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圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 第10章 齿轮传动
10.1 复习笔记
一、概述
齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达数十万千瓦，圆周速度可达200m/s。
1．齿轮传动的主要特点 （1）优点 ①效率高
在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。即使效率只提高1%，也有很大的经济意义。
②结构紧凑
在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。 ③工作可靠、寿命长
设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一二十年，其他机械传动不能比拟。
④传动比稳定
传动比稳定是对传动性能的基本要求，是齿轮传动获得广泛应用的原因。 （2）缺点
齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。
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2．齿轮传动的类型 （1）按装置形式不同
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 可分为开式、半开式及闭式。 ①开式齿轮传动 a．定义
齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，称为开式齿轮传动。 b．特点及适用场合
开式齿轮传动外界杂物极易侵入，而且润滑不良，工作条件不好，轮齿容易磨损，故只宜用于低速传动。
②半开式齿轮传动 a．定义
齿轮传动装有简单的防护罩，有时把大齿轮部分浸入油池中，称为半开式齿轮传动。 b．特点
半开式齿轮传动的工作条件虽有改善，但仍不能做到严密防止外界杂物侵入，润滑条件也不算最好。
③闭式齿轮传动 a．定义
齿轮传动装在经过精确加工而且封闭严密的箱体（机匣）内，称为闭式齿轮传动（齿轮箱）。
b．特点及适用场合
它与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要的场合。
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www.100xuexi.com （2）按使用情况
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 按使用情况可分为低速、高速及轻载、重载。 （3）按齿轮材料的性能及热处理工艺
按齿轮材料的性能及热处理工艺可分为轮齿较脆（如经整体淬火、齿面硬度很高的钢齿轮或铸铁齿轮）或较韧（如经调质、常化的优质碳钢及合金钢齿轮），齿面有较硬（齿轮工作面的硬度大于350HBS或38HRC，称为硬齿面齿轮）或较软（轮齿工作面的硬度小于或等于350HBS或38HRC，称为软齿面齿轮）等。
二、齿轮传动的失效形式及设计准则 1．失效形式
齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，较为常见的失效形式为轮齿折断和工作齿面磨损、点蚀、胶合及塑性变形。
（1）轮齿折断 ①产生原因
轮齿受载后，齿根处的弯曲应力较大，齿根过渡部分的形状突变及加工刀痕还将引起应力集中。在正常工况下，当齿根的循环弯曲应力超过其疲劳极限时，将在齿根处产生疲劳裂纹，裂纹逐步扩展，致使轮齿疲劳折断。
②常见的轮齿折断形式
a．齿轮过载时，轮齿在突加载荷作用下可能出现过载折断；
b．长期使用的齿轮严重磨损导致齿厚过分减薄时，在名义载荷作用下会发生折断； c．齿宽较小的直齿圆柱齿轮一般发生整齿折断；
d．齿宽较大的直齿轮，因制造装配误差使得载荷偏置于齿轮的一端，易发生局部折断；
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www.100xuexi.com 一般会发生局部折断。
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 e．斜齿圆柱齿轮和人字齿圆柱齿轮的接触线是倾斜的，轮齿受载后，如有载荷集中时，
③提高轮齿的抗折断能力的措施 a．采用正变位齿轮，增大齿根的强度；
b．使齿根过渡曲线变化更为平缓及消除加工刀痕，减小齿根应力集中； c．增大轴及支承的刚性，使轮齿接触线上的受载较为均匀； d．采用合适的热处理方法使齿芯材料具有足够的韧性； e．采用喷丸、滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理。 （2）齿面磨损 ①产生原因
齿面摩擦或啮合齿面间落入磨料性物质（如砂粒、铁屑等），都会使齿面逐渐磨损而致报废。它是开式齿轮传动的主要失效形式之一。
②危害
磨损引起齿廓变形和齿厚减薄，产生振动和噪声，甚至因轮齿过薄而断裂。 ③减轻齿面磨损的措施
采用闭式齿轮传动，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度值，注意保持润滑油清洁等。 （3）齿面点蚀 ①产生原因
齿轮工作时，在循环接触应力、齿面摩擦力及润滑剂的反复作用下，在齿面或其表层内会产生微小的裂纹。这些微裂纹继续扩展，相互连接，形成小片并脱落，在齿面上出现细碎的凹坑或麻点，造成齿面损伤，称为疲劳点蚀。
②点蚀的影响因素
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 齿面点蚀与齿面间的相对滑动和润滑油的粘度有关。相对滑动速度高，粘度大，齿面间容易形成油膜，齿面有效接触面积较大，接触应力小，点蚀不容易发生。
③延缓点蚀的措施
a．提高齿轮材料的硬度，可以增强轮齿抗点蚀的能力；
b．在啮合的轮齿间加注润滑油可以减小摩擦，延缓点蚀，延长齿轮的工作寿命； c．对于速度不高的齿轮传动，在合理的限度内，润滑油的粘度愈高，延缓点蚀的效果愈好。对速度较高的齿轮传动（如圆周速度v＞12m/s），要用喷油润滑（同时还起散热的作用），此时只宜用粘度低的油。
④点蚀的易发部位及原因 a．易发部位
点蚀一般首先出现在靠近节线的齿根面上，然后再向其他部位扩展。靠近节线处的齿根面抵抗点蚀破坏的能力最弱。
b．原因
轮齿的节线附近，相对滑动速度低，形成油膜的条件差，特别是对于直齿轮传动，这时只有一对轮齿啮合，轮齿受力也较大，因此该处最容易出现点蚀。
注：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。 （4）齿面胶合 ①产生原因
齿面胶合是由于齿面间未能有效地形成润滑油膜，导致齿面金属直接接触，并在随后的相对滑动中，相互粘连的金属沿着相对滑动方向相互撕扯而出现一条条划痕。
②危害
齿面胶合会引起振动和噪声，导致齿轮传动性能下降，甚至失效。
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濮良贵《机械设计》(第9版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-第10~11章【圣才出品】
