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   第六章齿轮传动 
        齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式。其主要特点是;瞬时传动比恒定,传动效率高,可达98~99,工作可靠、使用寿命长,结构紧凑;适用范围大,传递功率可从小于1W到数万kw,圆周速度可从很小到300m/s;但齿轮加工需要专门的机床和刀具,成本高,精度低时噪音大;不宜用于轴间距离过大的传动。www.dwinauto.com
       齿轮传动的类型很多,以适应对传动的不同要求。www.dwinauto.com
       按两齿轮轴线的相对位置,分为  
      1,用于平行轴同的圆柱齿轮传动,其中有直齿、斜齿、人字齿圆柱齿轮传动,,b, c所示,又分为内脑合、外啮合图柱齿轮传动和齿轮齿条传动,。www.dwinauto.com
       2,用于相交轴同的圆锥齿轮传动,其中有直齿、斜齿和曲齿圆锥齿轮传动,如图6-15,g、a所示。        3,用于交错轴间的螺,齿轮传动和双曲面齿轮传动,,所示。www.dwinauto.com
       按齿廓曲线不同,有渐开线、摆线和图弧齿轮传动。渐开线齿轮应用最广,圆弧齿轮传动用于重型机械传动中。齿轮传动装置的类型有开式、半开式和闭式。团式传动的齿轮、轴及轴承等均安装在封闭的箱体内,安装精度离、能保证良好的润滑条件,应用最广。开式传动的齿轮完全外露,不能防尘,只能周期润滑,仅用于诋速和对传动要求不高的场合。半开式齿轮传动,大多是齿轮浸入油池内,外装护罩,但不完全封闭,防尘性较差。www.dwinauto.com
       国家标准规定了齿轮的标准模数,在圆柱和财锥齿轮传动精度标准中,规定,度分为12个等级, 1级最高、12级最低。1级到3级是有待工艺发展的精度等级,衍杰规定公差值。常用的为6~8级。www.dwinauto.com
      6-2 齿轮传动的失效形式和设计准则   www.dwinauto.com
       一、齿轮传动的主要失效形式   www.dwinauto.com
       分析齿轮传动失效形式的目的在于i,失注原因,以便确定设计准则,使所设计的齿轮传动在预定的使用期限内能正常工作。www.dwinauto.com
       齿轮传动的失效主要在轮齿部分,齿轮的其它部分如轮缘、轮幅和轮敷,只要采取合理的结构尺寸,一般很少破坏。www.dwinauto.com
       轮齿的失效形式可分为轮齿的折断、齿面点蚀、磨损、胶合和塑性变形等。www.dwinauto.com
      1,轮齿折断
       折断一般发生在齿根部位,引起轮齿折断的原因有两种,一种是受短期过载或过大冲击载荷时,由于齿根静强度不足而引起的断齿,另一种是轮齿在多次重复载禮作用下,受拉侧的齿根弯曲应力过大,且齿根过渡圈角处有应力集中,从而产生衰劳蒙纹,随着应力循环次数的不断增加,裂纹逐渐扩展,直至根部剩余截面强度不足而导致轮齿的突然折断。在断口处可见到由疲劳源开始的发亮贝纹状条纹逐渐扩展的迹线。www.dwinauto.com
       直齿轮轮齿的折断,一般是全齿折断,如图6-3a,斜齿轮和人字齿齿轮,由于接触线m斜, 一般是局部齿折断,,若直齿齿轮在制造精度低或安装精度较低时,载荷可能集中在齿的一端,也会产生局部断齿。www.dwinauto.com
      适当增大齿根圆角半径以减小应力集中、合理提高齿轮的制造精度和安装精度、正确选择材料和热处理方式以及对齿根部位进行喷丸、银压等强化处理,均可提高轮齿的抗折断能力。www.dwinauto.com
       2,齿面疲劳点蚀www.dwinauto.com
       点蚀是润滑良好的闭式传动中常见的失效形式。齿面在变化的接触应力多次重复作用下,产生疫劳裂纹并逐渐扩大,进而相联,使齿面金属小块剥落,在齿面上形成一个个不规则的小坑,称为点蚀。      www.dwinauto.com 
        点蚀往往首先出现在节线附近齿根面上,然后逐渐扩展。因为在节线附近齿面接触应力最大,对于直齿圆柱齿轮,节线附近是单齿对啮合区,对于斜齿圆柱齿轮传动,虽然接触线是从齿顶到齿根的倾斜线,但由实验得知,齿面润滑油膜在节线附近有一个压门峰,说明这里承受的接触应力最大。而且已形成的疲劳裂纹沿摩擦方向倾斜,在啪合滚动中齿根是被追越面,裂缝先被封闭,见图6-5b)已进入裂缝中的調滑油,在齿面受压变形时形成高压,促使裂纹扩展。齿顶面上裂纹倾斜方向与啪合行进方向一致 ,咽合滚动时,裂缝中的润滑油被挤出,裂纹扩展速度大为降低。www.dwinauto.com
      软齿面(HB<350)的新齿轮,由于齿面不平,在个别凸起处接触应力很大,短期工作后,也会出现点蚀,但随着齿面磨损和辗压,凸起处逐渐变平,承压面积增加,接触应力下降,点蚀不再发展或反而消失,这种点蚀称为“局限性点蚀”。而长时间工作的齿面,由于齿面疲劳,可再度出现点蚀,这时点蚀面积将随工作时间的延长而扩大,称为“扩展性点蚀” (,硬齿面齿轮,由于材料的脆性,不会出现局限性点蚀,且出现点,,即为扩展性的。www.dwinauto.com 
       严重点蚀后,齿廓形状破坏,齿轮在喷合过程中会产生剧烈的振动,噪音增大,以至于齿轮不能正常工作而使传动失效。 www.dwinauto.com
       开式齿轮传动,磨损很快,不待齿面产生疲劳裂纹就被磨损,所以通常见不到点现象。 www.dwinauto.com
       提高齿面硬度、降低齿面粗糙度、合理选用润滑油粘度等,都能提高齿面的抗点蚀能力。www.dwinauto.com
      3,齿面磨损 
       齿面磨损通常有两种情况:一种是由于灰尘、硬颗粒等进入咄合齿面间而引起的磨粒磨损,另一种是因齿面摩擦而引起的研磨性磨损。www.dwinauto.com 
       在开式齿轮传动中,由于齿轮裸露在外,无法防尘、润滑不良,故磨损是主要的朱效形式。在闭式传动中,磨损破坏较少出现。www.dwinauto.com
      齿面磨损后,齿廓失去正确形状,引起振动,严重磨损后会使轮齿变薄而导致折断,为防止磨粒磨损,应尽可能采用闭式传动。对于开式传动,可采取适当的防护措施。 www.dwinauto.com
       4,齿面胶合
       齿面胶合主要发生在高速重载齿轮传动中(如航空齿轮),有时也在词滑不良的低速重载传动中出现。对于高速重载齿轮传动,虽然在齿面闻可能形成完全油膜,但由于齿面间压力大、滑动速度高,因而摩擦发热多,使脑合点处瞬时温度过高,导致润滑失效.从而使相随合两齿面间金属尖峰直接接触并焊合在一起,而后又在相对滑动中被撕开,于是在齿面上沿滑动速度方向形成条状伤痕,即称为胶合,见图6-7,齿面上滑动速度较大的齿頂和齿根容易发生胶合。这种胶合破坏有很大的危险性,因为短时间的超载即可导致发生胶合,且迅速发展,引起剧烈振动和噪音,进而造成严重的齿而破坏。www.dwinauto.com
       有些低速重载齿轮传动,由于齿面间润滑油膜难以形成,或局部偏载使油膜破坏,也会发生胶合。此时齿面间并无明显的瞬时高温,故称为冷胶合。www.dwinauto.com
      在润滑油中加入极压添加剂,或采用齿廓修形,以减小鸭入冲击,或采·用较小的模数以减小齿顶、齿根啮合处的滑动速度,或采用适当增大咽合角的变位传动,以均衡节点两侧齿面上因摩擦而产生的瞬时温升,这些措施均可提高齿面抗胶合能力。对于冷胶合,还应改薄其偏载情况、降低齿面粗糙度、或采用粘度大的润滑油。www.dwinauto.com
       5,轮齿塑性变形
        轮齿塑性变形常发生在齿面材科较软的传动中。它有两种情况,一是因突然过载而引起轮齿重斜,称为“齿体塑性变形”,;另一种是因过载使齿面油膜破坏,摩擦力剧增,造成去面金属沿摩擦力方向流动,在从动轮的齿面节线处产生凸起,在主动轮齿面节线处产生凹沟,-这种现象称为“齿面塑性流动”,见图6-10k   www.dwinauto.com
       轮齿塑性变形破坏了轮齿的正确啮合位置和齿序形状,使之不能正确咽合。塑性变形常发生在低速重载与频繁起动的场合。www.dwinauto.com 
       适当提高齿面硬度和润滑油粘度可以防止或减轻轮齿的塑性变形。对于有频繁起动或短期过载的传动,应进行短期过载静强度校核计算。www.dwinauto.com