《机械设计基础》教案二十三

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1、浙江工业职业技术学院曰期：2009.11N023课题§10.8常见齿轮的失效形式和设计准则§10.9齿轮常用材料及许用应力目的要求1.理解齿轮常见的失效形式2.掌握齿轮的设计准则3.掌握齿轮常用的材料。重点、难占/、、、1、常见齿轮的失效形式和设计准则、2、齿轮常用材料复提问要点：1.齿轮常见的失效形式的哪些？2.何谓齿面点蚀？3.闭式软齿面齿轮传动的设计准则是什么？4.闭式硬齿面齿轮传动的设计准则是什么？教具、实验及教学手段教材、教案、教参等。老师讲解为主（举例、介绍经验），举一反三，课后小结，布置作业。作业布置P217：10.18教学反映上课和作

2、业情况反映良好。课后分析本次课上要求对齿轮传动的失效形式加以分析归类，掌握齿轮的设计准则，另外从齿轮材料的基本要求为出发点，了解齿轮常见材料及热处理工艺，掌握常用齿轮材料的选用和热处理工艺。复A）提问：1、根切与标准外啮合直齿轮的最小齿数2、变位齿轮的传动§10.8常见齿轮的失效形式和设计准则一、失效形式1.轮齿折断轮齿在传递动力时，相当于一悬臂梁，齿根处产生的弯曲应力最大。同时，轮齿在啮合过程中，根部弯曲应力也是变化的，因此，弯曲应力超过材料的弯曲疲劳极限吋，导致轮齿折断，称为疲劳折断。如果轮齿经常双向工作，更易产生疲劳折断。轮齿受到突然过载或冲击

3、发生的突然折断称为过载折断。防止轮齿折断的措施是疲劳应力小于材料的许用疲劳应力。2.齿面点蚀点蚀产生的原因主要是由于齿轮传动是点、线接触，传递载荷时会在轮齿表面引起很大的齿面接触应力。对齿面上任一啮合点来讲，其接触应力是脉动循环变化的，即啮合点的接触应力由零（该点未进入啮合）到最大（该点啮合吋），再到零（该点脱离啮合）的规律变化。当齿面接触应力超过齿轮材料的接触疲劳极限时，使齿面表层金属微粒脱落而出现麻点状的“斑坑”。当点蚀达到一定程度，渐开线齿廓就遭到破坏，轮齿因啮合状况恶化而失效。实践证明，疲劳点蚀一般多出现在齿根表面靠近节线处，因为此处往往只有

4、一对轮齿啮合，作用于轮齿的载荷相对较大，且该区域由于相对滑动速度低，形成润滑油膜的条件差，摩檫力较大。提高齿面硬度和降低齿面粗糙度是防止齿面疲劳点蚀的有效措施。使齿面接触应力小于材料的许用接触应力。3.齿面胶合在高速重载的齿轮传动中，由于齿面间压力很大，造成啮合面间润滑油膜的破裂,使相对滑动速度较大的、直接接触的金属表面产生瞬吋高温而粘连，从而发生胶合。在低速重载吋，出于齿面间不易形成润滑油膜，也可能发生胶合。利用不同材料配对制造齿轮；提高齿面硬度；采用粘度较大的润滑油添加剂的润滑汕，都可防止或减轻齿面产生胶合。4.齿面磨损在齿轮传动中，由于齿面间存

5、在滑动，当轮齿表面落入灰尘、砂粒等时，齿面会出现磨粒磨损。轮齿磨损后，破坏了渐开线齿廓形状，引起噪声和振动，严重吋会因齿厚过分减薄引起轮齿折断。尽量采用闭式齿轮传动；对开式齿轮传动加防护罩；改善齿轮传动的润滑条件；提高齿面硬度和降低齿面粗糙度，是减轻齿面磨损的有效措施。二、设计准则由于齿轮的轮齿有多种失效形式，因此，针对不同的失效形式应当建立相应的设计准则。但是，0前对于齿面的胶合和磨损失效，尚未建立起简明而有效的计算方法。所以，对于一般使用的齿轮传动，通常只按保证齿面接触疲劳强度及保证齿根弯曲疲劳强度两准则进行计算，并采取相应的措施，增强齿轮抵抗其

6、他失效形式的能力。例如，可以通过选择抗胶合能力强的齿轮材料和合理选择抗胶合性能好的润滑汕的办法来避免胶合的发生；可以通过改善润滑条件和采用闭式传动等来减轻齿面的磨损C在闭式齿轮传动中，齿面点蚀和轮齿折断这两种失效形式都可能发生，所以需要进行齿而接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算。在开式齿轮传动中，主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，所以，一般仅按齿根弯曲疲劳强度进行计算，（将许用弯曲应力减小20%-40%）;考虑到齿面磨损，可将所求得的模数适当增大（10%-20%）。§10.9齿轮常用材料及许用应力一、齿轮常用材料和热处理方法1、齿轮常用材料齿轮的材料

7、应使齿面有足够的硬度，以提高其抗点蚀、抗磨损、抗胶合的能力；齿芯有足够的韧性，以提高齿根抗折断的能力。同时，齿轮材料还要便于加工，经济性好。常用的齿轮材料有优质碳素钢、合金钢和渗碳钢等，如45钢、40Cr、20CrMnTi等。齿轮毛坯的制造大多采用锻造工艺，只有当齿轮尺寸较大（如da〉500吋）或结构复杂不易锻制时，才釆用铸钢毛坯。低速、传递功率小的幵式传动，齿轮也常采用铸铁毛坯。特殊场合也奋用奋色金属和塑料制造齿轮的。最新发展的有粉末冶金的齿轮，少切削和无切削，产品质量稳定并可储存润滑汕，耐磨性好，但不耐冲击。齿轮常用的热处理方法主要有：表面淬火、

8、滲氮、滲碳淬火、调质和正火等。根据热处理后齿面硬度的不冋，齿轮可分为软齿面齿轮（硬度＜35OHBS=和硬齿面