关于轮齿的失效形式及计算准则

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1、轮齿折断

产生原因：齿根弯曲应力大；齿根应力集中

折断类型:  疲劳折断—反复应力→疲劳裂纹→轮齿疲劳折断；突然折断—齿轮为脆性材料时，受到过载或冲击时产生

变形折断—制造或安装不准确，以及轴的变形引起

发生部位：轮齿根部(全齿折断)、缺角(斜齿轮局部折断)

采取措施:

增大齿根过渡圆角、消除加工倒痕减小应力集中

增大轴及支承的刚性受载均匀

合适热处理齿芯具有足够韧性、表面强化



2 、齿面疲劳点蚀

产生原因:轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大；滑动速度低形成油膜条件差；接触疲劳产生麻点

发生部位：

偏向齿根的节线附近；闭式齿轮传动的主要破坏形式；开式传动中一般不会出现点蚀现象

采取措施:  提高材料硬度→增强抗点蚀能力；合理选择润滑油→防止裂纹扩展



3、齿面磨料磨损

发生机理：

磨料(沙粒、铁屑等)进入啮合区→齿面磨损

→齿形破坏

→齿根减薄（根部严重）断齿

发生部位：齿面

发生状况：开式齿轮传动的主要失效形式

采取措施：加强润滑；开式改闭式传动



4、齿面胶合

产生原因:高速重载；散热不良；滑动速度大；齿面粘连后撕脱

发生部位：沿运动方向撕裂

采取措施:  减小模数，降低齿高；抗胶合能力强的润滑油；材料的硬度及配对



5、计算准则

防齿面点蚀→齿面接触疲劳强度计算求尺寸d或a

           限制接触应力

防轮齿折断→齿根弯曲疲劳强度计算求模数ｍ

           限制弯曲应力

闭式软齿面—— 以保证接触疲劳强度为主

闭式硬齿面—— 以保证弯曲疲劳强度为主

开式传动—— 以保证弯曲疲劳强度为准则



6、齿轮的材料

轮齿材料的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧

1）锻钢---（中低碳钢、合金钢）

齿表面硬度<=350HBS的齿轮

热处理：调质或正火

小齿轮硬度>大齿轮25-50HBS

常用材料：45，35SiMn, 40Cr,35CrMn...

齿表面硬度>350HBS的齿轮

热处理：淬火,表面淬火---40-60HRC

常用材料：45，35SiMn, 40Cr, 20CrMnTi…

2）铸钢

热处理：正火，回火

材料：ZG310-570,ZG340-640应用：大尺寸齿轮（400-600）

3）铸铁

材料：HT200,HT300,QT500-7

应用：开式、低速、无冲击场合

4）非金属材料

材料：布（木）质塑料、尼龙

应用：高速、轻载、要求噪声低
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