机械设计齿轮传动培训资料PPT(共50张)
主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及压力角a、
齿高系数h*a、径向间隙系数c*。
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断 一般发生在齿根处，严重
过载突然断裂、疲劳折断。
失效形式
潘存云教授研制
潘存云教授研制
轮齿折断
一般发生在齿根处，疲劳折断、 严重过载突然断裂、局部折断 。
胶合：相啮合齿面的金属，在一定压 力下直接接触而相互粘连。当齿 面相对滑动时，较软的齿面沿滑 动方向被撕下而形成沟纹。
产生原因：温度过胶合：低速重载，速度过低，不易 产生油膜。
防止或改善措施：
①对于低速重载，可提高油的粘度
②对高速重载，可采用抗胶合能力强 的油；
▲ 工作可靠，寿命长；与各类传动相比 ▲ 传动比稳定; 无论是平均值还是瞬时值。这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一；
▲ 制造及安装精度要求高，价格较贵。与带传动、链传动相比
学习本章的目的 本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，
也就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传 动可靠的齿轮。 设计齿轮——设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。
第10章 齿轮传动
§10-1 概述 §10-2 轮齿的失效形式及设计准则 §10-3 齿轮材料及选用原则 §10-4 齿轮传动的计算载荷 §10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-6 齿轮传动的设计参数、许用应力与
精度选择 §10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-8 标准锥齿轮传动的强度计算 §10-9 齿轮的结构设计 §10-10 齿轮传动的润滑
③采用抗胶合能力强的材料及合理配 对齿轮；
④提高齿面硬度。
潘存云教授研制
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
失效形式
齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 跑合磨损 磨粒磨损 跑合磨损、磨粒磨损。
潘存云教授研制
潘存云教授研制
齿面磨损
磨料磨损和跑合磨损 磨料磨损是开式齿轮传动的主要失
潘存云教授研制 潘存云教授研制
齿面接触疲劳
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
齿面点蚀 失效形式 齿面胶合
潘存云教授研制
高速重载传动中，常因啮合区温 度升高而引起润滑失效，致使齿 面金属直接接触而相互粘连。当 齿面向对滑动时，较软的齿面沿 滑动方向被撕下而形成沟纹。
齿面胶合
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
§10-1 概述
作用： 不仅用来传递运动、而且还要传递动力。
要求： 运转平稳、足够的承载能力。
按类 型分
直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 锥齿轮传动 人字齿轮传动
开式传动 裸露、灰尘、易磨损，适于低速传动。
分 类
按装置 型式分
半开式传动 有简单防护罩，大齿轮浸入油池，润 滑得到改善、适于非重要应用；
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
齿面点蚀
失效形式
齿面接触应力按脉动循环变 化当超过疲劳极限时，表面 产生微裂纹、高压油挤压使 裂纹扩展、微粒剥落。点蚀 首先出现在节线处，齿面越 硬，抗点蚀能力越强。软齿 面闭式齿轮传动常因点蚀而 失效。
潘存云教授研制 潘存云教授研制
齿面接触疲劳
齿面点蚀
在闭式齿轮传动中，常发生点蚀。软 齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效 。
开式齿轮传动不易发生。 点蚀：齿面材料在变化着的接触应力
作用下，由于疲劳而产生的麻点状 损伤现象。 产生原因： ①齿面接触应力太大； ②当出现裂纹时，油渗入裂纹产生楔 裂作用。 防止措施： ①提高齿面硬度； ②增大齿廓曲率半径ρ（减小接触应 力）； ③增大油的粘度（有利于油膜的形成 ，使两齿面隔开，粘度高的油不易 渗入裂纹）。
2）过载折断（或剪断） 产生原因： ①突然过载或者强烈冲击； ②模数太小，齿根厚度太小，材
料太脆。 防止措施： ①仔细操作； ②适当增大模数； ③采用热处理提高材料的冲击韧
性。 3）局部折断
局部折断
在斜齿圆柱齿轮传动中，轮齿工作面上的接触线为一斜线， 轮齿受载后，如有载荷集中时，就会发生局部折断。若制造 及安装不良或轴的弯曲变形过大，轮齿局部受载过大时，即 使是直齿圆柱齿轮，也会发生局部折断。
1）疲劳折断 产生原因： ①齿根处弯曲应力较大； ②齿根处过渡圆弧处有应力集中
，当轮齿重复受载后，齿根处 产生疲劳裂纹，并逐步扩展， 致使轮齿疲劳折断。 防止措施： ①增大齿根圆角半径，x ↑ ， 齿面精度↑，以降低应力集中 ②采用热处理提高材料的冲击韧 性；
③从设计上， σF≤[σF]。
潘存云教授研制
表面凹陷
潘存云教授研制
潘存云教授研制
塑性变形
塑性变形：齿面材料因屈服产生 塑性流动而形成齿面塑性变形 。
产生原因：
①齿面太软；
②载荷太大。
防止措施：
①提高齿面硬度； ②提高油的粘度。
表面凸出
潘存云教授研制
潘存云教授研制
潘存云教授研制
表面凹陷
小结：一对实际啮合齿轮不可能同时产生以上5种失效形式 ，在具体工作条件下，主要以以上5种失效形式的一种或 两种。主要失效形式： 开式传动：齿面磨损、轮齿折断； 闭式传动：软齿面（HBS≤350）钢齿，点蚀； 硬齿面钢齿或铸铁，轮齿折断。 高速重载：胶合 重载软齿：塑性变形
效形式。 产生原因：砂粒、金属微粒进入啮
合齿面，产生磨料磨损。 防止或改善措施： ①增大齿面硬度； ②采用闭式传动或加防护罩； ③改善润滑条件。
潘存云教授研制
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式
轮齿折断
主动齿
齿面点蚀
潘存云教授研制
失效形式
齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形
从动齿
表面凸出
二、齿轮的设计准则 ▲保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断 ▲保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀 ▲对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应 按齿面抗胶合能力的准则进行设计
闭式传动 全封闭、润滑良好、适于重要应用。
按使用 情况分
按齿面 硬度分
动力齿轮 以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。 传动齿轮 以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。 硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS） 软齿面齿轮（齿面硬度 ≤ 350HBS）
齿轮传动的特点： ▲ 传动效率高 η可达99％；在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高； ▲ 结构紧凑;与带传动、链传动相比，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般较小；
齿高系数h*a、径向间隙系数c*。
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断 一般发生在齿根处，严重
过载突然断裂、疲劳折断。
失效形式
潘存云教授研制
潘存云教授研制
轮齿折断
一般发生在齿根处，疲劳折断、 严重过载突然断裂、局部折断 。
胶合：相啮合齿面的金属，在一定压 力下直接接触而相互粘连。当齿 面相对滑动时，较软的齿面沿滑 动方向被撕下而形成沟纹。
产生原因：温度过胶合：低速重载，速度过低，不易 产生油膜。
防止或改善措施：
①对于低速重载，可提高油的粘度
②对高速重载，可采用抗胶合能力强 的油；
▲ 工作可靠，寿命长；与各类传动相比 ▲ 传动比稳定; 无论是平均值还是瞬时值。这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一；
▲ 制造及安装精度要求高，价格较贵。与带传动、链传动相比
学习本章的目的 本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法，
也就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传 动可靠的齿轮。 设计齿轮——设计确定齿轮的主要参数以及结构形式。
第10章 齿轮传动
§10-1 概述 §10-2 轮齿的失效形式及设计准则 §10-3 齿轮材料及选用原则 §10-4 齿轮传动的计算载荷 §10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-6 齿轮传动的设计参数、许用应力与
精度选择 §10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 §10-8 标准锥齿轮传动的强度计算 §10-9 齿轮的结构设计 §10-10 齿轮传动的润滑
③采用抗胶合能力强的材料及合理配 对齿轮；
④提高齿面硬度。
潘存云教授研制
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
失效形式
齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 跑合磨损 磨粒磨损 跑合磨损、磨粒磨损。
潘存云教授研制
潘存云教授研制
齿面磨损
磨料磨损和跑合磨损 磨料磨损是开式齿轮传动的主要失
潘存云教授研制 潘存云教授研制
齿面接触疲劳
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
齿面点蚀 失效形式 齿面胶合
潘存云教授研制
高速重载传动中，常因啮合区温 度升高而引起润滑失效，致使齿 面金属直接接触而相互粘连。当 齿面向对滑动时，较软的齿面沿 滑动方向被撕下而形成沟纹。
齿面胶合
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
§10-1 概述
作用： 不仅用来传递运动、而且还要传递动力。
要求： 运转平稳、足够的承载能力。
按类 型分
直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 锥齿轮传动 人字齿轮传动
开式传动 裸露、灰尘、易磨损，适于低速传动。
分 类
按装置 型式分
半开式传动 有简单防护罩，大齿轮浸入油池，润 滑得到改善、适于非重要应用；
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
齿面点蚀
失效形式
齿面接触应力按脉动循环变 化当超过疲劳极限时，表面 产生微裂纹、高压油挤压使 裂纹扩展、微粒剥落。点蚀 首先出现在节线处，齿面越 硬，抗点蚀能力越强。软齿 面闭式齿轮传动常因点蚀而 失效。
潘存云教授研制 潘存云教授研制
齿面接触疲劳
齿面点蚀
在闭式齿轮传动中，常发生点蚀。软 齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效 。
开式齿轮传动不易发生。 点蚀：齿面材料在变化着的接触应力
作用下，由于疲劳而产生的麻点状 损伤现象。 产生原因： ①齿面接触应力太大； ②当出现裂纹时，油渗入裂纹产生楔 裂作用。 防止措施： ①提高齿面硬度； ②增大齿廓曲率半径ρ（减小接触应 力）； ③增大油的粘度（有利于油膜的形成 ，使两齿面隔开，粘度高的油不易 渗入裂纹）。
2）过载折断（或剪断） 产生原因： ①突然过载或者强烈冲击； ②模数太小，齿根厚度太小，材
料太脆。 防止措施： ①仔细操作； ②适当增大模数； ③采用热处理提高材料的冲击韧
性。 3）局部折断
局部折断
在斜齿圆柱齿轮传动中，轮齿工作面上的接触线为一斜线， 轮齿受载后，如有载荷集中时，就会发生局部折断。若制造 及安装不良或轴的弯曲变形过大，轮齿局部受载过大时，即 使是直齿圆柱齿轮，也会发生局部折断。
1）疲劳折断 产生原因： ①齿根处弯曲应力较大； ②齿根处过渡圆弧处有应力集中
，当轮齿重复受载后，齿根处 产生疲劳裂纹，并逐步扩展， 致使轮齿疲劳折断。 防止措施： ①增大齿根圆角半径，x ↑ ， 齿面精度↑，以降低应力集中 ②采用热处理提高材料的冲击韧 性；
③从设计上， σF≤[σF]。
潘存云教授研制
表面凹陷
潘存云教授研制
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塑性变形
塑性变形：齿面材料因屈服产生 塑性流动而形成齿面塑性变形 。
产生原因：
①齿面太软；
②载荷太大。
防止措施：
①提高齿面硬度； ②提高油的粘度。
表面凸出
潘存云教授研制
潘存云教授研制
潘存云教授研制
表面凹陷
小结：一对实际啮合齿轮不可能同时产生以上5种失效形式 ，在具体工作条件下，主要以以上5种失效形式的一种或 两种。主要失效形式： 开式传动：齿面磨损、轮齿折断； 闭式传动：软齿面（HBS≤350）钢齿，点蚀； 硬齿面钢齿或铸铁，轮齿折断。 高速重载：胶合 重载软齿：塑性变形
效形式。 产生原因：砂粒、金属微粒进入啮
合齿面，产生磨料磨损。 防止或改善措施： ①增大齿面硬度； ②采用闭式传动或加防护罩； ③改善润滑条件。
潘存云教授研制
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式
轮齿折断
主动齿
齿面点蚀
潘存云教授研制
失效形式
齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形
从动齿
表面凸出
二、齿轮的设计准则 ▲保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断 ▲保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀 ▲对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应 按齿面抗胶合能力的准则进行设计
闭式传动 全封闭、润滑良好、适于重要应用。
按使用 情况分
按齿面 硬度分
动力齿轮 以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。 传动齿轮 以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。 硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS） 软齿面齿轮（齿面硬度 ≤ 350HBS）
齿轮传动的特点： ▲ 传动效率高 η可达99％；在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高； ▲ 结构紧凑;与带传动、链传动相比，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般较小；
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齿轮传动设计培训讲解课件.ppt
轮的基圆为定圆，在其同一方向的内公
切线只有一条。所以无论两齿廓在任何
位置接触，过接触点所作两齿廓的公法
线为一固定直线，它与连心线O1O2的交 点C必是一定点。因此渐开线齿廓满足
定角速比要求。
13
上午9时0分
图d 渐开线齿廓满足定角速比证明
14
上午9时0分
由图d知，两轮的传动比为
i12
1 2
O2C O1C
36
Δy—齿顶高变动系数
上午9时0分
二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —变位齿轮传动
齿轮变位的意义：
➢ 避免根切。
➢ 改善小齿轮的寿命（传动比较大时，使小齿轮齿厚 增大，大齿轮齿厚减小，使一对齿轮的寿命相当） ➢ 凑中心距以满足实际应用要求
37
上午9时0分
二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —平行轴斜齿轮圆柱齿轮传动
3）发生线与基圆的切点N即为渐开线上
K点的曲率中心，线段为K点的曲率半径。
随着K点离基圆愈远，相应的曲率
10
上午9时0分
半径愈大；而K点离基圆愈近，相应的 曲率半径愈小。
4）渐开线的形状取决于基圆的大小。如 图c所示，基圆半径愈小，渐开线愈弯曲；
基圆半径愈大，渐开线愈趋平直。当基
圆半径趋于无穷大时，渐开线便成为直
➢分度圆螺旋角β
法面参数为标准参数
斜齿轮的基本尺寸也是以其分度圆柱为基准圆来进行计算的。斜齿轮 分度圆柱上的螺旋线的切线与其轴线所夹锐角称为分度圆螺旋角（简称螺 旋角）。
螺旋角β是斜齿轮的重要的基本参数之一，由于轮齿倾斜了β角，使斜
齿轮传动时产生了轴向力，β越大，轴向力越大。
39
上午9时0分
机械齿轮传动培训课件
机械齿轮传动培训课件机械齿轮传动培训课件齿轮传动作为一种常见的机械传动方式，广泛应用于各个领域，包括工业、交通、农业等。
它以其稳定可靠的特点，成为了现代机械设备中不可或缺的一部分。
本文将对机械齿轮传动进行培训，介绍其原理、分类、计算方法和应用。
一、齿轮传动的原理齿轮传动是利用齿轮之间的啮合作用，将动力从一个轴传递到另一个轴的一种机械传动方式。
齿轮传动的基本原理是通过齿轮的齿与齿之间的啮合，实现转动力的传递。
齿轮传动具有传动比稳定、传动效率高、传动精度高等优点，因此在各个行业中得到广泛应用。
二、齿轮传动的分类齿轮传动根据齿轮的类型和传动方式的不同，可以分为多种不同的分类。
常见的分类包括直齿轮传动、斜齿轮传动、锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等。
每种传动方式都有其适用的场景和特点，需要根据具体的应用需求选择合适的传动方式。
三、齿轮传动的计算方法齿轮传动的计算方法是齿轮设计和应用的重要环节，它决定了传动系统的性能和可靠性。
齿轮传动的计算包括齿轮的模数计算、齿数计算、传动比计算等。
在计算过程中，需要考虑到传动功率、齿轮的强度和耐磨性等因素，以确保传动系统的正常运行。
四、齿轮传动的应用齿轮传动广泛应用于各个领域。
在工业领域，齿轮传动被用于各种机械设备，如机床、起重设备、输送机等。
在交通领域，齿轮传动被用于汽车、火车、船舶等交通工具的传动系统。
在农业领域，齿轮传动被用于农机设备，如收割机、拖拉机等。
齿轮传动的应用范围广泛，几乎涵盖了所有机械设备的传动需求。
五、齿轮传动的发展趋势随着科技的不断进步，齿轮传动也在不断发展。
目前，齿轮传动的发展趋势主要包括以下几个方面：一是高效节能，通过减小传动损失和提高传动效率，实现能源的节约；二是智能化，通过传感器和控制系统的应用，实现齿轮传动的智能监测和控制；三是轻量化，通过材料的优化和结构的设计，减小齿轮传动的重量和体积，提高机械设备的性能。
六、总结齿轮传动作为一种重要的机械传动方式，具有稳定可靠、传动效率高等优点，广泛应用于各个领域。
《齿轮传动设计》PPT课件
三、渐开线齿轮的啮合特性
渐开线齿轮符合齿廓啮合基本定 律,即能保证定传动比传动 由齿廓啮合基本定律知
i12
1 2
O2P O1P
❖ 由渐开线性质知,
❖ 啮合点公法线与二基圆内公切
线重合
N2
❖ 二基圆为定圆,N1N2为定直线, 则节点P为定点
i12 12
O2Pr2'rb2 O1P r1' rb1
co
n. st
机械设计基础 ——齿轮传动
例题2
❖已知:一渐开线直齿圆柱齿轮,用卡尺测量出齿顶圆直径 da=208mm, 齿根圆直径df=172mm, 数得齿数z=24.
❖求：该齿轮的模数m,齿顶高系数ha*和顶隙系数c*
解:
da(z2ha *)m208 mm
df(z2h a *2c*)m 17m 2 m
m 8 mm
O1
1 rb1
P K’
N1 K
C１
C２
2 rb2
O2
机械设计基础 ——齿轮传动
三、渐开线齿轮的啮合特性
机械设计基础 ——齿轮传动
5-4 渐开线标准齿轮的基本尺寸
一、外齿轮 二、内齿轮 三、齿条
机械设计基础 ——齿轮传动
一、外齿轮
1 各部分名称和符号 2 基本参数 3 几何尺寸 4 例题
机械设计基础 ——齿轮传动
h
* a
1
c
*
0 .25
正常齿: 短齿:
m 1mm h a *1,c*0.25 m 1mm h a *1,c*0.35
ha*0.8,c*0.3
机械设计基础 ——齿轮传动
例题3
❖已知: 法向距离〔即公法线长度〕分别为 :W3 = 61.84mm,
齿轮传动课件共48张PPT大纲
蜗杆传动
由蜗杆和蜗轮组成，具有 传动比大、结构紧凑等特 点，但效率较低。
传动比及计算方法
传动比定义
传动比是指输入轴转速与输出轴转速 之比，也等于两齿轮齿数之比（对于 圆柱齿轮）。
计算方法
传动比=输入轴转速/输出轴转速=齿 轮Z2的齿数/齿轮Z1的齿数（其中Z1 、Z2为两啮合齿轮的齿数）。
应用领域与发展趋势
正确啮合条件分析
模数和压力角相等
保证两齿轮能够正确啮合 的基本条件。
齿形角匹配
两齿轮的齿形角必须相等 ，以确保平稳的啮合过程 。
齿顶间隙适当
避免齿轮在啮合过程中发 生干涉或卡死现象。
滑动率与传动效率关系
滑动率定义
齿轮啮合过程中，主动轮与从动轮在 接触点处的线速度差与主动轮线速度 之比。
提高传动效率的措施
应用领域
齿轮传动广泛应用于机床、汽车、船舶、飞机、工程机械等各种机械设备中。
发展趋势
随着科技的进步和制造业的发展，齿轮传动正朝着高速、重载、高精度、低噪 声、高效率等方向发展，同时新材料、新工艺和新技术也不断应用于齿轮传动 中。
02
齿轮几何参数及啮合原理
齿轮基本几何参数
齿数
齿轮上齿的数量，决定 了齿轮的传动比和尺寸
油液分析法
通过对润滑油进行化验分析 ，了解油液污染程度、金属 磨粒含量等指标，判断齿轮 磨损情况和故障类型。
维护保养周期和作业内容
日常检查
每天对齿轮传动系统进行外观检查、温 度监测和噪声听诊等，及时发现并处理
异常情况。
清洗检查
定期对齿轮传动系统进行清洗和检查 ，清除内部杂质和金属磨粒，检查齿
轮磨损情况和轴承间隙等。
考虑轴承的润滑和密封问题
机械设计齿轮传动培训资料共51页文档
机械设计齿轮传动培训资料
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消— —西塞 罗
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消— —西塞 罗
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根