齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 (3).齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择.pptVIP

机械设计基础机械与电气工程学院教学团队 主讲：高关胜 1 轮齿的失效形式和设计准则CONTENTS目录2 齿轮常用材料及热处理3 齿轮精度等级的选择齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择模块八 齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第一节 齿轮传动的失效形式及计算准则齿轮的工作条件：闭式传动高速、中速、低速；工作条件和使用条件不同其主要失效形式也不同、半开式传动、齿轮的使用条件：重载、中载、轻载。开式传动。齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第一节 齿轮传动的失效形式及计算准则一、轮齿的失效形式1．轮齿折断 整齿折断 局部折断 齿根弯曲应力超过疲劳极限短时过载或过大冲击载荷（开、闭式）一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折断。 为防止折断，应避免过载和冲击，增大齿根部过渡圆角半径和齿根表面粗糙度，应进行轮齿弯曲疲劳强度计算。齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第一节 齿轮传动的失效形式及计算准则一、轮齿的失效形式2．齿面点蚀 疲劳裂纹常出现在良好润滑的闭式软面齿轮传动中。 为防止点蚀，应进行齿面接触疲劳强度计算，提高齿面硬度和增加润滑黏度。扩展微粒剥落麻点接触应力?齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第一节 齿轮传动的失效形式及计算准则一、轮齿的失效形式3．齿面磨损 开式齿轮传动的主要失效形式之一。预防措施：1.提高齿面硬度减小齿面粗糙度2.改善润滑条件砂粒、金属屑、灰尘等物质进入啮合齿面后形成磨粒磨损。齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第一节 齿轮传动的失效形式及计算准则一、轮齿的失效形式4．齿面胶合 相啮合的两齿面粘在一起，作相对滑动，相粘结的部位被撕破，在齿面上沿相对滑动的方向形成伤痕，称为胶合 。预防措施：1.提高齿面硬度2.减小齿面粗糙度3.增加润滑油粘度低速4.加抗胶合添加剂高速啮合区温升过高，破坏润滑油膜，使润滑失效。齿面间的润滑油膜不容易形成。齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第一节 齿轮传动的失效形式及计算准则一、轮齿的失效形式5．齿面塑性变形 提高齿面硬度，减小接触应力，使用高黏度润滑油，可减轻或防止齿面塑性变形。 较软的齿面，载荷过大，超过齿轮材料的屈服极限，轮齿歪斜。齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 二、设计准则1、闭式传动软齿面主要齿面点蚀、其次轮齿疲劳折断设计：齿面接触疲劳强度硬齿面轮齿疲劳折断设计：齿根弯曲疲劳强度2、开式传动磨损、折断设计：齿根弯曲疲劳强度（磨损无成熟的计算方法）校核：齿根弯曲疲劳强度校核：齿面接触疲劳强度d1mm第一节 齿轮传动的失效形式及计算准则（汽车、拖拉机）（考虑磨损因素，再将模数增大10%~20%即可，不再需校核）齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第二节 齿轮材料的选择及热处理一、齿轮材料的基本要求　　1、齿面应有足够的硬度和耐磨性。2、齿芯较强的韧性。3、具有良好的加工工艺性及热处理性。 二、常用齿轮材料及热处理 钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成为常用的齿轮材料； 铸铁：常作为低速、轻载、不太重要场合的齿轮材料； 非金属材料：适用于小功率、且要求降低噪声的场合。 优质碳素钢、合金钢、铸钢。1、常用齿轮材料齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第二节 齿轮材料的选择及热处理 表8-1 常用齿轮材料及力学性能齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 中碳钢、中碳合金钢1）表面淬火2）渗碳淬火低碳钢、低碳合金钢2、热处理3）正火和调质中碳钢、中碳合金钢加热后以适当方式冷却,提高硬度和强度。在含碳介质中加热、保温, 提高硬度、耐磨度等。加热后在空气中冷却,提高硬度的热处理方法称为正火 。淬火后高温回火的热处理方法称为调质。 二、常用齿轮材料及热处理齿变小，可不磨齿。要磨齿。抗疲劳。去应力齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 齿轮热处理表面淬火渗碳淬火正火和调质2、热处理（当大、小齿轮为软齿面时，要求小齿轮硬度比大齿轮高30-50 HBS）第二节 齿轮材料的选择及热处理??齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第二节 齿轮精度等级的选择一、齿轮精度的选择1，2，3，…5，6，7，8，9，10，11，12 高 → 低 基本要求:齿形要准确，分齿要均匀 分级:12级，常用6~9级 原则: 功率大、速度高、平稳、噪声低、精密，选 高精度；否则，选低精度，可降低成本。 方法:（见下表）齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择 第三节 齿轮精度等级的选择表8-2 常用齿轮传动精度等级及其应用齿轮