齿轮传动的失效和设计准则

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1、一、失效形式：    齿轮传动失效主要是轮齿失效。由于齿轮传动工作条件，工况、材料及热处理的差异有不同的失效形式。   1．轮齿折断：齿轮上的每一个轮齿就象一个悬臂梁。       疲劳折断      机理：            ①轮齿受载后齿根处出现最大弯曲应力。            ②齿根由于尺寸过渡和刀痕引起应力集中。            ③在重复载荷作用下，齿根出现裂缝，扩展，导致轮齿折断。       过载折断：      受到突然过载或经过严重磨损后齿厚过分薄发生折断。    折断部位：            斜

2、齿轮沿接触线产生局部折断            直齿轮沿齿根折断      应力性质：           单侧受力时,应力属于脉动循环变应力，双侧受力，应力属于对称循环变应力。      防止折断： 除设计时满足强度条件外，还应           ①加大齿轮模数           ②采用正变位齿轮           ③增大齿根过度圆角，消除齿根加工刀痕，齿根处强化处理           ④采用高强度钢           ⑤齿面进行热处理   2．齿面疲劳点蚀       点蚀产生机理       理论上轮齿齿面接触是一

3、条线，由于弹性变形为很小的面接触，全部载荷作用在很小的面积上产生相当大的接触应力，当其超过材料的疲劳极限时，在接触应力的反复作用下，表层产生疲劳裂缝→扩大→连片→剥落→麻窝→点蚀。       点蚀产生工作条件：      润滑条件良好的闭式传动中，且齿面硬度HB＜350；点蚀首先发生在节线附近,然后向齿根面,最后向齿顶面发展。     ①对于ε＜2的齿轮传动,轮齿在节点啮合时,只有一对轮齿承受全部载荷     ②相啮合轮齿在节点处,相对运动为纯滚动,油膜不易建立,润滑不良，摩擦力最大,所以点蚀首先出现在节线附近.齿面接触疲劳强度

4、计算点就选在节点。       防止点蚀：         除满足强度条件外，还可：                ①采用正传动，使a↑；                ②采用粘度大的润滑油，均布载荷，改善润滑；                ③通过热处理，增强齿面硬度，降低表面粗糙度。   3．齿面磨损：       对于开式传动或密封不好的闭式传动，由于灰尘、砂石和杂质进入啮合面，加上润滑条件差，在轮齿啮合过程中，引起磨料磨损，研磨磨损。    防止方法：闭式传动、散热差        采用闭式代替开式或加防护装置，注意润滑油

5、的清洁。   4．齿面胶合：      出现在高速重载或低速重载的闭式传动，重载齿面间正压力大，油膜被挤走，金属直接接触，另一方面，重载条件下，损失功率大，产生热量多，温升大，导致接触处瞬时高温,接触在高温高压下焊在一块，齿面粘连，当轮齿继续转动时，较软齿面被撕下，在齿顶和齿根沿滑动方向形成沟纹。     防止：           ①采用合有油性和极压添加剂的润滑油。           ②降低滑动系数,减少模数,增大齿数。           ③提高表面粗糙度。   5．塑性变形      当齿面硬度较低，又处于低速重载条件下

6、，以及起动、过载频繁的传动中，齿面表层材料沿摩擦力的方向发生塑性流动。     防止：           ①采用高屈服强度的材料，提高齿面硬度。           ②采用粘度大的润滑油。二、设计准则      齿轮传动设计准则是根据传动工作条件和可能出现的各种失效形式，相应确定。        闭式传动中，齿面硬度HB＜350时，点蚀        闭式传动中，齿面硬度HB＞350时，折断        高速低速重载齿轮传动胶合         低速重载软齿面传动，塑性变形、磨损、折断        开式传动，磨损、折断。  

7、    由于目前对磨损和塑性变形尚未建立有效的，为工程所采用的计算方法和设计数据。所以齿轮传动只是确定以下几项强度准则：       针对：                 点蚀、确立齿面接触疲劳强度准则；                 折断：确立齿根弯曲疲劳强度准则；                 胶合：确立抗胶合的计算；                 P＞75KW：散热能力计算。