第十章齿轮传动1详解.ppt

§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则 (一) 失效形式: (一)轮齿的受力分析 作用力的方向及表示方法： (二)齿根弯曲疲劳强度计算 防止折断 * 第十章 齿 轮 传 动 本章重点： 齿轮传动的失效形式、受力分析及强度计算 本章难点： 齿轮传动的受力分析 按工作  条 件 按载荷 情 况 闭式传动 └硬齿面 HBS＞350 开式传动 低速轻载: V≤1～3m/S ; Fn≤5～10KN 中速中载: 3m/S＜V＜10m/S ; 10KN≤Fn＜50KN 高速重载: V≥10m/S ; Fn≥50KN ┌软齿面 HBS≤350 §10-1 概 述 1.齿轮传动的特点: 效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定 2齿轮传动的分类 半开式传动 ┌疲劳折断 └过载折断 全齿折断(齿根)(直齿) 局部折断(斜齿受载不均) 1.折断 2.齿面失效 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形 → 闭式硬齿面、脆性材料 齿轮传动的主要破坏形式 疲劳折断：轮齿受的弯曲应 力是循环变化的，在齿根的 过渡圆角处具有较大的应力 集中。易发生轮齿疲劳折断。 过载折断：齿轮受到过载或 冲击时,引起轮齿的突然折断。 发生部位:齿根 措施: 增大齿根的过渡圆角 增大轴及支承刚度 提高齿芯韧性 强化齿根表层 发生部位：一般首先出现在齿根表面靠近节线处。 （原因：载荷大；相对滑动速度低难形成油膜) 图10-3 σH反复→裂纹→扩展→麻点状脱落 2.齿面失效 闭式软齿面齿轮传动 的主要破坏形式。 1) 齿 面 疲 劳 点 蚀 措施:提高齿面硬度 采用较高粘度润滑油(v ≤12m/s) →齿形破坏 磨粒磨损：由于金 属微粒，灰石砂粒进入 齿轮引起的磨损。 开式齿轮传动易发 生磨粒磨损。 2)齿 面 磨 粒 磨 损 措施:开式→闭式 当齿面所受的压力很大且润滑效果差 (压力很大，速度很高时)，由于发热大→瞬时温度高→相啮合的齿面发生粘联→两齿面沿相对滑动方向（粘接的地方）被撕裂。→热胶合。 润滑失效→表面粘连 →沿相对滑动方向撕裂 低速重载的齿轮，油膜遭破坏 也发生胶合现象。这时齿面温度无 明显增高，这种胶合→冷胶合。 高速重载、低速重载闭式传动 的主要破坏形式。 3) 齿 面 胶 合 措施:加强润滑措施 提高齿面硬度 →低速重载的软齿面齿轮，在严重过载下，可能出现表面金属沿滑动方向滑移，使齿面表层材料沿摩擦力方向塑性变形→主凹、从凸 ω2 ω1 低速重载软齿面闭式传动 的主要破坏形式。 4)齿 面 塑 性 变 形 措施: 提高齿面硬度 加强润滑措施 减小齿面粗糙度 合理选配材料,适当跑合 折断: 疲劳折断 过载折断 全齿折断(齿根)(直齿) 局部折断(斜齿受载不均) σH反复→裂纹→扩展→麻点状脱落 →靠近节线的齿根表面 齿面胶合: 齿面磨粒磨损: 润滑失效→表面粘连→沿相对运动方向撕裂 磨粒磨损→齿形破坏 齿面塑性变形: 齿面沿摩擦力方向塑性变形 →主凹、从凸 齿面点蚀: .齿面失效: *闭式传动 → *开式传动 → *闭式高速重载传动→ 软齿面→ 硬齿面→ 齿面点蚀 轮齿折断 齿面磨粒磨损 齿面胶合 *低速重载软齿面→ 齿面塑性变形 3.各种场合的主要失效形式 (二) 齿轮传动常用设计准则: 防齿面点蚀→ 防轮齿折断→ 齿面接触疲劳强度计算→求d1 齿根弯曲疲劳强度计算→求模数ｍ 常用的计算方法: 硬齿面(折断): 以接触强度设计为主(先求d1) →以弯曲强度设计为副 以弯曲强度设计为主(先求m ) →以接触强度设计为副 按弯曲强度设计(求m ) → 因考虑磨损将 m适当增大 软齿面(点蚀): 开式传动: (磨损) 闭式传动 大功率齿轮传动→散热计算 1.齿面要硬, 齿芯要韧 2.易于加工及热处理 （一）、对齿轮材料的基本要求: （二）、常用的齿轮材料（表10-1） §10-3 齿轮的材料 及其选用原则 －含碳量为0.1％～0.6％→常用 →性能最好(可通过热处理提高机械性能) 1.锻钢－钢材经锻造, 性能提高→最常用 45、35SiMn、38SiMnMo、40Cr、20CrMoTi 2.铸钢－齿轮较大(d≥400～600)时采用 ZG310-570、ZG340-640 ⑴钢 －用于开式、低速传动的齿轮→强度差,易成型 1. 灰口铸铁－ HT250、HT300 2. 球墨铸铁－ QT500-5 →用于小