《机械设计基础》第五版齿轮传动.ppt

机械原理——机械的平衡 第4章 齿轮传动 4.2 齿轮传动的失效形式及设计准则 1 轮齿折断 2 齿面点蚀 产生原因: 轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大 滑动速度低形成油膜条件差 接触疲劳产生麻点 发生部位： 偏向齿根的节线附近 闭式齿轮传动的主要破坏形式 3 齿面胶合 产生原因: 高速重载；散热不良； 相对滑动速度大，致使温度高、润滑失效 ４ 齿面磨损 ５齿面塑性变形 齿轮失效小结 4.2.2设计准则 设计齿轮时，所依据的设计准则取决于齿轮可能出现的失效形式。 热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。 热处理方法 ３．正火和调质 4.4直齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算载荷 2、作用力的方向 二、计算载荷 4.5.2 齿根弯曲强度计算 2.实心齿轮 3.腹板式齿轮 4.轮辐式齿轮 小结 轮齿折断 当齿轮的齿顶圆直径da=200-500mm时，可采用腹板式结构。这种结构的齿轮多用锻钢制造。 当齿轮的齿顶圆直径da500mm时，可采用轮辐式结构。这种结构的齿轮常用铸钢或铸铁制造。 5．焊接齿轮 如果单件或小批生产大型齿轮可采用焊接结构。 6．组装式齿轮 为了节约贵重金属，对于尺寸较大的圆柱齿轮，可做 成组装齿圈式的结构 * 机械设计—第4章 齿轮传动 * 1．了解齿轮传动特点、分类； 2．掌握齿轮传动的主要失效形式及设计准则； 3. 了解常用齿轮材料及热处理方法； 4. 掌握齿轮传动的受力分析、强度计算方法及主要参数的选择； 5. 了解齿轮传动润滑及齿轮结构。 重点与难点 齿轮传动的受力分析、强度计算。 教学基本要求 4.1 概述 4.1.1齿轮传动的特点 （1）效率高 （2）结构紧凑 （3）工作可靠、寿命长 （4）传动比准确、恒定 （5）适用的速度和功率范围广 （6）要求加工精度和安装精度较高，制造时需要专用工具和设备，因此成本比较高 （7）不宜在两轴中心距很大的场合使用。 4.1.2 齿轮传动的分类 平行轴、相交轴、交错轴 按两轴相互位置 直齿、斜齿、人字齿、曲（线）齿 按齿轮外形 外啮合、内啮合 按啮合位置 渐开线、圆弧、摆线 按齿廓曲线 按工作条件分类 ①闭式齿轮传动　齿轮传动封闭在箱体内，具有良好的润滑条件，能防尘。 ②开式齿轮传动　齿轮外露，润滑条件差，不能防尘。 ③半开式齿轮传动　齿轮在护罩内，但不密封，可以设置油池润滑，润滑条件较好；亦有的仅把齿轮罩上，只起防尘作用，润滑条件较差。 按齿轮齿面硬度分类 ①软齿面齿轮　齿面硬度≤350HBS的齿轮(或38HRC)。 ①硬齿面齿轮　齿面硬度＞350HBS的齿轮(或38HRC)。 产生原因: 齿根弯曲应力大 齿根应力集中 折断类型: 疲劳折断—齿根应力集中、交变载荷反复作用、疲劳裂纹扩展 突然折断—脆性材料、冲击或过载 变形折断—制造或安装不准确，以及轴的变形引起 发生部位：轮齿根部(全齿折断)、缺角(斜齿轮局部折断) 防止折断措施: 增大齿根过渡圆角、消除加工刀痕?减小应力集中 增大轴及支承的刚性,受载均匀 合适热处理?齿芯具有足够韧性、表面强化 点蚀后果：轻者振动噪音，重者不能工作 防止点蚀措施：增加齿面硬度、降低粗糙度、合理选用润滑油粘度 轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。 胶合后果：产生振动、噪声，不能工作 防止胶合措施：减小模数、降低齿高、提高齿面硬度、改善材料、加极压添加剂 高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑失效，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。 产生原因： 磨料(沙粒、铁屑等)进入啮合区?齿面磨损 磨损后果 齿形破坏、变薄引起冲击、振动，甚至断齿 开式齿轮传动的主要失效形式 防止磨损：改善润滑、提高齿面硬度、改用闭式传动 产生原因: 当轮齿材料较软，载荷及摩擦力又很大时，轮齿在啮合过程中，齿面表层的材料就会沿着摩擦力的方向产生塑性变形 采取措施: 提高轮齿齿面硬度 采用高粘度的或加有极压添加剂的润滑油 现象: 主动轮齿上所受摩擦力是背离节线分别朝向齿顶及齿根作用的，故产生塑性变形后，齿面沿节线处变成凹沟。从动轮齿上所受的摩擦力方向则相反，塑性变形后，齿面沿节线处形成凸棱。 　　提高轮齿对上述几种失效形式的抵抗能力，除上面所说的办法外，还有减小齿面粗糙度值，适当选配主、从动齿轮的材料及硬度，进行适当的磨合（跑合），以及选用合适的润滑剂及润滑方法等。前已说明，轮齿的失效形式很多。除上述五种主要形式外，还可能出现齿面融化、齿面烧伤、电蚀、异物啮入和由于不同原因产生的多种腐蚀和裂纹等等，可参