1、使轮齿材料在超过持久极限的情况下又交变循环弯曲应力引起轮齿 早期破坏。疲劳断裂一般首先从负荷侧（齿根拉伸侧）的齿根危险断面上产 生疲劳裂纹，然后裂纹沿齿长的斜上方扩展，当轮齿齿根危险断面有 效面积减小到不足以承受负荷时，部分轮齿或整齿迅速折断。疲劳断裂面具有两个特征：一个特征是在断裂面上可以看到一连 串的贝壳状轮廓线（或等高线），它是因弯曲应力反复循环后发展的， 在发展中因摩擦的作用表面较为光亮。另一个特征是在贝壳状轮廓线 的中心区域，有一个极为清晰的“眼”（焦点部分），这个区域较为平 滑，它是产生疲劳断裂的疲劳源。3、齿面胶合齿面胶合是一种高温扯伤，由于负荷集中于局部的接触齿面上， 油膜破坏
2、，啮合齿面形成金属与金属的直接接触， 在高温下引起金属 分子局部融着，并从齿面很快扯下的现象。胶合的特征是沿着齿面的 滑动方向形成沟槽。由于这种沟槽的产生，反过来油膜就更不能形成。 因此，也有在同一齿面上同时看到胶合、点蚀及磨损等各种损坏形式。 故胶合有导致齿轮早期损坏的危险性。初期（或轻度）胶合撕伤只要齿轮的负荷和速度不再增加，往往不 会发展。反之，当负荷和速度继续增大时，则会产生严重胶合撕伤。 在这种破坏过程中，具有融着和撕裂的作用，特别是齿面金属沿滑动方向被拉扯出齿顶。4、齿面磨损由于轮齿间的摩擦而使得齿面磨损耗掉金属通称为齿面磨损。这 种磨损，一般分为下列五种。a、 正常磨损：正常磨损
3、（跑合）是在齿轮的寿命范围内，接 触齿面的金属极其缓慢地磨损，这种磨损是不可避免的，它不影 响齿轮的寿命及使用性能。b、 破坏性磨损：当齿轮啮合节圆的滑动受到阻碍时齿面由 于磨损而损坏，工作恶化，此行改变，因而寿命显著降低。对于 软齿面，同时还会产生胶合撕伤。有的齿轮由于破坏性磨损的产 生，破坏了齿形，使冲击负荷增大而发生点蚀和塑性变形。c、 磨料磨损：这种磨损又叫做麻点磨损。它是由于外界的 微粒在轮齿啮合面所引起的一种表面磨损。 这些微粒是组装前没 有清除干净的研磨剂、铸造砂粒或氧化皮、润滑油中的不纯物、 外界空气进入的杂志以及齿面或其他零件磨损下来的金属微粒 等。当这些微粒极细时，在齿面沿
4、滑动方向出现彼此独立的浅沟 纹。2、根据齿轮的失效形式以确定变位系数根据齿轮的失效形式，确定变位系数的出发点是，针对失效原因， 选择适当的变位系数，以提高齿轮的使用寿命。1、应用齿轮变位，将大齿轮齿顶缩短，小齿轮齿顶增长，使啮 合段向大齿轮方向移动，以增强轮齿的抗点蚀能力。将大齿轮齿顶减短，小齿轮齿顶增长，可用对大齿轮进行负变位， 而对小齿轮进行正变位的方法达到。 在修理工作中，就是采取修复大 齿轮，配制新的正变位小齿轮的修理方案。 至于变位系数的选择，可 按下节“根究磨损量修换齿轮对”的方法进行。2、增大压力角，降低弯曲扭矩，以防止出现疲劳断裂。采用增大压力角就可以增大齿面的曲率半径， 这对
5、于齿面的接触 强度当然是有利的；另一方面，由于压力角的增大，齿根宽度也相应 增大，因而对齿根的弯曲强度也同样是有利的。据资料记载，国内外的实验证明：将压力角由 20提高到24。 时，弯曲强度可提高13倍，但当提高到31时，弯曲强度就几乎不 再变化。同时提高压力角会降低重叠系数， 从而加大了不稳定性和轴 承负荷，所以一般只提高到25。由于啮合角随变位系数的增大而增大，所以在修理工作中常用齿 轮变位和加大总变位系数，以及适当分配两齿轮的变位系数值，来增 大啮合角，以提高轮齿的弯曲强度。啮合角与变位系数的关系是：Inv ： - 2 x1 x2 tan ： Z1 Z2 Inv ： 1 Z1 Z2由该式
6、可知：啮合角随变位系数的增加而增加，也随刀具角 （齿形角）的增加而增加。由上式还可知：当采用高度变位时 X ，二*o，不论其变位系数增大多少，啮合角始终等于刀具角。所以在非变位和高度变位时， 只能采取加大原设计齿形角的数值（需成对齿轮更换）。如在模数制齿 轮传动中，齿形角是145、15、17.5的可改用。=20的刀具制 作。径节制齿轮传动中的14.5、16、17也可以 用20刀具代替。至于原设计就是 20。的，如能找到齿形角更大的 刀具，可根据具体情况，决定是否代替。应当注意的还有：当总变位系数过大时，为防止重叠系数过份减 少，需要按下式效核：1 匚#Z1 tan 一:唁一 tan 很 i亠
7、Z2 tan -：/2 一 tan 二 2 二齿顶圆压力角：e = cosdf cosoDedf 分度圆直径De齿顶圆直径对于直齿轮：正常情况下应保持 13,在齿轮制造质量较好的情况下，可取； 1.21.3。（六级精度1.05,七级精度1.08, 八级精度1.15）。3、应用变位制增大齿形系数，以增强轮齿的抗弯强度。由于变位引起的齿形变化，影响到轮齿的抗弯强度。变位的结果， 所得到的齿形系数愈大，则抗弯强度由于变位而得到的增强也愈大。 换言之，当变位量为正时，齿根部的厚度增大，齿轮承受弯曲的强度 即增高。反之，当变位量为负时，齿根部的厚度减小，而齿的抗弯强 度降低。在设备修理工作中，经常遇到的
8、是小齿轮轮齿的折断较多。 遇到这种情况，可采用将大齿轮进行负变位或增大其变位系数的绝对值， 而制造一个与之相配合的正变位小齿轮。为此应用等弯曲强度设计， 并由此选取其变位系数的数值。对高度变位（Z1+Z260）:f =1.0 厂 o =20 时 = 0.5 1 -合二 -x2f =0.8，“0 =20 叩寸 花=0.4（1）=x2对角度变位：f =1.0 0 =20 时为=0.5 1 _Z Xc，ZlI Z2 / Zi + Z2X2 二 Xc - Xi上列公式为英国曼里特变位制。它在实际运用中，证明能保证使 小齿轮获得等弯曲强度和改善齿廓曲率。对于斜齿圆柱齿轮，应用上列公式时须以 Zi、Xu代
9、替Z、X ,而乙 。COS : f4、选择适当的变位系数，降低个危险点上的滑动比和压强比， 以改善轮齿的磨损情况。滑动比和压强比愈大，齿廓的磨损就越厉害。而滑动比和压强比 在整个齿廓面上又是一个变量，它们再齿根处达到最大值，在齿顶部 则为危险点。计算和实验结果表明，随着齿形曲率半径和啮合角:的 增大，滑动比和接触应力即降低而强度和寿命就提高， 而曲率半径和啮合角是随着变位系数的增大而增大。所以通过选择适当的变位系 数，就可以使各危险点的滑动比和压强比显著减少， 从而使轮齿的磨损情况得到改善。在修理工作中，由于原设计的传动性能不能改变，所以用增大变 位系数来改变齿廓接触点的曲率半径及啮合角 ；也
10、即增大变位系 数，以利用曲率半径较大的渐开线部分。 为此，要尽可能采用正变位 制。因正变位齿轮是利用曲率半径较大的渐开线部分； 而负变位齿轮 则由于齿顶高减小，使基圆以上的渐开线齿廓的长度减小， 其平均曲 率半径也减小。对于变位系数的选择，可用下列公式计算：Xc =Xi X2 =1.8304 0.0229 Zi - Z当：0 =14.5 , f =1 时：Z1 40 x2 =0当 r =20 , f =1 时：x1 =0.740.017Z1x2 =0.748 -0.017Z2当为高度变位时，则可简化为：Z2V 40 x=0.02Z2-Z1Z240 X =0.02（40-Z1 ）选择变位系数时，
11、要根据实物的失效形式来选择。但由于原设计 的中心距，在一般情况下不能改变，以及模数、齿数要符合原设计的 强度和传动比的要求。因此，在修理工作中对变位系数的选择， 受到 了一定的限制。只能根据实物的主要失效形式来定； 再按失效形式计 算得出变位系数后，在计算修换齿轮的其他参数。这方面的主要参数 计算是：总变位系数：Xn厂焉厂Xn2齿顶高减低系数：6二Xnc-彳Amn齿顶圆直径：De =ms Z 2mn fon XCn公法线长度： Lnx 二 Ln 2mn xn sin - 0n二.据齿轮的磨损程度修换齿轮对在修理工作中，经常遇到齿轮因磨损研瘦，使齿厚减薄而影响传 动性能。修理这种齿轮的方法要依据
12、其磨损程度而定。1、配制正变位小齿轮，以补偿磨损间隙当齿轮对中的大齿轮，齿形磨损均匀，渐开线表面也比较完整， 且分度圆弦齿厚磨损在6%以下（对于主传动齿轮的要求），或10%以 下（对于辅助传动齿轮的要求）。可应用正变位增加小齿轮齿厚，以消 除因磨损研瘦而出现的间隙，恢复传动精度。采用此法时，应先测出 分度圆弦齿厚，然后确定其磨损程度和计算出变位系数及小齿轮的其 他参数，即：1、测量分度圆弦齿厚Sxn :齿轮的实际分度圆弦齿厚Sxn的测量，可；利用游标齿厚卡尺来 测量。测量时所用的弦高hxn按下式确定：对于直齿圆柱齿轮：2式中：为分度圆弧到弦的矢高值的修正量，其值由表格 1选取。表格1矢高值修正
13、量Z100.0615210.0293320.0198480.0128110.055922:0.0281 :330.0190500.0123120.0513230.0268340.0182550.0112130.0473240.0257350.0176600.0103140.0441250.0246360.0174700.0088150.0411260.0237 1370.0168800.0077160.0385270.0228 :380.0162970.0064170.0363280.0221400.01541270.0053180.0342290.0212420.01461350.00451
14、90.0324300.0206 1440.0141200.0308310.0202460.0134齿条或米用下列公式:Z .rn+2（f +xrn_mZ .込2 x + 丄 ；2 2 Z 2Z 丿x,二用上面介绍的方法确定，如系非变位齿轮，则两值 均为零。对于斜齿圆柱齿轮：当量齿数乙 Zcos Pf2、计算原设计的分度圆弦齿厚Sxn :原设计的分度圆弦齿厚Sx的计算：Sx =m Z sin 2”“0 x + Sxn =mn Z，sin恥“0，x+工|3、计算磨损度:5、计算小齿轮的齿顶圆直径及公法线长度：Dei = Zi m 2m fo % -二 （直齿圆柱齿轮）Dei 二 Zi mn - 2
15、mn fon XM - 二 （斜齿圆柱齿轮）Lx1 L1 2x1 m sino （直齿圆柱齿轮）Lnxi =Lni 2Xni m sinon （斜齿圆柱齿轮）各符号的意义和计算方法与前相同2、修复大齿轮、更换小齿轮当齿轮对中的大齿轮磨损较大， 或渐开线表面易损坏。这时，大齿轮应采用负变位来进行修复，而制造一个新的正变位小齿轮与之配 合，以保证其传动精度。其计算方法是：1、计算最大负变位量直齿圆柱齿轮： Xmax = fT一 -Z2 （ - COS。0 ）（sin 2 丿斜齿圆柱齿轮：Xsmax = 2一 -字 0 -COos ）（sin s 2 丿即最大负变位系数，不能超过由此公式计算出的数值
16、。 而应尽可 能取小于该计算数值。以便为下次修理留有余地。具体的选择方法， 是以能恢复齿廓渐开线表面为依据。即：用齿厚卡尺，测量齿厚为1.57m 0.6出的高度H，这恢复齿廓渐X2为：（直齿圆柱齿轮）（斜齿圆柱齿轮）上式X2 Xn2计算所得是正值，不能超过最大负变位量的绝对 值。对于小齿轮的变位系数，则X -X2以保证其中心距不便。2、确定齿轮外圆可以车去的量，并校核齿圈强度。大齿轮齿顶圆直径应车去的量：De2 2X2 m （直齿圆柱齿轮）De2 =2Xn2 E （斜齿圆柱齿轮）如果De2的数值较大，就有可能影响大齿轮原有的齿圈强度。- 般情况下，减少量在0.8m（或 0.8mn）以下时，对齿
17、圈强度影响很小，可 以不做齿圈强度减弱的校核；也即 X2 0.4时可不做校核。3、齿轮其他参数的确定。齿轮其他参数的确定，与上节同。3、成对更换当两齿轮均已磨损，而且无修复价值时，就只有采取成对更换的 修理方案。对更换齿轮的参数的确定，可以按照实物进行测绘 （或按备件图），全部照办。如果要提高更换齿轮的寿命，就应该根据齿轮 的失效形式，以确定更换齿轮的几何尺寸参数。其计算方法和步骤时：、当为直齿圆柱齿轮时：a、计算啮合角：=cos（ cosot。）计算端面传动啮合角：s二COS A0COSos计算总变位系数：xsc = Zi Aoms ta nc（os在求得总变位系数后，根据前面所介绍的齿轮失效形式及其变位 系数的选择方法，确定一种主要质量指标，适当分配两齿轮的变位系 数，然后再计算其他参数。
