齒輪精度等級的選擇-

1、輪齒的失效形式作者:佚名文章來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載點(diǎn)擊數(shù): 129 更新時(shí)間:2006-7-18正常情況下,齒輪的失效都集中在輪齒部位。其主要失效形式有: 輪齒折斷 整體折斷,一般發(fā)生在齒根,這是因?yàn)檩嘄X相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁,受力后其齒根部位彎曲應(yīng)力最大,并受應(yīng)力集中影響。局部折斷,主要由載荷集中造成,通常發(fā)生于輪齒的一端(圖18-1a。在齒輪制造安裝不良或軸的變形過大時(shí),載荷集中于輪齒的一端,容易引起輪齒的局部折斷。圖18-1 輪齒的失效形式a局部折斷b齒面點(diǎn)蝕c齒面膠合d磨粒磨損e塑性變形齒輪經(jīng)長期使用,在載荷多次重復(fù)作用下引起的輪齒折斷,稱疲勞折斷;由于短時(shí)超過額定載荷(包括一次作用的尖峰載荷而引起

2、的輪齒折斷,稱過載折斷。二者損傷機(jī)理不同,斷口形態(tài)各異,設(shè)計(jì)計(jì)算方法也不盡相同。一般地說,為防止輪齒折斷,齒輪必須具有足夠大的模數(shù)。其次,增大齒根過渡圓角半徑、降低表面粗糙度值、進(jìn)行齒面強(qiáng)化處理、減輕輪齒加工過程中的損傷,均有利于提高輪齒抗疲勞折斷的能力。而盡可能消除載荷分布不均現(xiàn)象,則有利于避免輪齒的局部折斷。為避免輪齒折斷,通常應(yīng)對齒輪輪齒進(jìn)行抗彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算。必要時(shí),還應(yīng)進(jìn)行抗彎曲靜強(qiáng)度驗(yàn)算。 齒面點(diǎn)蝕輪齒工作時(shí),其工作齒面上的接觸應(yīng)力是隨時(shí)間而變化的脈動循環(huán)應(yīng)力。齒面長時(shí)間在這種循環(huán)接觸應(yīng)力作用下,可能會出現(xiàn)微小的金屬剝落而形成一些淺坑(麻點(diǎn),這種現(xiàn)象稱為齒面點(diǎn)蝕(圖18-1b。齒

3、面點(diǎn)蝕通常發(fā)生在潤滑良好的閉式齒輪傳動中。實(shí)踐證明,點(diǎn)蝕的部位多發(fā)生在輪齒節(jié)線附近靠齒根的一側(cè)。這主要是由于該處通常只有一對輪齒嚙合,接觸應(yīng)力較高的緣故。提高齒面硬度,降低齒面粗糙度值,采用粘度較高的潤滑油以及進(jìn)行合理的變位等,都能提高齒面抗疲勞點(diǎn)蝕的能力。其中最有效的方法就是提高其齒面硬度。為了避免出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕,對于閉式齒輪傳動,通常需要進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算。齒面膠合齒面膠合是相嚙合輪齒的表面,在一定壓力下直接接觸發(fā)生粘著,并隨著齒輪的相對運(yùn)動,發(fā)生齒面金屬撕脫或轉(zhuǎn)移的一種粘著磨損現(xiàn)象(圖18-1c。一般說,膠合總是在重載條件下發(fā)生。按其形成的條件,又可分為熱膠合和冷膠合。熱膠合發(fā)生于高

4、速、重載的齒輪傳動中。由于重載和較大的相對滑動速度,在輪齒間引起局部瞬時(shí)高溫,導(dǎo)致油膜破裂,從而使兩接觸齒面金屬間產(chǎn)生局部“焊合”而形成膠合。冷膠合則發(fā)生于低速、重載的齒輪傳動中。它是由于齒面接觸壓力過大,直接導(dǎo)致油膜壓潰而產(chǎn)生的膠合。采用極壓型潤滑油、提高齒面硬度、降低齒面粗糙度值、合理選擇齒輪參數(shù)并進(jìn)行變位等,均有利于提高齒輪的抗膠合能力。為了防止膠合,對于高速、重載的齒輪傳動,可進(jìn)行抗膠合承載能力的計(jì)算。 齒面磨粒磨損當(dāng)鐵屑、粉塵等微粒進(jìn)入齒輪的嚙合部位時(shí),將引起齒面的磨粒磨損(圖18-1d。閉式齒輪傳動,只要經(jīng)常注意潤滑油的更換和清潔,一般不會發(fā)生磨粒磨損。開式齒輪傳動,由于齒輪外露,

5、其主要失效形式為磨粒磨損。磨粒磨損不僅導(dǎo)致輪齒失去正確的齒形,還會由于齒厚不斷減薄而最終引起斷齒。與閉式齒輪傳動不同,一般認(rèn)為,開式齒輪傳動不會出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這是因?yàn)槟p速度比較快,齒面還來不及達(dá)到點(diǎn)蝕的程度,其表層材料就已經(jīng)被磨掉的緣故。 齒面塑性變形重載時(shí),在摩擦力的作用下,齒輪可能產(chǎn)生齒面塑性變形(也稱齒面塑性流動,從而使輪齒原有的正確齒形遭受破壞。如圖18-1e所示,在主、從動齒輪上由于齒面摩擦力方向不同,其齒面變形的表現(xiàn)形式也不同。對于主動齒輪,在節(jié)線附近形成凹槽;對于從動齒輪,在節(jié)線附近形成凸脊。齒輪精度等級的選擇作者:佚名文章來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載點(diǎn)擊數(shù): 758 更新時(shí)間:2006

6、-7-18在漸開線圓柱齒輪和錐齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 10095.12001和GB/T 10095.22001中,分別對圓柱齒輪和錐齒輪規(guī)定有12個(gè)精度等級,按精度的高低依次為:1、2、12。并根據(jù)對運(yùn)動準(zhǔn)確性、傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求不同,將每個(gè)精度等級的各項(xiàng)公差依次分成三個(gè)組,即第公差組、第公差組和第公差組。此外,還規(guī)定了齒坯公差、齒輪副側(cè)隙和圖樣標(biāo)注等各項(xiàng)內(nèi)容。齒輪精度等級應(yīng)根據(jù)傳動的用途、使用條件、傳動功率和圓周速度等確定。表18-2給出了各種精度等級齒輪的使用和加工方法等,供選擇精度等級時(shí)參考。常用59級精度齒輪允許的最大圓周速度見表18-3。表18-2 齒輪精度等級、使用和

7、加工情況精度等級使用和加工情況2 、3(特高精度檢驗(yàn)用的齒輪,高速齒輪及在重載下要求特別安全可靠的齒輪。需用特殊的工藝方法制造4 、5(高精度用于高精度傳動鏈及某些危險(xiǎn)場合下工作的齒輪,如汽輪機(jī)齒輪,航空齒輪等。需要磨齒加工6 、7(較高精度用于中等速度的齒輪和要求安全可靠工作的車輛齒輪。一般需要采用磨齒或剃齒工藝,也可用高精度的滾齒加工8 、9(中等精度用于一般設(shè)備中速度不高的齒輪。通常用滾齒或插齒加工10 12(低精度低速傳動用不重要的齒輪。其中12級齒輪可不經(jīng)切削加工而由鑄造成形方法得到表18-3 動力傳動齒輪的最大圓周速度(單位:ms第公差組精度等級圓柱齒輪傳動錐齒輪傳動直齒斜齒直齒曲

8、線齒5級及其以上6級7級8級9級15<15<10<6<230<30<15<10<412<12<8<4<1.520<20<10<7<3注:錐齒輪傳動的圓周速度按平均直徑計(jì)算。閉式傳動閉式傳動的主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕和輪齒的彎曲疲勞折斷。當(dāng)采用軟齒面(齒面硬度350HBS時(shí),其齒面接觸疲勞強(qiáng)度相對較低。因此,一般應(yīng)首先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件,計(jì)算齒輪的分度圓直徑及其主要幾何參數(shù)(如中心距、齒寬等,然后再對其輪齒的抗彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。當(dāng)采用硬齒面(齒面硬度>350HBS時(shí),則一般應(yīng)首先按齒輪的抗

9、彎曲疲勞強(qiáng)度條件,確定齒輪的模數(shù)及其主要幾何參數(shù),然后再校核其齒面接觸疲勞強(qiáng)度。開式傳動開式傳動的主要失效形式為齒面磨粒磨損和輪齒的彎曲疲勞折斷。由于目前齒面磨粒磨損尚無完善的計(jì)算方法,因此通常只對其進(jìn)行抗彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,并采用適當(dāng)加大模數(shù)的方法來考慮磨粒磨損的影響。本手冊中的圓柱齒輪精度摘自(GB1009588,現(xiàn)將有關(guān)規(guī)定和定義簡要說明如下: (1 精度等級齒輪及齒輪副規(guī)定了12個(gè)精度等級,第1級的精度最高,第12級的精度最低。齒輪副中兩個(gè)齒輪的精度等級一般取成相同,也允許取成不相同。齒輪的各項(xiàng)公差和極限偏差分成三個(gè)組齒輪各項(xiàng)公差和極限偏差的分組 根據(jù)使用的要求不同,允許各公差組選用不同

10、的精度等級,但在同一公差組內(nèi),各項(xiàng)公差與極限偏差應(yīng)保持相同的精度等級。齒輪傳動精度等級的選用按機(jī)器類型選擇按速度、加工、工作條件選擇2006-7-241 輪緣的設(shè)計(jì)輪類零件靠輪緣的工作部分與其它傳動件的接觸傳遞運(yùn)動和動力,為保證其工作部分具有良好的工作性能,輪緣在整體上應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度。對于有腹板(輪輻的輪類零件,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要是確定輪緣的厚度。2 腹板(輪輻的設(shè)計(jì)中等直徑的輪類零件常采用鍛造毛坯,做成腹板式結(jié)構(gòu)(圖26-1a。腹板的型式有多種,隨零件的類型、尺寸和毛坯的制造工藝等因素而不同。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮節(jié)省材料、減輕重量、簡化制造工藝。在高速條件下工作的零件,還應(yīng)注意腹板結(jié)構(gòu)對振動和噪聲

11、的影響。一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要是確定腹板的厚度。輪緣和腹板多為整體式結(jié)構(gòu)。但有時(shí)為節(jié)約貴重金屬,也可將輪緣和腹板用不同材料分別制造加工,然后將二者連接裝配成一體。這種結(jié)構(gòu)稱為組合式結(jié)構(gòu),常見于尺寸較大的蝸輪、齒輪等零件。具體連接方法見表26-1中組合式蝸輪。直徑較大的輪類零件,受鍛造設(shè)備的限制常選用鑄造毛坯,并做成輪輻式結(jié)構(gòu)(圖26-1b。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理確定輪輻的個(gè)數(shù)及其橫截面形狀和尺寸,重要場合應(yīng)通過強(qiáng)度計(jì)算確定,具體方法可參考有關(guān)設(shè)計(jì)資料。小直徑輪類零件常不設(shè)腹板或輪輻,而采用輪緣與輪轂直接相連的實(shí)心式結(jié)構(gòu)(圖26-1c。3 輪轂的設(shè)計(jì)輪類零件通過輪轂與軸的連接傳遞運(yùn)動和載荷,輪轂的形狀、尺

12、寸和位置將直接影響其承載能力和零件整體與軸的定位精度。(1輪轂在軸向應(yīng)有適當(dāng)?shù)膶挾?2輪轂在徑向應(yīng)有一定的厚度(3輪轂、輪緣和腹板應(yīng)有合理的相對位置(4注意輪轂端面設(shè)計(jì)以上四點(diǎn)都有一些具體注意事項(xiàng)。注意事項(xiàng)適當(dāng)?shù)膶挾容嗇炘谳S向應(yīng)有適當(dāng)?shù)膶挾?。輪轂通過轂孔表面與軸的配合實(shí)現(xiàn)零件的徑向定位,為保證足夠的定位精度和承載能力,輪轂的寬度不能過小。圓柱齒輪輪轂的寬度不應(yīng)小于齒寬。對于錐齒輪、蝸輪等軸向力較大的零件,輪轂寬度宜取大些。輪轂寬度一般根據(jù)軸的直徑確定。一定的厚度輪轂在徑向應(yīng)有一定的厚度。輪轂與軸常用鍵和過盈連接,為保證連接強(qiáng)度和載荷傳遞能力,輪轂需要足夠的厚度。通?？筛鶕?jù)軸的直徑確定輪轂的厚度

13、。實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪采用鍵連接時(shí),轂孔上的鍵槽對輪轂的強(qiáng)度有所削弱,故輪轂的剩余厚度e應(yīng)滿足一定要求(見表26-1中實(shí)心式齒輪。e值不滿足要求時(shí),應(yīng)將齒輪與軸做成一體。但一體式結(jié)構(gòu)的齒輪加工不便,而且齒輪一旦失效,將與軸同時(shí)報(bào)廢。因此e值滿足要求時(shí),齒輪與軸應(yīng)設(shè)計(jì)成分體式結(jié)構(gòu)。合理的相對位置輪轂、輪緣和腹板應(yīng)有合理的相對位置。通常輪轂與輪緣和腹板對稱布置,但有時(shí)輪轂也可偏置。如圖26-2a所示的鏈輪,當(dāng)傳遞載荷較小時(shí),與軸采用緊定螺釘聯(lián)接,故輪轂設(shè)計(jì)成偏置的結(jié)構(gòu);當(dāng)齒輪產(chǎn)生齒向載荷分布不均時(shí),若將腹板向受力較小的一側(cè)偏置(圖26-2b,使受力較大一側(cè)輪齒的剛度下降,則有利于改善輪齒的受力情況;對于

14、軸向力方向固定的零件,通常將輪轂向軸向力指向一側(cè)偏置,如表26-中實(shí)心式和腹板式錐齒輪。圖26-3中,帶輪輪轂采用了不同的偏置方向。a圖結(jié)構(gòu)帶輪的壓軸力距支點(diǎn)較近,軸受力較好;b圖結(jié)構(gòu)輪轂左側(cè)剛度較小,可緩解軸轂過盈配合產(chǎn)生的應(yīng)力集中,軸的疲勞強(qiáng)度較好。端面設(shè)計(jì)注意輪轂端面的設(shè)計(jì)。輪類零件在軸上的裝配位置常靠軸肩限定(如圖26-3中的帶輪,為保證輪轂端面與軸肩端面接觸良好,輪轂端面除相對轂孔中心線應(yīng)有一定的垂直度要求外,還應(yīng)具有較小的粗糙度值。齒輪、蝸輪等重要零件,在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中對此都有具體的規(guī)定。 圖26-2 輪轂與腹板的偏置結(jié)構(gòu)a 輪轂偏置的鏈輪 b 腹板偏置的齒輪圖26-3 帶輪輪轂偏置

15、結(jié)構(gòu)的應(yīng)用a 改善軸的受力 b 改善應(yīng)力按工作條件和齒面硬度的齒輪分類作者:佚名文章來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載點(diǎn)擊數(shù): 190 更新時(shí)間:2006-7-18在齒輪傳動設(shè)計(jì)中,承載能力計(jì)算總是針對輪齒的某種失效形式進(jìn)行的,而輪齒的失效形式又與其工作條件和齒面硬度等因素密切相關(guān)。不難想象:如果齒輪是在一個(gè)密閉的潤滑良好的空間內(nèi)工作,不與機(jī)器所處的外部環(huán)境相接觸,那么空氣中的粉塵就不能侵入齒輪的嚙合齒面間,輪齒一般也不會發(fā)生齒面的磨粒磨損。相反,如果齒輪暴露在大氣環(huán)境中,任由機(jī)器所處環(huán)境空氣中的粉塵直接侵入齒輪的嚙合齒面間,則齒面磨損的發(fā)生也就在所難免了。以上例子說明了輪齒的失效形式是與齒輪的工作條件有關(guān)的。相

16、對于機(jī)器所處的環(huán)境來說,通常人們將在封閉空間內(nèi)工作的(與環(huán)境隔離開來的齒輪傳動稱為閉式齒輪傳動,否則即稱為開式齒輪傳動。不難理解,齒面的承載能力應(yīng)與齒面硬度有關(guān),硬度越高,則其承載能力也越高。根據(jù)齒面硬度的大小,通常人們將齒輪傳動分為兩類,即硬齒面齒輪傳動和軟齒面齒輪傳動。一對嚙合齒輪的齒面硬度均大于350HBS者,稱為硬齒面齒輪傳動,否則即稱為軟齒面齒輪傳動。因此,齒輪傳動按工作條件和齒面硬度可作以下分類: 輪齒的失效形式作者:佚名文章來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載點(diǎn)擊數(shù): 130 更新時(shí)間:2006-7-18正常情況下,齒輪的失效都集中在輪齒部位。其主要失效形式有: 輪齒折斷 整體折斷,一般發(fā)生在齒根,這

17、是因?yàn)檩嘄X相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁,受力后其齒根部位彎曲應(yīng)力最大,并受應(yīng)力集中影響。局部折斷,主要由載荷集中造成,通常發(fā)生于輪齒的一端(圖18-1a。在齒輪制造安裝不良或軸的變形過大時(shí),載荷集中于輪齒的一端,容易引起輪齒的局部折斷。圖18-1 輪齒的失效形式a局部折斷b齒面點(diǎn)蝕c齒面膠合d磨粒磨損e塑性變形齒輪經(jīng)長期使用,在載荷多次重復(fù)作用下引起的輪齒折斷,稱疲勞折斷;由于短時(shí)超過額定載荷(包括一次作用的尖峰載荷而引起的輪齒折斷,稱過載折斷。二者損傷機(jī)理不同,斷口形態(tài)各異,設(shè)計(jì)計(jì)算方法也不盡相同。一般地說,為防止輪齒折斷,齒輪必須具有足夠大的模數(shù)。其次,增大齒根過渡圓角半徑、降低表面粗糙度值、進(jìn)行齒面

18、強(qiáng)化處理、減輕輪齒加工過程中的損傷,均有利于提高輪齒抗疲勞折斷的能力。而盡可能消除載荷分布不均現(xiàn)象,則有利于避免輪齒的局部折斷。為避免輪齒折斷,通常應(yīng)對齒輪輪齒進(jìn)行抗彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算。必要時(shí),還應(yīng)進(jìn)行抗彎曲靜強(qiáng)度驗(yàn)算。 齒面點(diǎn)蝕輪齒工作時(shí),其工作齒面上的接觸應(yīng)力是隨時(shí)間而變化的脈動循環(huán)應(yīng)力。齒面長時(shí)間在這種循環(huán)接觸應(yīng)力作用下,可能會出現(xiàn)微小的金屬剝落而形成一些淺坑(麻點(diǎn),這種現(xiàn)象稱為齒面點(diǎn)蝕(圖18-1b。齒面點(diǎn)蝕通常發(fā)生在潤滑良好的閉式齒輪傳動中。實(shí)踐證明,點(diǎn)蝕的部位多發(fā)生在輪齒節(jié)線附近靠齒根的一側(cè)。這主要是由于該處通常只有一對輪齒嚙合,接觸應(yīng)力較高的緣故。提高齒面硬度,降低齒面粗糙度值,采用粘度較高的潤滑油以及進(jìn)行合理的變位等,都能提高齒面抗疲勞點(diǎn)蝕的能力。其中最有效的方法就是提高其齒面硬度。為了避免出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕,對于閉式齒輪傳動,通常需要進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算。齒面膠合齒面膠合是相嚙合輪齒的表面,在一定壓力下直接接觸發(fā)生粘著,并隨著齒輪的相對運(yùn)動,發(fā)生齒面金屬撕脫或轉(zhuǎn)移的一種粘