(24)--[7.2]齿轮传动的失效形式及设计准则.pdf

!#$%引入一、齿轮传动的主要失效形式齿轮传动的失效主要是指轮齿的失效，其失效形式是多种多样的。齿轮失效齿体失效塑性变形齿面点蚀齿面胶合齿面失效齿面磨损齿体折断由于齿轮其它部分（齿圈、轮辐、轮毂等）通常是经验设计的，其尺寸对于强度和刚度而言均较富裕，实践中也极少失效。常见的失效形式有：1.轮齿折断n 常发生在闭式硬齿面和开式齿轮传动n 发生部位：轮齿受拉应力一侧齿根部分整体折断局部折断类型及原因：轮齿受多次重复弯曲应力作用，齿根受拉一侧产生疲劳裂纹。齿根弯曲应力最大FF 齿根应力集中(形状突变、刀痕等)，加速裂纹扩展折断受冲击载荷或短时过载作用，突然折断，尤其见于脆性材料（淬火钢、铸铁）齿轮。疲劳折断过载折断直齿轮齿宽较小时，载荷易均布齿宽较大时，易偏载斜齿轮：接触线倾斜整体折断荷集中在齿一端部分齿折断是开式齿轮传动的主要失效形式2.齿面磨损金属表面材料不断减少相对滑动+硬颗粒(灰尘、金属屑末等)润滑不良+表面粗糙。正确齿形被破坏、传动不平稳,齿厚减薄、抗弯能力折断现象原因后果2.齿面磨损HB，选用耐磨材料表面粗糙度滑动系数润滑油的清洁闭式开式增设防尘罩改善措施3.齿面点蚀脉动循环接触应力超过材料接触疲劳极限是闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式。靠近节线的齿根面上齿面接触疲劳发生部位原因齿面受多次交变应力作用，产生接触疲劳裂纹；节线处常为单齿啮合，接触应力大；节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易产生裂纹。润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔，楔挤作用使裂纹扩展。（油粘度越小，裂纹扩展越快）一、齿轮传动的主要失效形式传动失效后果齿廓表面破坏振动噪音承载能力接触面传动不平稳收敛性点蚀，相当于跑合；跑合后，若H仍大于H，则成为扩展性点蚀。点蚀一旦形成就扩展，直至齿面完全破坏。扩展性点蚀无点蚀（v磨损v点蚀）!#$%#$&()HBH（综合曲率半径）(d1、x)表面粗糙度，加工精度润滑油粘度改善措施主要出现在高速重载的闭式齿轮传动4.齿面胶合齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕，主要发生在齿顶、齿根等滑动速度较大的部位。潘存云教授研制现象高速重载v,t,油,油膜破坏,表面金属直接接触，融焊相对运动撕裂、沟痕。低速重载P、v，不易形成油膜冷胶合。潘存云教授研制原因引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿轮报废。后果采用抗胶合性能好的齿轮材料对；采用极压润滑油，提高润滑油的抗压能力；表面粗糙度，HB；材料相同时，使大、小齿轮保持一定硬度差。改善措施vs背离节线，Ff指向节线，塑变后在齿面节线处形成凸脊。齿面相对滑动速度方向vs指向节线，所以Ff背离节线，塑变后在齿面节线处产生凹槽。从动齿主动齿从动齿主动齿从动齿主动齿从动齿主动齿主动轮从动轮发生部位5.齿面塑性变形主要出现在软齿面低速重载和过载场合。改善措施n采用的润滑油n齿面硬度对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是：保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。二、齿轮的设计准则对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。易发生点蚀，按接触疲劳强度设计，校核弯曲强度；易发生轮齿折断，按弯曲疲劳强度设计，校核接触强度；主要失效是磨损、断齿，不会出现点蚀，只按弯曲疲劳强度设计，然后将计算出的模数m加大10%15%。闭式软齿面齿轮闭式硬齿面齿轮开式齿轮