第21講漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

1、1.1.常見的失效形式常見的失效形式漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 機(jī)械零件由于強(qiáng)度強(qiáng)度、剛度、耐磨性和振動(dòng)穩(wěn)定性等因素不能正常工作時(shí)，稱為失效。機(jī)械零件在變應(yīng)力作用下引起的破壞稱為疲勞破壞疲勞破壞，機(jī)械零件抵抗疲勞破壞的能力稱為疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度。齒輪傳動(dòng)的失效主要是輪齒的失效。其失效形式有：輪齒折斷輪齒折斷 ：輪齒象一個(gè)懸臂梁，受載后齒根部 產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。當(dāng)該應(yīng)力值超過材料的彎曲疲勞極限時(shí)，齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋，并不斷擴(kuò)展使輪齒斷裂。此外，突然過載、嚴(yán)重磨損及安裝制造誤差等也會(huì)造成輪齒折斷。提高輪齒抗折斷能力的措施：提高輪齒抗折斷能力的措施：增大齒根圓角半徑，消

2、除加工刀痕以降低齒根應(yīng)力集中；增大軸及支承物的剛度以減輕局部過載的程度；對(duì)輪齒進(jìn)行表面處理以提高齒面硬度。1.1.常見的失效形式（續(xù)）常見的失效形式（續(xù)）齒面磨損：齒面磨損：灰塵、砂粒、金屬微粒等落入輪齒間，會(huì)使齒面間產(chǎn)生摩擦磨損。嚴(yán)重時(shí)會(huì)因齒面減薄過多而折斷。磨損是開式傳動(dòng)的主要失效形式。主要措施：主要措施：采用閉式傳動(dòng)；提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；采用清潔的潤滑油。1.1.常見的失效形式（續(xù)）常見的失效形式（續(xù)）齒面點(diǎn)蝕：齒面點(diǎn)蝕：輪齒工作面某一固定點(diǎn)受到近似脈動(dòng)的變應(yīng)力作用，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀剝蝕損傷的現(xiàn)象。點(diǎn)蝕是閉式傳動(dòng)常見的失效形式。開始齒輪由于磨損很少出現(xiàn)點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在

3、節(jié)線附近。主要措施：主要措施：提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；增大潤滑油粘度；采用合理變位。1.1.常見的失效形式（續(xù)）常見的失效形式（續(xù)）齒面膠合：齒面膠合：高速重載傳動(dòng)中，齒面間壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤滑油模被破壞，齒面間會(huì)發(fā)生粘接在一起的現(xiàn)象，在輪齒表面沿滑動(dòng)方向出現(xiàn)條狀傷痕，稱為膠合。防止膠合的措施：防止膠合的措施：提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；增大潤滑油粘度；限制油溫。1.1.常見的失效形式（續(xù)）常見的失效形式（續(xù)）塑性變形：塑性變形：重載且摩擦力很大時(shí)，齒面較軟的輪齒表面就會(huì)沿摩擦力方向產(chǎn)生塑性變形。措施：措施：提高齒面硬度；增大潤滑油粘度。主動(dòng)齒輪齒面所受摩擦力背離節(jié)線，齒面在節(jié)線附

4、近下凹；從動(dòng)齒輪齒面所受摩擦力指向節(jié)線，齒面在節(jié)線附近上凸。2.2.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng)閉式齒輪傳動(dòng)：1）軟齒面（350HBS）齒輪主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，故可按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。2）硬齒面（350HBS）或鑄鐵齒輪，由于抗點(diǎn)蝕能力較高，輪齒折斷的可能性較大，故可按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。 對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)開式齒輪傳動(dòng)中的齒輪，齒面磨損為其主要失效形式，故通常按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的模數(shù)，考慮磨損因素，再將模數(shù)增大10%20%，而無需校核接

5、觸強(qiáng)度。齒輪的常用材料齒輪的常用材料 由輪齒的失效分析可知，齒輪材料的基本要求 ：齒面硬、齒芯韌齒面硬、齒芯韌即：(1)齒面應(yīng)有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合以及塑性變形等；(2)齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷：(3)應(yīng)有良好的加工工藝性能及熱處理性能使之便于加工且便于提高其力學(xué)性能。 最常用的齒輪材料是鋼此外還有鑄鐵及一些非金屬材料等。1鍛鋼鍛鋼鍛鋼因具有強(qiáng)度高、韌性好、便于制造、便于熱處理等優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)齒輪都用鍛鋼制造。齒輪的常用材料齒輪的常用材料 (1)軟齒面齒輪：齒面硬度1； T1小齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩(N.mm)； K載荷系數(shù)，見表； a中心距(mm)； a齒寬系數(shù)； H齒輪材料許用接觸應(yīng)力(MPa)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算4.4.參數(shù)選擇參數(shù)選擇參見P180齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過強(qiáng)度和幾