第七章齿轮传动.docx

MACROBUTTONMTEditEquationSection2EquationChapter7Section1SEQMTEqn\r\h\*MERGEFORMATSEQMTSec\r1\h\*MERGEFORMATSEQMTChap\r7\h\*MERGEFORMAT第七章齿轮传动
7-1基础知识
一、齿轮传动的主要类型及特点
齿轮传动是最基本的机械传动形式之一，它的特点是传动准确、可靠、效率高，传递功率和速度的范围大。
齿轮传动按工作条件划分，则可分为：开式齿轮传动、半开式齿轮传动以及闭式齿轮传动。
（1）开式齿轮传动的齿轮完全暴露在外边，因此杂物易于侵入、润滑不良，齿面容易磨损，通常用于低速传动。
（2）半开式齿轮传动装有简单的防护装置，工作条件有一定的改善。
（3）闭式齿轮传动的的齿轮安装在封闭的箱体内，润滑及防护条件最好，常用于重要的场合。
齿轮传动按相互啮合的齿轮轴线相对位置划分，则可分为：圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动以及齿轮齿条传动。
（1）圆柱齿轮传动用于两平行轴之间的传动。
（2）圆锥齿轮传动用于两相交轴之间的传动。
（3）齿轮齿条传动可将旋转运动变为直线运动。
二、齿轮传动的失效形式及设计准则
1．齿轮传动的失效形式
齿轮传动的失效主要发生在轮齿。常见的失效形式有：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和塑性变形。
（1）轮齿折断
闭式传动中，当齿轮的齿面较硬时，容易出现轮齿折断。另外齿轮受到突然过载时，也可能发生轮齿折断现象。
提高轮齿抗折断能力的措施有：增大齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕；增大轴及支承的刚性；采用合理的热处理方法使齿芯具有足够的韧性；进行喷丸、滚压等表面强化处理。
（2）齿面磨损
齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式之一。改用闭式齿轮传动是避免齿面磨损的最有效方法。
（3）齿面点蚀
齿面点蚀是闭式齿轮传动的主要失效形式，特别是在软齿面上更容易产生。
提高齿面抗点蚀能力措施有：提高齿轮材料的硬度；在啮合的轮齿间加注润滑油可以减小摩擦，减缓点蚀。
（4）齿面胶合
对于高速重载的齿轮传动，容易发生齿面胶合现象。另外低速重载的重型齿轮传动也会产生齿面胶合失效，即冷胶合。
提高齿面抗胶合能力的措施：提高齿面硬度和降低齿面粗糙度值；加强润滑措施，如采用抗胶合能力高的润滑油，在润滑油中加入添加剂等。
（5）塑性变形
塑性变形一般发生在硬度低的齿面上；但在重载作用下，硬度高的齿轮上也会出现。
提高轮齿抗塑性变形能力的措施：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等。
2．设计准则
目前设计一般使用的齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。
（1）在闭式齿轮传动中，一般应先按接触疲劳强度设计，计算出齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0等），然后对其轮齿的抗弯疲劳强度进行校核。但是当齿面的硬度较高（硬度＞350HBS）时，弯曲折断是主要失效形式，其轮齿的弯曲疲劳强度相对较弱，此时一般按轮齿齿根的抗弯疲劳强度设计，然后再校核其齿面接触疲劳强度。
（2）在开式（半开式）齿轮传动中，齿轮的失效形式主要是齿面磨损和轮齿的弯曲疲劳折断，因此目前通常以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则，并根据具体要求适当增大齿轮的模数。
三、齿轮常用的材料、热处理及许用应力
1．齿轮常用的材料
根据齿轮传动的失效形式，对齿轮材料性能的基本要求是齿面要硬与齿心要韧。根据以上的要求，设计齿轮时常采用的材料有：锻钢、铸钢、铸铁以及非金属材料。
（1）锻钢
锻钢为是齿轮设计中最常用的材料。
（2）铸钢
铸钢常用于大型的齿轮。
（3）铸铁
铸铁齿轮常用于工作平稳，速度较低，功率不大的场合。
（4）非金属材料
非金属材料齿轮可降低噪声，常用于高速、轻载及精度不高的场合。
2．热处理
（1）对锻钢材料，一般是采用正火或调质处理，然后进行切齿。但是当齿轮用于重要的场合时，通常是先切齿，然后进行表面硬化处理（如表面淬火、渗碳、氮化等），再进行精加工。
（2）对铸钢材料，常采用退火与常化处理，必要时可进行调质。
3．许用应力
齿轮强度计算中的许用应力是根据特定试验条件下得到的极限应力和考虑安全系数、寿命系数等情况下得到的。通常齿轮的疲劳极限是用SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、齿面粗糙度约为SKIPIF1<0的直齿轮副试件，按失效率SKIPIF1<0，经持久疲劳试验确定的。
SKIPIF1<0（7-1）
式中，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0——齿轮的疲劳极限；
SKIPIF1<0，SKIPIF1<0——寿命系数；
SK