齒輪傳動的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算

1、山東理工職業(yè)學(xué)院教案首頁課程名稱機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)任課教師授課班級授課時(shí)間第周第周第周第周第周第周星期星期星期星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)第節(jié)第節(jié)第節(jié)月日月日月日月日月日月日授課課題齒輪傳動的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算教學(xué)目的了解齒輪輪齒的5種失效形式的特點(diǎn)與危害，明確齒輪傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則熟悉圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算教學(xué)重點(diǎn)輪齒的失效形式，齒輪傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，齒輪的強(qiáng)度計(jì)算教學(xué)難點(diǎn)輪齒失效形式的分析教學(xué)用具備注 2016-2017學(xué)年 第 一 學(xué)期山東理工職業(yè)學(xué)院教案紙教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法導(dǎo)入講授新課講授新課一、對齒輪工作性能要求：要求齒輪傳動平穩(wěn)和具有足夠的承載能力通過對齒輪的受載特點(diǎn)、失效形式

2、分析制定齒輪傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二、失效形式1、輪齒折斷發(fā)生部位：齒根類型：疲勞折斷與過載折斷1）疲勞折斷：輪齒受力同懸臂梁齒根處產(chǎn)生最大的彎曲應(yīng)力，彎曲應(yīng)力為脈動循環(huán)交變應(yīng)力齒根處過渡部分的尺寸發(fā)急劇變化，存在著應(yīng)力集中，且加工輪齒時(shí)，沿齒寬方向要留下刀痕使輪齒根部產(chǎn)生疲勞裂紋隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的不斷累積，裂紋不斷擴(kuò)展，最終會因疲勞強(qiáng)度不足而使輪齒突然折斷疲勞折斷（在齒輪正常使用中，疲勞折斷是輪齒折斷的主要形式）2）過載折斷：由于短時(shí)的嚴(yán)重過載或沖擊載荷過大輪齒因靜強(qiáng)度不足而折斷（用淬火鋼或鑄鐵制成的齒輪，容易發(fā)生這種折斷）預(yù)防措施：改齒輪整體淬火為輪齒表面淬火的熱處理：采取適當(dāng)降低齒輪材料的硬度，

3、提高其韌性改善輪齒抗折斷的能力。2、齒面疲勞點(diǎn)蝕發(fā)生部位：齒根表面靠近節(jié)線處形成原因：表面接觸應(yīng)力分析：齒輪傳動時(shí)，其輪齒表面的接觸區(qū)域在理論上為一條線，但由于變形的存在實(shí)際接觸區(qū)域?yàn)橐婚L方形小面積此小面積很小而使輪齒表層的局部應(yīng)力（接觸應(yīng)力）很大由于齒輪傳動時(shí)，輪齒表面的接觸區(qū)域在不停的移動，當(dāng)接觸應(yīng)力超過表層材料的接觸疲勞極限時(shí)，經(jīng)一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，齒面材料就會出現(xiàn)圖點(diǎn)狀剝落，輪齒嚙合情況惡化而報(bào)廢疲勞點(diǎn)蝕預(yù)防措施：提高齒面硬度、降低齒面粗糙度可提高輪齒齒面的抗點(diǎn)蝕能力3齒面膠合發(fā)生部位：較軟輪齒表面出現(xiàn)粘撕溝紋形成原因：摩擦高溫分析：齒輪傳動在低速重載時(shí)，其嚙合齒面間壓力大，不易形成潤

4、滑油膜；在高速重載時(shí)，由于嚙合區(qū)的摩擦溫升使?jié)櫥驼扯冉档?，從而使?jié)櫥湍ひ灼屏褜?dǎo)致兩齒面金屬直接接觸當(dāng)嚙合區(qū)瞬時(shí)溫升過高時(shí)兩齒面會出現(xiàn)峰點(diǎn)粘著現(xiàn)象隨齒面間的相對滑動，粘著點(diǎn)被撕脫，在較軟齒面上留下與滑動方向一致的粘撕溝痕使輪齒表面遭到破壞膠合預(yù)防措施：提高齒面硬度和降低齒面表面粗糙度值，低速傳動應(yīng)選用粘度較大的潤滑油，高速傳動應(yīng)采用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油。4齒面磨損發(fā)生部位：輪齒表面形成原因：磨粒磨損分析：開式齒輪傳動中，由于齒輪暴露在外，潤滑條件差，灰塵、沙粒、金屬碎屑等，極易進(jìn)入嚙合齒面起到磨粒作用磨料磨損（開式傳動不可避免的一種主要失效形式）磨損不僅使輪齒失去正確的齒形，還會使輪齒變薄，

5、嚴(yán)重時(shí)會引起輪齒折斷。預(yù)防措施：改開式傳動為閉式傳動是防止齒面磨損的最有效方法；提高齒面硬度和降低齒面的粗糙度對于防止和減輕磨損也很有效。5齒面塑性變形發(fā)生部位：輪齒表面形成原因：摩擦力引起局部塑性流動分析：在重載作用下，齒面間的正壓力和與之形成的摩擦力都較大，較軟一側(cè)的齒面在較硬一側(cè)齒面的推擠作用下，產(chǎn)生局部的塑性變形（失效多發(fā)生在低速、嚴(yán)重過載和起動頻繁的軟齒面齒輪傳動中）預(yù)防措施：提高齒面硬度，采用粘度較高的潤滑油三、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1、閉式齒輪傳動軟齒面（硬度350HBS）主要失效形式：齒面點(diǎn)蝕按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)對齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核硬齒面（硬度350HBS）主要失效形式：輪齒疲勞折斷按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)作齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核2、開式齒輪傳動主要失效形式：磨粒磨損和因磨損導(dǎo)致的輪齒折斷磨損目前尚無適當(dāng)計(jì)算方法，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮磨損對輪齒折斷的影響，適當(dāng)加大模數(shù)四、漸開線圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算引出為什么要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算以及強(qiáng)度計(jì)算的方法與步驟，具體的計(jì)算公式與過程在習(xí)題課中講解 *課前提問：1）變位齒輪是怎樣形成的？2）與標(biāo)準(zhǔn)齒輪比較，正、負(fù)變位齒輪有何特點(diǎn)？*由齒輪傳動失