齿轮轮齿的失效形式PPT演示文稿
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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。
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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。
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（二）直齿圆柱齿轮的基本参数
决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个： 齿轮的模数 m、 压力角、 齿数 z、 齿顶高系数ha* 顶隙系数c*。以上5个参数，除齿数 z 外均已标准化了。
1.模数m
分度圆上的周节 p 对 的比值称为模数，用m（mm）表示，即： m= p/ （3－37） 模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则 p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。 我国已规定了标准模数系列。
2．齿面磨损
齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图3－42），使运转中产生冲击和噪声。
齿面点蚀
轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。 实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图3－43）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。
（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系
模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有： s＝e＝p/2=m/2 （3－39） 分度圆直径d、齿顶圆直径da 和齿根圆直径df的计算式为： d =zm (3－40) da =d+2ha=2ha*+z (3－41) df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m (3－42)
第七节 齿轮轮齿的失效形式
齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种： 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合
决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个： 齿轮的模数 m、 压力角、 齿数 z、 齿顶高系数ha* 顶隙系数c*。以上5个参数，除齿数 z 外均已标准化了。
1.模数m
分度圆上的周节 p 对 的比值称为模数，用m（mm）表示，即： m= p/ （3－37） 模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则 p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。 我国已规定了标准模数系列。
2．齿面磨损
齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图3－42），使运转中产生冲击和噪声。
齿面点蚀
轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。 实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图3－43）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。
（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系
模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有： s＝e＝p/2=m/2 （3－39） 分度圆直径d、齿顶圆直径da 和齿根圆直径df的计算式为： d =zm (3－40) da =d+2ha=2ha*+z (3－41) df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m (3－42)
第七节 齿轮轮齿的失效形式
齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种： 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合
齿轮轮齿的失效形优质PPT
齿轮轮齿的失效 形
齿轮的失效形式
❖ 失效：齿轮在啮合传动时，发生轮齿折断、 齿面损坏，从而失去工作能力的现象。
❖ 失效的原因：闭式与开式、低速与高速、轻 载与重载，材料性能、热处理工艺、尺寸大 小、加工精度等。
❖ 失效形式如下：
❖ 一、齿面点蚀
二、齿面磨损
❖ 三、齿面胶合
四轮齿折断
❖ 五、齿面塑性变形
点蚀就被磨掉。 ❖ 防止措施：提高表面硬度，减小表面粗糙度，增大
润滑油黏度。
齿面磨损
（1）工作齿面间有相对滑动
❖❖❖ 原（（12因） ）：工齿作面齿不面干间 净有 （相 有对 金滑 属动 微粒、尘埃、污物） ③主失失失（失 防（材提失（开 防后点剧提防开失一主三（从提（提后动效效效2效止2质高效2式止果蚀升高止式效、动、1动高2高果圆） ） ） ） ）轮 的 ： ： ：措 软 表 ： 齿措 ： 的 高 表 措 齿 ： 齿 轮 齿 轮 表 表 ：角低齿齿高齿-原齿齿齿 施，面齿轮 施传产→面施轮齿面-面-面面传要摩摩摩速面面速面因轮轮轮 ：硬硬轮传 ：动生裂硬：传轮点胶硬硬动大擦擦擦重不不重不：在在在 提度度在动 提不：纹度提动在蚀合度度不，力力力载干干载干闭啮啮啮 高低，啮无 高平接扩，高无啮，，平表背背指净净净→→式合合合 表，减合点 表稳触展减表点合减减稳面离离向（（（润散与传传传 面载小传蚀 面、面小面蚀传小小、→不节节节有有有滑热开动动动 硬荷表动的 硬产积表硬的动表表产表粗线线线二四金 金 金油不式时时时度大面时原度生很面度原时面面生层，→→→、、属属属膜好、，，， ，，粗，因 ，噪小粗，因，粗粗噪剥齿凸齿轮微微微→不小小低发发发 减摩糙发： 减声糙减：发糙糙声→落根棱面齿粒粒粒油易坑坑速生生生 小擦度生磨 小、度小磨生度度、小弯接。磨折、、、温产；；与轮轮轮 表力，轮损 表逐，表损轮，，逐块曲触损断尘尘尘升生高齿齿齿 面大选齿快 面渐选面快齿选选渐金应应埃埃埃高。速折折折 粗。择折， 粗恶择粗，折择择恶属力力、、、→、断断断 糙亲断来 糙化亲糙来断亲亲化→≤很污污污黏［轻、、、 度和、不 度至和度不、和和至形大物物物度σ载齿齿齿 ，力齿及 ，报力，及齿力力报成→w）））下与面面面 增小面产 增废小增产面小小废小］循降重损损损 大的损生 大。的大生损的的。坑环→载坏坏坏 润材坏点 润材润点坏材材。次润，，，， 滑料，蚀 滑料滑蚀，料料数滑材从从从 油。从就 油。油就从。。足油料而而而 黏而被 黏黏被而够膜性失失失 度失磨 度度磨失→破能去去去 。去掉 。。掉去产坏、工工工 工。 。工生。热作作作 作作微处能能能 能能小理力力力 力力疲工的的的 的的劳艺现现现 现现裂、象象象 象象纹尺。。。 。。→寸裂大缝小内、渗加入工润精滑度油等→。另一齿轮挤压→裂缝内油压急
齿轮的失效形式
❖ 失效：齿轮在啮合传动时，发生轮齿折断、 齿面损坏，从而失去工作能力的现象。
❖ 失效的原因：闭式与开式、低速与高速、轻 载与重载，材料性能、热处理工艺、尺寸大 小、加工精度等。
❖ 失效形式如下：
❖ 一、齿面点蚀
二、齿面磨损
❖ 三、齿面胶合
四轮齿折断
❖ 五、齿面塑性变形
点蚀就被磨掉。 ❖ 防止措施：提高表面硬度，减小表面粗糙度，增大
润滑油黏度。
齿面磨损
（1）工作齿面间有相对滑动
❖❖❖ 原（（12因） ）：工齿作面齿不面干间 净有 （相 有对 金滑 属动 微粒、尘埃、污物） ③主失失失（失 防（材提失（开 防后点剧提防开失一主三（从提（提后动效效效2效止2质高效2式止果蚀升高止式效、动、1动高2高果圆） ） ） ） ）轮 的 ： ： ：措 软 表 ： 齿措 ： 的 高 表 措 齿 ： 齿 轮 齿 轮 表 表 ：角低齿齿高齿-原齿齿齿 施，面齿轮 施传产→面施轮齿面-面-面面传要摩摩摩速面面速面因轮轮轮 ：硬硬轮传 ：动生裂硬：传轮点胶硬硬动大擦擦擦重不不重不：在在在 提度度在动 提不：纹度提动在蚀合度度不，力力力载干干载干闭啮啮啮 高低，啮无 高平接扩，高无啮，，平表背背指净净净→→式合合合 表，减合点 表稳触展减表点合减减稳面离离向（（（润散与传传传 面载小传蚀 面、面小面蚀传小小、→不节节节有有有滑热开动动动 硬荷表动的 硬产积表硬的动表表产表粗线线线二四金 金 金油不式时时时度大面时原度生很面度原时面面生层，→→→、、属属属膜好、，，， ，，粗，因 ，噪小粗，因，粗粗噪剥齿凸齿轮微微微→不小小低发发发 减摩糙发： 减声糙减：发糙糙声→落根棱面齿粒粒粒油易坑坑速生生生 小擦度生磨 小、度小磨生度度、小弯接。磨折、、、温产；；与轮轮轮 表力，轮损 表逐，表损轮，，逐块曲触损断尘尘尘升生高齿齿齿 面大选齿快 面渐选面快齿选选渐金应应埃埃埃高。速折折折 粗。择折， 粗恶择粗，折择择恶属力力、、、→、断断断 糙亲断来 糙化亲糙来断亲亲化→≤很污污污黏［轻、、、 度和、不 度至和度不、和和至形大物物物度σ载齿齿齿 ，力齿及 ，报力，及齿力力报成→w）））下与面面面 增小面产 增废小增产面小小废小］循降重损损损 大的损生 大。的大生损的的。坑环→载坏坏坏 润材坏点 润材润点坏材材。次润，，，， 滑料，蚀 滑料滑蚀，料料数滑材从从从 油。从就 油。油就从。。足油料而而而 黏而被 黏黏被而够膜性失失失 度失磨 度度磨失→破能去去去 。去掉 。。掉去产坏、工工工 工。 。工生。热作作作 作作微处能能能 能能小理力力力 力力疲工的的的 的的劳艺现现现 现现裂、象象象 象象纹尺。。。 。。→寸裂大缝小内、渗加入工润精滑度油等→。另一齿轮挤压→裂缝内油压急
齿轮传动的失效形式ppt课件
齿
是开式齿轮传动中 解决方法
轮
齿面磨损： 的主要失效形式
提高齿面硬度、降低啮合表面的滑动系数 经常更换润滑油
的
失
是闭式软面齿轮传 解决方法 齿面点蚀：
提高齿面硬度、减小表面粗糙度、提高润
效
动的主要失效形式
滑油粘度
形 式
齿面胶合：主要发生在高速重 解决方法 载的闭式齿轮传动中
采用抗胶合性能好的齿轮材料 采用极压润滑油
主要出现在低速重载 解决方法 塑性变形： 频繁启动的场合
提高齿面硬度、提高润滑油的粘度或采用 极压润滑油
谢谢大家
（希望大家听完之后是这样）
.
17
而不是这样
这TM讲的什么
这笨蛋在说什么？
.
多次交变应力作用
细微裂纹
润滑油渗入
循环次数增大
裂纹扩展
脱落
发生的部位：
靠近节线的齿根部位
齿面点蚀的后果：
振动、噪音增大 ，传动不平稳， 承载能力下降
改善措施：
1、提高齿面硬度
2、提高润滑油粘度
3、减小齿面粗糙度
齿轮的失效形式
四、齿面胶合
形成原因：
齿面间压力大，瞬 时速度大，润滑效 果差，在高温高压 下 ，相啮合两接 触的齿面粘合在一 起，齿轮继续运动 时粘着点被撕破， 齿面出现撕裂沟痕。
过载折断： 轮齿受冲 击载荷或短时间过 载，突然折断。多 见于脆性材料齿轮
轮齿折断
发生部位： 局部折断：
齿宽较大的 直齿轮或斜 齿轮 整体折断： 齿宽较小的 直齿轮
轮齿失效形式
轮齿折断的后果： 轮齿折断常常是突然发生，后
果是传动失效。不但会使齿轮传 动和机器不能工作，甚至会造成 重大事故，所以要特别注意 改善的措施： 1、采用正变位齿轮，增大齿轮 的强度; 2、使齿轮过渡曲线变化更为平 缓及消除加工刀痕，减少齿根应 力集中； 3、增大轴及轴承的刚度，使齿 轮接触线上的受载较为均匀； 4、采用合适的热处理方法使齿 芯材料具有足够的韧性； 5、采用喷丸、滚压等工艺措施 对齿根表层进行强化处理。
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2021/1/24
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2力021/，1/24 降低表面粗糙度值，保持润滑油的清洁
3
三、齿面胶合
1、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。
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）
2021/1/24
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
2、发生部位：靠近节线的齿顶面
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
2021/1/24
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，
2021/1/24
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
2021/1/24
及热处理工艺，减小齿根处的应力集中。 6