齿轮传动就装置形式来说,有开式、半开式及闭式之分;就使用情况来说有低速、高速及轻载、重载之别;就齿轮材料的性能及热处理工艺的不同,轮齿有较脆(如经整体淬火、齿面硬度较高的钢齿轮或铸铁齿轮)或较韧(如经调质、常化的优质钢材及合金钢齿轮),齿面有较硬(轮齿工作面的硬度大于350HBS或38HRC,并称为硬齿面齿轮)或较软(轮齿工作面的硬度小于或等于350HBS或38HRC,并称为软齿面齿轮)的差别等。由于上述条件的不同,齿轮传动也就出现了不同的失效形式。一般地说,齿轮传动的失效主要是轮齿的失效,而轮齿的失效形式又是多种多样的,这里只就较为常见的轮齿折断和工作面磨损、点蚀,胶合及塑性变形等略作介绍,其余的轮齿失效形式请参看有关标准。至于齿轮的其它部分(如齿圈、轮辐、轮毂等),除了对齿轮的质量大小需加严格限制外,通常只需按经验设计,所定的尺寸对强度及刚度均较富裕,实践中也极少失效。
轮齿折断
轮齿折断有多种形式,在正常情况下,主要是齿根弯曲疲劳折断,因为在轮齿受载时,齿根处产生的弯曲应力最大,再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中作用,当轮齿重复受载后,齿根处就会产生疲劳裂纹,并逐步扩展,致使轮齿疲劳折断(见图1 图2 图3)。 此外,在轮齿受到突然过载时,也可能出现过载折断或剪断;在轮齿受到严重磨损后齿厚过分减薄时,也会在正常载荷作用下发生折断。 在斜齿圆柱齿轮(简称斜齿轮)传动中,轮齿工作面上的接触线为一斜线(参看),轮齿受载后,如有载荷集中时,就会发生局部折断。
若制造或安装不良或轴的弯曲变形过大,轮齿局部受载过大时,即使是直齿圆柱齿轮(简称直齿轮),也会发生局部折断。 |