轮齿的失效形式

1、例10.1 轮齿的失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？答 轮齿的主要失效形式有轮齿折断和齿面损坏两类。轮齿折断有疲劳折断和过载折断两种形式。齿面失效主要有疲劳点蚀、磨损、胶合和塑性变形。一般情况下，若设计正确、润滑良好，闭式软齿面轮齿的主要失效形式是疲劳点蚀。闭式硬齿面的主要失效形式是弯曲疲劳折断。高速大功率闭式传动主要出现点蚀和胶合。开式齿轮传动的主要失效形式是磨损。例10.2 齿轮传动中为何两轮齿面要有一定的硬度差？答 齿轮传动中，小齿轮齿面硬度比大齿轮大一些、一般要大。这是由于： 小齿轮的齿根厚度小于大齿轮； 若软硬齿面配对啮合，因冷作硬化，可提高齿面的接触疲劳强度； 小

2、齿轮的应力循环次数比的大齿轮多； 提高啮合性能。例10.3 要提高轮齿的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有哪些可能的措施？答 提高轮齿的抗弯疲劳强度的措施有：增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，可降低齿根应力集中；增大轴和支承的刚度，可减小齿面局部受载；采取合适的热处理方法使轮芯部具有足够繁荣韧性；在齿根部进行喷丸、滚压等表面强度处理，降低齿轮表面粗糙度；齿轮采用正变位等。提高齿面抗点蚀能力的措施有：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大润滑油粘度；提高加工、安装精度以减小动载荷；在许可范围内采取较大变位系数的正传动，可增大齿轮传动的综合曲率半径。例10.4 设计铣床的圆柱齿轮传动，已确定, , ,

3、, 寿命，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置。解 （1） 选择轮齿的材料和精度等级。由教材表101可知，大小齿轮材料均为45号钢调质。小齿轮齿面硬度为，大齿轮齿面硬度为。（2）按齿面接触疲劳强度设计。1） 小齿轮传递的转矩2） 初选载荷系数：初选3） 确定齿宽系数：小齿轮作不对称布置，据教材表107选取4） 确定弹性影响系数：据教材表106查得5） 确定区域载荷系数：按标准直齿圆柱齿轮传动设计6） 齿数比：7） 确定接触许用应力：循环次数查教材图1019曲线1得 ， 查教材图1021（d）得 ， 取安全系数8） 由接触强度计算小齿轮的分度圆直径9） 验算载荷系数：齿轮的使用系数：载荷状况以轻微冲

4、击为依据查教材表102得齿轮的圆周速度由教材图108查得：对于软齿面齿轮，假设，由教材表103查得：齿宽：齿宽与齿高比由教材表104查得，由教材图1013查得：接触强度载荷系数：10） 校正直径：取标准值。11） 齿轮的相关参数：12） 确定齿宽：圆整后，取,。（3） 校核齿根弯曲疲劳强度1） 确定弯曲强度载荷系数：2） 查教材表105得 , , , 3） 确定许用应力：由教材图1018查得：取安全系数 由教材图1020（c）得, 按对称循环变应力确定许用弯曲应力4） 校核弯曲强度：满足弯曲强度。以上所选参数合适。例10.4 设计一由电动机驱动的闭式单级斜齿圆柱传动。已知主动轮功率，主动轮转速

5、，传动比，大、小齿轮做对称布置，单向转动，中等载荷冲击，每天工作，每年工作，预期寿命年。解 （1）选择轮齿的材料和精度等级。由于此斜齿轮传递的功率较大，大小齿轮均选用硬齿面。由教材表101选大小齿轮材料均为40Cr，调质后表面淬火。齿面硬度可达，取硬度。 选精度等级为7级。（2） 按齿根弯曲疲劳强度设计：1） 初选小齿轮的齿数：，2） 初选螺旋角：3） 小齿轮传递的转矩：4）初选载荷系数：初选5）确定齿宽系数：小齿轮作对称布置，据教材表107选取6）计算斜齿轮的当量齿数：7）确定齿形系数和应力集中系数。查教材表105得 , , , 8）确定斜齿轮端面重合度。查教材图1026得，9）确定螺旋角影

6、响系数。斜齿轮的纵向重合度为查教材图1028得：10）确定许用应力。循环次数为由教材图1018查得： ， 取安全系数由教材图1020（d）得：因传动为单向传动，故按脉动循环变应力确定许用弯曲应力11）由弯曲强度计算齿轮的模数。因将齿轮1的参数带入设计公式中，得取标准值。12） 验算载荷系数。由教材表102查得：使用系数小齿轮的分度圆直径：齿轮的圆周速度：由教材图108查得：动载系数假设，由教材表103查得：齿宽：齿宽与齿高比：由教材表104查得，由教材图1013查得：弯曲强度载荷系数：13）校正模数：可以得出前面取标准值合适。14）螺旋角的确定。中心距：圆整中心距后，螺旋角：15）斜齿轮的相关参数：对齿宽圆整：,。（3） 齿面接触强度校核：1） 确定接触强度载荷系数：2） 确定接触许用应力。查教材图102