齒輪性能檢測及失效分析

齒輪性能檢測及失效分析第二組任務(wù)目標(biāo)理解汽車齒輪傳動(dòng)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(dòng)的潤滑和效率了解直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度校核掌握汽車齒輪材料應(yīng)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2023/6/20齒輪概述2023/6/20一、齒輪傳動(dòng)的組成及工作原理：1.組成：主動(dòng)輪、從動(dòng)輪2.工作原理：齒輪傳動(dòng)是嚙合傳動(dòng)，靠主動(dòng)輪齒和從動(dòng)輪齒的相互嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。二、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：1.效率高；2.結(jié)構(gòu)緊湊；3.工作可靠、壽命長；傳動(dòng)比穩(wěn)定；應(yīng)用范圍廣。6.制造、安裝精度要求高，因此成本高；不宜傳動(dòng)距離過大的場合。齒輪傳動(dòng)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。2023/6/20Fn2.齒面點(diǎn)蝕：輪齒接觸表面在變化的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)剝蝕損傷現(xiàn)象，開始是針尖大小麻點(diǎn)，逐漸擴(kuò)展連成片狀。點(diǎn)蝕一般首先出現(xiàn)在齒根靠近節(jié)線處，再向其它部位擴(kuò)展。形成原因：

輪齒在節(jié)圓附近一對齒受力，載荷大；滑動(dòng)速度低形成油膜條件差；接觸疲勞產(chǎn)生麻點(diǎn)。2023/6/20采取措施：提高材料的硬度；加強(qiáng)潤滑，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(dòng)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(huì)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(dòng)系數(shù)）；2）抗膠合能力強(qiáng)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(jì)算。2023/6/204.齒面磨損：原因：相對滑動(dòng)；潤滑不良；存在雜質(zhì)。措施：1）加強(qiáng)潤滑；2）開式改閉式傳動(dòng)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2023/6/20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。一般多采用鍛造毛坯或軋制鋼材，齒輪尺寸較大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜且生產(chǎn)批量大時(shí)，可采用鑄鋼或鑄鐵。2023/6/202023/6/20金屬鋼鑄鐵鍛鋼鑄鋼調(diào)質(zhì)鋼

45、40Cr、30CrMnSi、35SiMn等滲碳鋼

20Cr、20CrMnTi等氮化鋼

35CrAlA、38CrMoAlA等ZG310-570等HT250、HT200、QT500-5等非金屬：夾布塑膠、尼龍

常用于小功率、精度不高、噪聲低的場合

2023/6/201.表面淬火

用于中碳鋼和中碳合金鋼。表面淬火硬度可達(dá)5256HRC，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。2.滲碳淬火

滲碳鋼用于低碳鋼和低碳合金鋼，表面淬火硬度可達(dá)52-56HRC，齒面的硬度高，耐磨性好，而齒芯的韌性較高，用于沖擊嚴(yán)重、要求結(jié)構(gòu)緊湊的重要齒輪傳動(dòng)。通常滲碳淬火后要磨齒。3.調(diào)質(zhì)

用于中碳鋼和中碳合金鋼。調(diào)質(zhì)后齒面硬度一般為220260HBS。適用于無結(jié)構(gòu)尺寸要求。2023/6/204.正火（?；┱鹩糜谙齼?nèi)應(yīng)力，亦適用于機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪。5.滲氮

滲氮后齒面硬度可達(dá)60-62HRC，因氮化溫度低，輪齒的變形小，適用于難于磨齒（如內(nèi)齒輪），又要求齒面硬度大的場合。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算2023/6/20一.輪齒的受力分析：1）作用在齒面上的分布載荷以作用在齒寬中點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)處的集中力代替；2）忽略摩擦力。受力大?。篎n分解為Ft、Fr其中：T1—小齒輪的扭矩，N?mm;力的方向：圓周力：徑向力：Fr1和Fr2指向各自的輪心主動(dòng)輪上Ft1與v1反向；從動(dòng)輪上Ft2與v2同向kWr/min標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算2023/6/20一·輪齒上的受力分析：FnFt(圓周向力)Fr(徑向力)Fa(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(dòng)帶來影響：影響傳動(dòng)的準(zhǔn)確性:

如齒圈徑向跳動(dòng)公差Fr、公法線長度變動(dòng)公差Fw等。（運(yùn)動(dòng)精度）影響傳動(dòng)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）2023/6/202023/6/20齒輪傳動(dòng)精度等級的：齒輪傳動(dòng)的潤滑一.齒輪傳動(dòng)的潤滑方式：1.開式和半開式齒輪傳動(dòng)：人工定期加潤滑劑。潤滑劑：潤滑油或潤滑脂。

2.閉式齒輪傳