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第十章 齿轮传动 §10-1概述 §10-2齿轮传动的失效形式及设计准则 §10-3 齿轮的材料及其选择原则 §10-4 齿轮传动的计算载荷 §10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-6 齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择 §10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-8 标准锥齿轮传动的强度计算 §10-9 变位齿轮传动的强度计算 §10-10齿轮的结构设计 §10-11齿轮传动的润滑 §10-12圆弧齿圆柱齿轮传动简介 §10-1概述 一、齿轮传动的主要特点： 二、齿轮传动的分类 三、本章的学习目的 一、齿轮传动的主要特点 二、齿轮传动的分类 三、本章的学习目的 本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，也就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传动可靠的齿轮。 设计齿轮是指设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。 对于圆柱齿轮而言，其主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及压力角a、 齿高系数h*a、径向间隙系数c*等。 §10-2齿轮传动的失效形式及设计准则 一、失效形式 二、设计准则 一、失效形式 1、轮齿折断 过载折断 弯曲疲劳折断 折断原因： 齿根弯曲应力大； 齿根应力集中 2、齿面磨损 砂粒、金属屑 措施：加强润滑；开式改闭式传动 3、齿面点蚀 轮齿在节圆附近一对齿受力（单啮区） 载荷大；滑动速度低形成油膜条件差； 接触疲劳产生的小裂纹--扩展--脱落--凹坑 点蚀发生的位置：首先出现在靠近节线的齿根面上 措施： 提高材料的硬度； 加强润滑，提高油的粘度 开式传动一般不发生点蚀失效 4、齿面胶合 高速重载；散热不良； 滑动速度大； 齿面粘连后撕脱 5、塑性变形 措施：材料的选择及硬度 轮齿的失效形式总结 二 齿轮的设计准则 对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是： 保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。 保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。 对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。 由实践得知： 闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主。 闭式硬齿面或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。 对开式齿轮传动，目前仅按齿根弯曲疲劳强度进行设计，视具体情况适当增大模数。（15%） §10-3 齿轮的材料及其选择原则 一、对齿轮材料性能的要求 二、常用的齿轮材料 三、齿轮材料选用的基本原则 一、对齿轮材料性能的要求 齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧。 二、常用的齿轮材料 1、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； 2、铸铁：常作为低速、轻载、不太重要的场合的齿轮材料； 3、非金属材料：适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。 1、钢 1） 锻钢 经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢。对强度、速度及精度要求不高的齿轮其精度一般为8级，精切时可达7级。软齿面（硬度 350HBS） 需进行精加工的齿轮所用的锻钢。高速、重载及精密机器（如精密机床、航空发动机）所用的主要齿轮传动。一般先切齿，再作表面硬化处理，最后进行精加工，精度可达5级或4级。硬齿面（硬度 350HBS） 2）铸钢 耐磨性和强度均较好，常用于尺寸较大的齿轮。 三、齿轮材料选用的基本原则 1、齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、可靠性、经济性等； 2、应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺； 3、正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮。不承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮； 4、合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮； 5、飞行器中的齿轮，要求尺寸小，应用表面硬化的高强度合金钢； 6、金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面硬度差应保持为30~50HBS或更多。 §10-4 齿轮传动的计算载荷 载荷系数K KA ─使用系数 用以考虑齿轮系统外部原因引起的动力过载。由表10-2选取。 Kv ─动载系数 用以考虑由齿轮副本身的啮合误差引起的内部动力过载。由图10-8查取。 Kβ─齿向载荷分布系数 考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀影响的系数。由表10-4（接触强度）图10-13（弯曲强度）查取。 §10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 一、轮齿的受力分析 二、齿根弯曲疲劳强度计算 三、齿面接触疲劳强度计算 四、齿轮传动的强度计算说明 Kα─齿间载荷分配系数 考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀的影响系数。由表10-3查取。 一、轮齿的受力分析 二、齿根弯曲疲劳强度计算