齿轮传动-完整ppt课件

碳氮共渗：碳氮共渗工艺时间短，且有渗氮的优点，可 以代替渗碳淬火，其材料和渗碳淬火的相同。
当两齿轮材料相同时，采用不同的热处理
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材料名称
表 2. 5
一1
材料牌号
优质碳素结构钢 优质碳素工具钢
15 20
40 45 50
T8A
Tl
OA 15Cr
合金钢
20Cr
40Cr
不锈钢
38CrMoAlA
硬铝超硬铝 锡青 2Cr13Ni2
第二篇
第五章 齿轮传动设计
1
第第一一节节 基基础础知知识
识 齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。
一、齿轮传动的特点
优点：1）传动效率高 2）传动比恒定 3）结构紧凑 4）工作可
靠、寿命长 缺点：1）制造、安装精度要求较高 2）不适于中心距较大两轴 间传动 3）使用维护费用较高 4）精度低时、噪音、振动较大
二、齿轮传动的主要类型
1、按传动轴相对位置
平行轴齿轮传动
相交轴齿轮传动
交错轴齿轮传动
2、按工作条件
开式——齿轮完全外露，易落入灰砂和杂物，不能保证良好 的润滑，轮齿易磨损，多用于低速、不重要的场合 半开式——装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分浸入油 池中，比开式传动润滑好些，但仍不能严密防止灰砂及杂物 的 浸入，多用于农业机械、建筑机械及简单机械设备 闭式——齿轮和轴承完全封闭在箱体内，能保证良好的润滑 和较好的啮合精度，应用广泛。多用于汽车、机床及航空发 动 机等的齿轮传动中
铜
铸铁青铜 黄铜 ZCuSnl OP bl
夹布胶木 卡普隆 高
分子增强尼龙 6 聚碳酸酷
ZCuA19Mn2 H62
小
模
数
齿
轮 常用材料和
热热处处理理
应用范
围
渗碳猝火 回火 正火或调质 猝火
调质 渗碳（氮）猝火、
回火 调质渗氮
常用于圆周速度 3 mi s 以下的齿轮 常用于圆周速度较高和强度较高的 齿轮和蜗 杅 常用于制造小齿轮和蜗杆 用于制造承受冲击和交变载荷的齿
2. 铸铁－用于开式、低速齿轮，强度差，易成型 ⑴灰口铸铁—— HTwk.baidu.com00、HT300 ⑵球墨铸铁—— QT500-7
3.非金属材料——用于小功率、速度高、低噪音
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三、常用热处理
A、正火----批量小、单件生产、对传动尺寸没有严格限 制时，常采用正火处理。
B、调质----得到的均是软齿面(硬度≤350HBS)，常用于 对尺寸和精度要求不高的传动。
轮和蜗杆 用于制造速度较高的耐磨
调质渗氮
齿轮
猝火调质
用于制造需氮化的齿轮，热 处 理 后不必磨齿 用于要求防锈、防腐的 齿轮，猝火 后 变形极 小，齿面光 泽
用于制造要求重鱼轻、受力较小的 齿轮
用于制造高抗磨或防磁的重要齿轮
及蜗轮 用于制造抗磨、防腐的次要
齿轮及蜗轮
用于制造抗磨、抗腐性要求一般的 齿轮及蜗轮
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三、齿轮传动的设计要求
①功率传动——主要用来传递功率。强度要求 ②示数传动——主要用来传递准确旋转运动。强度要求 精度要求
四、齿轮传动的基本要求
齿轮传动应满足两项基本要求: 1)传动平稳 2)承载能力高 在齿轮设计、生产和科研中，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
二、常用的齿轮材料
1.钢——含碳量为0.1％～0.6％→常用 →性能最好(可通过热处理提高机械性能) ⑴ 锻钢——钢材经锻造, 性能提高→最常用 45、35SiMn、42SiMn、40Cr、35CrMo (2)铸钢——耐磨性和强度均较好，承载能力稍低于锻 钢， 常用于尺寸较大(d>400～600mm)且不宜锻造的场 合。 ZG310-570、ZG340-640 成本高
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第第二二节节 常常用用材材料料和热和处热理 一、对齿轮材料的基本要处求理
1.齿面要硬, 齿芯要韧 2.易于加工及热处理 3.为了保证大、小齿轮有相同的使用寿命，小轮齿
面硬度应比大轮高30～50HBS┌软齿面 HBS≤350
└ 硬齿面 HBS＞350
原因：1）小齿轮齿根强度较弱 2）小齿轮的应力循环次数较多 3) 当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软 的大 齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的 接触疲劳强 度
C、整体（表面）淬火----整体（表面）淬火后再低温回 火。常用材料为中碳钢或中碳合金钢。
D、渗碳淬火----冲击载荷较大的齿轮，宜采用渗碳淬 火。常用材料有：低碳钢或低碳合金钢。
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E、表面氮化----得到的均是硬齿面(硬度＞350HBS)，常用 于高速、重载、精密传动
渗氮齿轮硬度高、变形小，适用于内齿轮和难于磨削的 齿轮。
一、直齿圆柱齿轮受力分析
受力分析步骤： ①力的作用点为节点；
②轮齿间相互作用的法向 力 （总作用力）Fn沿啮合线 指向工作齿面； ③Fn分解为圆周力（切向 一对直齿圆柱齿轮，若略去齿面间的力 力摩）F擦a F力。t、，径轮向齿力节F点r、处轴向 的法向力Fn可分解为两对互相垂直的分力：切于分度圆上 的圆周力Ft1、Ft2 和沿半径方向的径向力Fr1、Fr2 。
用于制造不要求抗磨性，要 求 抗 冲击、振动和 噪声小的齿轮
四、齿轮材料的选择原则
选择齿轮材料主要考虑传动特点和工作条件：
（小模数齿轮，应用范围决定材料）
①为保持精度持久 ②要求重量轻 ③减小噪声或防腐蚀 ④传动大功率 ⑤抗腐蚀和高耐磨
耐磨材料 铝合金或非金属材料 非金属材料 硬度和强度较高的材料 合金钢
⑥抗腐蚀性、防磁性和机械性能都好
青铜或黄铜
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第第三三节节齿齿轮轮传传动受动力受分力析 分析
齿轮的受力分析是设计齿轮的基础，同时，也可为 设计轴及轴承提供初始条件。
齿轮啮合时，可看作是两圆柱体的接触，其半径等 于两齿廓在啮合点的曲率半径，啮合点由齿根向齿顶移 动（主动轮），疲劳损坏多发生在节点附近，且节点附 近处一般只有一对轮齿受载，故受力分析在节点啮合时 计算。
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1、各力的大小
2
F t
Td
1
1
F F tan
rt
F Ft 2T1
n
cos d
1
T1 9.55 10
cos
6P n1
1
式中：T1 主动齿轮传递的名义转矩(N.mm)；
d1
主动齿轮分度圆直径(mm)；
分度圆压力角(°)；
P1
主动齿轮传递的功率(kW)；
n1
主动齿轮的转速(r/min)。
圆周力Ft的大小可直接由齿轮所传递的转矩确定， 因此在进行齿 轮受力分析时，总是将其它各力表 示为F. t的函数。