齒輪性能檢測及失效分析

1、齒輪性能檢測及失效分析第二組任務目標理解汽車齒輪傳動的失效形式了解圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)檢測了解齒輪傳動的潤滑和效率了解直齒圓柱齒輪的強度校核掌握汽車齒輪材料應用直齒圓柱齒輪輪齒的受力分析能夠判斷齒輪失效類型并提出防范措施能夠識別汽車齒輪所用材料2022-2-7齒輪概述2022-2-7一、齒輪傳動的組成及工作原理：一、齒輪傳動的組成及工作原理：1.組成：主動輪、從動輪2.工作原理：齒輪傳動是嚙合傳動，靠主動輪齒和從動輪齒的相互嚙合來傳遞運動和動力。二、齒輪傳動的特點：二、齒輪傳動的特點：1. 效率高；2. 結(jié)構(gòu)緊湊；3. 工作可靠、壽命長；傳動比穩(wěn)定；應用范圍廣。6. 制造、安裝精度要求高，因此

2、 成本高；不宜傳動距離過大的場合。齒輪傳動的失效形式1.輪齒折斷：折斷發(fā)生在齒根處1）過載折斷（淬火鋼和鑄鐵齒輪常見的失效形式）；2）疲勞折斷。采取措施：1）材料及熱處理；2）增大模數(shù)；3）增大齒根圓角半徑消除刀痕；4）噴丸、滾壓處理；5）增大軸及支承剛度。2022-2-7Fn 2.齒面點蝕：輪齒接觸表面在變化的接觸應力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點剝蝕損傷現(xiàn)象，開始是針尖大小麻點，逐漸擴展連成片狀。點蝕一般首先出現(xiàn)在齒根靠近節(jié)線處，再向其它部位擴展。 形成原因： 輪齒在節(jié)圓附近一對齒受力，載荷大；滑動速度低形成油膜條件差；接觸疲勞產(chǎn)生麻點 。2022-2-7采取措施：提高材料的硬度； 加強潤滑

3、，提高油的粘度3.齒面的膠合：齒面粘連后撕脫原因：高速重載；滑動速度大；散熱不良；齒面金屬熔化粘連后撕脫熱膠合低速重載，由于齒面間油膜破壞，也會出現(xiàn)膠合冷膠合采取措施：1）減小模數(shù)，降低齒高（降低滑動系數(shù)）；2）抗膠合能力強的潤滑油；3）兩輪采用不同的材料及硬度；4）提高齒面硬度、降低粗糙度；5）熱平衡計算。2022-2-74.齒面磨損：原因：相對滑動；潤滑不良；存在雜質(zhì)。措施：1）加強潤滑；2）開式改閉式傳動5.齒面的塑性變形：原因：重載，齒面軟 措施：提高材料的硬度，改善潤滑2022-2-7齒輪材料一. 常用材料： 齒輪常用材料是各種牌號的中碳鋼，中、低碳合金鋼，鑄鋼和鑄鐵等。一般多采用鍛

4、造毛坯或軋制鋼材，齒輪尺寸較大或結(jié)構(gòu)復雜且生產(chǎn)批量大時，可采用鑄鋼或鑄鐵。2022-2-72022-2-7金屬金屬鋼鋼鑄鐵鑄鐵鍛鋼鍛鋼鑄鋼鑄鋼調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 45、40Cr、30CrMnSi、35SiMn等滲碳鋼滲碳鋼 20Cr、 20CrMnTi等氮化鋼氮化鋼 35CrAlA、38CrMoAlA 等ZG310-570等HT250、HT200、QT500-5等非金屬：夾布塑膠、尼龍非金屬：夾布塑膠、尼龍 常用于小功率、精度不高、噪聲低的場合常用于小功率、精度不高、噪聲低的場合 2022-2-71.1.表面淬火表面淬火 用于用于中碳鋼中碳鋼和和中碳合金鋼中碳合金鋼。表面淬火硬度可達。表面淬火硬度可

5、達52 52 56HRC56HRC，由于齒面的硬度高，耐磨性好，而齒芯的韌性較高，用于輕由于齒面的硬度高，耐磨性好，而齒芯的韌性較高，用于輕微沖擊、要求結(jié)構(gòu)緊湊、無須磨齒的場合。微沖擊、要求結(jié)構(gòu)緊湊、無須磨齒的場合。2.2.滲碳淬火滲碳淬火 滲碳鋼用于滲碳鋼用于低碳鋼低碳鋼和和低碳合金鋼低碳合金鋼，表面淬火表面淬火硬度可硬度可 達達52-56HRC52-56HRC，齒面的硬度高，耐磨性好，而齒芯的韌性，齒面的硬度高，耐磨性好，而齒芯的韌性 較高，用于沖擊嚴重、要求結(jié)構(gòu)緊湊的重要齒輪傳動。較高，用于沖擊嚴重、要求結(jié)構(gòu)緊湊的重要齒輪傳動。 通常滲碳淬火后要磨齒。通常滲碳淬火后要磨齒。3.3.調(diào)質(zhì)調(diào)

6、質(zhì) 用于用于中碳鋼中碳鋼和中和中碳合金鋼碳合金鋼。調(diào)質(zhì)后齒面硬度一般。調(diào)質(zhì)后齒面硬度一般 為為220220 260HBS260HBS。適用于無結(jié)構(gòu)尺寸要求。適用于無結(jié)構(gòu)尺寸要求。2022-2-74.4.正火正火（常化）（?；?正火用于消除內(nèi)應力，亦適用于機械強度要求不高正火用于消除內(nèi)應力，亦適用于機械強度要求不高 的齒輪。的齒輪。5.5.滲氮滲氮 滲氮后齒面硬度可達滲氮后齒面硬度可達60-62HRC60-62HRC，因氮化溫度低，輪，因氮化溫度低，輪 齒的變形小，適用于難于磨齒（如內(nèi)齒輪），又要求齒齒的變形小，適用于難于磨齒（如內(nèi)齒輪），又要求齒 面硬度大的場合。面硬度大的場合。標準直齒圓柱

7、齒輪傳動的強度計算2022-2-7一一. 輪齒的受力分析：輪齒的受力分析：1 1）作用在齒面上的分布載荷以作用在齒寬中點上的節(jié)點處的集中力代替；）作用在齒面上的分布載荷以作用在齒寬中點上的節(jié)點處的集中力代替； 2 2）忽略摩擦力。）忽略摩擦力。21costnnFFF 法 向 力11212ttTFFd 切向力112rtrFFtgF 徑 向 力受力大?。菏芰Υ笮。篎n分解為分解為 Ft、 Fr其中：其中：T T1 1小齒輪的扭矩，小齒輪的扭矩，Nmm;Nmm;力的方向：力的方向：mmNnPT11611055.9圓周力：圓周力：徑向力：徑向力：Fr1和和Fr2指向各自的輪心指向各自的輪心主動輪上主動

8、輪上Ft1與與v v1 1反向；反向；從動輪上從動輪上Ft2與與v v2 2同向同向kWr/min標準斜齒圓柱齒傳動的強度計算2022-2-7一一 輪齒上的受力分析：輪齒上的受力分析：F Fn nF Ft t( (圓周向力圓周向力) )F Fr r( (徑向力徑向力) )F Fa a( (軸向力軸向力) )精度等級 制造和安裝齒輪不可避免地要產(chǎn)生各種誤差，這些誤差對齒輪傳動帶來影響：影響傳動的準確性: 如齒圈徑向跳動公差Fr、公法線 長度變動公差Fw等。（運動精度）影響傳動的平穩(wěn)性：如齒形公差ff、齒距極限偏差fpt等。（工作平穩(wěn)性精度）影響載荷分布的均勻性：齒向公差F等。（接觸精度）2022-2-72022-2-7齒輪傳動精度等級的：齒輪傳動的潤滑一.齒輪傳動的潤滑方式： 1.開式和半開式齒輪傳動：人工定期