齿轮传动----机械设计

1、中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 第第10章齿轮传动章齿轮传动轮齿的失效形式及设计准则轮齿的失效形式及设计准则 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 轮齿的失效形式及设计准则轮齿的失效形式及设计准则 轮齿折断轮齿折断潘存云教授研制一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折断。一、轮齿的失效形式一、轮齿的失效形式 失效形式失效形式潘存云教授研制轮齿折断轮齿折断一般发生在齿根处，疲劳折断、一般发生在齿根处，疲劳折断、严重过载突然断裂、局部折断严重过载突然断裂、局部折断。1 1）疲劳折断）疲劳折断产生原因产生原因：齿根处弯曲应力较大；齿根处弯曲应力较大；齿根处过渡圆弧处有应力集中齿根处过渡圆弧处

2、有应力集中，当轮齿重复受载后，齿根处，当轮齿重复受载后，齿根处产生疲劳裂纹，并逐步扩展，产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折断。致使轮齿疲劳折断。防止措施防止措施：增大齿根圆角半径，增大齿根圆角半径，x x ，齿面精度齿面精度，以降低应力集中，以降低应力集中采用热处理提高材料的冲击韧采用热处理提高材料的冲击韧性；性；从设计上，从设计上， F FF F 。潘存云教授研制2 2）过载折断（或剪断）过载折断（或剪断）产生原因产生原因：突然过载或者强烈冲击；突然过载或者强烈冲击；模数太小，齿根厚度太小，材模数太小，齿根厚度太小，材料太脆。料太脆。防止措施防止措施：仔细操作；仔细操作；适当增大模数；

3、适当增大模数；采用热处理提高材料的冲击韧采用热处理提高材料的冲击韧性。性。3 3）局部折断）局部折断局部折断局部折断中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制齿面接触疲劳齿面接触疲劳齿面接触应力按脉动循环变化当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹扩展、微粒剥落。点蚀首先出现在节线处，齿面越硬，抗点蚀能力越强。软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。齿面点蚀齿面点蚀轮齿的失效形式及设计准则轮齿的失效形式及设计准则 轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式一、轮齿的失效形式一、轮齿的失效形式 齿面点蚀齿面点蚀在闭式齿轮传动中，常发生点蚀。在闭式齿轮传动中，常发生点蚀。软软齿面

4、闭式齿轮传动常因点蚀而失效齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。开式齿轮传动不易发生。开式齿轮传动不易发生。点蚀点蚀：齿面材料在变化着的接触应力：齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。损伤现象。产生原因：产生原因：齿面接触应力太大；齿面接触应力太大；当出现裂纹时，油渗入裂纹产生楔当出现裂纹时，油渗入裂纹产生楔裂作用。裂作用。防止措施防止措施：提高齿面硬度；提高齿面硬度；增大齿廓曲率半径增大齿廓曲率半径（减小接触应（减小接触应力）；力）；增大油的粘度（有利于油膜的形成增大油的粘度（有利于油膜的形成，使两齿面隔开，粘度高的油不易，使两齿面隔开，粘

5、度高的油不易渗入裂纹）。渗入裂纹）。潘存云教授研制潘存云教授研制齿面接触疲劳齿面接触疲劳中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制齿面点蚀齿面点蚀齿面胶合齿面胶合高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，致使齿面金属直接接触而相互粘连。当齿面向对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。轮齿的失效形式及设计准则轮齿的失效形式及设计准则 轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式一、轮齿的失效形式一、轮齿的失效形式 齿面胶合齿面胶合胶合：胶合：相啮合齿面的金属，在一定压相啮合齿面的金属，在一定压力下直接接触而相互粘连。当齿力下直接接触而相互粘连。当齿面相对滑动时，较软的齿面沿滑面相对

6、滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。动方向被撕下而形成沟纹。产生原因产生原因：温度过高，引起油膜破裂：温度过高，引起油膜破裂热胶合：高速重载，齿面间摩擦力，热胶合：高速重载，齿面间摩擦力，发热量大；发热量大；冷胶合：低速重载，速度过低，不易冷胶合：低速重载，速度过低，不易产生油膜。产生油膜。防止或改善措施防止或改善措施：对于低速重载，可提高油的粘度对于低速重载，可提高油的粘度对高速重载，可采用抗胶合能力强对高速重载，可采用抗胶合能力强的油；的油；采用抗胶合能力强的材料及合理配采用抗胶合能力强的材料及合理配对齿轮；对齿轮；提高齿面硬度。提高齿面硬度。潘存云教授研制中国地质大学专用 作者

7、： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制齿面胶合齿面胶合齿面磨损齿面磨损磨粒磨损磨粒磨损跑合磨损跑合磨损跑合磨损、磨粒磨损。齿面点蚀齿面点蚀轮齿的失效形式及设计准则轮齿的失效形式及设计准则 轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式一、轮齿的失效形式一、轮齿的失效形式 齿面磨损齿面磨损磨料磨损和跑合磨损磨料磨损和跑合磨损磨料磨损是开式齿轮传动的主要失磨料磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。效形式。产生原因产生原因：砂粒、金属微粒进入啮：砂粒、金属微粒进入啮合齿面，产生磨料磨损。合齿面，产生磨料磨损。防止或改善措施防止或改善措施：增大齿面硬度；增大齿面硬度；采用闭式传动或加防护罩；采用闭式传动或加防护罩

8、；改善润滑条件。改善润滑条件。潘存云教授研制中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制从动齿从动齿主动齿主动齿从动齿从动齿主动齿主动齿从动齿从动齿主动齿主动齿从动齿从动齿主动齿主动齿潘存云教授研制齿面胶合齿面胶合齿面磨损齿面磨损齿面点蚀齿面点蚀轮齿的失效形式及设计准则轮齿的失效形式及设计准则 轮齿折断轮齿折断失效形式失效形式齿面塑性变形齿面塑性变形一、轮齿的失效形式一、轮齿的失效形式 潘存云教授研制表面凸出表面凸出表面凹陷表面凹陷塑性变形塑性变形塑性变形：齿面材料因屈服产生塑性变形：齿面材料因屈服产生塑性流动而形成齿面塑性变形塑性流动而形成齿面塑性变形。产生原因产生原因：齿面太软；齿面太软；载荷太大。载荷太大。防止措施防止措施：提高齿面硬度；提高齿面硬度；提高油的粘度。提高油的粘度。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制表面凸出表面凸出表面凹陷表面凹陷小结小结：一对实际啮合齿轮不可能同时产生以上：一对实际啮合齿轮不可能同时产生以上5 5种失效形式种失效形式，在具体工作条件下，主要以以上，在具体工作条件下，主要以以上5 5种失效形式的一种或种失效形式的一种或两种。主要失效形式：两种。主要失效形式： 开