齿轮精度等级的选择

轮齿的失效形式

作者：佚名文章来源：网络转载点击数： 129 更新时间：2006-7-18

正常情况下，齿轮的失效都集中在轮齿部位。其主要失效形式有：

● 轮齿折断

整体折断，一般发生在齿根，这是因为轮齿相当于一个悬臂梁，受力后其齿根部位弯曲应力最大，并受应力集中影响。局部折断，主要由载荷集中造成，通常发生于轮齿的一端（图18-1a）。在齿轮制造安装不良或轴的变形过大时，载荷集中于轮齿的一端，容易引起轮齿的局部折断。

图18-1 轮齿的失效形式

a）局部折断b）齿面点蚀c）齿面胶合d）磨粒磨损e）塑性变形

齿轮经长期使用，在载荷多次重复作用下引起的轮齿折断，称疲劳折断；由于短时超过额定载荷（包括一次作用的尖峰载荷）而引起的轮齿折断，称过载折断。二者损伤机理不同，断口形态各异，设计计算方法也不尽相同。

一般地说，为防止轮齿折断，齿轮必须具有足够大的模数。其次，增大齿根过渡圆角半径、降低表面粗糙度值、进行齿面强化处理、减轻轮齿加工过程中的损伤，均有利于提高轮齿抗疲劳折断的能力。而尽可能消除载荷分布不均现象，则有利于避免轮齿的局部折断。

为避免轮齿折断，通常应对齿轮轮齿进行抗弯曲疲劳强度的计算。必要时，还应进行抗弯曲静强度验算。

● 齿面点蚀

轮齿工作时，其工作齿面上的接触应力是随时间而变化的脉动循环应力。齿面长时间在这种循环接触应力作用下，可能会出现微小的金属剥落而形成一些浅坑（麻点），这种现象称为齿面点蚀（图18-1b）。齿面点蚀通常发生在润滑良好的闭式齿轮传动中。实践证明，点蚀的部位多发生在轮齿节线附近靠齿根的一侧。这主要是由于该处通常只有一对轮齿啮合，接触应力较高的缘故。

提高齿面硬度，降低齿面粗糙度值，采用粘度较高的润滑油以及进行合理的变位等，都能提高齿面抗疲劳点蚀的能力。其中最有效的方法就是提高其齿面硬度。

为了避免出现齿面点蚀，对于闭式齿轮传动，通常需要进行齿面接触疲劳强度计算。

●齿面胶合

齿面胶合是相啮合轮齿的表面，在一定压力下直接接触发生粘着，并随着齿轮的相对运动，发生齿面金属撕脱或转移的一种粘着磨损现象（图18-1c）。一般说，胶合总是在重载条件下发生。按其形成的条件，又可分为热胶合和冷胶合。

热胶合发生于高速、重载的齿轮传动中。由于重载和较大的相对滑动速度，在轮齿间引起局部瞬时高温，导致油膜破裂，从而使两接触齿面金属间产生局部“焊合”而形成胶合。冷胶合则发生于低速、重载的齿轮传动中。它是由于齿面接触压力过大，直接导致油膜压溃而产生的胶合。

采用极压型润滑油、提高齿面硬度、降低齿面粗糙度值、合理选择齿轮参数并进行变位等，均有利于提高齿轮的抗胶合能力。

为了防止胶合，对于高速、重载的齿轮传动，可进行抗胶合承载能力的计算。

● 齿面磨粒磨损

当铁屑、粉尘等微粒进入齿轮的啮合部位时，将引起齿面的磨粒磨损（图18-1d）。闭式齿轮传动，只要经常注意润滑油的更换和清洁，一般不会发生磨粒磨损。开式齿轮传动，由于齿轮外露，其主要失效形式为磨粒磨损。磨粒磨损不仅导致轮齿失去正确的齿形，还会由于齿厚不断减薄而最终引起断齿。

与闭式齿轮传动不同，一般认为，开式齿轮传动不会出现齿面点蚀现象。这是因为磨损速度比较快，齿面还来不及达到点蚀的程度，其表层材料就已经被磨掉的缘故。

● 齿面塑性变形

重载时，在摩擦力的作用下，齿轮可能产生齿面塑性变形（也称齿面塑性流动），从而使轮齿原有的正确齿形遭受破坏。如图18-1e所示，在主、从动齿轮上由于齿面摩擦力方向不同，其齿面变形的表现形式也不同。对于主动齿轮，在节线附近形成凹槽；对于从动齿轮，在节线附近形成凸脊。

齿轮精度等级的选择

作者：佚名文章来源：网络转载点击数： 758 更新时间：2006-7-18

在渐开线圆柱齿轮和锥齿轮精度标准（GB/T 10095.1—2001和GB/T 10095.2—2001）中，分别对圆柱齿轮和锥齿轮规定有12个精度等级，按精度的高低依次为：1、2、…、12。并根据对运动准确性、传动平稳性和载荷分布均匀性的要求不同，将每个精度等级的各项公差依次分成三个组，即第Ⅰ公差组、第Ⅱ公差组和第Ⅲ公差组。此外，还规定了齿坯公差、齿轮副侧隙和图样标注等各项内容。

齿轮精度等级应根据传动的用途、使用条件、传动功率和圆周速度等确定。表18-2给出了各种精度等级齿轮的使用和加工方法等，供选择精度等级时参考。常用5～9级精度齿轮允许的最大圆周速度见表18-3。

表18-2 齿轮精度等级、使用和加工情况

精度等级

使用和加工

情况

2 、3

（特高精度）

检验用的齿轮，高速齿轮及在重载下要求特别安全可靠的齿轮。需用特殊的工艺方法制造

4 、5

（高精度）

用于高精度传动链及某些危险场合下工作的齿轮，如汽轮机齿轮，航空齿轮等。需要磨齿加工

6 、7

（较高精度）

用于中等速度的齿轮和要求安全可靠工作的车辆齿轮。一般需要采用磨齿或剃齿工艺，也可用高精度的滚齿加工

8 、9

（中等精度）

用于一般设备中速度不高的齿轮。通常用滚齿或插齿加工

10 ~12

（低精度）

低速传动用不重要的齿轮。其中12级齿轮可不经切削加工而由铸造成形方法得到

表18-3 动力传动齿轮的最大圆周速度（单位：m∕s）

第Ⅱ公差组

精度等级

圆柱齿轮传动

锥齿轮传动

直齿斜齿直齿曲线齿5级及其以上

6级

7级

8级

9级

≥15

＜15

＜10

＜6

＜2

≥30

＜30

＜15

＜10

＜4

≥12

＜12

＜8

＜4

＜1．5