝕的出現(xiàn)。一、失效形式2、齒面點蝕一對齒輪嚙合時，點蝕最先出現(xiàn)在哪個位置？一、失效形式

3、齒面磨損齒面磨損可能出現(xiàn)的形式有多種，但主要是當嚙合齒面間落入磨料性物質時，齒面即被逐漸磨損而致報廢。這是開式齒輪傳動的主要失效形式之一。改善潤滑、密封條件，在潤滑油中加入減摩添加劑，保持潤滑油的清潔，提高齒面硬度等，均能提高齒面的抗磨料磨損。一、失效形式

3、齒面磨損齒輪磨損嚴重后會出現(xiàn)什么后果？一、失效形式4、齒面膠合高速重載：壓力大，瞬時溫升，潤滑差，溫度過高時，兩齒面就會發(fā)生粘連，又滑動將相粘結的部位即被撒破，稱為膠合。低速重載：油膜遭到破壞也會產生膠合。此時稱為冷膠合。減小模數、降低齒高、采用角度變位齒輪以減小滑動系數，提高齒面硬度，采用抗膠合能力強的潤滑油（極壓油）等，均可減緩或防止齒面膠合。一、失效形式5、塑性變形在齒輪傳動中，當有過大的應力作用時，輪齒材料可能產生塑性變形。適當提高齒面硬度，采用粘度較大的潤滑油，可以減輕或防止齒面塑性流動一、失效形式

5、塑形變形硬齒輪和軟齒輪嚙合的時候，哪個齒輪會先出現(xiàn)塑形變形？二、設計準則

對于不同的工作情況及失效形式，確立相應的設計準則（1）目前設計一般使用的齒輪傳動時，通常只按保證齒根彎曲疲勞強度及保證齒面接觸疲勞強度兩準則進行計算。（2）對于高速大功率的齒輪傳動，還要按保證齒面抗膠合能力的準則進行計算。二、設計準則

1、閉式齒輪傳動在閉式齒輪傳動中，通常以保證齒面接觸疲勞強度為主。對于齒面硬度很高，齒芯強度又低的齒輪或材質較脆的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強度為主。對于功率較大的齒輪傳動:例如輸入功率超過75kW的閉式齒輪傳動，發(fā)熱量大，易于導致潤滑不良及輪齒膠合損傷等，為了控制溫升，還應作散熱能力計算。二、設計準則

2、開式（半開式）齒輪傳動：按理應按保證齒面抗磨損和齒根抗折斷能力兩準則進行計算，由于抗磨損能力的計算方法迄今尚不夠完善，所以對于開式（半開式）齒輪傳動，目前僅以保證齒根彎曲疲勞強度作為設計準則。為了延長開式（半開式）齒輪傳動的壽命，可視具體需要而將所求得的模數適當增大。二、設計準則

提高輪齒抗失效能力的一般措施●減小齒面粗糙度值；●適當選配主、從動齒輪的材料及硬度；●進行適當的磨合（跑合）；●選用合適的潤滑劑及潤滑方法。明德礪志求知篤行第9章齒輪傳動§9.9齒輪傳動的失效形式和設計準則§9.10齒輪常用材料及熱處理重點:齒輪失效形式和原因、常用材料和熱處理難點:齒輪失效形式、齒輪的熱處理工藝9.10齒輪常用材料及熱處理一、齒輪材料要求1.齒面應有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點蝕、膠合以及塑性變形等；2.齒芯應有足夠的強度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷：3.應有良好的加工工藝性能及熱處理性能．使之便于加工且便于提高其力學性能。9.10齒輪常用材料及熱處理二、常見材料和熱處理常用的齒輪材料有鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。在某些情況下也選用工程塑料等非金屬材料9.10齒輪常用材料及熱處理二、常見材料和熱處理常用的齒輪材料有鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。在某些情況下也選用工程塑料等非金屬材料二、常見材料和熱處理1．鍛鋼

鍛鋼經鍛造后，改善了內部纖維組織，提高了強度，韌性好，并通過熱處理可改善其他機械性能。大多數齒輪都用鍛鋼制造。（1）軟齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS）：中碳鋼：40、45、50、55等中碳合金鋼：40Cr、40MnB、35SiMn等。特點：齒面硬度不高，限制了承載能力，但易于制造，常用于對尺寸和重量無嚴格要求的場合。（2）硬齒面齒輪（齒面硬度＞350HBS）低碳、中碳合金鋼：20Cr、20CrMnTi、20MnB、42SiMn等特點：齒面硬度高、承載能力高、適用于對尺寸、重量有較高要求的場合（如高速、重載及精密機械傳動）。二、常見材料和熱處理3．鑄鐵

低速、輕載場合的齒輪可以制成鑄鐵齒坯。當尺寸大于500mmm時可制成大齒圈，或制成輪輻式齒輪。2．鑄鋼

當齒輪的尺寸較大(大于400一600mm)而不便于鍛造時．可用鑄造方法制成鑄鋼齒坯，再進行正火處理以細化晶粒。4.非金屬材料適用于高速輕載、精度要求不高的場合。

三、熱處理1、調質

中碳鋼和中碳合金鋼，經過調質處理后，其機械強度、韌性等綜合性能較好，齒面硬度一般為220~260HBS。因硬度不高，故可在熱處理后精切齒形，以消除熱處理變形。2、正火中碳鋼正火后可使材料晶粒細化，增大機械強度和韌性，消除內應力，改善切削性能。3、表面淬火三、熱處理

對于中碳鋼和中碳合金鋼進行表面淬火，齒面硬度可達50HRC左右，而芯部仍有較高的韌性，故接觸強度高，耐磨性好，可承受一定的沖擊載荷，適用于無劇烈沖擊的齒輪傳動。4、滲碳淬火對于含碳量0.15%~0.25%的低碳鋼和低碳合金鋼，滲碳淬火后齒面硬度可達56~62HRC，而芯部仍有較高的韌性，故齒面接觸強度高，耐磨性好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪。變形大，需進行磨齒或用硬質合金滾刀滾刮。三、熱處理5、表面滲氮——化學熱處理

輪齒變形小，齒面硬度比滲碳齒輪高，適用于尺寸較大的外齒輪或難于磨齒的內齒輪。硬化層深度很小，故其承載能力稍低于滲碳齒輪，且不適用于有沖擊載荷或有磨粒磨損的場合。注意：軟齒面可通過調質和正火獲得；小齒輪材料好些或齒面硬度稍高(30~50HBS)明德礪志求知篤行小結1、常見齒輪失效形式有哪些？產生原因是什么？2、齒輪設計準則有哪些？分布應用于哪種場合？3、齒輪材料有和要求？4、常見齒輪材料有哪些？常見熱處理方式有哪些？明德礪志求知篤行第9章齒輪傳動9.12平行軸斜齒圓柱齒輪傳動9.13直齒錐齒輪傳動9.15齒輪結構及潤滑重點:斜齒圓柱齒輪主要參數和正確嚙合條件;直齒錐齒輪傳動轉向的表達難點:斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件一、斜齒輪齒廓曲面的形成和嚙合特點1.齒廓曲面的形成:漸開線是如何形成？直齒輪齒廓面如何形成？斜齒輪齒廓面如何形成？rbKBOA發(fā)生線KB在基圓上純滾動時，發(fā)生線上（任一點）K點的軌跡——該圓的漸開線發(fā)生線KB基圓(半徑rb

)（1）漸開線的形成過程rbKA（1）漸開線的形成過程rbKA（1）漸開線的形成過程rbKA（1）漸開線的形成過程rbKA（1）漸開線的形成過程rbKArbKA（1）漸開線的形成過程rbKA漸開線（1）漸開線的形成過程brbKK發(fā)生面上平行基圓柱母線的KK線基圓柱發(fā)生面（2）直齒輪齒廓面的形成brb從端面看：漸開線的形成需一發(fā)生線KK沿一基圓作純滾動K

K

brbKKAA觀察KK的運動brbKKAA觀察KK的運動brbKKAA觀察KK的運動brbKKAA觀察KK的運動brbKKAA觀察KK的運動brbKKAA漸開面漸開面與基圓柱的交線AA，平行于基圓柱母線與另一齒輪傳動時，齒面沿齒寬同時進入且同時退出嚙合。KbrbKAA作一與軸線垂直的平面KbrbKAA作一與軸線垂直的平面KbrbKAA作一與軸線垂直的平面brbKKAA垂直軸線的平面（端面）與齒面的交線為漸開線。AbrbKK發(fā)生面上的KK線不平行于基圓柱母線

b——基圓柱螺旋角（3）斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成brbKKAbrbKKAbrbKKAAKbrbKKAAbKKrbAAbKrbAAKbKrbAA齒面與基圓柱的交線AA——螺旋線KbKrbAAKK線形成齒面的軌跡——漸開螺旋面KbKrbAAK作一與軸線垂直的平面bKrbAAK作一與軸線垂直的平面bKrbAAK作一與軸線垂直的平面bKrbAAK該平面（端面）與齒面的交線為漸開線。2.斜齒輪的嚙合特點漸開螺旋面斜齒輪1斜齒輪2嚙合面上的KK線KK按頂圓作出輪齒觀察與另一齒輪的嚙合嚙合面KKKK線KK線上參加接觸的部分。觀察齒面參加接觸的變化情況前端面一點進入嚙合接觸線由短到長接觸線由長到短后端面一點退出嚙合brbKKAAAbKAAK精確的漸開線brbKKAAAbKAAK平行軸線的直線螺旋線直齒輪齒面的嚙合情況與另一齒輪傳動時，齒面沿齒寬同時進入且同時退出嚙合。觀察斜齒輪齒面的嚙合情況與另一齒輪傳動時，齒面沿一端面進入嚙合，接觸由一點開始，接觸線由短變長，再由長變短，直到另一端面的一點而退出嚙合。與直齒輪比較，斜齒輪傳動平穩(wěn)，減少了沖擊，振動和噪音。2.斜齒輪的基本參數及幾何尺寸計算(1).斜齒圓柱齒輪的螺旋角及模數

tt端面tt——與軸垂直的平面nn法面nn——與螺旋線垂直的平面端面與法面垂直于齒面作一平面，即法面N端面由于刀具沿螺旋線的切線方向進刀，故法面內的齒形與刀具的齒形一樣，則輪齒的法面參數為刀具參數，取標準值。nn螺旋線方向（即

角的旋向）分：右旋：以齒輪回轉軸線為準，右朝上左旋：以齒輪回轉軸線為準，左朝上左右左右右旋