第11章__齿轮传动

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1、第11章齿轮传动齿轮传动的分类按齿轮的工作条件：闭式：封闭在箱体内，安装精度高，润滑条件好，使用广泛。开式：齿轮外露，不能防尘，周期润滑，精度低，齿面易磨损，多用于低速传动。半开式：齿轮浸入油池，润滑得到改善；外装简单防护罩，防尘性能差。用于非重要传动。按齿面硬度：软齿面齿轮：齿面硬度≤350HBS硬齿面齿轮：齿面硬度>350HBS§11-1轮齿的失效形式齿轮传动的失效主要发生在轮齿。其失效形式主要有以下五种：1.轮齿折断轮齿折断一般发生在齿根部分。因为轮齿象一个悬臂梁，受载后齿根弯曲应力最大，而且在过渡圆角处有应力集中。1）过载折断轮齿受到短时过载或冲击载荷，或轮齿磨损减薄时

2、，均易发生突然折断。特别是用脆性材料（淬火钢、铸铁等）制成的齿轮，更容易发生这种过载折断。2）疲劳折断当齿根弯曲应力超过材料的弯曲疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿根处将产生疲劳裂纹，裂纹逐渐扩展，导致轮齿弯曲疲劳折断。轮齿单侧工作时，齿根弯曲应力按脉动循环变化；轮齿双侧工作时，齿根弯曲应力近似按对称循环变化。直齿轮是从齿根发生全齿折断。斜齿轮和人字齿轮由于接触线为一斜线，从而发生轮齿局部倾斜折断。齿宽较宽的直齿轮在制造安装不良时，也会发生局部折断。轮齿折断是最危险的失效形式之一。它不仅会使传动完全失效，而且掉下来的齿块往往会导致其它零件（如轴和轴承等）损坏，以致发生更大的

3、故障。一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折断。潘存云教授研制2.齿面点蚀轮齿受载后，齿面接触应力按脉动循环变化。当齿面接触应力超过疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面表层产生细微的疲劳裂纹，高压油挤压使裂纹蔓延扩展，使金属微粒剥落下来形成麻点状小坑，即出现了疲劳点蚀。疲劳点蚀首先出现在靠近节线处的齿根表面。齿面越硬，抗点蚀能力越强。潘存云教授研制齿面点蚀软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。在开式传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩展就被磨掉，所以一般看不到点蚀现象。3.齿面胶合在高速重载传动中，由于相对滑动速度高，齿面间压力大，常因啮合区温度升高而引起润滑失效

4、，致使两齿面金属直接接触并相互粘连。当两齿面相对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹，此现象称为齿面胶合。在低速重载传动中，齿面间不易形成油膜，也可能发生胶合。由于齿顶与齿根的表面上滑动系数大，故胶合一般出现在齿顶与齿根的单齿啮合处。4.齿面磨损有磨粒磨损和跑合磨损两种。1）磨粒磨损由于灰尘、砂粒、金属微粒等落入齿面间，使齿面间产生摩擦磨损。齿面严重磨损后齿廓形状破坏，导致严重噪声和振动，最终因轮齿变薄而折断。磨粒磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。2）跑合磨损在闭式齿轮传动的最初运转期间，由于齿面不够光滑，受载时实际上只有部分峰顶接触，磨损速度和磨损量都较大。磨损到齿面

5、不平度的高度小于油膜厚度后，磨损过程即放慢，进入正常磨损阶段。这种磨损称为跑合。跑合磨损能起抛光作用。5.齿面塑性变形重载且摩擦力很大时，较软的齿面上可能在节线附近产生局部塑性变形，使轮齿失去正确的齿形。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。这种失效形式常在低速、过载严重和起动频繁的传动中碰到。表面凸出表面凹陷§11-2齿轮材料及热处理一、齿轮材料齿轮材料的基本要求是齿面硬、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

6、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。⑷价格低。最常用的齿轮材料是钢，此外还有铸铁、非金属材料等。1．锻钢锻钢因具有强度高、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。(1)软齿面齿轮齿面硬度≤350HBS，常用材料为中碳钢和中碳合金钢，如45钢、40Cr、35SiMn等，进行调质或正火处理。轮坯经过热处理后进行插齿或滚齿加工，切齿精度一般为8级，精切可达7级。因齿面硬度不高，故限制了承载能力，但易制造，成本较低。常用于对尺寸和重量无严格要求的场合。(2)硬齿面齿轮齿面硬度大于350HBS，常用的材料为中碳钢或中碳合金钢

7、。一般为切齿后经表面淬火处理后再磨齿。由于齿面硬度高，故承载能力也高。适用于要求尺寸小和重量轻的场合。齿面组合软齿面组合：在确定大．小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高20一50HBS。传动比大，硬度差也大。这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄．为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。这一要求，可通过选用不同材料或热处理来实现。硬齿面组合：当大小齿轮都是硬齿面时，小齿轮的齿面硬度应略高，也可和大齿轮相等。2.铸钢当齿轮的尺寸较大(大