齒輪的失效形式第一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六7齒輪的構(gòu)造8齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑和效率6直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算5直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算第二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六本節(jié)要求掌握齒輪的失效形式、形成的機(jī)理及措施。4-5漸開(kāi)線齒輪失效形式第三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，若齒輪發(fā)生折斷、齒面損壞等現(xiàn)象，則齒輪失去了正常的工作能力，稱(chēng)為失效。什么叫失效？第四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六第五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六

齒輪輪齒的失效形式輪齒的失效形式多種多樣，較為常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、磨損、膠合和塑性變形等等。齒輪傳動(dòng)閉式傳動(dòng)開(kāi)式傳動(dòng)半開(kāi)式傳動(dòng)—封閉在箱體內(nèi)，潤(rùn)滑條件好—外露，潤(rùn)滑較差，易磨損—介于上兩者之間,有防護(hù)罩第六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六1、輪齒折斷★疲勞折斷★過(guò)載折斷全齒折斷—常發(fā)生于齒寬較小的直齒輪局部折斷—常發(fā)生于齒寬較大的直齒輪，和斜齒輪措施：增大齒根圓角半徑、提高齒面精度、增大模數(shù)等第七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六2、齒面點(diǎn)蝕★點(diǎn)蝕常發(fā)生于閉式軟齒面（HBS≤350）傳動(dòng)中★點(diǎn)蝕的形成與潤(rùn)滑油的存在密切相關(guān)★點(diǎn)蝕常發(fā)生于偏向齒根的節(jié)線附近★開(kāi)式傳動(dòng)中一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象措施：提高齒面硬度和齒面質(zhì)量第八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六3、齒面膠合配對(duì)齒輪采用異種金屬時(shí)，其抗膠合能力比同種金屬?gòu)?qiáng)措施：采用異種金屬、降低齒高、提高齒面硬度等第九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六4、齒面磨損是開(kāi)式傳動(dòng)的主要失效形式措施：改善潤(rùn)滑和密封條件第十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六5、齒面塑性變形措施：提高齒面硬度，采用油性好的潤(rùn)滑油第十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、齒輪材料2齒輪材料及熱處理二、熱處理第十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、齒輪材料金屬材料45號(hào)鋼中碳合金鋼鑄鋼低碳合金鋼最常用，經(jīng)濟(jì)、貨源充足鑄鐵35SiMn、40MnB、40Cr等20Cr、20CrMnTi等ZG310-570、ZG340-640等HT350、QT600-3等非金屬材料尼龍、夾木膠布等選材時(shí)考慮：工作條件、載荷性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性、制造方法等齒輪毛坯鍛造—選可鍛材料；鑄造—選可鑄材料第十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、熱處理調(diào)質(zhì)正火表面淬火滲碳淬火滲氮軟齒面。改善機(jī)械性能，增大強(qiáng)度和韌性硬齒面。接觸強(qiáng)度高、耐磨性好、可抗沖擊配對(duì)齒輪均采用軟齒面時(shí)：小齒輪受載次數(shù)多，故材料應(yīng)選好些，熱處理硬度稍高于大齒輪（約30~40HBS）齒面硬度HBS≤350齒面硬度HBS350第十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六§11—3齒輪傳動(dòng)的精度誤差對(duì)齒輪傳動(dòng)的影響：1、影響傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性2、影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性3、影響載荷分布的均勻性精度等級(jí)：13個(gè)精度等級(jí)。第0級(jí)最高，第12級(jí)的最低。齒輪副中兩個(gè)齒輪的精度等級(jí)一般取成相同P162表11—2列出了精度等級(jí)的薦用范圍，設(shè)計(jì)時(shí)可參考。第十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的作用力

及計(jì)算載荷一、齒輪上的作用力二、計(jì)算載荷第十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、齒輪上的作用力在驅(qū)動(dòng)力矩作用下，主動(dòng)輪齒沿嚙合線受到來(lái)自從動(dòng)輪齒的法向力作用。由于直齒圓柱齒輪法面與端面重合，因此，作用在端面內(nèi)，可分解成圓周力和徑向力。==第十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六②各力的方向：=①各力關(guān)系：作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的對(duì)應(yīng)力等值反向，即各作用力方向判斷Ft1與主動(dòng)輪回轉(zhuǎn)方向相反Ft2與從動(dòng)輪回轉(zhuǎn)方向相同F(xiàn)r1、Fr2分別指向各自齒輪的輪心21例：n2n1Fr2Fr1Ft1Ft2n1n2注意：各力應(yīng)畫(huà)在嚙合點(diǎn)上！第十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、計(jì)算載荷名義載荷：機(jī)器銘牌上給定的載荷或經(jīng)受力分析得到的載荷。如等。計(jì)算載荷：實(shí)際計(jì)算時(shí)，為盡可能接近實(shí)際情況，需要計(jì)入影響受力效果的各種因素（制造、安裝誤差，輪齒、軸和軸承受載后的變形，原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的不同性能，傳動(dòng)中工作載荷與工作速度的變化等），以系數(shù)的形式對(duì)名義載荷進(jìn)行修正。名義載荷的修正值稱(chēng)為計(jì)算載荷。如等。計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)，名義載荷Fn通常用計(jì)算載荷KFn代替，以考慮載荷集中和附加動(dòng)載荷的影響。K為載荷系數(shù)。其值由P164表11—3查取。第十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六5直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的

齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算齒輪強(qiáng)度計(jì)算的主要目的是避免失效。閉式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕和齒根彎曲疲勞折斷。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是齒面磨損和齒根彎曲疲勞折斷。第二十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六當(dāng)零件在受載時(shí)是高副接觸，受載后由于變形，其接觸處為一小面積，通常該面積很小，而表層產(chǎn)生的局部應(yīng)力卻很大，這種應(yīng)力稱(chēng)為接觸應(yīng)力。齒面疲勞點(diǎn)蝕與齒面的接觸應(yīng)力的大小有關(guān)，根據(jù)赫茲公式可計(jì)算齒面的最大接觸應(yīng)力：負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸工作時(shí)的接觸應(yīng)力第二十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六齒根部分靠近節(jié)線處最易發(fā)生點(diǎn)蝕，所以取節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力為計(jì)算依據(jù)，節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑是：第二十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六第二十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六由于節(jié)點(diǎn)處只有一對(duì)齒嚙合，所以載荷由一對(duì)齒承擔(dān)：第二十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六其中K為載荷系數(shù)；載荷系數(shù)根據(jù)原動(dòng)機(jī)的類(lèi)型及工作機(jī)械的載荷特性確定，見(jiàn)表11-3335是兩個(gè)齒輪的材料均為鋼時(shí)的結(jié)果。許用接觸應(yīng)力齒面接觸強(qiáng)度條件：第二十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六一對(duì)齒輪，當(dāng)材料、傳動(dòng)比及齒寬系數(shù)一定時(shí)，齒輪的中心距和直徑由齒面接觸強(qiáng)度決定，而模數(shù)的大小與接觸強(qiáng)度無(wú)關(guān)。齒面接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式：第二十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六齒寬系數(shù)ψa越大，則中心距越小，若結(jié)構(gòu)的剛性不夠，齒輪制造、安裝不準(zhǔn)確，則齒寬過(guò)大容易發(fā)生載荷集中現(xiàn)象，使輪齒折斷。輕型減速機(jī)取ψa=0.2~0.4；中型減速機(jī)取ψa=0.4~0.6；重型減速機(jī)取ψa=0.8。Ψa>0.4時(shí)，通常采用斜齒或人字齒。第二十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六若配對(duì)的齒輪材料不都是鋼，則計(jì)算中系數(shù)應(yīng)改為乘以：若配對(duì)齒輪材料為鋼對(duì)鑄鐵，公式中系數(shù)改為285若配對(duì)齒輪材料為鑄鐵對(duì)鑄鐵，公式中系數(shù)改為250第二十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六許用接觸應(yīng)力[σH]的計(jì)算：式中，σHlim是齒輪的接觸疲勞極限，由圖11-7查??；SH為齒面接觸疲勞安全系數(shù)，按表11-4查取。第二十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六6直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的

輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)載荷由一對(duì)輪齒承擔(dān)，當(dāng)載荷作用于齒頂時(shí)，齒根所受到的彎曲力矩最大。計(jì)算時(shí)將輪齒看作為懸臂梁，危險(xiǎn)截面用30o切線法確定。Fn第三十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六作與輪齒對(duì)稱(chēng)中心線成30o夾角并與齒根圓角相切的斜線，而認(rèn)為兩切點(diǎn)連線是危險(xiǎn)截面。危險(xiǎn)截面處的齒厚為SF。第三十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六法向力Fn分解為與輪齒圓周方向相一致的F1和與徑向方向相一致的徑向力F2。彎矩：M=

F1·hF危險(xiǎn)截面的彎曲截面系數(shù)：W=b·sF2/6（矩形截面）=KFn

hF

cosαF危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力為：第三十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六齒輪彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式：其中，YF為齒形系數(shù)，它與齒形中的尺寸比例有關(guān)，與模數(shù)無(wú)關(guān)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪僅決定于齒數(shù)。正常齒制標(biāo)準(zhǔn)齒輪YF見(jiàn)圖11—9。因?yàn)閅F1和YF2不同，[F1]和[F2]也不同，驗(yàn)算時(shí)應(yīng)分別驗(yàn)算兩個(gè)齒輪的彎曲強(qiáng)度。第三十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：計(jì)算中，代入YF1/[σF1]和YF2/[σF2]中比值較大值。計(jì)算后的模數(shù)應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值。第三十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六彎曲許用應(yīng)力計(jì)算式：其中σFlim是齒輪的齒根彎曲疲勞極限，由圖11-10查??；當(dāng)輪齒為雙側(cè)工作的齒輪時(shí)，將數(shù)據(jù)乘以0.7；SF為輪齒彎曲疲勞安全系數(shù)，由表11-4查取第三十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)先按齒面接觸強(qiáng)度確定傳動(dòng)尺寸，然后驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度；硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)，先按輪齒彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，然后驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度；開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，按閉式齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算，許用彎曲應(yīng)力應(yīng)乘以0.7~0.8；齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定其主要尺寸，然后對(duì)其他失效形式進(jìn)行必要的校核。第三十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六例題閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷有中等沖擊。傳動(dòng)比i=3.7，高速軸轉(zhuǎn)速n1=745r/min，傳動(dòng)功率P=17kW，確定該傳動(dòng)齒輪。1.選擇材料并確定許用應(yīng)力小齒輪用40MnB調(diào)質(zhì)處理，HB260(1)大齒輪用ZG35SiMn調(diào)質(zhì)處理，HB225(2)第三十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六查得σHlim1=700N/mm2，σHlim2=540N/mm2，SH=1.1(3)，σFlim1=240N/mm2，σFlim2=180N/mm2，SF=1.3（4）第三十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造，載荷系數(shù)取K=1.5，齒寬系數(shù)ψa=0.4(5)第三十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六取z1=32，z2=iz1=3.7×32≈118(6)模數(shù)m=2a/（z1+z2）=2×220.2/（32+118）=2.94，取m=3mm。中心距a=m（z1+z2）/2=3×（32+118）/2=225mm(7)第四十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六齒寬b=ψaa