齿轮轮齿的失效形式PPT幻灯片
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齿轮传动课件
校核式
设计式
H 668
(u 1)3 KT1 ubd12
[ H ]
d1
76.433
KT1(u 1)
du H 2
1）公式中，“+”用于外啮合， “－”用于内啮合。 2）由于一对齿轮啮合时， σ H1= σ H2，但[σ H]1≠ [σ H]2，故应将两者中的较小值代 入公式。
机械设计基础
齿根弯曲疲劳强度计算
3）由于大、小齿轮的比值YF/ [σ F]可能不同，进行设计计 算时，应将两者中的较大值代入设计公式，并将求得的m后圆整 成标准值；
机械设计基础
直齿圆柱齿轮传动设计
直齿圆柱齿轮传动的设计计算步骤
1．闭式软齿面齿轮传动（硬度≤350 HBW） 1）选择齿轮材料、热处理方式、精度等级及计算许用应力； 2）合理选择齿轮参数，按接触疲劳强度设计公式算出小齿 轮分度圆直径； 3）计算齿轮的主要尺寸； 4）校核所设计的齿轮传动的弯曲疲劳强度； 5）确定齿轮的结构尺寸； 6）绘制齿轮的工作图。
设计时应根据工作条件、尺寸大小、毛坯制造及热处理方法等 因素综合考虑后选用。
齿面硬度差
热处理后的齿轮表面可分为软齿面（齿面硬度≤350HBS） 和硬齿面（齿面硬度>350HBS）两种。调质和正火后的齿面 一般为软齿面，表面淬火后的齿面为硬齿面。当大、小齿轮均 为软齿面时，由于单位时间内小齿轮应力循环次数多，为了使 大、小齿轮的寿命接近相等，推荐小齿轮的齿面硬度比大齿轮 高30~50HBS，或更高一些。传动比越大，齿面硬度差就应该 越大。当大、小齿轮均为硬齿面时，硬度差宜小不宜大。
机械设计基础
计算载荷
Fnc KFn
式中， K为载荷系数，用以考虑以下因素影响：
1）原动机和工作机的动力特性、轴和联轴器系统的质量和 刚度，以及运行状态等外部因素引起的附加动载荷。
《齿轮传动设计》PPT课件
三、渐开线齿轮的啮合特性
渐开线齿轮符合齿廓啮合基本定 律,即能保证定传动比传动 由齿廓啮合基本定律知
i12
1 2
O2P O1P
❖ 由渐开线性质知,
❖ 啮合点公法线与二基圆内公切
线重合
N2
❖ 二基圆为定圆,N1N2为定直线, 则节点P为定点
i12 12
O2Pr2'rb2 O1P r1' rb1
co
n. st
机械设计基础 ——齿轮传动
例题2
❖已知:一渐开线直齿圆柱齿轮,用卡尺测量出齿顶圆直径 da=208mm, 齿根圆直径df=172mm, 数得齿数z=24.
❖求：该齿轮的模数m,齿顶高系数ha*和顶隙系数c*
解:
da(z2ha *)m208 mm
df(z2h a *2c*)m 17m 2 m
m 8 mm
O1
1 rb1
P K’
N1 K
C１
C２
2 rb2
O2
机械设计基础 ——齿轮传动
三、渐开线齿轮的啮合特性
机械设计基础 ——齿轮传动
5-4 渐开线标准齿轮的基本尺寸
一、外齿轮 二、内齿轮 三、齿条
机械设计基础 ——齿轮传动
一、外齿轮
1 各部分名称和符号 2 基本参数 3 几何尺寸 4 例题
机械设计基础 ——齿轮传动
h
* a
1
c
*
0 .25
正常齿: 短齿:
m 1mm h a *1,c*0.25 m 1mm h a *1,c*0.35
ha*0.8,c*0.3
机械设计基础 ——齿轮传动
例题3
❖已知: 法向距离〔即公法线长度〕分别为 :W3 = 61.84mm,
齿轮PPT课件
齿轮修缘
主 动 轮 修 缘
从 动 轮 修 缘
动载系数 Kν—— 图10-8
3、 齿间载荷分配系数 Kα —— 考虑双齿啮合时载荷在各齿上分配 不均匀。
产生原因：
单双对齿啮合
• 制造误差 • 弹性变形
齿间载荷分配
p载荷分配 不均
4、齿向载荷分布系数 Kβ
—— 考虑轮齿沿接触线载荷分布不均。
产生原因： • 制造、安装误差
措施： • 提高硬度 • 采用高粘度、有极
压添加剂的润滑油
四、设计准则
闭式齿轮传动 软齿面—— 接触疲劳强度设计，验算弯曲疲劳强度； 硬齿面 ——弯曲疲劳强度为主，验算接触疲劳强度。
开式齿轮传动 —— 弯曲疲劳强度计算，并加大m。
五、齿轮材料
常用材料 锻钢（碳钢、合金钢）、铸钢、铸铁及非金属材料 （见表10-1）
4）传动尺寸一定时，Z1 增加，m 减小， 轮齿的弯曲强度降低
在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度前提下
闭式传动 —— Z1宜取多
齿轮强度主要取决于弯曲强度时
开式传动 —— Z1 不宜过多
2、 σF1≠ σF2
FKtbY FFm Y a SaF MaP
计算σF1 σF2 时，分别代入YFa1 Ysa1 和YFa2 Ysa2 3、 σF1≠ σF2 [σ]F1 ≠ [σ]F2
F F 0Y S aK tY bF F Y m a S a F M a P
Ft
2T1 d1
即
F2K1bTYd1FmY asa[]F
设计公式： b = φd d1
m 32K dz12T1YF[a]YFsa mm
要点
1、符号意义 T1 、 d1 、 Z1 —— 小齿轮的转矩、分度圆直径、齿数 b —— 齿宽，计算齿宽 b = φd d1 ， 实际齿宽 b1 = b2 + （5~10 ） mm b 加大，承载能力大，载荷分布不均严重。
齿轮轮齿的失效形式
传动中，由于靠近节线的齿顶表面处相 对速度大，因此胶合常发生在该部位。
图3 齿面胶合
防止胶合产生的方法：
（1）对于低速传动，可采用黏度大的润滑油。 （2）对于高速传动，则可采用硫化润滑油，使 其较牢固地吸附在齿面上而不易被挤掉。 （3）提高齿面的硬度和减小齿轮表面的粗糙度， 以及两齿轮选择不同材料均可减少胶合的发生。
四、轮齿折断
齿轮轮齿在传递动力时，相当于一根悬臂梁。在 齿根处受到的弯曲应力最大，且在齿根的过渡圆角处具 有较大的应力集中，传递载荷时，轮齿在交变载荷的不 断作用下，在轮齿根部的应力集中便会产生疲劳裂纹。 随着重复次数的增加，裂纹逐渐扩展，直至轮齿折断。 这种折断称为“疲劳折断”。如图4。 此外，用脆性较大的材料（如铸铁、淬火钢等） 制成的齿轮，由于材料在受到短时过载或过大的冲击载 荷时，常会引起轮齿的突然折断。这种折断称为“过载 折断”。
图5
齿面的塑性变形破坏了齿廓的形状，导致 齿轮轮齿失效。提高齿面硬度和采用黏度较高 的润滑油，有利于防止或减轻齿面的塑性变形。
小结：
常见轮齿的失效形式： 1、齿面点蚀 2、齿面磨损 3、齿面胶合 4、轮齿折断 5、齿面塑性变形
作业：
P72 习题19
产生齿面磨损的主要原因：
1、齿轮在传动过程中，工作齿面间有相对滑 动。 2、齿面不干净，有金属微粒、尘埃、污物等 进入轮齿啮合区域，引起磨料性磨损。 3、润滑不好。 齿面磨损是润滑条件不好、易受灰尘及 有害物质侵袭的开式齿轮传动的主要失效 形式之一。
减少齿面磨损的措施：
1、尽可能采用润滑条件良好的闭式传动。 2、同时提高齿面硬度 3、减小齿轮表面粗糙度值
实践表明，点蚀多发生在靠近节线的齿 根表面处，如图1所示：
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避免频繁起动和严重过载
5
五、轮齿折断
1、原因：变载（疲劳、过载） 2、发生后果：不能正常传动，甚至造成重大事故 3、发生场合：开式齿轮传动和硬齿面闭式齿轮传动中 4、预防措施：选择适当的模数和齿宽，采用合适的材料
及热处理工艺，减小齿根处的应力集中。 6
2
二、齿面磨损
1、产生原因及现象：铁屑、灰层进入，啮合齿面间的相 对滑动摩擦而产生磨损，齿形变瘦
2、发生场合：开式传动
3、预防措施：采用闭式传动，提高齿面硬度，减小接触
应力，降低表面粗糙度值，、产生原因：高速重载时散热不好，低速重载时，压 力过大，使油膜破坏，金属熔焊在一起而发生胶合。 2、发生部位：靠近节线的齿顶面
第八节 齿轮轮齿的失效形式 一、齿面点蚀
1、产生原因及现象：脉动偱环的接触应力 →齿面产生微 小裂纹，在齿轮的挤压下润滑油压上升 → 裂纹扩展，小块 金属剥落 → 小坑（麻点）
1
2、发生部位：靠近节线的齿根面处 3、发生场合：闭式传动 4、预防措施：提高齿面硬度、降低表面粗糙度值、 合理选择润滑油的粘度及采用正角度变位齿轮传动
3、发生场合：高速、低速重载齿轮
4、预防措施：适宜的润滑油、提高硬度、减小表面粗糙 度值、采用抗胶合能力强的齿轮材料
4
四、齿面塑性变形（飞边）
1、产生原因：较软齿面的齿轮在频繁起动和严重过载， 由于齿面很大压力和摩擦力的作用使齿
面金属局部塑性变形
2、发生部位：主动轮形成凹沟，从动轮齿面形成凸棱
3、预防措施：提高齿面硬度、选用较高粘度的润滑油，