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渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计
机械零件由于强度、刚度、耐磨性和振动稳定性等因素不能正常工作时,称为失效。机械零件在变应力作用下引起的破坏称为疲劳破坏,机械零件抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳强度。齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。其失效形式有:
轮齿折断:轮齿象一个悬臂梁,受载后齿根部产生的弯曲应力最大。当该应力值超过材料的弯曲疲劳极限时,齿根处产生疲劳裂纹,并不断扩展使轮齿断裂。此外,突然过载、严重磨损及安装制造误差等也会造成轮齿折断。
提高轮齿抗折断能力的措施:增大齿根圆角半径,消除加工刀痕以降低齿根应力集中;增大轴及支承物的刚度以减轻局部过载的程度;对轮齿进行表面处理以提高齿面硬度。
(续)
齿面磨损:灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间,会使齿面间产生摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损是开式传动的主要失效形式。
主要措施:采用闭式传动;提高齿面硬度;降低齿面粗糙度;采用清洁的润滑油。
(续)
齿面点蚀:轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用,由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。点蚀是闭式传动常见的失效形式。开始齿轮由于磨损很少出现点蚀。点蚀首先出现在节线附近。
主要措施:提高齿面硬度;降低齿面粗糙度;增大润滑油粘度;采用合理变位。
(续)
齿面胶合:高速重载传动中,齿面间压力大,瞬时温度高,润滑油模被破坏,齿面间会发生粘接在一起的现象,在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕,称为胶合。
防止胶合的措施:提高齿面硬度;降低齿面粗糙度;增大润滑油粘度;限制油温。
(续)
塑性变形:重载且摩擦力很大时,齿面较软的轮齿表面就会沿摩擦力方向产生塑性变形。
措施:提高齿面硬度;增大润滑油粘度。
主动齿轮齿面所受摩擦力背离节线,齿面在节线附近下凹;从动齿轮齿面所受摩擦力指向节线,齿面在节线附近上凸。

渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计
对于闭式齿轮传动:1)软齿面(≤350HBS)齿轮主要失效形式是齿面点蚀,故可按齿面接触疲劳强度进行设计计算,按齿根弯曲疲劳强度校核。2)硬齿面(>350HBS)或铸铁齿轮,由于抗点蚀能力较高,轮齿折断的可能性较大,故可按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算,按齿面接触疲劳强度校核。
对于开式齿轮传动中的齿轮,齿面磨损为其主要失效形式,故通常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计算,确定齿轮的模数,考虑磨损因素,再将模数增大10%——20%,而无需校核接触强度。
齿轮的常用材料
由轮齿的失效分析可知,齿轮材料的基本要求:齿面硬、齿芯韧即:
(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)。
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锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等优点,大多数齿轮都用锻钢制造。
齿轮的常用材料
(1)软齿面齿轮:齿面硬度<350HBS,常用中碳钢和中碳合金钢,,35SiMn等材料,进行调质或正火处理。这种齿轮适用于强度。精度要求不高的场合,轮坯经过热处理后进行插齿或滚齿加工,生产便利、成本较低。    ,这是因为小齿轮受载荷次敷比大齿轮多,,小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。    (2)硬齿面齿轮    硬齿面齿轮的齿面硬度大于350HBS,常用的材料为中碳钢或中碳合金钢经表面淬火处理。
    当齿轮的尺寸较大(大于400一600mm),再进行正火处理以细化晶粒。        低速、轻载场合的齿轮可以制成铸铁齿坯。当尺寸大于500mmm时可制咸大齿圈,或制成轮辐式齿轮。
齿轮的常用材料
齿轮的常用材料