第十章齿轮传动(Transmission of Gears)
第十章 齿轮传动 (Transmission of Gears)
1.教学目标1.了解齿轮传动的特点、分类。2.掌握齿轮传动的失效形式和设计准则，常用的材料及热处理方法。3.掌握齿轮材料的计算载荷。4.掌握标准直齿圆柱齿轮的计算方法和主要参数的选择方法。5.掌握斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的受力分析和强度计算方法。2.教学重点和难点重点：齿轮传动的失效形式和设计准则，受力分析，直齿圆柱齿轮传动的设计。难点：齿轮传动的受力分析，如何针对不同条件恰当地确定设计准则，如何选用相应的设计数据
1.教学目标 ➢ 1.了解齿轮传动的特点、分类。 ➢ 2.掌握齿轮传动的失效形式和设计准则，常用的材料及热 处理方法。 ➢ 3.掌握齿轮材料的计算载荷。 ➢ 4.掌握标准直齿圆柱齿轮的计算方法和主要参数的选择方 法。 ➢ 5.掌握斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的受力分析和强度计算方 法。 2．教学重点和难点 ➢ 重点：齿轮传动的失效形式和设计准则，受力分析，直齿 圆柱齿轮传动的设计。 ➢ 难点：齿轮传动的受力分析，如何针对不同条件恰当地确 定设计准则，如何选用相应的设计数据
第一节特点、类型及设计基本要求一、传动特点①传动比恒定②传动效率高可达99%。优点：③工作可靠性高，使用寿命长④结构紧凑可达数万千瓦。③传递功率范围大③圆周速度可达150m/s。①制造和安装精度要求较高；缺点：②低精度齿轮传动时，噪声和振动较大；③不适宜用于两轴间距离较大的传动
第一节 特点、类型及设计基本要求 一 、传动特点 缺点： ①制造和安装精度要求较高； ③不适宜用于两轴间距离较大的传动。 ②低精度齿轮传动时，噪声和振动较大； 优点： ③工作可靠性高，使用寿命长 ①传动比恒定 ②传动效率高 ④结构紧凑 ⑤传递功率范围大 ⑥圆周速度 可达99％。 可达150m/s。 可达数万千瓦
二、传动类型（一）按照两轮轴线间的相对位置不同分为：两轴平行的圆柱齿轮传动、两轴相交的圆锥齿轮传动、两轴交错的齿轮传动（二）按齿廓曲线分为：渐开线齿廓和非渐开线齿廓（三）按工作条件分为：开式传动、闭式传动和半开式传动（四）按使用情况分为：低速传动和高速传动、轻载传动和重载传动（五）按齿面硬度分为：硬齿面齿轮传动J（大于350HBS或38HRC）软齿面齿轮传动（小手等手350HBS或38HRC）
二、传动类型 两轴平行的圆柱齿轮传动、两轴相交的圆锥齿轮传动、 两轴交错的齿轮传动 渐开线齿廓和非渐开线齿廓 开式传动、闭式传动和半开式传动 （一）按照两轮轴线间的相对位置不同分为： （二）按齿廓曲线分为： （三）按工作条件分为： （四）按使用情况分为： 低速传动和高速传动、轻载传动和重载传动 （五）按齿面硬度分为： 硬齿面齿轮传动（大于350HBS或38HRC） 软齿面齿轮传动（小于等于350HBS或38HRC）
三、设计基本要求1、传动平稳保证瞬时传动比不变，要求不同程度的工作平稳性指标，使齿轮传动中产生的振动、噪声在允许的范围内，保证机器的正常工作；2、承载能力高一一即要求齿轮尺寸小、重量轻，能传递较大的力，有较长的使用寿命。也就是在工作过程中不折齿、齿面不点蚀，不产生严重磨损而失效。在齿轮设计、科研中，有关齿廓曲线、齿轮强度、制造精度、加工方法以及热处理工艺等，基本上都是围绕这两个基本要求进行的
◼ 1、传动平稳——保证瞬时传动比不变，要求不同程度 的工作平稳性指标，使齿轮传动中产生的振动、噪声在允 许的范围内，保证机器的正常工作； ◼ 2、承载能力高——即要求齿轮尺寸小、重量轻，能传 递较大的力，有较长的使用寿命。也就是在工作过程中不 折齿、齿面不点蚀，不产生严重磨损而失效。 ◼ 在齿轮设计、科研中，有关齿廓曲线、齿轮强度、制造 精度、加工方法以及热处理工艺等，基本上都是围绕这两 个基本要求进行的。 三 、设计基本要求
第二节齿轮传动的失效形式和设计准则一、失效形式(Failure)齿轮传动的失效主要是指齿轮轮齿的破坏。分为5种1.轮齿折断(breakage齿面疲劳点蚀（pitting）2.3.齿面磨损（abrasivewear）齿面胶合（gluing）齿面塑形变形(ridging）
第二节 齿轮传动的失效形式 和设计准则 2. 齿面疲劳点蚀(pitting) 1．轮齿折断(breakage) 3．齿面磨损(abrasive wear) 4. 齿面胶合(gluing) 5. 齿面塑形变形(ridging) 齿轮传动的失效主要是指齿轮轮齿的破坏。分为5种： 一 、失效形式（Failure）
轮齿折断1)全齿折断一常发生于齿宽较小的直齿轮局部折断一常发生于齿宽较大的直齿轮和斜齿轮(b)(a)1、损伤原因★疲劳折断★ 过载折断
（一）轮齿折断 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 1、损伤原因 ★ 疲劳折断 ★ 过载折断
2、损伤部位疲劳裂纹往往从齿根受拉一侧开始发生。（1）轮齿就好象一个悬臂梁，在受外载作用时，在其轮齿根部产生的弯曲应力最大。（2）在齿根过渡部位尺寸发生急剧变化，以及加工时沿齿宽方向留下加工刀痕而造成应力集中的作用。（3）由于轮齿材料对拉应力敏感，3、措施19减小应力集中，增大齿根圆角半径，消除加工刀痕：提高表面硬度，女如喷丸、碾压处理提高内部材料的韧性，如采用合适的热处理增大齿根厚度，如采用正变位齿轮(5）保持接触线上的受力均匀性，增加轴和轴承的刚度
（1）轮齿就好象一个悬臂梁，在受外载作用时，在其轮 齿根部产生的弯曲应力最大。 （2）在齿根过渡部位尺寸发生急剧变化，以及加工时沿 齿宽方向留下加工刀痕而造成应力集中的作用。 （3）由于轮齿材料对拉应力敏感。 2、损伤部位 疲劳裂纹往往从齿根受拉一侧开始发生。 3、措施 （1）减小应力集中，增大齿根圆角半径,消除加工刀痕； （2）提高表面硬度，如喷丸、碾压处理； （3）提高内部材料的韧性，如采用合适的热处理； （4）增大齿根厚度，如采用正变位齿轮; （5）保持接触线上的受力均匀性，增加轴和轴承的刚度
(二)齿面疲劳点蚀在润滑良好的闭式软齿面齿轮传动中，由于齿面材料在交变接触应力作用下，因为接触疲劳产生贝壳形状凹坑的破坏形式称为点蚀，是一种常见的齿面破坏形式。1、损伤部位点蚀常发生于偏向齿根的节线附近
(二)齿面疲劳点蚀 在润滑良好的闭式软齿面齿轮传动中，由于齿面材料在交 变接触应力作用下，因为接触疲劳产生贝壳形状凹坑的破坏 形式称为点蚀，是一种常见的齿面破坏形式。 1、损伤部位 点蚀常发生于偏向齿根的节线附近
作店（2）重合度的物理意义重合度大小反映齿轮传动中同时参与啮合的齿对数的多少。8-1时，除了BI、B,是双对齿啮合外，始终是单对齿啮合。&,一2时，除了B1、B,及BB,中点是三对齿啮合外，始终是双对齿啮合。8.一1.3时，表明传动是双对齿与单对齿交替工作。P.0.3P.0.7P0.3P双对齿双对齿啮合区单对齿啮合区啮合区BoB2KPn1.3Pa缺陷；4）采用粘度较高的润滑油。（高速时润滑油粘度要低）
1）节线附近常为单齿对啮合区，轮齿受力与接触应力最大； 2）当轮齿在靠近节线处啮合时，相对滑动速度低，带油效 果差，不易形成油膜，摩擦力较大； 3）润滑油挤入裂纹，使裂纹扩张。 2、损伤原因 3、措施 1）限制齿面接触应力：①增加各接触面曲率半径，②改外 啮合为内啮合； 2）增加许用接触应力：提高齿面硬度； 3）减少表面裂纹出现的可能：提高齿面质量或减少材料的 缺陷； 4）采用粘度较高的润滑油。（高速时润滑油粘度要低）