导图社区 齿轮传动
机械之齿轮传动知识梳理，包括失效形式及设计准则、材料及选择原则、标准直齿锥齿轮传动的强度计算、标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算等等。
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第二章土的物理性质及工程分类
人工智能的运用与历史发展
电池拆解
齿轮传动
标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
直轮齿的受力分析
方向判断
圆周力：在主动轮上与转动方向相反，在从动轮上与转向相同。
轴向力：取决于齿轮的回转方向和轮齿的螺旋方向，可按"主动轮左右手螺旋定则"来判断
径向力：方向均指向各自的轮心。
齿根弯曲应力校核公式
提高齿根弯曲疲劳强度的措施
减小弯曲应力
增大模数m
适当增大齿宽b
采用正变位齿轮以增大齿厚
提高齿轮精度等级、增大齿根圆角半径
增大许用应力
改用机械性能更好的齿轮材料
改变热处理方法，提高齿面硬度
齿面接触疲劳强度的校核公式
参数设计、许用应力、精度选择
精度选择
齿轮精度共分13级，0级精度最高，第12级精度最低
精度选择是以传动用途，使用条件，传递功率，圆周速度等为依据来确定
许用应力
齿轮的许用应力是根据试验齿轮的接触疲劳极限和弯曲疲劳极限确定的，试验齿轮的疲劳极限又是在一定试验条件下获得的。当设计齿轮的工作条件与试验条件不同时，需加以修正。
齿轮参数选择
压力角
增大压力角α,轮齿的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。
齿数
若保持齿轮传动的中心距 a 不变，增加齿数，除能增大重合度、改善传动的平稳性外，还可减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。
齿宽系数
由齿轮的强度计算公式可知，轮齿愈宽，承载能力愈高；但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布趋不均匀，故齿宽系数应取得适当。
标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
斜齿轮受力分析
在直齿轮的基础上考虑螺旋角的影响
标准直齿锥齿轮传动的强度计算
锥齿受力分析
轴向力指向大端
圆周力：主反从同
径向力：指向各自轴线
齿轮的结构设计
确定轮缘，轮辐，轮毂等结构形式及尺寸大小
齿轮的润滑
润滑目的
避免金属直接接触，减少摩擦磨损，同时还可以起到散热和防锈蚀的目的
润滑方式
开式及半开式齿轮传动
人工周期性加油润滑
闭式齿轮传动
浸油润滑和喷油润滑，大齿轮的圆周速度低于12m/s时，将大齿轮的轮齿浸油润滑；大于12m/s时，采用喷油润滑
润滑剂
润滑油
润滑脂
计算载荷
载荷系数K，其值为K=KΑ·KV·Kα·Kβ
KA--使用系数
考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数
KV--动载系数
考虑齿轮副本身的啮合误差所引起的啮入，啮出冲击和振动而产生内部附加动载荷影响的系数
Kα--齿间载荷分配系数
考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀影响的系数
Kβ--齿向载荷分布系数
考虑沿齿宽方向载荷分布不均影响的系数
减小齿轮传动偏载的的措施
提升轴及车轴（轴承、箱体）的刚度，增大变形
综合考量伸展变形与改变变形的影响，齿轮在轴上尽可能对称布置，并尽可能将齿轮布置在远离转矩输入端
针对不同工况，恰当选择齿宽
提高制造与安装精度；
对齿轮展开沿齿阔方向修形。
材料及选择原则
材料性能要求
齿面硬，芯部韧和良好的机械加工和热处理工艺性，经济性要求
常用齿轮材料
钢
韧性好，耐冲击。经适当的表面处理和热处理，可作为常用材料
铸铁
抗胶合，抗点蚀能力好。常作为低速，轻载，不太重要的场合的齿轮材料
非金属材料
适于高速轻载，降低噪声的场合
材料选用原则
必须满足工作条件的要求
应考虑齿轮尺寸的大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺
正火碳钢，只能用于制作在载荷平稳和轻度冲击下工作的齿轮
合金钢常用作制造高速，重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢
失效形式及设计准则
失效形式
轮齿折断
常发生于闭式硬齿面和开式传动中
折断位置：均始于齿根受拉应力一侧
齿面损伤
齿面点蚀
常出现在润滑良好的闭式齿轮传动中
节线靠近齿根部位出现麻点状小坑
齿面胶合
齿面沿滑动方向粘焊，撕脱，形成沟痕
引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿轮报废
齿面磨粒磨损
常发生于开式齿轮传动
金属表面材料不断减小，齿厚减薄，抗弯能力下降
齿面塑性变形
常出现在低速重载，频繁启动和过载场合
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
设计准则
软齿面
主要是点蚀，其次折断，按齿面接触疲劳强度σH设计，齿根弯曲疲劳强度σF校核
硬齿面
主要是折断，其次为点蚀，按齿根弯曲疲劳强度设计，按齿面接触疲劳强度校核
开式齿轮传动
主要是轮齿折断，磨粒磨损，按齿根弯曲疲劳强度σF进行设计，增大m考虑磨损
短期过载传动
过载折断，齿面塑变，按静强度计算
保证齿面接触疲劳强度，保证齿根弯曲疲劳强度
概述
特点
优点
效率高（一级圆柱齿轮传动0.98~0.99）
工作可靠，寿命长
结构紧凑，外廓尺寸小
瞬时传动比i为常数
缺点
制造费用大，需专用机床和设备
精度低时，噪音，震动大
不适于中心距较大的场合
分类
按轴线位置
平行轴齿轮传动
相交轴齿轮传动
交错轴齿轮传动
按工作条件分
（易磨损）开式齿轮传动
半开式齿轮传动
（润滑良好）闭式齿轮传动
按齿面硬度分
按使用情况分
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
