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齒輪剝落失效的產(chǎn)生不僅與齒面下的剪應(yīng)力分布有關(guān),還與有效硬化層深、硬度梯度等因素有關(guān)。齒輪的有效硬化層深對(duì)于過渡區(qū)常常難以涵蓋,而各類硬齒面齒輪的剝落往往都與過渡區(qū)有關(guān),實(shí)踐表明有效硬化層深剝落的zui大特點(diǎn)就是疲勞裂紋在硬化層與心部的過渡區(qū)產(chǎn)生,形成的剝落坑較深且面積大。通常情況下增加有效硬化層深有利于提高齒輪承載能力,防止疲勞剝落失效。然而過大的硬化層深會(huì)使工藝難度加大、工藝周期增長(zhǎng)、畸變?cè)黾拥戎T多問題,造成齒輪生產(chǎn)成本和能源消耗增加。合理的有效硬化層深設(shè)計(jì)是既要保證過渡區(qū)有足夠的強(qiáng)度防止深層剝落,又不過度設(shè)計(jì)。
目前,大約有80%零件的損壞是由于摩擦、磨損引起的。當(dāng)然,可以通過合理地選擇摩擦副配對(duì)材料等材料學(xué)方法達(dá)到減小磨損,并通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到目的,而采用合理潤(rùn)滑不失為減摩的一種有效方法。潤(rùn)滑即是利用一種材料膜將彼此作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面分隔開,這種材料剪切阻力低、引起的磨損小。而潤(rùn)滑油在齒輪傳動(dòng)中所起的主要作用便是降低摩擦阻力、減小磨損,以盡可能地延長(zhǎng)機(jī)械零件的使用壽命。此外,潤(rùn)滑油還具有冷卻、沖洗、保護(hù)、密封、防銹、卸荷、減震、對(duì)添加劑起載體及起結(jié)構(gòu)材料等作用。
1、齒輪精度等級(jí)
齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)者往往從經(jīng)濟(jì)因素考慮,盡可能比較經(jīng)濟(jì)的確定齒輪精度等級(jí),殊不知精度等級(jí)是齒輪產(chǎn)生噪聲等級(jí)與側(cè)隙的標(biāo)記。美國齒輪制造協(xié)會(huì)曾通過大量的齒輪研究,確定精度等級(jí)齒輪比低精度等級(jí)齒輪產(chǎn)生的噪聲要小的多。因此,在條件允許的情況下,應(yīng)盡可能提高齒輪的精度等級(jí),來減小齒輪噪聲,減少傳動(dòng)誤差。
2、齒輪寬度
在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)允許時(shí),增加齒寬,可以減少恒定扭矩下的單位負(fù)荷。降低輪齒撓曲,減少噪聲激勵(lì),從而降低傳動(dòng)噪聲。德國H奧帕茲的研究表明,扭矩恒定時(shí),小齒寬比大齒寬噪聲曲線梯度高。同時(shí)增長(zhǎng)齒寬能加大齒輪的承載能力。
在選擇用不同結(jié)構(gòu)形式的齒輪時(shí),對(duì)其特定結(jié)構(gòu)建立聲輻射模型,進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲進(jìn)行預(yù)先評(píng)估。以便根據(jù)使用者的不同要求(使用場(chǎng)所,是否無人操作,是否在城區(qū)內(nèi),地上、地下建筑物有無特定要求,是否有噪聲防護(hù),或無其他特定要求)去滿足。
制造過程齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差是導(dǎo)致傳動(dòng)噪聲的主要誤差。也是齒輪傳動(dòng)精度難以保證的一個(gè)問題點(diǎn)。