文档介绍：第4章齿轮传动设计
齿轮传动的失效分析和设计准则
常用材料及许用应力
齿轮的计算载荷
标准直齿圆柱齿轮的强度计算
标准斜齿圆柱齿轮的强度计算
标准直齿圆锥齿轮的强度计算
齿轮传动的失效分析和设计准则
轮齿传动的失效形式
本章讨论的对象―渐开线齿轮传动
渐开线齿轮传动的主要优点
a 效率高;
b 结构紧凑;
c 工作可靠,寿命长;
d 传动比稳定。
按装置形式的齿轮传动分类
闭式、开式、半开式传动
渐开线齿轮传动的缺点
a 制造和安装精度要求高,
价格较贵;
b 不宜于传动距离过大的场合。
齿轮传动分类
★按装置形式的齿轮分类
闭式传动
开式传动
半开式传动
★按传动速度分类
★按承载能力分类
低速传动
高速传动
一般速度传动
轻载传动
一般载荷传动
重载传动
★按齿面硬度分类
软齿面齿轮,硬度≤350HBS
硬齿面齿轮,硬度>350HBS
一般采用淬火处理的齿轮
硬度>350HBS,脆性较
大。采用调质、常化处理
的齿轮硬度≤350HBS,
且韧性较好。
双向转动
齿轮常见失效形式
1. 轮齿折断
按折断的原因分
疲劳折断―循环变化的弯曲应力
长期作用的结果
过载折断―短时过载或冲击载荷
作用的结果。(或磨损后继发失效)
h
S
单向转动
齿根危险截面的弯曲应力的作
用是产生齿根裂纹的主要原因
Fn
Fn
受拉
侧
受
压
侧
Ft
Fr
按折断的形式分
整体折断―常见于直齿轮。
局部折断―常见于斜齿轮和
制造精度低的直齿轮。
疲劳折断与过载折断断口区别
疲劳折断断口
光滑区
粗糟区
过载折断断口―粗糟区
折断后果―常导致严重事故.
预防轮齿折断的主要措施:
(1)提高轮齿加工精度,减小齿根处的加工刀痕,加大齿根
过渡圆角半径,以减小齿根处的应力集中现象。
(2)采用喷丸等措施对齿根表层进行强化处理。
(3)选择合适的齿轮材料和热处理,满足芯部韧、齿面硬的
基本要求。
(4)改进轴系结构,提高系统刚性,使载荷在轮齿接触线上
均匀分布。
(5)采用斜齿轮等结构增大重合度,减小单齿上的载荷。
2. 齿面点蚀
常见场所―润滑良好的闭式软齿面齿轮传动。
点蚀过程―细小裂纹→麻点→片状剥落
点蚀后果―传动状况恶化或失效。
点蚀部位―靠近节线的齿根表面。
点蚀形式
初始点蚀(跑和点蚀)
扩展性点蚀
开式传动一般不会发生点蚀,
点蚀未经形成,便被磨掉。
点蚀原因―脉动循环变化的接触应力长期作用。
?
(1)采用合适的热处理、化学处理或其它方式,提高齿面硬度。
改善点蚀的措施
采用粘度高的润滑油有利于预防点蚀的形成。
?
(2)采用抗点蚀性能良好的添加剂改善润滑剂的抗点蚀性能。
点蚀破坏的作用。
(5)降低齿面粗糙度、采用合理的变位以及减小动载荷等措施
都能起到防止或减轻点蚀破坏的作用。
(3)合理选择齿轮圆周速度、润滑剂的粘度、温度和其它相关
参数,保证良好的润滑条件。
(4)在合理的范围内,适当增大齿轮的分度圆直径,可以提高
齿轮抗点蚀能力。
常见场所―开式传动。
磨损主要形式―磨粒磨损。
磨损结果―侧隙增大,传动恶化,
齿根变薄→折断。
2. 齿面磨损
改为闭式传动是最有效的预防磨损措施。
(1)采用闭式传动,经常更换或清洁
润滑油,保持良好的润滑;
(2)提高齿面硬度,减小齿面粗糙度;
(3)采用合适的跑合措施,使轮齿在
工作期处于良好的啮合状态等。
改进措施―
改善措施
(1)采用抗胶合能力强的润滑剂。
或在润滑剂中加入极压添加剂。
(2)采用抗胶合性能强的材料制作
齿轮。
(3)选择合适的齿轮参数(比如适当
减小齿轮模数)、减小齿面相对
滑动速度、提高齿面硬度、降低
表面粗糙度值等。
4. 齿面胶合
发生场所
高速重载(润滑破坏,也称热焊现象或热胶合)
低速重载速(动力润滑无法形成,也称冷焊或冷胶合)