第三十四讲
下一讲
学时:2学时
课题:12.5
渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计12.5.1 失效形式12.5.2
齿轮材料选择
目的任务:了解齿轮常见的失效形式及发生原因以及齿轮的常用材料及热处理,掌握设计准则
重点:设计准则
难点:点蚀及发生原因
教学方法:多媒体
展示失效实物图片
12.5
渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计
12.5.1 失效形式
12.5.2 齿轮材料选择
1.齿轮材料的基本要求:
由轮齿的失效分析可知,对齿轮材料的基本要求为:(1)齿面应有足够的硬度,以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等;(2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性,以抵抗齿根折断和冲击载荷:(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能.使之便于加工且便于提高其力学性能。最常用的齿轮材料是钢.此外还有铸铁及一些非金属材料等。
2.齿轮常用材料及其热处理:
1.锻钢
锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等优点,大多数齿轮都用锻钢制造。
软齿面齿轮和硬齿面齿轮常用的材料。
(1)软齿面齿轮
软齿面齿轮的齿面硬度<350HBS,常用中碳钢和中碳合金钢,如45钢.40Cr,35SiMn等材料,进行调质或正火处理。这种齿轮适用于强度。精度要求不离的场合,轮坯经过热处理后进行插齿或滚齿加工,生产便利、成本较低。
在确定大.小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30一50HBS,这是因为小齿轮受载荷次敷比大齿轮多,且小齿轮齿根较薄.为使两齿轮的轮齿接近等强度,小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。
(2)硬齿面齿轮
硬齿面齿轮的齿面硬度大于350HBS,常用的材料为中碳钢或中碳合金钢经表面淬火处理。
2.铸钢
当齿轮的尺寸较大(大于400一600mm)而不便于锻造时.可用铸造方法制成铸钢齿坯,再进行正火处理以细化晶粒。
3.铸铁
低速、轻载场合的齿轮可以制成铸铁齿坯。当尺寸大于500mmm时可制咸大齿圈,或制成轮辐式齿轮。
3. 设计准则
对于闭式齿轮传动:
1)软齿面(≤350HBS)齿轮主要失效形式是齿面点蚀,故可按齿面接触疲劳强度进行设计计算,按齿根弯曲疲劳强度校核。
2)硬齿面(>350HBS)或铸铁齿轮,由于抗点蚀能力较高,轮齿折断的可能性较大,故可按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算,按齿面接触疲劳强度校核。
对于开式齿轮传动中的齿轮,齿面磨损为其主要失效形式,故通常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计算,确定齿轮的模数,考虑磨损因素,再将模数增大10%——20%,而无需校核接触强度。
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