齿轮传动的润滑设计
第二章 齿轮传动装置的润滑ppt课件
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齿轮，是机械设备中极为重要的零件。齿轮 的种类很多，消耗量也很大。加工齿轮要比加工 其他零件困难得多，成本高。因此加强齿轮的润 滑，降低消耗，延长寿命，这是设备润滑工作的 重点之一。
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二 润滑对点蚀的影响
点蚀（表面疲劳磨损）是齿轮磨损一种极为普 通的现象。在齿面超过限度的接触应力反复作用 下，由表层裂纹发展为表面金属脱落，齿面上呈 现麻斑凹坑，小的如针眼，大的如豆粒，这就是 常见的疲劳点蚀。点蚀的起因是多方面的，最主 要的还是接触应力超过了极限。润滑油选用不当 或润滑方式不良，都会引起点蚀。
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三 润滑脂润滑
某些低速重负荷的齿轮，采用润滑脂润滑，实践 证明效果良好，既可减低磨损，又可避免漏油。 目前，在冶金设备中，有部分齿轮箱采用了半流
体状的润滑脂润滑。
四 固体润滑
圆柱齿轮减速器负荷不大，又比较平稳，可以采 用二硫化钼半干膜润滑(即底膜加保膜)。实践证 明：这种润滑方式有良好的效果。对于处理漏油， 这确是一个行之有效的方法。
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这种方法比较简单，适用于速度不高的中小
型齿轮箱。因为油要有一定的速度才能够飞溅， 所以齿轮的圆周速度要大于3m/s。但是速度又不 能太高，速度太高会使油甩离齿面而润滑不良， 同时也会增大搅拌的功率损失。采用油浴润滑的 圆柱齿轮传动，圆周速度一般不超12-15m/s．蜗 杆蜗轮传动的蜗杆圆周速度一般不超过6-10m/s。
Ⅰ—主动齿轮，Ⅱ—被动齿轮
要研究齿轮的润滑状况，首先应分析齿轮的啮合过程。 图2-1是一对渐开线轮齿，I是主动齿轮，Ⅱ是被动齿轮。开 始啮合时(图2—1a)，a点与d点接触，b点和e点均是节圆上 的一点，当转到(图2-1b)位置时，b点和e点相接触，在离开 的一瞬间(如图2-1c的位置)，c点和f点相接触。根据齿面的 形状，我们知道，ab＜de，ef＜bc。
机械传动系统的齿轮设计与优化
机械传动系统的齿轮设计与优化机械传动系统是现代工业中不可或缺的一部分，它用于将动力从一个部件传递到另一个部件。
而齿轮作为机械传动系统中最常见的传动元件之一，其设计和优化对于传动系统的性能至关重要。
一、齿轮设计的基本原理齿轮传动是通过齿轮齿面之间的啮合来传递动力的。
齿轮的设计需要考虑到以下几个方面：1. 齿轮的模数：模数是齿轮齿数和齿轮直径的比值，它决定了齿轮的尺寸。
一般来说，模数越大，齿轮的尺寸越大，承载能力也越大，但是齿轮的精度和效率会降低。
2. 齿轮的齿数：齿数决定了齿轮的转速比，即输入轴和输出轴的转速之比。
齿数越多，转速比越大，但是齿轮的尺寸也会增加。
3. 齿轮的齿形：齿形的设计直接影响齿轮的传动效率和噪音。
常见的齿形有直齿、斜齿、渐开线齿等。
渐开线齿形是目前应用最广泛的一种，它能够减小齿轮啮合时的冲击和噪音。
二、齿轮设计的优化方法齿轮的设计不仅需要满足传动比和承载能力的要求，还需要考虑到传动效率、噪音和寿命等因素。
以下是一些常见的齿轮设计优化方法：1. 材料选择：齿轮的材料选择直接影响到齿轮的承载能力和寿命。
一般来说，齿轮的材料应具有高强度、高硬度和良好的韧性。
常见的材料有钢、铸铁和铜合金等。
2. 齿轮的润滑：齿轮传动中的润滑是非常重要的，它能够减小齿轮的摩擦和磨损，提高传动效率和寿命。
常见的润滑方式有油润滑和干润滑两种。
3. 齿轮的加工工艺：齿轮的加工工艺对于齿轮的精度和质量有着重要的影响。
常见的加工工艺有铣削、滚齿和磨齿等。
不同的加工工艺会对齿轮的精度、强度和噪音产生不同的影响。
三、齿轮设计的案例分析为了更好地理解齿轮设计与优化的过程，我们可以通过一个实际的案例来进行分析。
假设我们需要设计一个用于汽车变速器的齿轮传动系统。
根据汽车的使用要求，我们需要考虑到传动比、承载能力、传动效率和噪音等因素。
首先，我们需要确定齿轮的模数和齿数。
根据变速器的设计要求，我们可以选择适当的模数和齿数，以满足传动比和承载能力的要求。
齿轮传动的润滑
（1）边界润滑 当＜1，齿轮传动处于边界润滑状态，齿轮齿面有表面粗糙峰相接触的情况发 生。在边界润滑状态下，润滑油的黏度不起作用，靠添加剂与齿面形成的物理吸附 膜或化学反应膜来保护齿面。 （2）混合润滑 当1＜＜3，齿轮传动处于混合润滑状态。在混合润滑状态下，摩擦力由粗糙峰 和润滑油内部的摩擦力两部分构成，齿面负荷由油膜和齿面粗糙峰共同承担。润滑 油中需要少量的极压添加剂。 （3）全膜润滑 当＞3，齿轮传动处于全膜润膜状态（弹流润滑、液体动压润滑）。在全膜润 滑状态下，润滑油膜的厚度远远大于表面粗糙度，两运动表面完全被连续的油膜所 隔开。因此润滑剂的黏度起主导作用，不需要添加剂。 当计入齿轮的弹性变形时，全膜齿轮润滑状态即成为弹性流体动力润滑，其理 论分析是英国著名学者D.Downson完成的。该理论考虑了物体的弹性变形和润滑油在 高压下黏度的变化，先用计算机获得了数值解，进而导出了如下的经验公式
齿轮润滑剂对齿轮传动的影响主要表现在摩擦、磨损、胶合性能、振动、噪 声水平、齿轮箱热平衡性能等诸多方面。因此，在进行齿轮设计时不能忽略润滑 剂这一重要参数。
①润滑对齿轮传动失效的影响，见表1。
表1 润滑对齿轮传动失效的影响
齿轮失效形式 磨损 腐蚀性磨损 擦伤与胶合 点蚀 剥落 齿体塑变 峰谷塑变 起皱
进行齿轮润滑设计，要把握以下特点。 ①润滑剂是齿轮传动的一个元件，因此，润滑油的物理、化学性质，例如黏度、 压黏系数、黏温特性、添加剂的作用等都十分重要。 ②齿轮传动中同时存在着滚动和滑动，滚动量和滑动量的大小因啮合位置而异， 这就表明齿轮的润滑状态会随时间的改变而改变。 ③齿轮的接触压力非常高，例如轧钢机的主轴承比压一般为20MPa，而轧钢机 减速器齿轮比压一般达到500～1000MPa。
齿轮传动的润滑方法
齿轮传动的润滑方法
齿轮传动的润滑方法有三种：干式润滑、半干式润滑和湿式润滑。
1.干式润滑。
干式润滑是指不加润滑剂，齿轮直接在空气中运转。
一般适用于速度
较高、载荷较小、噪声要求较高的场合，如精密仪器、电动机等。
但是，
由于齿轮在高速运转时容易产生静电，所以干式润滑也容易引起火灾和爆
炸等安全隐患。
2.半干式润滑。
在半干式润滑方法中，齿轮的轴承轴承和齿轮轮齿上涂上一定量的润
滑剂，使其在运行时可以保持一定的润滑状态。
这种润滑方式适合于载荷
较大的中速齿轮传动，如输送机、压缩机等。
3.湿式润滑。
湿式润滑是指将润滑剂直接供给到齿轮之间的传动液道中，利用润滑
剂油膜，减少齿面的磨损和热度，通常润滑油或润滑脂都是常用的润滑剂。
湿式润滑具有润滑效果好、使用寿命长、环保等优点，适用于大型重载机
械和工业生产设备。
同时，也需要注意换油和维护等问题，以保证齿轮传
动的正常运行。
齿轮传动的润滑
齿轮传动的润滑齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率，特别是高速传动，就更需要考虑齿轮的润滑。
轮齿啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散热及防锈蚀。
因此，对齿轮传动进行适当的润滑，可以大为改善齿轮的工作状况，且保持运转正常及预期的寿命。
（一）齿轮传动的润滑方式开式及半开式齿轮传动，或速度较低的闭式齿轮传动，通常用人工周期性加油润滑，所用润滑剂为润滑油或润滑脂。
通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周大小而定。
当齿轮的圆周速度v<12m/s时，常将大齿轮的轮齿进入油池中进行浸油润滑（下左图）。
这样，齿轮在传动时，就把润滑油带到啮合的齿面上，同时也将油甩到箱壁上，借以散热。
齿轮浸入油中的深度可视齿轮的圆周速度大小而定，对圆柱齿轮通常不宜超过一个齿高，但一般亦不应小于10mm；对圆锥齿轮应浸入全齿宽，至少应浸入齿宽的一半。
在多级齿轮传动中，可借带油轮将油带到未进入油池内的齿轮的齿面上（下右图）。
油池中的油量多少，取决于齿轮传递功率大小。
对单级传动，每传递1kW的功率，需油量约为0.35～0.7L 。
对于多级传动，需油量按级数成倍地增加。
当齿轮的圆周速度v>12m/s时，应采用喷油润滑(下图)，即由油泵或中心油站以一定的压力供油，借喷嘴将润滑油喷到轮齿的啮合面上。
当v≤25m/s时，喷嘴位于轮齿啮入边或啮出边均可；当v>25m/s时，喷嘴应位于轮齿啮出的一边，以便借润滑油及时冷却刚啮合过的轮齿，同时亦对轮齿进行润滑。
(二)润滑剂的选择齿轮传动常用的润滑剂为润滑油或润滑脂。
所用的润滑油或润滑脂的牌号按表<齿轮传动常用的润滑剂>选取；润滑油的粘度按下表选取。
齿轮传动常用的润滑剂①名称牌号运动粘度υ/(mm/s)(40℃)应用全损耗系统用油（GB443-89）L-AN46L-AN68L-AN10041.4～50.661.2～74.890.0～110.0适用于对润滑油无特殊要求的锭子、轴承、齿轮和其它低负荷机械等部件的润滑工业齿轮油（SY1172-88）6810015022032061.2～74.890～110135～165198～242288～352适用于工业设备齿轮的润滑工业闭式齿轮油(GB/T5903-1995) 6810015022032046061.2～74.890～110135～165198～242288～352414～506适用于煤炭、水泥和冶金等工业部门的大型闭式齿轮传动装置的润滑普通开式齿轮油68 100℃。
齿轮传动的润滑
齿轮是汽车、摩托车、工程机械等机械制造行业重要的根底传动元件，在工业开展的历史长河中发挥了十分重要的作用。
他与皮带、摩擦、液压等机械传动相比，具有功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、平安可靠等特点，因此它已成为许多机械产品中不可缺少的传动部件。
齿轮的润滑成为齿轮传动中的重要问题，润滑不仅可以减少摩擦、减轻磨损、还可以起到冷却、防锈、降低噪声、改善齿轮的工作状况，延长齿轮的使用寿命等作用。
所以，齿轮的润滑技术一直是各国学术界和企业界关注和研究的热点所在。
工业齿轮润滑油种类的选择见下表。
工业齿轮润滑油种类的选择条件推荐使用的工业齿轮润滑油齿面接触应力(N/mm )齿轮状况使用工况低载荷v 350 —般齿轮传动抗氧防锈工业齿轮油350〜5001 调质处理、啮合精度等于8级I 每级齿数比i v 8l 最大滑动速度与分度圆圆周速度之比vg/v vI 变位系数x仁x2—般齿轮传动抗氧防锈工业齿轮油变位系数x1 v或〉x2有冲击的齿轮传动中载荷工业齿轮油中载荷500〜7501 调质处理、啮合精度等于或高于8级I Vg/v > 矿井提升机、露天采掘机、水泥磨、化工机械、水利电力机械、冶金矿产机械、船舶海港机械等的齿轮传动中载荷工业齿轮油750~1100渗碳淬火，外表淬火和热处理硬度58-62HRC重载荷> 1100冶金轧钢、井下采掘、高温有冲击、含水部位的齿轮传动等重载荷工业齿轮油一、闭式齿轮传动润滑的特点和作用1. 齿轮润滑的特点1) 与滑动轴承相比，多数齿轮的齿廓曲率半径小，一般为几十毫米，因此形成油楔的条件差。
2) 齿轮的轮面接触应力非常高，一些重载机械如水泥磨机、起重机、卷扬机和轧钢机减速器齿轮齿面接触应力可达400〜1000MPa。
3) 齿面间既有滚动又有滑动，而且滑动的方向和速度变化急剧。
4) 润滑是连续性的，每次啮合都需重新形成油膜，形成油膜的条件较差。
2. 齿轮传动的润滑方式闭式齿轮传动的润滑方式有浸油润滑和喷油润滑两种，一般根据齿轮的圆周速度确定采用那种方式。
机械设备中齿轮传动的润滑研究
带走 ， 低机 箱温 度 ， 样可 以减 少零 件 变形 降 这
着在 零件 的表面 能 够防 止 金属 的 腐蚀 作 用 。
过程 的 质量 控制 ， 选择 合理 的润 滑辅 助产 品 ，
运行 。
保 由于机械 设备 传 动都是 通 过相 互之 间的 的可 能 ， 保护机械 设备 。 ） 滑油性 能较好 ， （润 ５ 附 定时 对机械设 备更换润 滑油 ， 证设备 的高效 摩擦来传递 力的 ， 这样长 时间的摩 擦会导 致摩 设 备零件融合 产生故 障 ， 有些零件 由于热 胀冷 缩 变形 较大 ， 会影 响齿轮 传 动的精 度 。 这样 很
起到减 小 摩擦 ， 受负荷 ， 承 延长设 备使 用 时 间 润 滑的形 成。 再次 ， 机械 的使用过程 中 ， 在 要随 的 目的 。 实际 工作中我们 会用到减 速机进 行 在
润滑 ， 下面 介绍 一下 减速 机的润 滑作 用 ：１减 （） 齿轮 的使用 寿命 。２促进 传动面表面 油膜 的形 （）
齿轮传动轴承等传动装置中它们在工作过程中始终保持着相对运动状态如果设计不合理零件的咬合度不高或者制造材料低劣如果润滑效果好的话可能一时间问题还不能显现得出来因为好的润滑效果能够减轻机械磨损和零件的承受力但是如果润滑效果不好的话
工 程 技 术
ＳＥ Ｅ ＥＨ ＬＧ ｄ Ｎ ＆ＴＣ ＯＯＹ Ｃ Ｎ
机 械 设 备 中齿 轮 传 动 的润 滑研 究
１ ２ 动幅度大 ， ．振 噪音大 ， 环境 的影 响也大 对于
机 械设备 的噪 音污染 是比较 常见的 问题 ，
少相对 运动 表面 的磨 损 ， 提高 机械 效率 ， 长 把 机械 设 备的产 品检 验关 和润 滑油 的 质量检 延
试述齿轮传动的设计准则
齿轮传动的设计准则引言齿轮传动是一种常见的机械传动形式，其优点包括高效、承载能力大和传动精度高等。
在进行齿轮传动的设计过程中，需要遵循一系列的设计准则，以确保传动系统的可靠性和性能。
1. 齿轮的几何参数设计齿轮传动的几何参数设计是齿轮传动设计中最基本的一步。
它包括确定齿轮的模数、压力角、齿轮的齿数等几个重要参数。
几何参数的设计应考虑以下准则：1.1 强度要求齿轮的几何参数应满足一定的强度要求，以保证传动系统在工作过程中不会发生弹性变形或破坏。
强度要求可以通过计算齿轮的模数和面宽来确定。
1.2 齿轮的传动比齿轮的传动比是指输入轴和输出轴的转速之比。
在确定齿轮的齿数时，应根据所需的传动比来选择合适的齿数组合。
通常情况下，齿轮的齿数要求是整数或接近整数的。
1.3 齿轮的圆整度和制造公差齿轮的圆整度和制造公差对齿轮传动的性能有重要影响。
合理选择齿轮的圆整度和制造公差可以减小齿轮传动的啮合噪声和寿命损失。
2. 齿轮传动的强度计算齿轮传动的强度计算是齿轮传动设计中的关键一步，它用于评估齿轮传动系统的抗弯强度、承载能力和传动效率等。
齿轮传动的强度计算应考虑以下准则：2.1 抗弯强度和寿命齿轮的抗弯强度和寿命是齿轮传动设计中最为关键的指标。
计算齿轮的抗弯强度和寿命时，需要考虑齿轮的材料、几何参数和工作条件等因素。
2.2 接触疲劳强度和寿命齿轮传动在工作过程中会受到周期性的载荷作用，因此接触疲劳强度和寿命也是考虑的重要因素之一。
计算齿轮的接触疲劳强度和寿命时，需要考虑齿轮的材料、几何参数和工作条件等因素。
2.3 轴向载荷和接触应力在齿轮传动设计中，还需要考虑齿轮的轴向载荷和接触应力。
轴向载荷和接触应力的计算可以通过应力分析和有限元分析等方法进行。
3. 齿轮传动的结构设计齿轮传动的结构设计是指确定齿轮传动系统的齿轮布局、轴承选型和传动装置的设计等。
齿轮传动的结构设计应考虑以下准则：3.1 齿轮的布局和轴距齿轮的布局和轴距对齿轮传动的性能有重要影响。
机械传动系统的齿轮设计与优化
机械传动系统的齿轮设计与优化机械传动是现代工业和交通运输的重要组成部分，而齿轮作为机械传动系统的核心部件，对传动效率和稳定性起着重要作用。
本文将探讨机械传动系统中齿轮的设计与优化。
一、齿轮的基本原理与分类齿轮作为机械传动系统中最常见的元件之一，用于改变速度和方向。
其基本原理是通过相互啮合的齿与齿间传递动力和运动。
根据齿轮的传动方式，我们可以将其分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮和蜗杆等类型。
不同类型的齿轮适用于不同的传动需求，其设计和优化也有所差异。
二、齿轮设计的基本要素齿轮设计的基本要素包括齿数、齿轮模数、齿轮压力角和齿良等。
齿数决定了齿轮的传动比，齿轮模数则决定了齿轮的尺寸大小。
齿轮压力角用于描述啮合齿轮齿面的压力分布情况，齿良则影响了齿轮的传动效率和噪音。
在齿轮设计中，需要根据传动需求和系统参数进行合理选择和精确计算，以确保齿轮的稳定性和可靠性。
三、齿轮设计的优化方法齿轮设计的优化方法可以通过以下几个方面来实现。
1.齿轮材料的选择：齿轮的材料选择直接影响其强度和寿命。
根据传动功率、工作温度和工作条件等因素，合理选择齿轮的材料，确保其满足传动要求。
2.齿轮几何参数的优化：通过采用合理的齿数和齿轮模数等几何参数，可以提高齿轮的传动效率和承载能力。
同时，通过优化齿轮齿面的弧形和接触特性，可以降低齿面接触压力和噪音。
3.齿轮配合的优化：在齿轮设计中，合理的齿间游隙和啮合的配合间隙对于齿轮传动的顺畅度和精度起着重要作用。
通过优化配合间隙可以减小齿轮啮合时的摩擦和磨损，提高传动效率和传动稳定性。
4.齿轮润滑和冷却的优化：在齿轮传动系统中，润滑和冷却是保证齿轮正常运行的重要因素。
合理选择润滑剂和冷却方式，并确保其能够在运行过程中及时有效地起到降温和润滑的作用，有助于增强齿轮的使用寿命。
总结起来，机械传动系统的齿轮设计与优化对于系统的性能和稳定性至关重要。
通过合理选择材料、优化几何参数、调整配合间隙和改善润滑冷却等措施，可以提高齿轮的传动效率、减小噪音和摩擦损失，从而提升机械传动系统的整体性能。
解决设计齿轮传动时齿面接触疲劳强度不够的问题
理论研究
深入研究齿面接触疲劳的机理，建立更为精确的理论模型，为设 计提供更为准确的指导。
新材料与新工艺
探索和开发具有更高强度、耐磨性和耐热性的新材料和加工工艺。
智能化设计
利用人工智能和数值模拟技术，实现齿轮传动的智能化设计和优化。
对实际应用的建议
优化设计
01
在设计阶段充分考虑齿面接触疲劳强度，通过优化几何参数和
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解决策略与方案
材料选择与处理
选用高强度材料
选择具有高强度和耐磨性的材料， 如合金钢、不锈钢等，以提高齿 面的抗疲劳性能。
材料热处理
通过适当的热处理工艺，如淬火、 回火等，改善材料的硬度和韧性， 增强齿面的耐磨性和抗疲劳性能。
表面强化处理
采用喷丸、碾压、渗碳淬火等表面 强化处理技术，提高齿面的硬度和 抗疲劳性能。
解决设计齿轮传动时齿面 接触疲劳强度不够的问
• 问题概述 • 问题原因分析 • 解决策略与方案 • 案例分析 • 结论与建议
01
问题概述
齿面接触疲劳强度的定义
01
齿面接触疲劳强度是指齿轮在接 触应力作用下抵抗疲劳破坏的能 力。
02
齿面接触疲劳强度取决于齿轮材 料的机械性能、热处理方式、表 面处理、齿轮参数以及工作条件 等因素。
优化设计
改进齿形设计
优化齿形参数，减小应力 集中，改善齿面接触状况， 降低接触疲劳应力。
增加润滑设计
合理设计润滑系统，确保 齿轮在传动过程中得到充 分润滑，减少摩擦和磨损。
优化装配设计
确保齿轮装配精度，减小 装配误差，提高齿轮传动 的平稳性和可靠性。
制造工艺改进
精密加工
质量检测与控制
采用先进的加工设备和工艺，提高齿 轮的加工精度和表面光洁度，减小齿 轮的制造误差。