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第9章 齿轮传动设计 平面—平行轴斜齿圆柱齿轮传动 平面—人字齿轮传动 空间—（圆）锥齿轮传动 空间—交错轴斜齿轮传动 空间—蜗杆传动 齿廓曲线的选择 1.理论上满足基本定律的共轭齿廓曲线很多； 2.考虑因素：设计、制造、安装和使用； 3.常用齿廓曲线：渐开线，摆线，变态摆线，圆弧曲线和抛物线等。 本章重点研究渐开线齿廓的齿轮 问题1：G1、G3为同一基圆上所生成的两条同向渐开线，试问 和 有何关系？ 2、标准齿轮的切制 3、变位齿轮的切制 齿厚极限偏差：标准中规定了14种齿厚极限偏差，依次用字母C、D、E、…、S表示。 四、公法线长度及其偏差 间接测量齿厚： 测量方便、测量精度高、评定运动精度 公法线长度的查取方法 对于标准直齿圆柱齿轮，公法线长度 Wk*查表 公法线上下偏差的确定： 上偏差 下偏差 式中: Ess--齿厚上偏差 Esi--齿厚下偏差 对外齿轮： 1 、轮齿的折断 脆性折断：脆性材料、冲击或过载 疲劳折断：齿根应力集中、交变载荷反复作用、疲劳裂纹扩展 防止折断：齿根圆、加工精度、选材料、热处理等 直齿 斜齿 9.7.2 齿轮传动的失效形式 轮齿折断 2 、齿面疲劳点蚀 防止点蚀：增加齿面硬度、降低粗糙度、合理选用润滑油粘度 点蚀原因：接触应力的反复作用 点蚀后果：轻者振动噪音，重者不能工作 润滑良好的闭式齿轮传动, 点蚀是主要失效形式。而在开式传动中, 由于齿面磨损较快,一般不会出现点蚀。 3 、齿面磨损 防止磨损：改善润滑、提高齿面硬度、改用闭式传动 磨损原因：齿面进入磨料 磨损后果：齿形破坏、变薄引起冲击、振动，甚至断齿 4 、齿面胶合 胶合原因：相对滑动速度大，致使温度高、润滑失效 胶合现象：两表面尖峰接触后粘结，再被撕开 冷胶合、热胶合 防止胶合：减小模数、降低齿高、提高齿面硬度、改善材料、加极压添加剂 胶合后果：产生振动、噪声，不能工作 5 、轮齿塑性变形 防止塑性变形：提高齿面硬度、提高润滑油粘度 齿体塑性变形：突然过载，引起齿体歪斜 塑性变形原因：齿面软，润滑失效、摩擦变大 齿面塑性变形：齿面表层材料沿摩擦力方向流动 塑性变形后果：齿廓形状变化，破坏正确啮合 轮齿塑性变形 ?闭式软齿面齿轮传动：常因齿面点蚀而失效，故通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。 ?闭式硬齿面齿轮传动：其齿面接触承载能力较高，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。 ? 开式齿轮传动：其主要失效形式是齿面磨损，而且在轮齿磨薄后往往会发生轮齿折断。故目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数适当增大。 ? 高速重载齿轮传动：可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。 9.7.3 设计准则 齿轮的材料及其选择原则 1. 齿轮材料基本要求 足够的硬度和耐磨性 足够的弯曲疲劳强度 价格较低 良好的加工和热处理工艺性 最常用的材料是钢，其次是铸铁，还有非金属材料。 9.7.4 齿轮材料及热处理 1. 钢 （1）锻钢 除尺寸过大和结构复杂的齿轮，一般常用锻钢。 硬齿面（HB 350）：对毛坯调质或正火后切齿，然后表面硬化（渗碳、渗氮和碳氮共渗）后磨齿。可达4、5级精度。 软齿面（HB 350）：对毛坯正火或调质后精切齿。可达7、 8级精度。 （2）铸钢 毛坯应进行正火处理以消除残余应力和硬度不均匀现象。 常用ZG270－500～ZG340-640，或ZG40Mn、ZG40Cr。 直径较大（顶圆直径 ）的齿轮采用铸钢。 2. 常用齿轮材料及热处理 3. 铸铁 常用HT200～HT350。球墨铸铁可替代某些调质钢齿轮，常用QT500－7、QT600－3等。 常用于低速、无冲击和大尺寸的场合。 铸造性能和切削性能好，价廉，抗点蚀和抗胶合能力强，有自润滑能力；但弯曲强度低，冲击韧性差。 4. 非金属材料 高速、小功率和精度不高的齿轮传动可采用夹布胶木、尼龙等非金属材料。 齿轮的材料及其选择原则 1. 整体淬火 整体淬火后再低温回火。 齿轮的热处理 特点：热处理工艺简单，但轮齿变形较大，心部韧度较低，不适于承受冲击载荷，热处理后需精加工（磨齿、研齿）。 常用材料：中碳钢、中碳合金钢 表面淬火后再低温回火。 特点：轮齿变形部大，可承受中等冲击载荷，热处理后不需要精加工。 常用材料：中碳钢、中碳合金钢 2. 表面淬火 齿轮的材料及其选择原则 3. 渗碳淬火 特点：轮齿变形较大，热处理后需磨齿，载荷大时渗碳层易剥落。 常用材料：低碳钢、低碳合金钢 特点：冲击载荷下硬化层易破碎，用于载荷平稳、润滑良好处。 常用材料：内齿圈、难磨削齿轮 4. 渗氮 齿轮的材料及其选择原则 5. 碳氮共渗 特点：工艺时间短，具有氮化和渗碳淬火的优点