东北大学机械设计电子教案第五章齿轮传动.pptxVIP

第五章齿轮传动东北大学国家工科机械基础课程教学基地

5-2齿轮传动的失效形式、计算准则和材料5-8变位齿轮传动的强度计算5-7标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算5-6标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算5-5齿轮精度、设计参数选择及许用应力5-4标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算5-3齿轮传动的载荷计算5-1概述目录

§5-1概述一、齿轮传动的特点1、直径、速度、功率范围广2、效率高、寿命长、可靠性高，3、传动比恒定4、可实现平行轴、相交轴及间交错轴的传动5、?要求制造精度高6、?不适于大中心距传动内齿轮外齿轮

§5-1概述1、按轴线位置二、分类2、按齿面硬度

§5-1概述3、按工作条件?闭式传动半开式齿轮传动单级圆柱齿轮蜗杆传动三、要求1、传动平稳—瞬时传动比恒定2、强度高、寿命足够

5-2齿轮失效形式、设计准则与材料一、齿轮传动的失效形式1轮齿折断2齿面点蚀3齿面胶合4齿面磨损5轮齿塑性

1.轮齿折断F齿根裂纹起始点（1）过载断齿：意外超载（2）疲劳断齿：交变载荷反复作用,（硬齿面齿轮）齿根圆角应力集中，产生疲劳裂纹、扩展、断齿§5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

2.齿面点蚀（软齿面齿轮）点蚀：交变接触应力反复作用,齿面产生微裂纹，疲劳扩展、点蚀5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

齿面点蚀机理5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

3.齿面胶合(高速重载齿轮)齿面胶合：高压、高速，油膜破裂；啮合局部高温，齿面焊接；相对运动撕裂、涂抹热胶合冷胶合§5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

4.齿面磨损(开式齿轮)齿面磨损：磨料进入齿面间；相对运动齿面磨损。§5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

5.轮齿塑变从动齿—节线起脊主动齿—节线出沟齿面塑性：齿面较软，材料沿摩擦力方向流动5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

（2）齿体塑变材料较软，载荷过大，轮齿整体塑变移位。§5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

二、齿轮失效形式与极限转矩的关系磨损界限胶和界限点蚀界限断齿界限速度极限转矩安全区调质齿轮磨损界限胶和界限点蚀界限断齿界限速度极限转矩安全区齿面硬化齿轮§5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

三、设计准则1、闭式齿轮传动①主要失效形式软齿面（齿面硬度≤350HBS），齿面点蚀硬齿面（齿面硬度＞350HBS），断齿、点蚀②设计准则按齿面接触强度设计定参数按齿根弯曲强度校核2、开式齿轮传动①主要失效形式：齿面磨损和断齿②设计准则：按齿根弯曲强度设计，定参数降低许用齿根弯应力，考虑磨损的影响，取§5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

四、齿轮材料1.基本要求：齿面硬，齿芯韧。2.常用材料：优质碳钢，合金钢，铸钢，铸铁，非金属材料①优先采用锻制或轧制钢材。②大尺寸齿轮受锻造设备限制或形状复杂时采用铸钢。③开式齿轮可用铸铁④高速小功率以传递运动为主的齿轮可用非金属材料§5-2齿轮失效形式、设计准则与材料

3.热处理方法5-2齿轮失效形式、设计准则与材料材料：低碳钢、低碳合金钢如20，20CrMnTi等（含碳0.15~0.25%）特点：齿面硬度56~62HRC，芯部韧性较高接触强度高，耐磨性好，抗冲击载荷能力强。应用：对尺寸和重量有严格要求的重要设备中。(1)渗碳淬火01材料：中碳钢，中碳合金钢如45，40Cr等。特点：齿面硬度40~50HRC，芯部未淬硬有较高的韧性；接触强度高，耐磨性好，能承受一定的冲击载荷。(2)表面淬火02

3.热处理方法5-2齿轮失效形式、设计准则与材料材料：中碳钢，中碳合金钢特点：齿面硬度160~280HBS承载能力较低，制造成本低，应用：对尺寸和重量没有严格限制的一般机械设备中。要求：齿面硬度差=HBS1-HBS2=20～50HBS(3)调质（淬火+高温回火）01材料：中碳钢，铸钢，铸铁。特点：承载能力低，制造成本低。应用：强度要求不高的中碳钢齿轮，铸钢、铸铁齿轮。(4)正火（消除应力）02

§5-3齿轮传动的载荷计算一、名义载荷小齿轮名义功率kW小齿轮分度圆直径mm小齿轮名义转矩小齿轮转速r/min

5-3齿轮传动的载荷计算计算载荷

5-3齿轮传动的载荷计算1.使用系数原动机工作特性从动机工作特性及其示例均匀平稳轻微冲击中等冲击严重冲击发电机机床主传动提升机构挖掘机均匀平稳1.01.251.51.75轻微冲击1.101.351.601.85中等冲击1.251.501.752.00或更大严重冲击1.501.752.002.25或更大齿轮外部因素引起的动载，与原动机、工作机、联轴器特性有关（表5-3）

5-3齿轮传动的载荷计算动载系数齿轮