轮齿的失效形式.docVIP

例10.1 轮齿的失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？ 答 轮齿的主要失效形式有轮齿折断和齿面损坏两类。轮齿折断有疲劳折断和过载折断两种形式。齿面失效主要有疲劳点蚀、磨损、胶合和塑性变形。一般情况下，若设计正确、润滑良好，闭式软齿面轮齿的主要失效形式是疲劳点蚀。闭式硬齿面的主要失效形式是弯曲疲劳折断。高速大功率闭式传动主要出现点蚀和胶合。开式齿轮传动的主要失效形式是磨损。 例10.2 齿轮传动中为何两轮齿面要有一定的硬度差？ 答 齿轮传动中，小齿轮齿面硬度比大齿轮大一些、一般要大。这是由于： 小齿轮的齿根厚度小于大齿轮； 若软硬齿面配对啮合，因冷作硬化，可提高齿面的接触疲劳强度； 小齿轮的应力循环次数比的大齿轮多； 提高啮合性能。 例10.3 要提高轮齿的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有哪些可能的措施？ 答 提高轮齿的抗弯疲劳强度的措施有：增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，可降低齿根应力集中；增大轴和支承的刚度，可减小齿面局部受载；采取合适的热处理方法使轮芯部具有足够繁荣韧性；在齿根部进行喷丸、滚压等表面强度处理，降低齿轮表面粗糙度；齿轮采用正变位等。 提高齿面抗点蚀能力的措施有：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大润滑油粘度；提高加工、安装精度以减小动载荷；在许可范围内采取较大变位系数的正传动，可增大齿轮传动的综合曲率半径。 例10.4 设计铣床的圆柱齿轮传动，已确定, , , , 寿命，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置。 解 （1） 选择轮齿的材料和精度等级。由教材表10—1可知，大小齿轮材料均为45号钢调质。小齿轮齿面硬度为，大齿轮齿面硬度为。 （2）按齿面接触疲劳强度设计。 小齿轮传递的转矩 初选载荷系数：初选 确定齿宽系数：小齿轮作不对称布置，据教材表10—7选取 确定弹性影响系数：据教材表10—6查得 确定区域载荷系数：按标准直齿圆柱齿轮传动设计 齿数比： 确定接触许用应力： 循环次数 查教材图10—19曲线1得 ， 查教材图10—21（d）得 ， 取安全系数 由接触强度计算小齿轮的分度圆直径 验算载荷系数： 齿轮的使用系数：载荷状况以轻微冲击为依据查教材表10—2得 齿轮的圆周速度 由教材图10—8查得： 对于软齿面齿轮，假设，由教材表10—3查得： 齿宽： 齿宽与齿高比 由教材表10—4查得，由教材图10—13查得： 接触强度载荷系数： 校正直径： 取标准值。 齿轮的相关参数： 确定齿宽： 圆整后，取,。 （3） 校核齿根弯曲疲劳强度 确定弯曲强度载荷系数： 查教材表10—5得 , , , 确定许用应力： 由教材图10—18查得： 取安全系数 由教材图10—20（c）得 , 按对称循环变应力确定许用弯曲应力 校核弯曲强度： 满足弯曲强度。以上所选参数合适。 例10.4 设计一由电动机驱动的闭式单级斜齿圆柱传动。已知主动轮功率，主动轮转速，传动比，大、小齿轮做对称布置，单向转动，中等载荷冲击，每天工作，每年工作，预期寿命年。 解 （1）选择轮齿的材料和精度等级。由于此斜齿轮传递的功率较大，大小齿轮均选用硬齿面。由教材表10—1选大小齿轮材料均为40Cr，调质后表面淬火。齿面硬度可达，取硬度。 选精度等级为7级。 （2） 按齿根弯曲疲劳强度设计： 初选小齿轮的齿数：， 初选螺旋角： 小齿轮传递的转矩： 4）初选载荷系数：初选 5）确定齿宽系数：小齿轮作对称布置，据教材表10—7选取 6）计算斜齿轮的当量齿数： 7）确定齿形系数和应力集中系数。查教材表10—5得 , , , 8）确定斜齿轮端面重合度。查教材图10—26得 ，， 9）确定螺旋角影响系数。斜齿轮的纵向重合度为 查教材图10—28得： 10）确定许用应力。循环次数为 由教材图10—18查得： ， 取安全系数 由教材图10—20（d）得： 因传动为单向传动，故按脉动循环变应力确定许用弯曲应力 11）由弯曲强度计算齿轮的模数。因 将齿轮1的参数带入设计公式中，得 取标准值。 12） 验算载荷系数。由教材表10—2查得：使用系数 小齿轮的分度圆直径： 齿轮的圆周速度： 由教材图10—8查得：动载系数 假设，由教材表10—3查得： 齿宽： 齿宽与齿高比： 由教材表10—4查得，由教材图10—13查得： 弯曲强度载荷系数： 13）校正模数： 可以得出前面取标准值合适。 14）螺旋角的确定。中心距： 圆整中心距后，螺旋角： 15）斜齿轮的相关参数： 对齿宽圆整：,。 （3） 齿面接触强度校核： 确定接触强度载荷系数： 确定接触许用应