团第三章齿轮传动设计 闭式传动封闭在箱体内,润滑条件好 齿轮传动{开式传动一外露,润滑较差,易磨损 半开式传动一介于上两者之间有防护罩 齿轮传动的特点 优点:传递功率和转速适用范围广; 具有稳定的传动比; 效率高、结构紧凑。 缺点:制造成本较高; 精度低时,噪声和振动较大; 不宜用于轴间距离较大的传动
第三章 齿轮传动设计 齿轮传动 闭式传动 开式传动 半开式传动 —封闭在箱体内，润滑条件好 —外露，润滑较差，易磨损 —介于上两者之间,有防护罩 齿轮传动的特点 优点：传递功率和转速适用范围广； 具有稳定的传动比； 效率高、结构紧凑。 缺点：制造成本较高； 精度低时，噪声和振动较大； 不宜用于轴间距离较大的传动
s31齿轮传动失效形式和设计准则 上、失效形式 1、轮齿折断 ★疲劳折断★过载折断 全齿折断常发生于齿宽较小的直齿轮 局部折断常发生于齿宽较大的直齿轮,和斜齿轮 措施:增大齿根圆角半径、提高齿面精度、正变 位、增大模数等 2、齿面疲劳点蚀 ★点蚀常发生于闭式软齿面(HBS350)传动中 ★点蚀的形成与润滑油的存在密切相关
§3-1 齿轮传动失效形式和设计准则 一、失效形式 1、轮齿折断 ★ 疲劳折断 ★ 过载折断 全齿折断—常发生于齿宽较小的直齿轮 局部折断—常发生于齿宽较大的直齿轮，和斜齿轮 措施：增大齿根圆角半径、 提高齿面精度、正变 位、增大模数等 2、齿面疲劳点蚀 ★ 点蚀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 ★开式传动中一般不会出现点蚀现象 措施:提高齿面硬度和齿面质量、增大直径 3、齿面胶合 配对齿轮采用异种金属时,其抗胶合能力比同种金属强 措施:采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度等 4、齿面磨损 是开式传动的主要失效式 措施:改善润滑和密封条件 5、齿面塑性变形 措施:提高齿面硬度,采用油性好的润滑油
★ 点蚀常发生于偏向齿根的节线附近 ★ 开式传动中一般不会出现点蚀现象 措施：提高齿面硬度和齿面质量、增大直径 3、齿面胶合 配对齿轮采用异种金属时，其抗胶合能力比同种金属强 4、齿面磨损 是开式传动的主要失效形式 5、齿面塑性变形 措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油 措施：采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度等 措施：改善润滑和密封条件
J三、齒轮传动的设计准则 主要针邓坡劳折断和齿面点这两种失就形式 齿根弯曲疲劳强度齿轮抵抗轮齿疲劳折断的能力 齿面接触疲劳强度-齿轮抵抗齿面疲劳点蚀的能力 设计准则一:对于闭式软齿面(HBS≤350)传动, 主要失效形式是齿面点蚀,所以按齿面接触疲劳强 度设计,而校核齿根弯曲疲劳强度。 设计准则二:对于闭式硬齿面(HBS>350)传动, 主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断,所以按齿根弯 曲疲劳强度设计,而校核齿面接触疲劳强度。 开式齿轮传动采用准则二,但不校核齿面接触强度
二、齿轮传动的设计准则 主要针对疲劳折断和齿面点蚀这两种失效形式 齿根弯曲疲劳强度—齿轮抵抗轮齿疲劳折断的能力 齿面接触疲劳强度—齿轮抵抗齿面疲劳点蚀的能力 开式齿轮传动采用准则二，但不校核齿面接触强度 设计准则一：对于闭式软齿面（ HBS≤350）传动， 主要失效形式是齿面点蚀，所以按齿面接触疲劳强 度设计， 而校核齿根弯曲疲劳强度。 设计准则二： 对于闭式硬齿面（ HBS>350）传动， 主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断，所以按齿根弯 曲疲劳强度设计，而校核齿面接触疲劳强度
s32齿轮材料及其热处理 一、齿轮材料 45号钢最常用,经济、货源充足 中碳合金钢—35iMn、40MnB、40Cr等 金属材料低碳合金钢20Cr、2CmMn等 铸钢 ZG310-570、ZG340-640等 铸铁 HT350、QT600-3等 非金属材料—尼龙、夹木胶布等 选材时考虑:工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等 齿轮毛坯锻造选可锻材料;铸造选可铸材料
§3-2 齿轮材料及其热处理 一、齿轮材料 金属材料 45号钢 中碳合金钢 铸钢 低碳合金钢 最常用，经济、货源充足 铸铁 35SiMn、40MnB、40Cr等 20Cr、20CrMnTi等 ZG310-570、ZG340-640等 HT350、QT600-3等 非金属材料 尼龙、夹木胶布等 选材时考虑：工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等 齿轮毛坯锻造—选可锻材料；铸造—选可铸材料
二、热处理 调质 软齿面。改善机械性能,增大强度和韧性 正火 表面淬火 渗碳淬火硬齿面。接触强度高、耐磨性好、可抗冲击 表面氮化 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30-40HBS)
二、热处理 调 质 正 火 表面淬火 渗碳淬火 表面氮化 软齿面。改善机械性能，增大强度和韧性 硬齿面。接触强度高、耐磨性好、可抗冲击 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30~40HBS）
s3直齿圆桂齿轮传动的受力分析及计算载荷 轮齿受力分析 亲件:标准齿轮并忽赔齿面闻的摩力受力图 法向力Fn 20007 小齿轮转矩 小齿轮分 查经八度圆直径 圆周力F1=20007/a1N 径向力F=F1ga 分度圆 法向力一F=F/∞osa人压力角 注意:下"”表示主动轮 下标“”表苏从动轮
法向力： 圆周力— §3-3 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 一、轮齿受力分析 条件：标准齿轮并忽略齿面间的摩擦力 受力图 1 2000 1 b n d T F = 小齿轮基圆 直径 mm 小齿轮转矩 N.m Ft = 2000T1 / d1 N 径向力— Fr = Ft tg N 法向力— Fn = Ft / cos N 小齿轮分 度圆直径 分度圆 压力角 注意：下标“1”表示主动轮 下标“2”表示从动轮
各力关系:=-F 各力方向:F1与主动轮回转方向相反 F2与从动轮回转方向相同 Fn、F分别指向各自齿轮的轮心 例:」 n 注意: 各力应 2 画在啮 F1合点上!
2 1 各力关系： Ft1 Ft2 = − Fr1 Fr 2 = − 各力方向： Ft1与主动轮回转方向相反 Ft2与从动轮回转方向相同 Fr1 、Fr2分别指向各自齿轮的轮心 例： n2 n1 Fr2 Fr1 Ft2 Ft1 n1 n2 注意： 各力应 画在啮 合点上！
二、计算载荷n nc KF=KF/cosa KA使用系数 载荷系数 K一动载系数 K=K、kkK菇间载荷分配系数 原动机为电动机、汽轮机卩原动机为单缸内燃机 齿轮对称布置 开式齿轮传动 齿轮制造精度高 齿轮速度高 斜齿轮传动 K大值 差 K小值 分和不习史形制造交装误差 近似取:K=1.3~17
二、计算载荷Fnc Fnc = K Fn = K Ft /cosα 载荷系数 K = KA Kv KαKβ KA— 使用系数 Kv — 动载系数 Kα— 齿间载荷分配系数 Kβ— 齿向载荷分布系数 影响因素： 1）外部附加动载荷—原动机、工作机的性能 2）内部附加动载荷—加工误差引起基节不等 3）各对齿载荷分配不均—弹性变形、制造误差 4）载荷沿齿宽分布不均—变形及制造安装误差 近似取：K = 1.3~1.7 原动机为电动机、汽轮机 齿轮对称布置 齿轮制造精度高 斜齿轮传动 K取小值 原动机为单缸内燃机 开式齿轮传动 齿轮速度高 K取大值
s34直齿圆桂齿轮传动的强度计算 齿轮承载能力计算标准: +英国国家标准BS436 +德国国家标准DIN3990 +美国齿轮制造者协会AGMA标准 国际标准化组织SO齿轮标准 中国齿轮承载能力计算国家标准3480-83 基本理论: 十齿面接触强度以赫兹( Hertz)公式为依据 十齿根弯曲强度以路易士(Lew)公式为依据
§3-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 齿轮承载能力计算标准： 英国国家标准 BS436 德国国家标准 DIN3990 美国齿轮制造者协会 AGMA标准 国际标准化组织ISO齿轮标准 中国齿轮承载能力计算国家标准3480-83 基本理论： 齿面接触强度—以赫兹（Hertz）公式为依据 齿根弯曲强度—以路易士（Lewis）公式为依据