齿轮传动的失效形式与设计准则圆柱齿轮的强度计算

1、山东理工职业学院教案首页课程名称机械设计基础任课教师授课班级授课时间第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第节第节第节第节第节第节月日月日月日月日月日月日授课课题齿轮传动的失效形式与设计准则圆柱齿轮的强度计算教学目的了解齿轮轮齿的5种失效形式的特点与危害，明确齿轮传动的设计准则熟悉圆柱齿轮的强度计算教学重点轮齿的失效形式，齿轮传动的设计准则，齿轮的强度计算教学难点轮齿失效形式的分析教学用具备注 2016-2017学年 第 一 学期山东理工职业学院教案纸教学过程教学内容教学方法导入讲授新课讲授新课一、对齿轮工作性能要求：要求齿轮传动平稳和具有足够的承载能力通过对齿轮的受载特点、失效形式

2、分析制定齿轮传动的设计准则二、失效形式1、轮齿折断发生部位：齿根类型：疲劳折断与过载折断1）疲劳折断：轮齿受力同悬臂梁齿根处产生最大的弯曲应力，弯曲应力为脉动循环交变应力齿根处过渡部分的尺寸发急剧变化，存在着应力集中，且加工轮齿时，沿齿宽方向要留下刀痕使轮齿根部产生疲劳裂纹随着应力循环次数的不断累积，裂纹不断扩展，最终会因疲劳强度不足而使轮齿突然折断疲劳折断（在齿轮正常使用中，疲劳折断是轮齿折断的主要形式）2）过载折断：由于短时的严重过载或冲击载荷过大轮齿因静强度不足而折断（用淬火钢或铸铁制成的齿轮，容易发生这种折断）预防措施：改齿轮整体淬火为轮齿表面淬火的热处理：采取适当降低齿轮材料的硬度，

3、提高其韧性改善轮齿抗折断的能力。2、齿面疲劳点蚀发生部位：齿根表面靠近节线处形成原因：表面接触应力分析：齿轮传动时，其轮齿表面的接触区域在理论上为一条线，但由于变形的存在实际接触区域为一长方形小面积此小面积很小而使轮齿表层的局部应力（接触应力）很大由于齿轮传动时，轮齿表面的接触区域在不停的移动，当接触应力超过表层材料的接触疲劳极限时，经一定的应力循环次数，齿面材料就会出现图点状剥落，轮齿啮合情况恶化而报废疲劳点蚀预防措施：提高齿面硬度、降低齿面粗糙度可提高轮齿齿面的抗点蚀能力3齿面胶合发生部位：较软轮齿表面出现粘撕沟纹形成原因：摩擦高温分析：齿轮传动在低速重载时，其啮合齿面间压力大，不易形成润

4、滑油膜；在高速重载时，由于啮合区的摩擦温升使润滑油粘度降低，从而使润滑油膜易破裂导致两齿面金属直接接触当啮合区瞬时温升过高时两齿面会出现峰点粘着现象随齿面间的相对滑动，粘着点被撕脱，在较软齿面上留下与滑动方向一致的粘撕沟痕使轮齿表面遭到破坏胶合预防措施：提高齿面硬度和降低齿面表面粗糙度值，低速传动应选用粘度较大的润滑油，高速传动应采用抗胶合能力强的润滑油。4齿面磨损发生部位：轮齿表面形成原因：磨粒磨损分析：开式齿轮传动中，由于齿轮暴露在外，润滑条件差，灰尘、沙粒、金属碎屑等，极易进入啮合齿面起到磨粒作用磨料磨损（开式传动不可避免的一种主要失效形式）磨损不仅使轮齿失去正确的齿形，还会使轮齿变薄，

5、严重时会引起轮齿折断。预防措施：改开式传动为闭式传动是防止齿面磨损的最有效方法；提高齿面硬度和降低齿面的粗糙度对于防止和减轻磨损也很有效。5齿面塑性变形发生部位：轮齿表面形成原因：摩擦力引起局部塑性流动分析：在重载作用下，齿面间的正压力和与之形成的摩擦力都较大，较软一侧的齿面在较硬一侧齿面的推挤作用下，产生局部的塑性变形（失效多发生在低速、严重过载和起动频繁的软齿面齿轮传动中）预防措施：提高齿面硬度，采用粘度较高的润滑油三、设计准则1、闭式齿轮传动软齿面（硬度350HBS）主要失效形式：齿面点蚀按齿面接触疲劳强度设计对齿根弯曲疲劳强度进行校核硬齿面（硬度350HBS）主要失效形式：轮齿疲劳折断按齿根弯曲疲劳强度进行设计作齿面接触疲劳强度校核2、开式齿轮传动主要失效形式：磨粒磨损和因磨损导致的轮齿折断磨损目前尚无适当计算方法，设计准则为：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，考虑磨损对轮齿折断的影响，适当加大模数四、渐开线圆柱齿轮传动的强度计算引出为什么要进行强度计算以及强度计算的方法与步骤，具体的计算公式与过程在习题课中讲解 *课前提问：1）变位齿轮是怎样形成的？2）与标准齿轮比较，正、负变位齿轮有何特点？*由齿轮传动失