机械设计基础 课件 4.12齿轮 传动失效形式

项目四齿轮减速器传动机构的分析与设计机械设计基础机械设计基础齿轮传动的失效形式机械设计基础机械设计基础目录12齿轮传动的失效形式齿轮传动的设计准则3齿轮常用材料的选择机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础思考：齿轮传动常见的失效形式有哪些？有什么措施可以预防吗？任务实施知识总结机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿轮传动的失效形式任务实施知识总结齿轮传动时靠轮齿的啮合来传递运动和动力的，轮齿失效是齿轮常见的主要失效形式。分析研究失效形式，有助于建立齿轮设计的准则，提出防止和减轻失效的措施。齿轮的主要失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损及齿面塑性变形等。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿轮折断任务实施知识总结齿轮工作时，轮齿根部将产生相当大的交变弯曲应力，并且在齿根的过渡圆角处存在较大的应力集中。因此，在载荷多次作用下，当应力值超过弯曲疲劳极限时，将产生疲劳裂纹，随着裂纹的不断扩展，最终将引起轮齿疲劳折断。齿轮运转时，如有严重冲击的短期过载，也会出现过载折断。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿轮折断任务实施知识总结措施：为提高齿轮抗折断的能力，可采用提高材料的疲劳强度和轮齿心部的韧性、加大齿根圆角半径、提高齿面制造精度、增大模数以加大齿根厚度、进行齿面喷丸处理等方法来实现。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿面疲劳点蚀任务实施知识总结轮齿进入啮合时，齿面接触处产生很大的接触应力，脱离啮合后接触应力即消失，呈脉动循环变化。当这种应力超过材料的接触疲劳极限时，轮齿表层就会产生细微疲劳裂纹，裂纹随应力循环次数的增多而逐步扩展，使表层金属微粒脱落而形成不规则的凹坑或麻点，这种现象称为疲劳点蚀。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿面疲劳点蚀任务实施知识总结由于轮齿靠近节线处同时啮合的齿对数最少，齿面接触应力最大，齿面润滑状况较差，疲劳点蚀一般出现在齿根表面靠近节线处。疲劳点蚀是闭式软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）传动的主要失效形式。为防止过早出现疲劳点蚀，可采用增大齿轮直径、提高齿面硬度、降低齿面的表面粗糙度值和增加润滑油的粘度等方法。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿面胶合任务实施知识总结高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑油膜被破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。防止胶合的措施：为防止胶合的产生，可采用良好的润滑方式、限制油温和采用抗胶合添加剂的合成润滑油等方法；也可采用不同材料制造配对齿轮，或一对齿轮采用同种材料不同硬度的方法。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿面磨损任务实施知识总结由于啮合齿面间的相对滑动，引起齿面的摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损是开式传动的主要失效形式。为减少齿面磨损，重要的齿轮传动要设计成闭式传动，并经常注意润滑油的清洁和更换。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿面塑性变形任务实施知识总结在低速重载的齿轮传动中，由于齿面间压力很大，其有相对滑动，所以较软齿面的金属会沿摩擦力的方向产生塑性流动，在主动轮的节线附近形成凹沟，从动轮的节线附近形成凸起的尖峰，这种现象称为齿面塑性变形。为防止齿面塑性变形，可通过提高齿面硬度或采用较高粘度的润滑油等方法来解决。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿轮传动的设计准则任务实施知识总结在设计齿轮传动时，应分析实际工作情况，判断可能发生的主要失效形式，以确定相应的设计准则。一般工况下齿轮传动的设计准则为：1．闭式传动1）软齿面（硬度≤350HBW）齿轮的主要失效形式为齿面点蚀，故通常按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。2）硬齿面（硬度＞350HBW）齿轮的主要失效形式为轮齿折断，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，再按齿面接触疲劳强度校核。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿轮传动的设计准则任务实施知识总结2．开式传动开式齿轮传动主要的失效形式为齿面磨损。由于磨损的机理比较复杂，目前尚无成熟的设计计算方法，故通常只能按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响，将强度计算所求得的模数增大10%～20%。机械设计基础任务引入知识储备机械设计基础齿轮常用材料的选择任务实施知识总结常用齿轮材料优质碳素钢合金结构钢铸钢铸铁由于小齿轮齿根强度较弱，转速较高，其齿面接触承载次数较多，故当两齿轮材料及热处理相同时，小齿轮的损坏概率高于大齿轮。在传动中，为使大、小齿轮的寿命接近，常使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度值高出30～50HBW，传动比大时，其硬度差还可更大些。机械设计基础任务引入机械设计基础知识储备知识总结任务实施任务：某齿轮传动发生断齿，判定是设计原因，如齿轮材料和制造工艺合适不变，最有效的办法是什么？断齿的原因：轮齿根部的交变弯曲应力超过弯曲疲劳极限时，将产生疲劳裂纹，随着裂纹的不断扩展，最终将引起轮齿疲劳折断。提高齿轮抗折断的能力措施比较多，排除齿轮材料和制造工艺外，最有效的办法是增大模数以加大齿根厚度来提高齿轮抗折断能力。机械设计基础任务引入