齿轮性能检测及失效分析分析
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齿轮性能检测及失效分析
第二组
任务目标
理解汽车齿轮传动的失效形式 了解圆柱齿轮的结构和结构检测 了解齿轮传动的润滑和效率 了解直齿圆柱齿轮的强度校核 掌握汽车齿轮材料应用 直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析 能够判断齿轮失效类型并提出防范措施 能够识别汽车齿轮所用材料
2017/11/2
Biblioteka Baidu
齿轮概述
2017/11/2
受力大小：Fn分解为
Ft、 Fr
切向力Ft1
2T1 Ft 2 d1
径向力Fr1 Ft1 tg Fr 2
法向力Fn1
其中：
Ft Fn 2 cos
kW
P 1 n1 N mm
T1—小齿轮的扭矩，N•mm; T1 9.55 106
力的方向：
2017/11/2
调质钢 45、40Cr、30CrMnSi、35SiMn等
锻钢 钢 金属 铸铁 铸钢 渗碳钢 20Cr、 20CrMnTi等 氮化钢 35CrAlA、38CrMoAlA 等 ZG310-570等
HT250、HT200、QT500-5等
非金属：夹布塑胶、尼龙 常用于小功率、精度不高、噪声低的场合
2017/11/2
4.正火（常化） 正火用于消除内应力，亦适用于机械强度要求不高 的齿轮。 5.渗氮 渗氮后齿面硬度可达60-62HRC，因氮化温度低，轮 齿的变形小，适用于难于磨齿（如内齿轮），又要求齿 面硬度大的场合。
2017/11/2
标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
一. 轮齿的受力分析： 1）作用在齿面上的分布载荷以作用在齿宽中点上的节点处的集中力代替； 2）忽略摩擦力。
二. 润滑剂的选择：
润滑脂、润滑油
2017/11/2
THANKS!
2017/11/2
r/min 圆周力： 主动轮上Ft1与v1反向； 从动轮上Ft2与v2同向 径向力： Fr1和Fr2指向各自的轮心
标准斜齿圆柱齿传动的强度计算
一·轮齿上的受力分析：
Fn
Ft(圆周向力)
Fr(径向力) Fa(轴向力)
2017/11/2
精度等级
1.
2.
3.
制造和安装齿轮不可避免地要产生各种误 差，这些误差对齿轮传动带来影响： 影响传动的准确性: 如齿圈径向跳动公差Fr、 公法线 长度变动公差Fw等。（运动精度） 影响传动的平稳性：如齿形公差ff、齿距极 限偏差fpt等。（工作平稳性精度） 影响载荷分布的均匀性：齿向公差F等。 （接触精度）
2017/11/2
齿轮传动精度等级的：
2017/11/2
齿轮传动的润滑
一.齿轮传动的润滑方式： 1.开式和半开式齿轮传动：人工定期加润 滑剂。润滑剂：润滑油或润滑脂。 2.闭式齿轮传动：润滑方式由齿轮的圆周 速度大小定。 当速度小于12米/秒，油池润滑 当速度大于12米/秒，喷油润滑
2017/11/2
2017/11/2
齿轮传动的失效形式
1.轮齿折断：折断发生在齿根处
1）过载折断（淬火钢和铸铁齿轮常见的失效形式）； Fn 2）疲劳折断。 采取措施： 1）材料及热处理； 2）增大模数； 3）增大齿根圆角半径消除刀痕； 4）喷丸、滚压处理； 5）增大轴及支承刚度。
2017/11/2
2.齿面点蚀：轮齿接触表面在变化的接触应 力作用下，由于疲劳而产生的麻点剥蚀损 伤现象，开始是针尖大小麻点，逐渐扩展 连成片状。点蚀一般首先出现在齿根靠近 节线处，再向其它部位扩展。 形成原因： 轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大； 滑动速度低形成油膜条件差；接触疲劳产 生麻点 。
2017/11/2
采取措施： 提高材料的硬度； 加强润滑，提高油的粘度 3.齿面的胶合：齿面粘连后撕脱 原因： 高速重载；滑动速度大；散热不良；齿面金属熔化粘连后撕脱—— 热胶合 低速重载，由于齿面间油膜破坏，也会出现胶合——冷胶合 采取措施： 1）减小模数，降低齿高（降低滑动系数）； 2）抗胶合能力强的润滑油； 3）两轮采用不同的材料及硬度； 4）提高齿面硬度、降低粗糙度； 5）热平衡计算。
2017/11/2
1.表面淬火 用于中碳钢和中碳合金钢。表面淬火硬度可达52 56HRC， 由于齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性较高，用于轻 微冲击、要求结构紧凑、无须磨齿的场合。 2.渗碳淬火 渗碳钢用于低碳钢和低碳合金钢，表面淬火硬度可 达52-56HRC，齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性 较高，用于冲击严重、要求结构紧凑的重要齿轮传动。 通常渗碳淬火后要磨齿。 3.调质 用于中碳钢和中碳合金钢。调质后齿面硬度一般 为220260HBS。适用于无结构尺寸要求。
一、齿轮传动的组成及工作原理：
1.组成：主动轮、从动轮
2.工作原理：齿轮传动是啮合传动，靠主动轮齿和从 动轮齿的相互啮合来传递运动和动力。
二、齿轮传动的特点：
1. 效率高； 2. 结构紧凑； 3. 工作可靠、寿命长； 4. 传动比稳定； 应用范围广。
6. 制造、安装精度要求高，因此 成本高； 7. 不宜传动距离过大的场合。
2017/11/2
4.齿面磨损： 原因：相对滑动；润滑不 良；存在杂质。 措施： 1）加强润滑； 2）开式改闭式传动 5.齿面的塑性变形： 原因：重载，齿面软 措施：提高材料的硬度， 改善润滑
2017/11/2
齿轮材料
一. 常用材料： 齿轮常用材料是各种牌号的中碳钢，中、低 碳合金钢，铸钢和铸铁等。一般多采用锻造 毛坯或轧制钢材， 齿轮尺寸较大或结构复杂且生产批量大时， 可采用铸钢或铸铁。
第二组
任务目标
理解汽车齿轮传动的失效形式 了解圆柱齿轮的结构和结构检测 了解齿轮传动的润滑和效率 了解直齿圆柱齿轮的强度校核 掌握汽车齿轮材料应用 直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析 能够判断齿轮失效类型并提出防范措施 能够识别汽车齿轮所用材料
2017/11/2
Biblioteka Baidu
齿轮概述
2017/11/2
受力大小：Fn分解为
Ft、 Fr
切向力Ft1
2T1 Ft 2 d1
径向力Fr1 Ft1 tg Fr 2
法向力Fn1
其中：
Ft Fn 2 cos
kW
P 1 n1 N mm
T1—小齿轮的扭矩，N•mm; T1 9.55 106
力的方向：
2017/11/2
调质钢 45、40Cr、30CrMnSi、35SiMn等
锻钢 钢 金属 铸铁 铸钢 渗碳钢 20Cr、 20CrMnTi等 氮化钢 35CrAlA、38CrMoAlA 等 ZG310-570等
HT250、HT200、QT500-5等
非金属：夹布塑胶、尼龙 常用于小功率、精度不高、噪声低的场合
2017/11/2
4.正火（常化） 正火用于消除内应力，亦适用于机械强度要求不高 的齿轮。 5.渗氮 渗氮后齿面硬度可达60-62HRC，因氮化温度低，轮 齿的变形小，适用于难于磨齿（如内齿轮），又要求齿 面硬度大的场合。
2017/11/2
标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
一. 轮齿的受力分析： 1）作用在齿面上的分布载荷以作用在齿宽中点上的节点处的集中力代替； 2）忽略摩擦力。
二. 润滑剂的选择：
润滑脂、润滑油
2017/11/2
THANKS!
2017/11/2
r/min 圆周力： 主动轮上Ft1与v1反向； 从动轮上Ft2与v2同向 径向力： Fr1和Fr2指向各自的轮心
标准斜齿圆柱齿传动的强度计算
一·轮齿上的受力分析：
Fn
Ft(圆周向力)
Fr(径向力) Fa(轴向力)
2017/11/2
精度等级
1.
2.
3.
制造和安装齿轮不可避免地要产生各种误 差，这些误差对齿轮传动带来影响： 影响传动的准确性: 如齿圈径向跳动公差Fr、 公法线 长度变动公差Fw等。（运动精度） 影响传动的平稳性：如齿形公差ff、齿距极 限偏差fpt等。（工作平稳性精度） 影响载荷分布的均匀性：齿向公差F等。 （接触精度）
2017/11/2
齿轮传动精度等级的：
2017/11/2
齿轮传动的润滑
一.齿轮传动的润滑方式： 1.开式和半开式齿轮传动：人工定期加润 滑剂。润滑剂：润滑油或润滑脂。 2.闭式齿轮传动：润滑方式由齿轮的圆周 速度大小定。 当速度小于12米/秒，油池润滑 当速度大于12米/秒，喷油润滑
2017/11/2
2017/11/2
齿轮传动的失效形式
1.轮齿折断：折断发生在齿根处
1）过载折断（淬火钢和铸铁齿轮常见的失效形式）； Fn 2）疲劳折断。 采取措施： 1）材料及热处理； 2）增大模数； 3）增大齿根圆角半径消除刀痕； 4）喷丸、滚压处理； 5）增大轴及支承刚度。
2017/11/2
2.齿面点蚀：轮齿接触表面在变化的接触应 力作用下，由于疲劳而产生的麻点剥蚀损 伤现象，开始是针尖大小麻点，逐渐扩展 连成片状。点蚀一般首先出现在齿根靠近 节线处，再向其它部位扩展。 形成原因： 轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大； 滑动速度低形成油膜条件差；接触疲劳产 生麻点 。
2017/11/2
采取措施： 提高材料的硬度； 加强润滑，提高油的粘度 3.齿面的胶合：齿面粘连后撕脱 原因： 高速重载；滑动速度大；散热不良；齿面金属熔化粘连后撕脱—— 热胶合 低速重载，由于齿面间油膜破坏，也会出现胶合——冷胶合 采取措施： 1）减小模数，降低齿高（降低滑动系数）； 2）抗胶合能力强的润滑油； 3）两轮采用不同的材料及硬度； 4）提高齿面硬度、降低粗糙度； 5）热平衡计算。
2017/11/2
1.表面淬火 用于中碳钢和中碳合金钢。表面淬火硬度可达52 56HRC， 由于齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性较高，用于轻 微冲击、要求结构紧凑、无须磨齿的场合。 2.渗碳淬火 渗碳钢用于低碳钢和低碳合金钢，表面淬火硬度可 达52-56HRC，齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性 较高，用于冲击严重、要求结构紧凑的重要齿轮传动。 通常渗碳淬火后要磨齿。 3.调质 用于中碳钢和中碳合金钢。调质后齿面硬度一般 为220260HBS。适用于无结构尺寸要求。
一、齿轮传动的组成及工作原理：
1.组成：主动轮、从动轮
2.工作原理：齿轮传动是啮合传动，靠主动轮齿和从 动轮齿的相互啮合来传递运动和动力。
二、齿轮传动的特点：
1. 效率高； 2. 结构紧凑； 3. 工作可靠、寿命长； 4. 传动比稳定； 应用范围广。
6. 制造、安装精度要求高，因此 成本高； 7. 不宜传动距离过大的场合。
2017/11/2
4.齿面磨损： 原因：相对滑动；润滑不 良；存在杂质。 措施： 1）加强润滑； 2）开式改闭式传动 5.齿面的塑性变形： 原因：重载，齿面软 措施：提高材料的硬度， 改善润滑
2017/11/2
齿轮材料
一. 常用材料： 齿轮常用材料是各种牌号的中碳钢，中、低 碳合金钢，铸钢和铸铁等。一般多采用锻造 毛坯或轧制钢材， 齿轮尺寸较大或结构复杂且生产批量大时， 可采用铸钢或铸铁。