齿轮传动设计

　　

1 齿轮传动的失效形式及设计准则

　　

1.1 齿轮传动的失效形式

　　

根据齿轮传动的工作条件不同，可以分为开式齿轮传动和闭式齿轮传动。开式齿轮传动的齿轮完全暴露在外边，工作时环境中的粉尘、杂物易侵入啮合齿间，润滑条件较差，轮齿容易磨损，只适宜于低速传动；闭式齿轮传动的齿轮都装在经过精确加工而且封闭严密的箱体内，因而能保证良好的润滑和工作条件。重要的齿轮传动都采用闭式传动。齿轮传动的主要失效形式有以下几类：

　　

1．轮齿折断

　　

2．齿面点蚀

　　

3．齿面胶合

　　

4．齿面磨损

　　

5．齿面塑性变形

　　

1.2 齿轮传动的设计准则

　　

齿轮传动设计准则要求可以概括为：分析具体的工作条件，判断可能发生的主要失效形式，以确定相应的设计准则。

　　

2 齿轮材料及热处理

　　

2.1 齿轮材料

　　

为了保证齿轮工作的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及其热处理应根据工作条件和材料的特点来选取。齿轮材料的基本要求有以下几个方面：

　　

1. 齿面有足够的硬度和耐磨性；

　　

2. 轮齿有足够的抗弯曲强度和冲击韧性；

　　

3. 易于加工和热处理，从而改善材料的机械性能，提高齿面硬度，发挥材料的潜力。

　　

2.2 齿轮的热处理方法

　　

简而言之，钢制齿轮热处理方法：调质、正火、整体淬火、表面淬火、渗碳、渗氮。

　　

3 齿轮传动精度

　　

齿轮传动可应用于多种场合，根据不同的工作条件，对齿轮传动的基本使用要求，可概括为以下四个方面：

　　

1．传递运动的准确性

　　

从理论上讲，用渐开线作轮齿的工作齿廊，可使其在传动中传动比为一常数，以保证精确地传递运动。但齿轮在加工和安装中都会产生误差，因此，实际齿轮在传动中难以保持传动比恒定。为保证齿轮传递运动的准确性，要求齿轮在一转范围内，齿轮的最大转角误差应限制在一定的范围内。

　　

2．传动的平稳性

　　

要求齿轮传动的瞬时传动比变化不要过大

　　

3．载荷分布的均匀性

　　

要求齿轮啮合时齿面接触良好。若齿面的接触精度差就会引起载荷集中，使齿面局部失效，影响齿轮的使用寿命。

　　

4．齿侧间隙

　　

要求齿轮啮合时，非工作表面间应留有一定的间隙，以便储存润滑油，补偿齿轮的制造和安装误差以及受力变形等影响，从而保证传动灵活。

　　

4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算

　　

本节给大家介绍直齿圆柱齿轮传动的强度计算。

　　

4.1受力分析

　　

进行齿轮的强度计算，首先要知道轮齿上的受力，因此要对齿轮进行受力分析。在下图中，如果忽略齿面间的摩擦力，则沿啮合线作用在齿面上的法向载荷垂直于齿面，法向力可分解为圆周力和径向力：

　　

　　

式中——小齿轮分度圆直径，mm；

　　

——分度圆压力角；