第八章 直齿圆柱齿轮设计(3)

1、1.1.常见的失效形式常见的失效形式第九节第九节 渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计 机械零件由于强度强度、刚度、耐磨性和振动稳定性等因素不能正常工作时，称为失效。机械零件在变应力作用下引起的破坏称为疲劳破坏疲劳破坏，机械零件抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳强度疲劳强度。齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。其失效形式有：轮齿折断轮齿折断 ：轮齿象一个悬臂梁，受载后齿根部 产生的弯曲应力最大。当该应力值超过材料的弯曲疲劳极限时，齿根处产生疲劳裂纹，并不断扩展使轮齿断裂。此外，突然过载、严重磨损及安装制造误差等也会造成轮齿折断。提高轮齿抗折断能力的措施：提高轮齿抗折断能力的措施：增大齿

2、根圆角半径，消除加工刀痕以降低齿根应力集中；增大轴及支承物的刚度以减轻局部过载的程度；对轮齿进行表面处理以提高齿面硬度。1.1.常见的失效形式（续）常见的失效形式（续）齿面磨损：齿面磨损：灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间，会使齿面间产生摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损是开式传动的主要失效形式。主要措施：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。1.1.常见的失效形式（续）常见的失效形式（续）齿面点蚀：齿面点蚀：轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。点蚀是闭式传动常见的失效形式。开始齿轮由于磨损很少出现点蚀。

3、点蚀首先出现在节线附近。主要措施：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。1.1.常见的失效形式（续）常见的失效形式（续）齿面胶合：齿面胶合：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑油模被破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。防止胶合的措施：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。1.1.常见的失效形式（续）常见的失效形式（续）塑性变形：塑性变形：重载且摩擦力很大时，齿面较软的轮齿表面就会沿摩擦力方向产生塑性变形。措施：措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。主动齿轮齿面所受摩擦力背离节线

4、，齿面在节线附近下凹；从动齿轮齿面所受摩擦力指向节线，齿面在节线附近上凸。2.2.设计准则设计准则 对于闭式齿轮传动闭式齿轮传动：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进行设计计算，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进行设计计算，按齿面接触疲劳强度校核。 对于开式齿轮传动开式齿轮传动中的齿轮，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%，而无需校核接触强度。第十节第十节 齿轮的常用材料齿轮的

5、常用材料 由轮齿的失效分析可知，齿轮材料的基本要求 ：齿面硬、齿芯韧齿面硬、齿芯韧即：(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。 最常用的齿轮材料是钢此外还有铸铁及一些非金属材料等。1锻钢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。第十节第十节 齿轮的常用材料齿轮的常用材料 (1)软齿面齿轮：齿面硬度1； T1小齿轮所传递的转矩(N.mm)； K载荷系数，见表； a中心距(mm)； a齿宽系数； H齿轮材料许用接触应力(MPa)第十一节第十一节 直齿圆柱齿轮传动强度设计直齿圆柱齿轮传动强度设计 3.3.齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算4.4.参数选择参数选择P157-159第十二节第十二节 齿轮的结构设计齿轮的结构设计 通过强度和几何尺寸的计算，已确定主要参数和尺寸。通过强度和几何尺寸的计算，已确定主要参数和尺寸。