齿轮传动失效形式

学科机械设计课题轮齿的失效形式班级人数150授课时数1学时课型新授课周次第15周授课时间2011年6月3日周五第1节教学目的【知识目标】掌握轮齿失效的几种形式及其产生的条件。

【能力目标】1、培养学生观察与创新的能力。

2、通过讲授，培养学生总结归纳问题的能力。

3、通过本节课，培养学生分析问题解决问题的能力。

【德育目标】培养学生严谨细致一丝不苟的态度，勇于创新和探索发现的精神和创新精神。

教学重点掌握轮齿失效的几种形式及其所产生失效的位置。

教学难点区分几种轮齿失效所发生的位置。

教具多媒体课件教后小结1.通过引导教学，提高学生的观察能力和想象力。

2.利用多媒体课件展示，优化教学节奏，而且增强了教学的直观性，从而使学生达到深刻理解的目的。

3.让学生主动积极的参与课堂活动，提高思维能力。

4.通过课堂练习及学生表现，表明教学效果良好，加深了学生对所学知识的理解和记忆，灵活运用所学知识解决问题的的能力显著提高。

5.通过课后作业，加深和巩固学生对知识的理解。

6.通过课堂提问，活跃课堂气氛，激起学生的学习热情。

授课教师*** 2011年5月26日审签*** 2011年5月31日§14-1轮齿的失效形式【教材分析】【学生情况分析】【教学方法】机械设计是各级高校机械专业的必备课程。

轮齿的失效形式是《机械设计基础》中的一节内容，轮齿的失效形式对于齿轮传动具有很大的影响，故轮齿的失效形式在齿轮传动这章中占有很大的比重。

1、学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡，但思维过程常常与感性经验相联系，仍需要具体形象来支持。

2、学生在此之前已经知道了齿轮传动的相关知识（如：齿轮机构的分类和应用、啮合传动的特点、变位齿轮机构等）已具备学习本节内容的基础知识和基本能力。

然而轮齿的失效形式以及其发生失效的位置对于学生来说是新的知识，需要具体的归纳与区分。

3、此班学生学习积极性高，基础较好，但仍有少部分学生对综合性理解能力稍差。

一般来说，齿轮传动的失效主要发生在轮齿上。

轮齿部分的失效形式分为两大类：轮齿折断，齿面失效。

1. 轮齿折断折断失效通常有轮齿的弯曲疲劳折断、过载折断和随机折断。

•疲劳折断：工作时轮齿反复受载，使得齿根处产生疲劳裂纹，并逐步扩展以至轮齿折断的失效。

疲劳裂纹多起源于齿根受拉的一侧。

•过载折断：齿轮受到突然过载，或经严重磨损后齿厚减薄时，轮齿会发生过载折断。

•随机折断：通常是指由于轮齿缺陷、点蚀或其它应力集中源在轮齿某部位形成过高应力集中而引起轮齿折断。

断裂部位随缺陷或过高有害残余应力的位置而定，与齿根圆角半径无关。

•轮齿折断的形式有整体折断和局部折断。

整体折断多发生于直齿轮，局部折断多发生于斜齿和人字齿轮，齿宽较大的直齿轮和由于安装、制造因素使得局部受载过大的直齿轮，也可能发生局部折断。

疲劳折断的断口较光滑，过载折断的断口则较粗糙。

•增大齿根过渡圆角半径，减小齿面粗糙度，对齿根进行喷丸或碾压强化处理消除该处的加工刀痕，选用韧性较好的材料，采用合理的变位等，均有助于提高轮齿的抗折断能力。

•通常，轮齿疲劳折断是闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式。

2. 齿面失效齿面失效常见的失效形式有：点蚀、胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。

(1) 点蚀齿轮在啮合过程中，相互接触的齿面受到周期性变化的接触应力的作用。

若齿面接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面会产生细微的疲劳裂纹；封闭在裂纹中的润滑油的挤压作用使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点，这种疲劳磨损现象，齿轮传动中称为点蚀（图9.3-13）。

节线靠近齿根的部位最先产生点蚀。

润滑油的粘度对点蚀的扩展影响很大，点蚀将影响传动的平稳性并产生冲击、振动和噪音，引起传动失效。

•点蚀又分为收敛性点蚀和扩展性点蚀。

收敛性点蚀指新齿轮在短期工作后出现点蚀痕迹，继续工作后不再发展或反而消失的点蚀现象。

收敛性点蚀只发生在软齿面上，一般对齿轮工作影响不大。

齿轮传动论文齿轮失效论文：齿轮的失效形式及未来的发展趋势摘要：现代机械设备虽然多种多样，但齿轮传动仍是目前广泛采用的主要传动形式之一。

各种机械、仪器、仪表、汽车、船舶、飞机等都离不开齿轮传动。

齿轮的失效将影响系统不能正常运行，针对齿轮常见的失效形式进行分析，并阐述了齿轮未来的发展趋势。

关键词：齿轮失效形式发展趋势齿轮，任意一个有齿轮的机械元件，当它能利用它的齿与另一个有齿元件连续啮合，从而将运动传递给后者，或从后者接受运动。

齿轮是普遍应用的机械传动元件。

齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式。

可以说，凡是改变转动方向和转动速度的地点，都有齿轮传动形式。

由于齿轮传动具有结构紧凑、效率高、寿命长、工作可靠、传动比恒定和维修方便等优点，所以在运动和动力传递以及变更速度等各个方面得到了普遍应用。

但是齿轮传递也有明显的缺点，由于其特有的啮合传递方式造成两个突出的问题：一是振动噪声较其他方式大；二是当其制造工艺、材质、热处理、装配等因素未达到理想状态时，常成为诱发齿轮失效的重要因素，且诊断较为复杂。

而且其失效往往是造成系统不能正常运行的常见原因之一。

所以，对齿轮进行失效形式的诊断是非常必要的。

一、齿轮的常见失效形式1、齿面磨损对于开式齿轮传动或含有不清洁的润滑油的闭式齿轮传动，由于啮合齿面间的相对滑动，使一些较硬的磨粒进入了摩擦表面，从而使齿廓改变，侧隙加大，以至于齿轮过度减薄导致齿断。

一般情况下，只有在润滑油中夹杂磨粒时，才会在运行中引起齿面磨粒磨损。

2、齿面胶合对于高速重载的齿轮齿轮传动中，因齿面间的摩擦力较大，相对速度大，致使啮合区温度过高，一旦润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，使得两轮齿的金属表面直接接触，从而发生相互粘结。

当两齿面继续相对运动时，较硬的齿面将较软的齿面上的部分材料沿滑动方向撕下而形成沟纹。

3、疲劳点蚀相互啮合的两轮齿接触时，齿面间的作用力和反作用力使两工作表面上产生接触应力，由于啮合点的位置是变化的，且齿轮做的是周期性的运动，所以接触应力是按脉动循环变化的。

强度计算方法

当量齿轮法，强度当量。 接触强度计算公式

校核公式
H


ZEZH Z
KT 1 u 1 bd 1
2

u
H

H lim
N / mm
2
设计公式
d1 2 KT
3 1
SH

2
d
u 1 ZEZ u
H
Z

H

mm
Z
cos 螺旋角系数


H
[
H
]

σH ——齿面啮合点最大接触应力 [σH]——齿轮材料的许用接触应力
圆柱面的最大接触应力σH的计算

赫兹公式：

H

4
Fn 2 ab


Fn
1
1
1 1 E1
2

1
2
1 21 E2
2
b

σH ——最大接触应力

与法向力Fn成正比； 与接触变形宽度2a成反比 与曲率半径ρ1 、ρ2成反比。 与宽度b成反比。

增加中心距a； 减小外载荷T1； 选σHlim高的材料和热处理。
336 ( u 1) u
3

提高许用接触应力[σH] ：


KT 1 ba
2
H

H


H lim
SH
11-6 直齿圆柱齿轮传动的轮 齿弯曲强度计算


轮齿相当于一个悬臂 梁，受载后会发生弯 曲。 两个问题：


计算时载荷的作用点 及大小 危险截面的位置