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1、7-15 轮齿的失效形式及设计准则,一、轮齿的失效,1、轮齿折断,一般发生在齿根部，分过载折断和疲劳折断（弯曲应力大于弯曲疲劳极限时）,2、齿面点蚀,齿面节线稍下方出现小麻点的现象，多见于润滑良好的闭式齿轮传动中。开式传动中一般看不到点蚀现象。当齿面接触应力大于材料的接触疲劳极限时。,措施：（1）、提高轮齿材料的硬度（2）、采用高粘度的润滑油。,3、齿面胶合,常出现在齿面滑动速度较大的齿顶和齿根部位。高速重载：低速重载：措施：1.提高齿面硬度；2.降低表面粗糙度；3.高速传动：用含抗胶合添加剂的润滑油 低速传动：用粘度较大的润滑油。,4、齿面磨损,开式传动的主要失效形式。1）磨粒磨损：措施：采
2、用闭式传动；降低表面粗糙度；保持良好润滑。2）跑合磨损,5、齿面塑性变形,过载严重、起动频繁的传动中软齿面上,二、设计准则,保证齿根弯曲疲劳强度和保证齿面接触疲劳强度。闭式齿轮传动:1、软齿面齿轮传动:主要失效形式是：齿面点蚀.按齿面的接触强度进行设计，按齿根的弯曲强度进行校核。2、硬齿面齿轮传动:主要失效形式是：齿根折断.按齿根的弯曲强度进行设计，按齿面的接触强度进行校核。开式齿轮传动:主要失效形式是：磨损和弯曲疲劳折断.按齿根弯曲强度进行条件性设计，将计算的模数适当增大。,7-15 轮齿材料及热处理,一、齿轮材料应有足够的抗折断、抗点蚀、抗胶合及耐磨损等能力。,常用的齿轮材料:优质碳素钢合
3、金结构钢铸钢:齿轮较大（400600）而轮坯不易锻造铸铁:开式低速传动非金属材料:受力较小,高速减噪,二、常用的热处理方法1.表面淬火 中碳钢、中碳合金钢（45、40Cr)2.渗碳淬火渗碳钢（20，20Cr)3.渗氮难以磨齿的场合，如内齿轮,二、常用的热处理方法4.调质中碳钢、中碳合金钢（45、40Cr、35SiMn)5.正火中碳钢正火：机械强度要求不高的 铸钢正火：大直径齿轮,注：当大小齿轮都是软齿面，小齿轮齿面硬度比大齿轮高HB20-50。当大小齿轮都是硬齿面，小齿轮齿面硬度比大齿轮略高，或与大齿轮相等。,7-16 齿轮传动的精度,国标规定了渐开线圆柱齿轮和圆锥齿轮精度标准的12个精度等级
4、：其中：1级精度最高，常用69级精度,误差对传动的影响：1.传递运动的准确性；2.传动的平稳性；3.载荷分布的均匀性。,7-17 直齿圆柱齿轮的作用力及计算载荷,一、轮齿上的作用力 1.大小,2.方向圆周力：“主反从同”径向力：由作用点指向轮心。,二、计算载荷,K载荷系数KFn计算载荷，大于名义载荷Fn,7-18 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算,点蚀与齿面接触应力有关。,K-载荷系数ZE-弹性系数，用于考虑配对齿轮材料的弹性模量和泊松比对接触应力的影响；ZH-节点区域系数，用于考虑节点处齿面形状对接触应力的影响；,一对钢制标准齿轮传动的强度条件：,N/mm2,注意：一对齿轮啮合时，两齿面上
5、的接触应力H是相等的；但两轮材料不等时，H不同，强度计算时应将小值代入计算许用接触应力：,11-6 直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算,进行齿根弯曲应力计算时，1.将轮齿视为宽度为齿宽b的悬臂梁；2.假定全部载荷由一对轮齿来承担，且载荷作用在齿顶；3.其危险截面可用30切线法确定：作与轮齿对称中心线成30夹角并与齿根圆角相切的斜线，两切点的连线就是危险截面，危险节面处齿厚为SF,轮齿的折断与弯曲应力有关。,SF、hF 均与m成正比，YF只与齿形中的尺寸比例有关，而与模数m无关。对齿廓参数一定的渐开线标准齿轮仅决定于齿数(z,zv)。,齿形系数YF,危险截面：,轮齿弯曲强度的校核公式：,引入齿宽
6、系数，可得轮齿弯曲强度的设计公式：,注意：1.一对齿轮啮合时，上式应代入两比值中的较大值，算得的m应圆整为标准值。,许用应力,1.齿面许用应力表7-5一般SH=1 或SH=1.25齿根许用弯曲应力表7-5一般SH=1 或SH=1.5,注意：1.齿数和模数：z1=2040,动力齿轮的模数不宜小于1.52 mm,以免短期过载时发生轮齿折断；在满足弯曲强度的条件下，可适当选取较多的齿数。因齿数增多齿轮工作平稳；在中心距一定时，齿数增多则模数减少，还能减少加工工时和提高加工精度。2.齿宽：软齿面:对称 d 非对称d 悬臂d 硬齿面：取软齿面的一半 3.齿数比：直齿 u5 斜齿u84.载荷系数：K=1-
7、1.8,11-7 斜齿圆柱齿轮传动,一、轮齿上的作用力,11-8 直齿圆锥齿轮传动,一、轮齿上的作用力,二、强度计算,11-9 齿轮的构造,一、锻造齿轮,二、铸造齿轮,mm,1、齿轮轴：da与轴径相差不大的齿轮;2、实心式：3、腹板式：,或 但形状复杂、不便于锻造时采用铸造毛坯,时，采用轮辐式,实心式,腹板式,轮辐式,11-10 齿轮传动的润滑和效率,一、润滑,二、效率,齿轮传动的平均效率要计入以下损耗：1.啮合中的摩擦损耗；2.搅动润滑油的油阻损耗；3.轴承中的摩擦损耗。,开式传动：人工定期加润滑油，开采用油脂；闭式传动：润滑方式主要取决于齿轮的圆周速度；油池润滑：v12m/s,油池润滑,采用惰轮的油池润滑,喷油润滑,
