【正文】 ...........................................................................................5 3 齒輪的疲勞曲線和壽命系數(shù) .............................................................................................. 7 疲勞曲線和壽命系數(shù)的一般表達(dá)式 ...........................................................................................................................7 疲勞曲線的其它表達(dá)式 ...............................................................................................................................................9 接觸疲勞曲線中的特征數(shù)（ p 和 N∞ ） ..................................................................................................................1 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)值的比較 .....................................................................................................................................12 彎曲疲勞曲線中的兩個(gè)特征數(shù)（ p 和 ?N ） .........................................................................................................12 4 齒輪的疲勞極限 ................................................................................................................ 14 比較接觸疲勞極限的前提條件 .................................................................................................................................14 接觸疲勞極限值的 分析比較 .....................................................................................................................................19 比較彎曲疲勞極限值的前提條件 .............................................................................................................................23 彎曲疲勞極限值的分析比較 .....................................................................................................................................25 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 31 北京航空航天大學(xué) 第 1 頁(yè) 1 緒論 齒輪的材料和熱處理 齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的零件之一 , 它的功用是按規(guī)定的速比傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。 齒輪的材料、壽命系數(shù)和極限應(yīng)力 院（系）名稱 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械制造 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 北京航空航天大學(xué) 第 I 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本文 就常用齒輪材料 的 選擇及熱處理工藝 ，不同標(biāo)準(zhǔn)下壽命系數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行了分析 。鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及非金屬材料都可用來(lái)制造齒輪 , 各種熱處理方法 , 如滲碳、滲氮、碳氮共滲、表面淬火、調(diào)質(zhì)和正火等 , 在齒輪制造中都被應(yīng)用 , 因此 , 齒輪的選材和熱處理方法的選用較其它零件復(fù)雜。按照齒輪在不同工況下失效形式的不同，齒輪的疲勞極限 北京航空航天大學(xué) 第 2 頁(yè) 可大體上分為接觸疲勞極限和彎曲疲勞極限。 北京航空航天大學(xué) 第 3 頁(yè) 2 齒輪的材料和熱處理 常用于制造齒輪的材料主要 是鋼 , 其次是鑄鐵 , 在某些場(chǎng)合 , 也可使用非金屬材料。實(shí)踐證明 , 選用滲碳鋼經(jīng)滲碳、淬火及低溫回火后使用最為合適。由于不滲碳表面未經(jīng)鍍銅防滲 , 因此滲碳后進(jìn)行高溫回火 , 降低硬度 , 便于切去不滲碳表面的滲碳層。低溫回火是為了消除淬火應(yīng)力 , 防止產(chǎn)生磨削裂紋和提高抗沖擊能力。鑄造齒輪的精度較低 , 常用于農(nóng)業(yè)機(jī)械?；诣T鐵齒輪多用于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。則齒輪的壽命系數(shù)為 ： ZN（或 YNT） = 式中 ?N 為循環(huán)基數(shù)。同樣，如果 S=SN(SN—— 循環(huán)次數(shù)為 N 時(shí)的疲勞極限期望值 )，則各有 50%的試件可預(yù)期超過(guò) N 或 N∞應(yīng)力循環(huán)。 Stromeyer 式 ： S=bNa+Se 式中 Se— 疲勞極限 a、 b— 同材料有關(guān)的試驗(yàn)常數(shù) Bent 式： a、 b— 同材料有關(guān)的試驗(yàn)常數(shù) Weibull式： SSe=b(N+B)a 式中 Se— 疲勞極限 a、 b、 B— 同材料有關(guān)的試驗(yàn)常數(shù) 上述疲勞曲線的表達(dá)式，在一定條件下都能作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸曲線。循環(huán)基數(shù)的差別對(duì)齒輪壽命的計(jì)算雖然有影響，但是沒(méi)有 p的影響大。例如，在各種公開(kāi)發(fā)表的試驗(yàn)結(jié)果中，就有不同的點(diǎn)蝕失效判據(jù)；如何劃分早期點(diǎn)蝕、破壞性點(diǎn)蝕等，這些都影響試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)。如果用實(shí)驗(yàn)齒輪，在一定的試驗(yàn)條件下，在齒輪試驗(yàn)臺(tái)上作接觸疲勞壽命試驗(yàn)，就能得到兩個(gè)數(shù)據(jù)：齒 輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩 T 和直到齒輪失效（達(dá)規(guī)定的失效判據(jù)）時(shí)的應(yīng)力循環(huán)數(shù) N。 AGMA 也認(rèn)為潤(rùn)滑、粘度、速度和齒面粗糙度等對(duì)接觸強(qiáng)度的影響，但是沒(méi)有給出數(shù)據(jù)。通常，判據(jù)齒輪齒面點(diǎn)蝕失效，可以采用點(diǎn)蝕坑的個(gè)數(shù)，點(diǎn)蝕坑的大小，深度、分布情況，點(diǎn)蝕面積率和磨損量等作為判據(jù)。 設(shè) A 為點(diǎn)蝕坑總面積， EA 為工作齒面有效總面積，則點(diǎn)蝕面積率可表示為 大小齒輪可分為計(jì)算，即有 2R 、 1R 之分，也可以計(jì)算單齒的點(diǎn)蝕坑面積率 aR 對(duì)于正火、調(diào)質(zhì)齒輪，點(diǎn)蝕總是在齒面上均勻出現(xiàn)，其失效判據(jù)可取大小齒輪點(diǎn)蝕面積率 2R 、 1R 之和 sR 這種齒輪的極限循環(huán)次數(shù)（循環(huán)基數(shù)）可取為 7105? 。如果在長(zhǎng)壽命內(nèi)（ 1110 10~10 循環(huán) )，要求齒輪既不點(diǎn)蝕、也不過(guò)度磨損，則計(jì)算中要加大安全系數(shù)，從而有低效概率。 北京航空航天大學(xué) 第 19 頁(yè) 接觸疲勞極限值的分析比較 如前所述，在比較分析齒輪接觸疲勞極限值時(shí)，最好要具有相同的前提條件，但是要做到這一點(diǎn)是非常困難的，因?yàn)閹准矣杏绊懙挠?jì)算方法（如 AGMA、 OCT? 、 JGMA）中，對(duì)這些前提條件并沒(méi)有交待清楚，這樣，就給比較帶來(lái)了困難。 AGMA 的 acS 比 ISO 的 limH? 大約高出 30%，這是由于 AGMA 相同硬度鋼齒輪的 acS 就取得比 ISO 高（下述）的緣故。 AGMA 和 OCT? 都沒(méi)有碳鋼、合金鋼和鑄鋼之分，但兩家limH? 煩人取值相差甚遠(yuǎn)。 對(duì)高頻淬火齒輪， JGMA 分碳鋼和合金鋼給出與 HV 成單值值關(guān)系的線圖，這似乎是合理的。 JGMA 把氮化分為一般氮化和軟氮化兩大類；又把材料分為氮化鋼和碳素鋼、合金鋼兩大類；氮化時(shí)間和齒面相對(duì)曲率半徑都有具體數(shù)據(jù)；此外，還考慮了其他的一些影響因素。數(shù)據(jù)點(diǎn)（圖919 中 *點(diǎn)）均落在 JGMA 碳素鋼及合金鋼軟氮化的范圍，這說(shuō)明 JGMA 的數(shù)據(jù)是可用的。 這里暫不討論根據(jù)有、無(wú)缺口的試棒，用普通的彎曲疲勞試驗(yàn)的方法得出齒輪彎曲疲勞極限值得情況。然而有許多資料認(rèn)為，齒輪的彎曲疲勞失效應(yīng)以齒根出現(xiàn)一定程度的裂紋為標(biāo)志。這個(gè)注說(shuō)明 bFlim? 是由試驗(yàn)確定的，并用最大局部應(yīng)力表示的外嚙合漸開(kāi)線圓柱齒輪疲勞極限的平均值作為 bFlim? 。 在比較各計(jì)算法中的 limF? 時(shí)，還要注意各自應(yīng)力循環(huán)基數(shù) ?N ，否則不易真正看出彼此的高低。 各計(jì)算方法對(duì)區(qū)分鋼種，區(qū)分正火、調(diào)質(zhì)和區(qū)分鑄、鍛件的考慮情況見(jiàn)表 看出， ISO 和 JGMA 考慮比較細(xì)。 圖 921 中的數(shù)據(jù)點(diǎn) 和 ? ，分別為我國(guó) I 型貝氏體球鐵和 II 型貝氏體球鐵的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。除了 OCT? 給出合金鋼整體淬火齒輪的數(shù)據(jù)外其他計(jì)算法均從缺，這可能是整體淬火齒輪的固有缺點(diǎn)而不被推薦的緣故。對(duì)于雙向彎曲的齒輪，各計(jì)算法作如下處理： ISO：對(duì)于惰輪，取上述數(shù)據(jù)的 70%；對(duì)于正反轉(zhuǎn)中改變載荷方向的齒輪，允許用大于 70%的數(shù)值。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的 提高，比如操作能力、分析問(wèn)題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步