7.8渐开线齿轮失效ppt课件.ppt

7.8渐开线齿轮失效7.8 齿轮的失效形式、材料齿轮的失效形式、材料齿轮的结构齿轮的结构一、齿轮的破坏形式及预防一、齿轮的破坏形式及预防1、轮齿折断、轮齿折断潘存云教授研制3）斜齿轮或局部受载的直齿轮产生局部折断。）斜齿轮或局部受载的直齿轮产生局部折断。断裂原因断裂原因1 1） 轮齿啮合时，根部受交变应力作用，且弯轮齿啮合时，根部受交变应力作用，且弯 曲应力过大而根部断裂。曲应力过大而根部断裂。2 2）轮齿过载或冲击载荷较大时，突然断裂）轮齿过载或冲击载荷较大时，突然断裂 疲劳折断疲劳折断。1）增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀）增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀 痕，减小齿根应力集中。痕，减小齿根应力集中。 2）增大轴及支承的刚度（加大轴的直径，）增大轴及支承的刚度（加大轴的直径， 合理布置齿轮的位置），使轮齿接触线合理布置齿轮的位置），使轮齿接触线 上受载较为均匀。上受载较为均匀。 3）采用合适的热处理，使轮齿芯部材料具）采用合适的热处理，使轮齿芯部材料具 有足够的韧性。有足够的韧性。 4）采用喷丸、滚压等工艺，对齿根表层进）采用喷丸、滚压等工艺，对齿根表层进 行强化处理。行强化处理。提高轮齿抗折断能力的措施提高轮齿抗折断能力的措施2、齿面点蚀、齿面点蚀 齿面接触应力按脉动循环变化当超过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。点蚀首先出现在靠齿根部节扩展、微粒剥落。点蚀首先出现在靠齿根部节线处，齿面越硬，抗点蚀能力越强。软齿面闭线处，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。式齿轮传动常因点蚀而失效。 点蚀原因点蚀原因 1 1、提高齿面材料的硬度。、提高齿面材料的硬度。 2 2、采用合理的润滑，降低接触应力以免较、采用合理的润滑，降低接触应力以免较 稀的油挤入疲劳裂纹。稀的油挤入疲劳裂纹。 3 3、在合理的限度内增大齿轮直径，从而减、在合理的限度内增大齿轮直径，从而减 小接触应力。小接触应力。 4 4、在合理的限度内用粘度较高的油润滑，、在合理的限度内用粘度较高的油润滑， 以免较稀的油挤入疲劳裂纹，加速裂纹以免较稀的油挤入疲劳裂纹，加速裂纹 扩展。扩展。提高齿面抗点蚀能力的措施提高齿面抗点蚀能力的措施3、齿面胶合、齿面胶合胶合原因胶合原因 高速重载传动中，齿面压力大，摩擦高速重载传动中，齿面压力大，摩擦力大，啮合区温度升高而引起润滑失效，力大，啮合区温度升高而引起润滑失效，使齿面金属直接接触而相互粘连，当齿面使齿面金属直接接触而相互粘连，当齿面相对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕相对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。下而形成沟纹。1 1）提高齿面硬度。）提高齿面硬度。2 2）减小齿面粗糙度。）减小齿面粗糙度。3 3）增加润滑油粘度（低速）。）增加润滑油粘度（低速）。4 4）加抗胶合添加剂（高速）。）加抗胶合添加剂（高速）。防止齿面胶合的措施防止齿面胶合的措施4、齿面磨损、齿面磨损齿廓变形齿廓变形磨损原因磨损原因 齿面磨损是指当啮合表面间落入齿面磨损是指当啮合表面间落入磨料性物质（如铁屑、砂料等）时，磨料性物质（如铁屑、砂料等）时，齿面即被逐渐磨损而致报废。齿面即被逐渐磨损而致报废。 常见磨损有：跑合磨损、磨粒磨损常见磨损有：跑合磨损、磨粒磨损 防止措施防止措施 1 1、减小齿面粗糙度。、减小齿面粗糙度。 2 2、改善润滑条件，清洁环境。、改善润滑条件，清洁环境。 3 3、提高齿面硬度。、提高齿面硬度。表面凸起表面凸起表面凹陷表面凹陷5、齿面塑性变形、齿面塑性变形塑性变形的原因塑性变形的原因 齿轮材料较软而载荷较大时，齿面材料在齿轮材料较软而载荷较大时，齿面材料在摩擦力作用下，沿着摩擦力方向发生流动而摩擦力作用下，沿着摩擦力方向发生流动而塑性变形，导致主动轮齿面节线处出现凹沟，塑性变形，导致主动轮齿面节线处出现凹沟，从动轮处出现凸棱。从动轮处出现凸棱。1 1）减少频繁起动和过载的传动。）减少频繁起动和过载的传动。2 2）提高齿面硬度。）提高齿面硬度。3 3）采用粘度较高的润滑油。）采用粘度较高的润滑油。 防止齿面塑性变形的措施防止齿面塑性变形的措施二、齿轮的强度二、齿轮的强度（3 3）齿轮精度的保证。）齿轮精度的保证。 齿轮的强度是指齿轮在工作时，具有齿轮的强度是指齿轮在工作时，具有抵抗各种破坏的能力。要使齿轮有足够抵抗各种破坏的能力。要使齿轮有足够的强度的强度（1 1）要符合设计基本原则。）要符合设计基本原则。（2 2）材料的质量及热处理的保证。）材料的质量及热处理的保证。（2 2）对硬齿面（硬度大于）对硬齿面（硬度大于350HBS350HBS）齿轮，破）齿轮，破坏形式以轮齿折断为主，设计时首先坏形式以轮齿折断为主，设计时首先保证弯保证弯曲疲劳强度曲疲劳强度，其次是齿面接触疲劳强度。，其次是齿面接触疲劳强度。1 1、齿轮设计的原则、齿轮设计的原则（1 1）对软齿面（硬度小于）对软齿面（硬度小于350HBS350HBS）齿轮，）齿轮，破坏形式以齿面点蚀为主，设计时首先保破坏形式以齿面点蚀为主，设计时首先保证证齿面接触疲劳强度齿面接触疲劳强度，其次是弯曲疲劳强，其次是弯曲疲劳强度。度。2、齿轮材料的选择及热处理、齿轮材料的选择及热处理 （1 1）对齿轮材料性能的要求）对齿轮材料性能的要求 齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：能力，即要求：齿面硬、芯部韧。齿面硬、芯部韧。 （2 2）常用齿轮材料）常用齿轮材料 锻钢锻钢 钢材：钢材：韧性好，耐冲击。分锻钢及韧性好，耐冲击。分锻钢及 铸钢。铸钢。 是钢材经锻造后，可改善材料性能，是钢材经锻造后，可改善材料性能，提高轮齿的硬度提高轮齿的硬度,应用较广。锻钢齿轮分应用较广。锻钢齿轮分软齿面齿轮及硬齿面齿轮。软齿面齿轮及硬齿面齿轮。锻锻 钢钢 软齿面齿轮制造工艺简单，成本低。常软齿面齿轮制造工艺简单，成本低。常采用中碳钢或中碳合金钢。采用中碳钢或中碳合金钢。453540nirMSC 硬齿面精度高，成本高，选择时要慎重。硬齿面精度高，成本高，选择时要慎重。用于尺寸及质量要求较高的场合。如汽车、用于尺寸及质量要求较高的场合。如汽车、飞机。飞机。 453520nirMSC 用于尺寸大，结构复杂，不易锻造的用于尺寸大，结构复杂，不易锻造的齿轮。常用材料：齿轮。常用材料：640340570310ZGZG 铸钢铸钢铸铁：铸铁：灰铸铁具有较好的抗胶合、抗点蚀灰铸铁具有较好的抗胶合、抗点蚀的能力及切削能力，价格低廉。但材质脆，的能力及切削能力，价格低廉。但材质脆，抗冲击及耐磨性差，所以用于低速、轻载、抗冲击及耐磨性差，所以用于低速、轻载、无冲击的不重要的场合。多用于开式传动。无冲击的不重要的场合。多用于开式传动。常用材料：常用材料：300250HTHT 是近年来应用较广的材料，可代替是近年来应用较广的材料，可代替开式传动的铸铁及闭式传动的铸钢。开式传动的铸铁及闭式传动的铸钢。常用材料：常用材料：26005500QTQT球墨铸铁球墨铸铁 非金属材料非金属材料用于高速、轻载、精度要求不高的用于高速、轻载、精度要求不高的的齿轮，为减少噪音可采取塑料、尼龙、夹布的齿轮，为减少噪音可采取塑料、尼龙、夹布胶木做成小齿轮。大齿轮仍采用钢或铸铁。胶木做成小齿轮。大齿轮仍采用钢或铸铁。有色金属：有色金属：用于抗腐蚀、抗磁性的齿轮传动。用于抗腐蚀、抗磁性的齿轮传动。 对软齿面的齿轮，可热处理（调质、正火对软齿面的齿轮，可热处理（调质、正火, ,硬度在硬度在280-300HBS280-300HBS）后再切齿。）后再切齿。（3）热处理）热处理 制造容易，成本低，常用于传动尺寸无严制造容易，成本低，常用于传动尺寸无严格限制的一般传动。格限制的一般传动。精度一般精度一般8 8级，精切可达到级，精切可达到7 7级。级。 对硬齿面齿轮切齿后，进行表面热处对硬齿面齿轮切齿后，进行表面热处理，再磨齿。理，再磨齿。 齿轮精度达到齿轮精度达到5 5级、级、4 4级。硬齿面主要级。硬齿面主要用于高速、重载或尺寸紧凑等重要传动中。用于高速、重载或尺寸紧凑等重要传动中。 表面硬化处理常用表面硬化处理常用表面淬火（用于中碳钢、中碳合金钢）表面淬火（用于中碳钢、中碳合金钢）渗碳淬火（用于低碳合金钢）渗碳淬火（用于低碳合金钢） 渗氮处理（用于含铬、钼、铝等合金元渗氮处理（用于含铬、钼、铝等合金元 素的渗氮钢）。素的渗氮钢）。 小齿轮齿根强度比较弱，转速较高，齿面小齿轮齿根强度比较弱，转速较高，齿面接触频繁，小齿轮损坏概率高于大齿轮。所接触频繁，小齿轮损坏概率高于大齿轮。所以在传动时，为了大小齿轮的寿命接近，小以在传动时，为了大小齿轮的寿命接近，小齿轮的硬度比大齿轮的硬度高出齿轮的硬度比大齿轮的硬度高出30-50HBS，传动比越大，硬度差距越大。传动比越大，硬度差距越大。三、齿轮传动精度等级的选择三、齿轮传动精度等级的选择 2 2、传动的稳定性、传动的稳定性 齿轮在一转内瞬时传动比变化不能过大齿轮在一转内瞬时传动比变化不能过大以免引起冲击、产生噪音和振动。以免引起冲击、产生噪音和振动。齿轮制造精度要求齿轮制造精度要求1 1、传递运动的准确性、传递运动的准确性 齿轮在一转内最大转角误差不超过允许值。齿轮在一转内最大转角误差不超过允许值。3 3、载荷分布均匀性、载荷分布均匀性 齿轮在啮合时齿面接触良好，以免引起载齿轮在啮合时齿面接触良好，以免引起载荷集中，造成齿面局部磨损，影响齿轮寿命。荷集中，造成齿面局部磨损，影响齿轮寿命。4 4、齿侧间隙要求、齿侧间隙要求 为防止齿轮制造误差和热变形而使轮为防止齿轮制造误差和热变形而使轮齿卡住，且齿廓间能存留润滑油，要求齿卡住，且齿廓间能存留润滑油，要求轮齿有一定侧隙。轮齿有一定侧隙。 对高温、高速、重载的齿轮传动应取较对高温、高速、重载的齿轮传动应取较大的间隙；一般条件下的闭式齿轮传动可大的间隙；一般条件下的闭式齿轮传动可取中等齿间隙。取中等齿间隙。 经常正、反转且转速不高的齿轮传动经常正、反转且转速不高的齿轮传动应取较小的齿间隙。应取较小的齿间隙。 精度等级共精度等级共1212级。级。 1 1级最高，级最高，1212级最低。级最低。常用的精度等级为常用的精度等级为6-96-9级级。齿轮精度等级主要根据传动的齿轮精度等级主要根据传动的v 1 1、使用条件、使用条件v 2 2、传递的功率、传递的功率v 3 3、圆周速度以及其它经济、技术要求、圆周速度以及其它经济、技术要求v 决定。决定。v 6 6级是高精度等级，用于高速、分度级是高精度等级，用于高速、分度等要求高的齿轮传动。等要求高的齿轮传动。v 一般机械中常用一般机械中常用7 78 8级。级。v 对精度要求不高的低速齿轮可使用对精度要求不高的低速齿轮可使用9 91212级。级。（传动平稳性）常用精度等级及其应用（传动平稳性）常用精度等级及其应用精精度度等等级级圆周速度圆周速度v/s应用举例应用举例直齿直齿圆柱齿圆柱齿轮轮斜齿斜齿圆柱齿轮圆柱齿轮直齿直齿锥齿轮锥齿轮615309高速重载的齿轮传动高速重载的齿轮传动,如机床、汽车和如机床、汽车和飞机中的重要齿轮飞机中的重要齿轮,分度机构的齿轮分度机构的齿轮,高速减速器的齿轮等。高速减速器的齿轮等。 710206高速中载或中速重载的齿轮传动高速中载或中速重载的齿轮传动,如标如标准系列减速器的齿轮准系列减速器的齿轮,机床和汽车变速机床和汽车变速箱中的齿轮等。箱中的齿轮等。8593一般机械中的齿轮传动一般机械中的齿轮传动,如机床、汽车如机床、汽车和拖拉机中一般的齿轮和拖拉机中一般的齿轮,坡重机械中的坡重机械中的齿轮齿轮,农业机械中的重要齿轮等。农业机械中的重要齿轮等。 9362.5低速重载的齿轮低速重载的齿轮,低精度机械中的齿轮低精度机械中的齿轮等。等。 四、齿轮的结构四、齿轮的结构齿轮的结构：轮毂、轮辐、轮缘。齿轮的结构：轮毂、轮辐、轮缘。v 1 1、齿轮轴齿轮轴 2 2、实体式齿轮、实体式齿轮 3 3、腹板式齿轮、腹板式齿轮 4 4、轮辐式齿轮、轮辐式齿轮 5 5、组合齿轮、组合齿轮齿轮常用的结构形式齿轮常用的结构形式1. 1. 齿轮轴齿轮轴 当齿轮顶圆直径不大或与相配轴直径相当齿轮顶圆直径不大或与相配轴直径相差很小，则应将齿轮与轴制成一体，称为差很小，则应将齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴齿轮轴 。圆柱齿轮轴圆柱齿轮轴 圆锥齿轮轴圆锥齿轮轴 2 2、实体式齿轮、实体式齿轮 当齿轮的齿顶圆直径当齿轮的齿顶圆直径d da a200mm200mm时时, ,可采用实体式结构。可采用实体式结构。 这种结构型式的齿轮常用锻钢制造。这种结构型式的齿轮常用锻钢制造。3 3、腹板式齿轮、腹板式齿轮 当齿轮的齿顶圆直径当齿轮的齿顶圆直径d da a=200-500mm=200-500mm时时, ,可采用腹板式结构。可采用腹板式结构。 这种结构的齿轮一般多用锻钢制造，这种结构的齿轮一般多用锻钢制造，其各部分尺寸由经验公式确定。其各部分尺寸由经验公式确定。4.4.轮辐式齿轮轮辐式齿轮 当齿轮的齿顶圆直径当齿轮的齿顶圆直径d da a500mm500mm时，可采时，可采用轮辐式结构。用轮辐式结构。 这种结构的齿轮常采用铸钢或铸铁制造，这种结构的齿轮常采用铸钢或铸铁制造，其各部分尺寸按经验值公式确定。其各部分尺寸按经验值公式确定。 5 5、组合齿轮、组合齿轮 对于尺寸很大的齿轮，为节省贵重材料，对于尺寸很大的齿轮，为节省贵重材料，常采用齿圈套装于轮心上的组合结构。齿圈用常采用齿圈套装于轮心上的组合结构。齿圈用较好的钢，轮心用铸铁或铸钢，两者用过盈联较好的钢，轮心用铸铁或铸钢，两者用过盈联接，在配合接缝上加装接，在配合接缝上加装4-84-8个紧定螺钉。单件个紧定螺钉。单件生产的大齿轮可采用焊接结构。生产的大齿轮可采用焊接结构。网络课程平台网络课程平台学号学号密码密码123456进入进入 点汽车机械工程基础点汽车机械工程基础1、问卷调查、问卷调查2、作业、作业 注：全部做完点提交注：全部做完点提交