文档介绍：齿轮传动设计
第1页，共79页，编辑于2022年，星期四
按两轮轴线相对位置及齿向分
1．圆柱齿轮传动（直、斜、人字齿、内啮合齿
轮、齿轮齿条）——用于两平行轴间传动
2．圆锥齿轮传动——用于垂直相交轴间传动
3成油膜→冷胶合。
后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿
轮报废。
现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕。
原因：高速重载——v↑，Δt ↑，油η↓，油膜破坏，表
面金属直接接触，融焊→相对运
动→撕裂、沟痕。
第12页，共79页，编辑于2022年，星期四
改善措施：
1）↓m→↓齿高h→↓齿面vs（必须满足σF）。
2）采用抗胶合性能好的齿轮材料对。
3）降低齿面压力，采用良好的润滑方式及润滑剂。
4）提高接触精度，采用角变位齿轮，↓啮合开始和
终了时的vs。
5）对齿轮进行修形，修去一部分齿顶，使vs大的齿顶
不起作用。
6）↓表面粗糙度，↑齿面硬度HBS。
第13页，共79页，编辑于2022年，星期四
齿面较软时，重载下，Ff↑——材料塑性流动（流动方向沿Ff）
该失效主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。
主动轮1：齿面相对滑动速度方向vs指向节线，所以Ff背离节
线，塑变后在齿面节线处产生凹槽。
第14页，共79页，编辑于2022年，星期四
从动轮2：vs背离节线，Ff指向节线，塑
变后在齿面节线处形成凸脊。
改善措施：1）↑齿面硬度；
2）采用η↑的润滑油。
第15页，共79页，编辑于2022年，星期四
失效形式→相应的设计准则
1、闭式齿轮传动
主要失效为：点蚀、轮齿折断、胶合
软齿面：主要是点蚀、其次是折断，按齿面接触疲劳强度设
计计算、校核齿根的弯曲疲劳强度。
高速重载还要进行抗胶合计算
硬齿面：主要是折断、其次是点蚀，按齿根的弯曲疲劳强度
设计计算、校核齿面的接触疲劳强度。
2、开式齿轮传动
主要失效为：齿面磨损、轮齿折断，按齿根弯曲疲劳强度设
计，但适当降低（20%）许用应力以考虑磨损
的影响。
3、短期过载传动
过载折断
齿面塑变
静强度计算
二、齿轮传动的设计准则
第16页，共79页，编辑于2022年，星期四
§11-3 齿轮材料及许用应力
一、齿轮材料及热处理
1、材料要求 ：
齿面硬、齿芯韧
(1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合
以及塑性变形等；
(2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断
和冲击载荷：
(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能．使之便于加
工且便于提高其力学性能。
第17页，共79页，编辑于2022年，星期四
2、常用材料
锻钢、铸钢、铸铁、非金属材料
1）锻钢
a）软齿面齿轮 HBS≤350
中碳钢：40、45、50、55等
中碳合金钢：40Cr、40MnB、20Cr
特点：齿面硬度不高，限制了承载能力，但易于制造，成本
低，常用于对尺寸和重量无严格要求的场合。
加工工艺：锻坯——加工毛坯——热处理（正火、调质
HBS160~300）——切齿 精度7、8、9级。
第18页，共79页，编辑于2022年，星期四
b）硬齿面齿轮：HBS＞350
低碳、中碳钢：20、45等
低碳、中碳合金钢：20Cr、20CrMnTi、20MnB等
特点：齿面硬度高、承载能力高、适用于对尺寸、重量有
较高要求的场合（如高速、重载及精密机械传动）。
加工工艺：锻坯——加工毛坯——切齿——热处理（表面
淬火、渗碳、氮化、***化）——磨齿（表面淬
火、渗碳）。若氮化、***化：变形小，不磨齿 。
专用磨床，成本高，精度可达4、5、6级。
第19页，共79页，编辑于2022年，星期四
2）铸钢
ZG310-570、ZG340-640…
用于d＞400~600mm的大尺寸齿轮；不重要的，批量
生产的齿轮。
3）铸铁
4）非金属材料
灰铸铁 — HT250、HT300 …
球墨铸铁 — QT500-5、QT600-2
低速轻载、尺寸要求不严的开式齿轮
夹布胶木、塑料…
用于高速、小功率、精度不高或要求低噪声的齿轮
第20页，共79页，编辑于2022年，星期四
2）中低速、中低载齿