1、按工按工作条作条件分件分按载荷按载荷 情况分情况分齿轮传动的分类齿轮传动的分类: :低速轻载低速轻载中速中载中速中载高速重载高速重载闭式闭式传动传动开式传动开式传动硬齿面硬齿面 HBS350软齿面软齿面 HBS350第第7章章 第第 9节节 齿轮传动失效形式齿轮传动失效形式HBSHBS表示钢球压头表示钢球压头, ,用于布氏硬度用于布氏硬度值在值在450450以下以下材料抵抗表面局部塑性变形的能力材料抵抗表面局部塑性变形的能力轮齿折断轮齿折断齿面点蚀齿面点蚀齿面胶合齿面胶合齿面磨粒磨损齿面磨粒磨损齿轮失效齿轮失效7.9.1 失效形式齿轮传动的失效主要是齿轮传动的失效主要是轮齿轮齿的失效，的失效，
2、常见的失效形式有：常见的失效形式有：轮齿折断是闭式轮齿折断是闭式硬齿面、硬齿面、脆性脆性材料齿轮传动的主要破坏形式材料齿轮传动的主要破坏形式折断提高抗折断能力的措施提高抗折断能力的措施：折断折断疲劳疲劳过载过载R=R=1 1R=0R=0单向旋转单向旋转双向旋转双向旋转最大应力最大应力发生在齿根的过渡圆角处。发生在齿根的过渡圆角处。齿轮受到过载或冲击齿轮受到过载或冲击l增大齿根处的过渡圆角，减少齿增大齿根处的过渡圆角，减少齿造成应力集中的因素造成应力集中的因素l提高表面硬度硬度，和芯部塑性提高表面硬度硬度，和芯部塑性齿面点蚀齿面点蚀发生部位发生部位：一般出现在齿根表面靠近节线处。一般出现在齿根表
3、面靠近节线处。（载荷大；速度低难形成油膜（载荷大；速度低难形成油膜) )点蚀是闭式软齿面齿轮传动的主要破坏形式。点蚀是闭式软齿面齿轮传动的主要破坏形式。H反复作用反复作用产生裂纹产生裂纹裂纹扩展裂纹扩展麻点状脱落麻点状脱落点蚀点蚀。轮齿应力循环特性轮齿应力循环特性( (接触应力接触应力) r=0) r=0提高抗点蚀能力的措施有：提高抗点蚀能力的措施有：l提高齿面硬度提高齿面硬度l增大润滑油的粘度增大润滑油的粘度l合理增大曲率半径合理增大曲率半径齿面胶合齿面胶合高速重载、低速重载闭式传动的主要破坏形式。高速重载、低速重载闭式传动的主要破坏形式。表面胶合的原因表面胶合的原因热胶合热胶合冷胶合冷胶合
4、低速重载的齿轮低速重载的齿轮表面间的润滑油膜遭到了破坏表面间的润滑油膜遭到了破坏高速重载的齿轮高速重载的齿轮提高抗胶合能力的措施有：提高抗胶合能力的措施有：l提高齿面硬度；提高齿面硬度；l降低粗糙度值；降低粗糙度值；l选用抗胶合性能好的齿轮副材料和用抗胶合能力强的选用抗胶合性能好的齿轮副材料和用抗胶合能力强的润滑油；润滑油；齿面磨损齿面磨损后果：强度不足，噪音提高，精度降低后果：强度不足，噪音提高，精度降低原因：啮合面间有异物，啮合面间的相对原因：啮合面间有异物，啮合面间的相对运动运动开式齿轮传动易发生磨粒磨损。开式齿轮传动易发生磨粒磨损。提高抗磨损能力的措施有提高抗磨损能力的措施有l 提高齿
5、面硬度提高齿面硬度l 保持环境清洁保持环境清洁l 保持润滑油的清洁保持润滑油的清洁 普通闭式传动普通闭式传动普通开式传动普通开式传动轮齿的轮齿的疲劳折断疲劳折断和和磨粒磨损磨粒磨损折断折断: :疲劳折疲劳折断断过载折过载折断断齿面胶合齿面胶合: :齿面磨粒磨损齿面磨粒磨损: :齿面点蚀齿面点蚀: :齿面齿面失效失效闭式高速重载传动闭式高速重载传动齿面齿面胶合胶合软齿面软齿面硬齿面硬齿面齿面点蚀齿面点蚀轮齿折断轮齿折断齿轮失效形式小结齿轮失效形式小结各种场合的主要失效形式各种场合的主要失效形式只能从选材料、制造只能从选材料、制造精度和润滑以减轻现精度和润滑以减轻现象的发生象的发生闭式低速重载传动
6、闭式低速重载传动齿面齿面胶合胶合为防止轮齿疲劳折断，需计算为防止轮齿疲劳折断，需计算齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度。为防止齿面点蚀，需计算为防止齿面点蚀，需计算齿面接触疲劳强度齿面接触疲劳强度。对一般工况下的对一般工况下的普通齿轮传动普通齿轮传动，其设计准则为：，其设计准则为：设计准则设计准则闭式闭式传动传动硬齿面：硬齿面：按按齿根弯曲疲劳强度进行设计齿根弯曲疲劳强度进行设计计计算，然后算，然后校核齿面接触疲劳强度校核齿面接触疲劳强度软齿面：软齿面：按按齿面接触疲劳强度进行设计齿面接触疲劳强度进行设计计计算，然后算，然后校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度开式传动：开式传动：只计算齿根弯
7、曲疲劳强度只计算齿根弯曲疲劳强度，适当加适当加大模数大模数(预留磨损量预留磨损量)。第十节第十节 直齿圆柱齿轮强度计算直齿圆柱齿轮强度计算nF法向力法向力 cosFFnt 切向力切向力 sinFFnr 径向力径向力一、轮齿上的作用力一、轮齿上的作用力一对直齿圆柱齿轮，若略去一对直齿圆柱齿轮，若略去齿面间的摩擦力，作用于啮齿面间的摩擦力，作用于啮合点处的外力合点处的外力F Fn n可分解成与可分解成与啮合点所在圆相切的切向力啮合点所在圆相切的切向力F Ft t和沿半径方向的径向力和沿半径方向的径向力F Fr r若：小齿轮轴传递的名义功率为若：小齿轮轴传递的名义功率为P(kW)，n1为小齿为小齿轮
8、的转速轮的转速(r/min)，则小齿轮传递的名义转矩为，则小齿轮传递的名义转矩为NcostnFF 法向力mmN1055. 9161 nPT直齿圆柱齿轮受力分析 rFTt 1为为已已知知tF力的方向力的方向圆周力圆周力F Ft t：在主动轮：在主动轮上与圆周速度方向相上与圆周速度方向相反，在从动轮上与圆反，在从动轮上与圆周速度方向相同。周速度方向相同。径向力径向力F Fr r：分别指向：分别指向各自轮心各自轮心各力对应关系：各力对应关系：21, 2121FFrrttnnFFFF名义载荷名义载荷在理想的平稳工作在理想的平稳工作条件下作用在零件条件下作用在零件上的载荷上的载荷计算载荷计算载荷 Fca
9、=KFn，K：载荷系数载荷系数影响载荷系数的因素影响载荷系数的因素l使用系数使用系数：原动机和工作机的工作特性等引：原动机和工作机的工作特性等引起的动力过载对轮齿受载的影响系数；起的动力过载对轮齿受载的影响系数；l动载系数动载系数基节不等基节不等：考虑齿轮副在啮合过程：考虑齿轮副在啮合过程中，因啮合误差中，因啮合误差(基节误差、齿形误差和轮齿变基节误差、齿形误差和轮齿变形等形等)所引起的内部附加动载荷对轮齿受载的影所引起的内部附加动载荷对轮齿受载的影响响 ；计算载荷2载荷载荷系数系数外因外因内因内因齿的加工精度齿的加工精度原动机的载荷特性和轴的刚度及加原动机的载荷特性和轴的刚度及加工精度工精度
10、总结：总结：l齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数：用来：用来考虑同时啮合的各对轮齿间考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀的影响载荷分配不均匀的影响l齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数：用来考：用来考虑由于轴的变形和齿轮制造误差虑由于轴的变形和齿轮制造误差等引起载荷集中的影响等引起载荷集中的影响计算载荷3计算载荷4轴的弯曲变形对轴的弯曲变形对载荷集中的影响载荷集中的影响轴的扭转变形对载荷集中的影响轴的扭转变形对载荷集中的影响轴轴 的的 弯弯 曲曲 、 扭扭 转转 变变 形形 引引 起起 的的 综综 合合 齿齿 向向 载载 荷荷 分分 布布 轴的弯曲变形轴的弯曲变形对对载荷集中的影响载荷集中的影响 轴的扭转变形轴的扭转变形对对载荷集中的影响载荷集中的影响原动机原动机工作机械的载荷特性工作机械的载荷特性平稳或轻微平稳或轻微冲击冲击中等冲击中等冲击较大冲击较大冲击电动机电动机11.21.21.61.61.8多缸内燃机多缸内燃机1.21.61.61.81.92.1单缸内燃机单缸内燃机1.61.81.82.02.22.4使用系数使用系数
