机械设计基础第11章齿轮传动

第11章:

齿轮传动

教学目标与教学重点 §11—1 轮齿的失效形式 §11—2 轮齿材料及热处理 §11—3 轮齿传动的精度 §11—4 直齿圆柱齿轮作用力及计算载荷 §11—5 .6.7 直齿圆柱齿轮的轮强度计算 §11—8 §11—9 §11—10 §11—11 斜齿圆柱齿轮传动 直齿圆锥齿轮传动 齿轮的构造 齿轮传动的润滑和效率 作 业

教学目标：1.齿轮传动的精度。 2.会计算作用力的大小、判定作用力的方向。 3.知道影响齿轮接触疲劳强度、弯曲疲劳强度的主要因素 4.能够根据给定条件正确设计齿轮传动、正确选用润滑方 式与润滑剂。

教学重点：1.齿轮主要失效形式， 2.作用力计算与作用力方向判定， 3.接触强度计算、弯曲强度计算。

教学难点：影响齿轮制造成本和工作性能(接触强度、弯曲强度、工 作平稳性)的主要因素。

概一.齿轮传动作用二.齿轮传动分类

述

传递运动 要求运转平稳(前述) 传递动力 要求有足够的承载能力★

闭式传动 能保证良好的润滑和工作 按装置形式分 用于重要齿轮传动。 开式传动 易落入灰尘、杂质，齿面易 磨损只用于低速传动。 按齿面硬度分：软齿面齿轮(齿面硬度≤350HBS) 硬齿面齿轮(齿面硬度>350HBS)

§11-1 齿轮的失效形式

一.轮齿的失效1.轮齿折断(形成过程动画)

原因: ①齿根弯曲应力最大，(悬臂梁)

②齿根应力集中 ,③短时意外的严重过载。 措施：①增大齿根过渡圆角半径， ②降低粗糙度以减小应力集中，

③对齿根进行强化处理.

2、齿面疲劳点蚀(形成过程动画)

原因:齿面接触应力超出材 料的接触疲劳极限. ★ 常发生于闭式软齿面 (HBS≤350)传动中 ★ 点蚀的形成与润滑油 的存在密切相关. ★ 点蚀常发生于偏向齿根的节线附近. 措施:①限制齿面接触应力，

②提高齿面硬度,③增加润滑油的粘度等.

3、齿面胶合 高速重载:啮合区温度升高引起润滑失效→两齿面金 属直接接触并相互粘连，相对运动时，软 齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。 低速重载:由于齿面间的润滑油膜不易形成也可能产生 胶合。 措施: ①提高齿面硬度， ②降低表面粗糙度， ③合理选择润滑油:

低速:采用粘度较大的润滑油； 高速:采用含抗胶合添加剂的润滑油 .

4、齿面磨损 ★磨粒磨损:灰尘、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨损 是开式传动的主要失效形式 ★跑合磨损:有意地使新齿轮副在轻载下进行跑合。 跑合结束后，须清洗和更换润滑油。 措施：①采用闭式传动

②提高齿面硬度，③降低齿面粗糙度 ④保持良好润滑

5、齿面塑性变形

重载作用下:较软的齿面上可能产生局部的塑性变形. (形成过程动画) 出现场合:过载严重和起动频繁

的传动中. 措施:①提高齿面硬度， ②减小接触应力， ③改善润滑情况.

注意:并非所有齿轮都同时存在五种失效,一般工况下: ①闭式传动:最有可能发生疲劳点蚀和弯曲疲劳断裂 ②开式传动:齿轮最可能发生磨损； ③重载且润滑不良时:才可能发生胶合和塑性变形。

§11-2 齿轮材料及热处理一、齿轮材料的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧。 二、常用的齿轮材料 钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成 为常用的齿轮材料； 铸铁：低速、轻载、不太重要的场合； 非金属材料：高速、轻载、且要求降低噪声的场合。

注意:1、配对齿轮均采用软齿面时： 小齿轮受载次数多，故材料应选好些，

热处理硬度稍高于大齿轮(约20 ~ 50HBS)2、要求结构紧凑时： 选用硬齿面材料。 三、常用材料及热处理表11-1

§11-3 齿轮传动的精度一、制造和安装齿轮产生误差: 齿形误差、齿距误差、齿向误差、两轴线不平行等 二、误差对传动的不利影响： 1. 相啮合的齿轮在一转范围内实际转角与理论转角不 一致，即影响传递运动的准确性。 2. 瞬时传动比不恒定，齿轮在一转范围内会出现多次 重复的转速波动，将引起振动、冲击和噪声(高速 传动中尤其严重),即影响传动的平稳性。 3. 齿向误差使齿轮上载荷分布不均匀，当传递较大转 矩时，易引起早期损坏，即影响载荷分布的均匀性

三、国标GB10095-1988规定：1、对圆柱齿轮副规定了12个精度等级： 1级——最高，12级——最低， 6~9级——常用 2、齿轮的各项公差分成三个组 ： 分别反映：传递运动的准确性、 传动的平稳性、 载荷分布的均匀性。 3、规定了14种齿厚偏差： 因齿轮受热膨胀及润滑，需要有一定的侧隙。 例： 7 – 6 – 6 – G - M GB10095-1988 传 传 载 齿 齿 递 动 荷 厚 厚 运 的 分 上 下 动 平 布 偏 偏 的 稳 均 差 差 准 性 匀 确 性 性

齿轮传动精度等级的选择及应用：

§11-4 直齿圆柱齿轮的作用力一.轮齿上的作用力条件：标准齿轮; 忽略齿面间的摩擦力

T1

圆周力 Ft 2T 1 /d1径向力 Fr Ft tanα 法向力 Fn Ft /cosα

N NN6

T1 9.55 10

注意：下标“1”表示主动轮 下标“2”表示从动轮

P n1

t1 F 各力关系： F t2 Fr1 Fr2Ft1与主动轮回转方向相反

o2r2 α Fr

rb2

2N2

各力方向： Ft2与从动轮回转方向相同Fr1、Fr2分别指向各自回转中心 F n

Fn α Ft

如图： n2 Fr2 n1

n2

2 1

N1

r1 rb1 αo1

Ft2

Ft1

Fr1

n1注意： …… 此处隐藏：265字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……