齒輪輪齒的失效形式

1、編輯課件3-8 齒輪輪齒的失效形式齒輪輪齒的失效形式編輯課件編輯課件失效的定義：失效的定義： 齒輪在傳動(dòng)過程中，發(fā)生輪齒折斷、齒面磨損等現(xiàn)象，從而失去其正常工作的能力，這種現(xiàn)象稱為齒輪輪齒的失效形式。編輯課件齒輪輪齒失效的原因：齒輪輪齒失效的原因： 由于齒輪的工作條件和應(yīng)用范圍各不相同，影響失效的原因很多。 1、就其工作條件來說，有閉式、開式之分； 2、就其使用情況來說，有低速、高速及輕載和重載之分。 3、齒輪的材料性能、熱處理工藝的不同，以及齒輪結(jié)構(gòu)的尺寸大小和加工精度等級的差別，均會(huì)使齒輪傳動(dòng)出現(xiàn)多種不同的失效形式。編輯課件常見的輪齒失效形式有五種：常見的輪齒失效形式有五種： 一、齒面點(diǎn)蝕

2、一、齒面點(diǎn)蝕 輪齒工作時(shí)，當(dāng)齒面接觸應(yīng)力超過材料的接觸疲勞極限時(shí)，在載荷的多次重復(fù)作用下，齒面的表層會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋。如果裂縫內(nèi)滲入了潤滑油，在另一齒輪的擠壓下，封閉在裂縫內(nèi)的油壓會(huì)急劇升高，加速裂紋的擴(kuò)展，最終導(dǎo)致表面上小金屬的剝落，形成小坑。這種現(xiàn)象稱為疲勞點(diǎn)蝕（簡稱點(diǎn)蝕）。編輯課件 實(shí)踐表明，點(diǎn)蝕多發(fā)生在靠近節(jié)線的齒根表面處，如圖1所示： 圖1 齒面點(diǎn)蝕編輯課件出現(xiàn)點(diǎn)蝕的場合： 齒面點(diǎn)蝕是在潤滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中輪齒失效的主要形式之一。在開式齒輪傳動(dòng)中，由于齒輪磨損較快，點(diǎn)蝕還來不及出現(xiàn)或擴(kuò)展，即被磨掉，所以一般看不到點(diǎn)蝕現(xiàn)象。編輯課件出現(xiàn)點(diǎn)蝕的后果： 點(diǎn)蝕使輪齒工作表面損壞，造成

3、傳動(dòng)不平穩(wěn)和產(chǎn)生噪音，輪齒嚙合情況會(huì)逐漸惡化而報(bào)廢。防止點(diǎn)蝕發(fā)生的方法： 齒面抗點(diǎn)蝕的能力主要與齒面硬度有關(guān)，提高齒面硬度、減小齒面的表面粗糙度值和增大潤滑油的黏度有利于防止點(diǎn)蝕。編輯課件二、齒面磨損二、齒面磨損 齒輪在傳動(dòng)過程中，輪齒不僅受到載荷的作用，而且接觸的兩齒面間有相對滑動(dòng)，使齒面發(fā)生磨損，如圖2。 圖2 齒面磨損編輯課件 齒面磨損的速度符合預(yù)定的設(shè)計(jì)期限，則視為正常磨損。正常磨損的表面很光亮，沒有明顯的痕跡，在規(guī)定的磨損量內(nèi)，并不影響齒輪的正常工作。但齒面磨損嚴(yán)重時(shí)，漸開線齒廓被損壞，使齒側(cè)間隙增大而引起傳動(dòng)不平穩(wěn)，產(chǎn)生沖擊和噪聲，甚至?xí)螨X厚過度磨薄發(fā)生輪齒折斷。編輯課件產(chǎn)生齒面

4、磨損的主要原因：產(chǎn)生齒面磨損的主要原因：1、齒輪在傳動(dòng)過程中，工作齒面間有相對滑動(dòng)。2、齒面不干凈，有金屬微粒、塵埃、污物等進(jìn)入輪齒嚙合區(qū)域，引起磨料性磨損。3、潤滑不好。 齒面磨損是潤滑條件不好、易受灰塵及有害物質(zhì)侵襲的開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式之一。編輯課件減少齒面磨損的措施減少齒面磨損的措施：1、盡可能采用潤滑條件良好的閉式傳動(dòng)。2、同時(shí)提高齒面硬度3、減小齒輪表面粗糙度值編輯課件三、齒面膠合三、齒面膠合定義：定義：在重載傳動(dòng)中，齒輪副兩齒輪工作齒面發(fā)生金屬表面直接接觸而形成“焊接”的現(xiàn)象，稱為齒面膠合。齒面膠合。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：（1）高速重載的閉式齒輪傳動(dòng)中，由于散熱不好，導(dǎo)致潤滑

5、油油溫升高，黏度降低，易于從兩齒面接觸處被擠出來，使工作齒面間的潤滑油膜破壞。（2）低速重載的齒輪傳動(dòng)中，由于工作齒面之間壓力很大，潤滑油膜不易形成。編輯課件 傳動(dòng)中，由于靠近節(jié)線的齒頂表面處相對速度大，因此膠合常發(fā)生在該部位。 圖3 齒面膠合編輯課件防止膠合產(chǎn)生的方法：（1）對于低速傳動(dòng)，可采用黏度大的潤滑油。（2）對于高速傳動(dòng)，則可采用硫化潤滑油，使其較牢固地吸附在齒面上而不易被擠掉。（3）提高齒面的硬度和減小齒輪表面的粗糙度，以及兩齒輪選擇不同材料均可減少膠合的發(fā)生。編輯課件四、輪齒折斷四、輪齒折斷 齒輪輪齒在傳遞動(dòng)力時(shí)，相當(dāng)于一根懸臂梁。在齒根處受到的彎曲應(yīng)力最大，且在齒根的過渡圓角處

6、具有較大的應(yīng)力集中，傳遞載荷時(shí)，輪齒在交變載荷的不斷作用下，在輪齒根部的應(yīng)力集中便會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋。隨著重復(fù)次數(shù)的增加，裂紋逐漸擴(kuò)展，直至輪齒折斷。這種折斷稱為“疲勞折斷疲勞折斷”。如圖4。 此外，用脆性較大的材料（如鑄鐵、淬火鋼等）制成的齒輪，由于材料在受到短時(shí)過載或過大的沖擊載荷時(shí)，常會(huì)引起輪齒的突然折斷。這種折斷稱為“過載折過載折斷斷”。編輯課件 圖4編輯課件防止輪齒折斷的措施：（1）選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)和齒寬，保證齒輪的強(qiáng)度。（2）采用合適的材料和熱處理方法。（3）減小齒根處的應(yīng)力集中，齒根圓角不宜過?。惠嘄X表面粗糙度值要??；使齒根危險(xiǎn)截面處的最大彎曲應(yīng)力值不超過材料的許用應(yīng)力值。編輯課件五、齒面塑性變形五、齒面塑性變形 若齒輪材質(zhì)較軟，輪齒表面硬度不高，當(dāng)工作于低速重載和頻繁啟動(dòng)情況下，在較大的載荷和摩擦力的作用下，可能使齒面表層金屬沿相對滑動(dòng)方向發(fā)生局部的塑性流動(dòng)，出現(xiàn)齒面塑性變形。 主動(dòng)輪1上所受的摩擦力背離節(jié)線指向齒頂和齒根，產(chǎn)生塑性變形時(shí)在齒面沿節(jié)線處形成凹溝；從動(dòng)輪上所受摩擦力則分別由齒頂和齒根指向節(jié)線產(chǎn)生塑性變形時(shí)在齒面沿節(jié)線處形成凸棱。如圖5所示。塑性變形嚴(yán)重時(shí)，在齒頂邊緣處會(huì)出現(xiàn)飛邊（主動(dòng)輪上更容易出現(xiàn)）編輯課件 圖5 齒面的塑性變形破壞了齒廓的形狀，導(dǎo)致齒輪輪齒失效