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齿轮性能检测及失效分析齿轮性能检测及失效分析2023/2/262023/2/26齿轮概述齿轮概述一、齿轮传动的组成及工作原理：一、齿轮传动的组成及工作原理：1.组成：主动轮、从动轮2.工作原理：齿轮传动是啮合传动，靠主动轮齿和从动轮齿的相互啮合来传递运动和动力。二、齿轮传动的特点：二、齿轮传动的特点：1.效率高；2.结构紧凑；3.工作可靠、寿命长；4.传动比稳定；应用范围广。6.制造、安装精度要求高，因此 成本高；7.不宜传动距离过大的场合。第1页/共18页2023/2/262023/2/26齿轮传动的失效形式齿轮传动的失效形式1.轮齿折断：折断发生在齿根处1）过载折断（淬火钢和铸铁齿轮常见的失效形式）；2）疲劳折断。采取措施：1）材料及热处理；2）增大模数；3）增大齿根圆角半径消除刀痕；4）喷丸、滚压处理；5）增大轴及支承刚度。Fn第2页/共18页2023/2/262023/2/26 2.齿面点蚀：轮齿接触表面在变化的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点剥蚀损伤现象，开始是针尖大小麻点，逐渐扩展连成片状。点蚀一般首先出现在齿根靠近节线处，再向其它部位扩展。形成原因：轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大；滑动速度低形成油膜条件差；接触疲劳产生麻点。第3页/共18页2023/2/262023/2/26采取措施：提高材料的硬度；加强润滑，提高油的粘度3.齿面的胶合：齿面粘连后撕脱原因：高速重载；滑动速度大；散热不良；齿面金属熔化粘连后撕脱热胶合低速重载，由于齿面间油膜破坏，也会出现胶合冷胶合采取措施：1）减小模数，降低齿高（降低滑动系数）；2）抗胶合能力强的润滑油；3）两轮采用不同的材料及硬度；4）提高齿面硬度、降低粗糙度；5）热平衡计算。第4页/共18页2023/2/262023/2/264.齿面磨损：原因：相对滑动；润滑不良；存在杂质。措施：1）加强润滑；2）开式改闭式传动5.齿面的塑性变形：原因：重载，齿面软 措施：提高材料的硬度，改善润滑第5页/共18页2023/2/262023/2/26齿轮材料齿轮材料一.常用材料：齿轮常用材料是各种牌号的中碳钢，中、低碳合金钢，铸钢和铸铁等。一般多采用锻造毛坯或轧制钢材，齿轮尺寸较大或结构复杂且生产批量大时，可采用铸钢或铸铁。第6页/共18页2023/2/262023/2/26金属金属钢钢铸铁铸铁锻钢锻钢铸钢铸钢调质钢调质钢 45、40Cr、30CrMnSi、35SiMn等渗碳钢渗碳钢 20Cr、20CrMnTi等氮化钢氮化钢 35CrAlA、38CrMoAlA 等ZG310-570等HT250、HT200、QT500-5等非金属：夹布塑胶、尼龙非金属：夹布塑胶、尼龙 常用于小功率、精度不高、噪声低的场合常用于小功率、精度不高、噪声低的场合 第7页/共18页2023/2/262023/2/261.1.表面淬火表面淬火 用于用于中碳钢中碳钢和和中碳合金钢中碳合金钢。表面淬火硬度可达。表面淬火硬度可达52 52 56HRC56HRC，由于齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性较高，用于轻由于齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性较高，用于轻微冲击、要求结构紧凑、无须磨齿的场合。微冲击、要求结构紧凑、无须磨齿的场合。2.2.渗碳淬火渗碳淬火 渗碳钢用于渗碳钢用于低碳钢低碳钢和和低碳合金钢低碳合金钢，表面淬火表面淬火硬度可硬度可 达达52-56HRC52-56HRC，齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性，齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性 较高，用于冲击严重、要求结构紧凑的重要齿轮传动。较高，用于冲击严重、要求结构紧凑的重要齿轮传动。通常渗碳淬火后要磨齿。通常渗碳淬火后要磨齿。3.3.调质调质 用于用于中碳钢中碳钢和中和中碳合金钢碳合金钢。调质后齿面硬度一般。调质后齿面硬度一般 为为220220 260HBS260HBS。适用于无结构尺寸要求。适用于无结构尺寸要求。第8页/共18页2023/2/262023/2/264.4.正火正火（常化）（常化）正火用于消除内应力，亦适用于机械强度要求不高正火用于消除内应力，亦适用于机械强度要求不高 的齿轮。的齿轮。5.5.渗氮渗氮 渗氮后齿面硬度可达渗氮后齿面硬度可达60-62HRC60-62HRC，因氮化温度低，轮，因氮化温度低，轮 齿的变形小，适用于难于磨齿（如内齿轮），又要求齿齿的变形小，适用于难于磨齿（如内齿轮），又要求齿 面硬度大的场合。面硬度大的场合。第9页/共18页2023/2/262023/2/26标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算一一.轮齿的受力分析：轮齿的受力分析：1 1）作用在齿面上的分布载荷以作用在齿宽中点上的节点处的集中力代替；）作用在齿面上的分布载荷以作用在齿宽中点上的节点处的集中力代替；2 2）忽略摩擦力。）忽略摩擦力。第10页/共18页受力大小：受力大小：Fn分解为分解为 Ft、Fr其中：其中：T T1 1小齿轮的扭矩，小齿轮的扭矩，Nmm;Nmm;力的方向：力的方向：圆周力：圆周力：径向力：径向力：Fr1和和Fr2指向各自的轮心指向各自的轮心主动轮上主动轮上Ft1与与v v1 1反向；反向；从动轮上从动轮上Ft2与与v v2 2同向同向kWr/min第11页/共18页2023/2/262023/2/26标准斜齿圆柱齿传动的强度计算标准斜齿圆柱齿传动的强度计算一一 轮齿上的受力分析：轮齿上的受力分析：F Fn nF Ft t(圆周向力圆周向力)F Fr r(径向力径向力)F Fa a(轴向力轴向力)第12页/共18页2023/2/262023/2/26精度等级精度等级 制造和安装齿轮不可避免地要产生各种误差，这些误差对齿轮传动带来影响：1.1.影响传动的准确性:如齿圈径向跳动公差Fr、公法线 长度变动公差Fw等。（运动精度）2.2.影响传动的平稳性：如齿形公差ff、齿距极限偏差fpt等。（工作平稳性精度）3.3.影响载荷分布的均匀性：齿向公差F等。（接触精度）第13页/共18页2023/2/262023/2/26齿轮传动精度等级的：齿轮传动精度等级的：第14页/共18页2023/2/262023/2/26齿轮传动的润滑齿轮传动的润滑一.齿轮传动的润滑方式：1.开式和半开式齿轮传动：人工定期加润滑剂。润滑剂：润滑油或润滑脂。2 2.闭式齿轮传动：润滑方式由齿轮的圆周速度大小定。当速度小于12米/秒，油池润滑 当速度大于12米/秒，喷油润滑第15页/共18页2023/2/262023/2/26二.润滑剂的选择：润滑脂、润滑油第16页/共18页2023/2/26THANKS!第17页/共18页2023/2/262023/2/26感谢您的观看。感谢您的观看。第18页/共18页