【正文】 min*2ha=2sina齒輪傳動(dòng)失效形式及材料輪齒折斷彎曲疲勞折斷——閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)最主要的失效形式。過(guò)載折斷——載荷過(guò)大或脆性材料部分形式：齒根整體折斷——直齒，b較小時(shí)局部折斷——斜齒或偏載時(shí)n 提高輪齒抗折斷能力的措施： n 1）減小齒根應(yīng)力集中（增加齒根過(guò)渡圓角，降低齒根部分表面粗糙度）n 2）高安裝精度及支承剛性，避免輪齒偏載，設(shè)計(jì)時(shí)限制齒根彎曲應(yīng)力小于許用值 n 3）改善熱處理，使其有足夠的齒芯韌性和齒面硬度齒根部分進(jìn)行表面強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓）齒面疲勞點(diǎn)蝕—閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式收斂性點(diǎn)蝕——開(kāi)始由于表在粗糙，局部接觸應(yīng)力較大引起點(diǎn)蝕，過(guò)后經(jīng)跑合，凸起磨平軟齒面逐漸消失擴(kuò)展性點(diǎn)蝕——硬齒面發(fā)生點(diǎn)蝕或軟齒面時(shí) 位置：節(jié)線附近原因：1）單齒對(duì)嚙合接觸應(yīng)力較大；2）節(jié)線處相對(duì)滑動(dòng)速度較低，不易形成潤(rùn)滑油膜；3）另外油起到一 個(gè)媒介作用，潤(rùn)滑油滲入到微裂紋中，在較大接觸應(yīng)力擠壓下使裂紋擴(kuò)展直至表面金屬剝落。防止措施：1）提高齒面硬度； 2）降低表面粗糙度；3）采用角度變位（增加綜合曲率半徑）； 4）選用較高 粘度的潤(rùn)滑油； 5）提高精度（加工、安裝）； 6）改善散熱。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)由于磨損較快，一般不會(huì)點(diǎn)蝕齒面磨損——開(kāi)式齒輪的主要失效形式 類(lèi)型——齒面磨粒磨損防止措施：1）提高齒面硬度；2）降低表面粗糙度；3）降低滑動(dòng)系數(shù)；4）潤(rùn)滑油定期清潔和更換；5）變開(kāi)式為閉式。齒面膠合——高速重載傳動(dòng)的主要失效形式——熱膠合。原因：高速、重載→壓力大，滑動(dòng)速度高→摩擦熱大→高溫→嚙合齒面粘結(jié)（冷焊結(jié)點(diǎn)）→結(jié)點(diǎn)部位材料被剪切→沿相對(duì)滑動(dòng)方向齒面材料被撕裂。低速重載或缺油→冷膠合（壓力過(guò)大、油膜被擠破引起膠合）形式：熱膠合——高速重載；冷膠合——低速重載，缺潤(rùn)滑油防止措施：1）采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油（加極壓添加劑）；2）采用角度變位齒輪傳動(dòng)，使滑動(dòng)速度VS下降。3）減小m和齒高h(yuǎn)，降低滑動(dòng)速度VS；4）提高齒面硬度；5）降低表面粗糙度；6）配對(duì)齒輪有適當(dāng)?shù)挠捕炔睿?）改善潤(rùn)滑與散熱條件。齒面塑性變形—低速重載軟齒輪傳動(dòng)的主要失效形式齒面在過(guò)大的摩擦力作用下處于屈服狀態(tài)，產(chǎn)生沿摩擦力方向的齒面材料的塑性流動(dòng)，從而使齒面正確輪廓曲線被損壞。防止措施：1）提高齒面硬度；2）采用高粘度的潤(rùn)滑油或加極壓添加劑 齒輪材料選擇齒輪材料總體上要考慮防止產(chǎn)生齒面失效和輪齒折斷?；疽螅糊X面要硬，齒芯要韌常用的齒輪材料鋼——最常用，可通過(guò)熱處理改善機(jī)械性能（1）鍛鋼：軟齒面齒輪（HBS≤350）如440Cr 熱處理，正火調(diào)質(zhì)，加工方法，熱處理后精切齒形—7級(jí)，適合于對(duì)精度、強(qiáng)度和速度要求不高的齒輪傳動(dòng)（2）鑄鋼——用于尺寸較大齒輪，需正火和退火以消除鑄造應(yīng)力。強(qiáng)度稍低直齒圓柱齒輪傳動(dòng)載荷與設(shè)計(jì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算防止彎曲疲勞折斷；設(shè)計(jì)公式m179。2KT1YFSYeydZ12[s]F 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算防止齒面點(diǎn)蝕破壞；設(shè)計(jì)公式d1179。177。1230。ZEZe246。231。247。jdu232。[s]H248。2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則軟齒面——按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 硬齒面——按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒數(shù)Z1閉式軟齒面齒輪（點(diǎn)蝕）→Z1可取多一些（20~40閉式硬齒面齒輪（彎曲疲勞）→a一定時(shí)，宜取Z1少 一些（使m↑），Z1=17~20 蝸桿傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相比較，蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大，在動(dòng)力傳遞中傳動(dòng)比在8～100之間，在分度機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)比可以達(dá)到1000；傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低；結(jié)構(gòu)緊湊；在一定條件下可以實(shí)現(xiàn)自鎖等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛使用。但蝸桿傳動(dòng)有效率低、發(fā)熱量大和磨損嚴(yán)重，渦輪齒圈部分經(jīng)常用減磨性能好的有色金屬（如青銅）制造，成本高等缺點(diǎn)。按蝸桿分度曲面的形狀不同，蝸桿傳動(dòng)可以分為：圓柱蝸桿傳動(dòng)（如圖a）、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（如圖b）、錐蝸桿傳動(dòng)（如圖c）三種類(lèi)型因?yàn)榉侄葓A直徑等于模數(shù)乘以直徑系數(shù)。模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值，直徑系數(shù)為了簡(jiǎn)化刀具也進(jìn)行了規(guī)定，即為標(biāo)準(zhǔn)值，所以分度圓直徑亦為標(biāo)準(zhǔn)值。模數(shù)m和壓力角蝸桿傳動(dòng)的尺寸計(jì)算與齒輪傳動(dòng)一樣，也是以模數(shù)m作為計(jì)算的主要參數(shù)。在中間平面內(nèi)蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于齒輪和齒條傳動(dòng)，蝸桿的軸向模數(shù)和軸向壓力角分別與渦輪的端面模數(shù)和端面壓力角相等，為此將此平面內(nèi)的模數(shù)和壓力角規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)見(jiàn)書(shū)中所附表格，標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20176。蝸桿頭數(shù)z1和傳動(dòng)比蝸桿頭數(shù)z1可根據(jù)要求和的傳動(dòng)比和效率來(lái)選定。單頭蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比可以較大，但效率較低。如果要提高效率，應(yīng)增加蝸桿的頭數(shù)。但蝸桿頭數(shù)過(guò)多，又會(huì)給加工帶來(lái)困難。所以，通常蝸桿頭數(shù)取為6。蝸桿為主動(dòng)件。蝸桿與蝸輪之間的傳動(dòng)比為(其中：z2為蝸輪的齒數(shù))i=n1z2=n2z1導(dǎo)程角γ蝸桿的直徑系數(shù)q和蝸桿頭數(shù)z1選定之后，蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角γ也就確定了tang=zppzzpmz1mz1=1a=1==pd1pd1pd1d1q蝸桿的分度圓直徑d1在蝸桿傳動(dòng)中，為了保證蝸桿與配對(duì)蝸輪的正確嚙合，常用與蝸桿相同尺寸的蝸輪滾刀來(lái)加工與其配對(duì)的渦輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就需要一種對(duì)應(yīng)的蝸輪滾刀。對(duì)于同一模數(shù)，可以有很多不同直徑的蝸桿，因而對(duì)每一模數(shù)就要配備很多蝸輪滾刀。顯然，這樣很不經(jīng)濟(jì)。為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目及便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，就對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑d1，而把比值q=d1m稱(chēng)為蝸桿直徑系數(shù)。蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距a=11(d1+d2)=(q+z2)m22蝸桿傳動(dòng)的失效形式和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的失效形式主要有：膠合、磨損、疲勞點(diǎn)蝕和輪齒折斷等。由于蝸桿傳動(dòng)嚙合面間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，效率低，發(fā)熱量大，再潤(rùn)滑和散熱不良時(shí)，膠合和磨損為主要失效形式。蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則閉式蝸桿傳動(dòng)按蝸輪輪齒的齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核，并進(jìn)行熱平衡驗(yàn)算；開(kāi)式蝸桿傳動(dòng)，按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。蝸桿和蝸輪材料由失效形式知道，蝸桿、蝸輪的材料不僅要求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是具有良好的磨合（跑合）、減磨性、耐磨性和抗膠合能力等。蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成：一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。高速重載蝸桿常用15Cr或20Cr、20CrMnTi等，并經(jīng)滲碳淬火。蝸輪材料為鑄造錫青銅（ZCuSn10P1,ZCuSn5Pb5Zn5），鑄造鋁鐵青銅（ZCuAl1010Fe3）及灰鑄鐵（HT150、HT200）等。錫青銅耐磨性最好，但價(jià)格較高，用于滑動(dòng)速度大于3m/s的重要傳動(dòng)；鋁鐵青銅的耐磨性較錫青銅差一些，但價(jià)格便宜，一般用于滑動(dòng)速度小于4m/s的傳動(dòng)；如果滑動(dòng)速度不高（小于2m/s），對(duì)效率要求也不高時(shí)，可以采用灰鑄鐵螺紋連接與傳動(dòng)螺紋參數(shù)（D）：螺紋的最大直徑在標(biāo)準(zhǔn)中也作公稱(chēng)直徑。(D1)：即螺紋的最小直徑——在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想牙型角α、牙型斜角β在螺紋的軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角稱(chēng)為牙型角α。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角稱(chēng)為牙型斜角β，對(duì)稱(chēng)牙型的β＝α/2升角λ在中徑d2的圓柱面上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角，由圖7．4可得升角大：傳動(dòng)效率高，升角大與當(dāng)量摩擦角時(shí)無(wú)自鎖性 升角?。簜鲃?dòng)效率低；自鎖性能好，snptanl==pd2pd2，螺紋種類(lèi)236。236。236。粗牙：普通聯(lián)接使用239。239。239。普通螺紋237。細(xì)牙：小載荷、調(diào)整機(jī)構(gòu)。239。239。239。自鎖性好。239。239。238。239。239。239。239。236。圓柱管螺紋：管路聯(lián)接239。239。239。239。聯(lián)接螺紋237。管螺紋237。圓錐管螺紋：具有自封性。高溫、239。239。239。高壓管路。螺紋237。238。239。239。239。圓錐螺紋：管路聯(lián)接（與圓錐管螺紋相似）239。239。239。239。239。239。239。238。239。239。傳動(dòng)螺紋：有矩形螺紋；梯形螺紋：雙向傳動(dòng)；239。鋸齒型螺紋：?jiǎn)蜗?38。三角形螺紋（普通螺紋）牙型角為60186。，可以分為粗牙和細(xì)牙，粗牙用于一般聯(lián)接；與粗牙螺紋相比，細(xì)牙由于在相同公稱(chēng)直徑時(shí)，螺距小，螺紋深度淺，導(dǎo)程和升角也小，自鎖性能好，宜用于薄壁零件和微調(diào)裝置。管螺紋多用于有緊密性要求的管件聯(lián)接，牙型角為55186。，公稱(chēng)直徑近似于管子內(nèi)徑，屬于細(xì)牙三角螺紋。梯形螺紋牙型角為30186。，是應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)螺紋。鋸齒型螺紋兩側(cè)牙型角分別為3186。和30186。，3186。的一側(cè)用來(lái)承受載荷，可得到較高效率；30186。一側(cè)用來(lái)增加牙根強(qiáng)度。適用于單向受載的傳動(dòng)螺紋。矩形螺紋牙型角為0186。，適于作傳動(dòng)螺紋 螺旋副的受力分析、效率和自鎖滑塊在斜面上等速上升時(shí)。當(dāng)量摩擦角滑塊沿斜面等速下降時(shí)，摩擦力向上由公式可知，若λ≤r（當(dāng)量摩擦角），F(xiàn)=FQtan(lr)說(shuō)明此時(shí)無(wú)論軸向載荷有多大，滑塊（即螺母）都不能沿斜面運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為自鎖 螺旋副的效率h=W2FQs==W12pT1FQpd2tanltanl=Fdtan(l+r)2pQ2tan(l+r)2螺紋聯(lián)接主要類(lèi)型螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接——被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過(guò)通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝折方便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。雙頭螺栓聯(lián)接螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而 被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。折裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接——適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況。緊定螺釘聯(lián)接擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭螺紋聯(lián)接的防松摩擦防松彈簧墊片防松 雙螺母防松 自鎖螺母防松機(jī)械防松永久防松軸軸的分類(lèi)轉(zhuǎn)軸同時(shí)承受扭矩和彎曲載荷的作用，例如齒輪減速器中的軸 心軸只需承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)距，例如鐵路車(chē)輛的軸、自行車(chē)的前軸等。按軸旋轉(zhuǎn)與否分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸兩種，傳動(dòng)軸只承受扭矩而不承受彎矩或承受彎矩較小的軸。例如圖所示的汽車(chē)傳動(dòng)軸。軸的材料由于軸工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力，所以軸的失效多為疲勞損壞，因此軸的材料應(yīng)具有足夠的疲勞強(qiáng)度、較小的應(yīng)力集中敏感性和良好的加工性能等軸的主要材料是碳鋼和合金鋼。碳鋼：價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，可以利用熱處理提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。常用的有3450鋼。合金鋼：對(duì)于要求強(qiáng)度較高、尺寸較小或有其它特殊要求的軸，可以采用合金鋼材料。耐磨性要求較高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金鋼；要求較高的軸可以使用40Cr對(duì)于形狀復(fù)雜的軸，如曲軸、凸輪軸等，也采用球墨鑄鐵或高強(qiáng)度鑄造材料來(lái)進(jìn)行鑄造加工，易于得到所需形狀，而且具有較好的吸振性能和好的耐磨性，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性也較低軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，主要要求有：1）軸上零件的定位、固定； 2）軸上零件的拆裝、調(diào)整； 3）軸的制造工藝性；4）軸上零件的結(jié)構(gòu)和位置的安排。軸上零件的裝配軸向定位 軸肩與軸環(huán)定位套筒定位彈性擋圈定位周向定位軸上零件的周向定位方法主要有鍵（平鍵、半圓鍵、楔鍵等）、花鍵、型面、過(guò)盈等等平鍵聯(lián)接制造簡(jiǎn)單、裝拆方便。用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對(duì)中性要求一般的場(chǎng)合，應(yīng)用最為廣泛。花鍵聯(lián)接承載能力高，定心好、導(dǎo)向性好，但制造較困難，成本較高。適用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對(duì)中性要求較高或零件在軸上移動(dòng)時(shí)要求導(dǎo)向性良好的場(chǎng)合。滾動(dòng)軸承按軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和所能承受的外載荷或公稱(chēng)接觸角的不同，滾動(dòng)軸承分為：①深溝球軸承（向心球軸承）（6）——主要承受徑向載，也可受一定雙向軸向載荷，f小精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，最常用。②調(diào)心球軸承（1）——主要承受徑向載荷，也可承受較小的雙向軸向力，能自動(dòng)調(diào)心，適于軸的剛性較差的場(chǎng)合。③圓柱滾子軸承N（2）——只能承受徑向載荷，不能承受軸向載荷，承載能力大，支承剛性好，外圈或內(nèi)圈可以分離，或不帶內(nèi)外圈，適于要求徑向尺寸較小的場(chǎng)合。④角接觸球軸承——（7）能同時(shí)承受徑向載荷和單向軸向力，接觸角，越大，承載Fa能力越高，為承受雙向軸向力應(yīng)成對(duì)使用，對(duì)稱(chēng)安裝。⑤圓錐滾子軸承——（3）能同時(shí)承受徑向載荷和單向Fa，越大，承受Fa能力越大，承載能力高于角接觸球軸承，但極限轉(zhuǎn)速稍低，外圈可分離，一般應(yīng)成對(duì)使用，對(duì)稱(chēng)安裝，但安裝調(diào)整比較麻煩。⑥推力球軸承——（5）單向推力球軸承51000—只能受單向Fa；雙向推力球軸承52000—能承受雙向Fa。不能受Fr，且極限nj轉(zhuǎn)速較低，高速時(shí)，由于離心力較大，鋼球與保持架磨損發(fā)熱較嚴(yán)重。⑦滾針軸承，↑Fr，承載能力較高