齿轮传动-失效形式.ppt

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1、第7章齿轮传动教学目标：了解齿轮传动的失效形式及设计准则；了解齿轮材料及选用原则；能够计算齿轮传动的计算载荷；能够进行标准直齿圆柱齿轮的受力分析。教学重点:1.齿轮传动的失效形式及设计准则；2.标准直齿圆柱齿轮的受力分析。教学难点：标准直齿圆柱齿轮的受力分析。一、齿轮传动的特点（1）适用的圆周速度和功率范围广；（2）传动效率高；（3）传动比稳定；（4）工作可靠,寿命较长；（5）可实现任意轴之间的传动。2、缺点：（1）要求较高的制造和安装精度，成本高；（2）不适宜于远距离两轴之间的传动。第一节概述1、优点：二、齿轮传动的分类按齿轮类型分：直齿圆柱齿轮传动　　斜齿圆柱齿轮

2、传动锥齿轮传动按装置形式分：开式传动、半开式传动、闭式传动。按使用情况分：动力齿轮─以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。传动齿轮─以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS或38HRS）硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS或38HRS）1.轮齿折断第二节齿轮传动的失效形式及设计准则一、齿轮的失效形式1.轮齿折断：折断发生在齿根处1）过载折断（淬火钢和铸铁齿轮常见的失效形式）；2）疲劳折断。采取措施：1）材料及热处理；2）增大模数；3）增大齿根圆角半径消除刀痕；4）喷丸、滚压处理；5）增大轴及支承刚度。2.齿面点蚀：轮齿接触表

3、面在变化的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点剥蚀损伤现象，开始是针尖大小麻点，逐渐扩展连成片状。点蚀一般首先出现在齿根靠近节线处，再向其它部位扩展。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。形成原因：轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大；滑动速度低形成油膜条件差；接触疲劳产生麻点。3.齿面磨损主要措施：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。原因：相对滑动；润滑不良；存在杂质。4.齿面胶合：齿面粘连后撕脱防止胶合的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；限制油温。原因：高速重载；滑动速度大；散热不良；齿面金属熔化粘

4、连后撕脱——热胶合低速重载，由于齿面间油膜破坏，也会出现胶合——冷胶合5.塑性变形措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。原因：重载，齿面软二.齿轮传动设计准则1、对于闭式齿轮传动：对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。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设计计算，按齿面接触疲劳强度校核。2、对于开式齿轮传动，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

5、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%。齿面要硬、齿芯要韧，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)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。一、齿轮材料的基本要求第三节齿轮的材料及其选用原则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，常用中碳钢和中碳合金钢，如45钢．40Cr，35SiMn等材料，进行调质或正火处理。这种齿轮适用于

6、强度、精度要求不高的场合，轮坯经过热处理后加工，生产便利、成本较低。(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或渗碳淬火处理。加工后进行热处理,若变形过大,则需精加工。二、齿轮的常用材料2．铸钢当齿轮的尺寸较大(大于400一600mm)而不便于锻造时，可用铸造方法制成铸钢齿坯，再进行正火处理以细化晶粒。3．铸铁低速、轻载场合的齿轮可以制成铸铁齿坯。当尺寸大于500mmm时可制成轮辐式齿轮。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，这是因为小齿轮轮齿啮合次数比大齿轮多，且小齿轮齿根

7、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。补充：机械制造常用材料一、常用材料钢常用金属材料铸铁有色金属合金——含碳量>2%——含碳量≤2%铁碳合金非金属材料橡胶塑料等1、钢：按化学成分：碳素钢按含碳量：低碳钢<0.25%合金钢中碳钢0.25%~0.5%高碳钢>0.5%按质量：普通钢优质钢按用途：结构钢特殊钢按冶炼时脱氧程度和钢锭中气孔存在情况：镇静钢沸腾钢（1）普通碳素结构钢Q235-A、F，（2）优质碳素结构钢25、35、45、60--平均含碳量（3）合金结构钢25Cr2MoV（4）铸