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研究分析锥齿轮疲劳失效

发布时间:2016-01-06

疲劳破坏是机械零件的主要失效形式。对锥齿轮失效机理进行分析与研究,为提高锥齿轮的疲劳寿命具有至关重要的意义。
锥齿轮的常见宏观失效形式
汽车驱动桥主减速器的工作相当繁重,与传动系的其他齿轮比较,它具有载荷大、作用时间长、载荷变化多、冲击等特点。因此,齿轮的常见失效形式大体可以分为以下几种:
(1)轮齿折断
轮齿在承受载荷时,如同是悬臂梁,在齿根部受到脉动循环的弯曲应力作用,当这种周期性的应力过高超过齿轮材料的弯曲疲劳极限时,就会在齿根部引起疲劳裂纹,并逐步扩展。当剩余部分无法承担外载荷时,就会发生断齿。另一方面,在齿轮工作当中,由于严重的冲击和过载以及材质不均匀,这样都可能引起断齿。
(2)齿面疲劳
齿面疲劳是由于力的反复作用在表面和次表面产生应力而导致的材料损伤,其特征为齿面金属材料的移失并在齿面上形成一些凹坑的现象。根据齿面状况、材质及载荷等条件的不同,疲劳裂纹可扩展成不同形貌和不同严重程度的齿面疲劳:早期点蚀、破坏性点蚀、齿面剥落和表层压碎。
(3)磨损
磨损是在啮合传动过程中,由于啮合齿面间存在着相对滑动、研磨或划痕,从而使轮齿接触表面上的材料发生移失的现象,根据表面破坏机理特征的不同,磨损可分为磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等。
(4)擦伤
所谓的擦伤就是由于齿轮表面承受过大的接触压力、润滑剂极压性能不足或齿面缺乏足够的润滑剂,导致润滑油膜不能建立,齿轮处于干摩擦或边界摩擦状态,啮合齿面直接接触,造成齿轮材料的移除。擦伤的形貌特征:在齿面上沿滑动方向出现沟槽,主要分布在滑动速度较快的齿顶、齿根区域。按照损伤面积的大小,可分为轻微擦伤、中等擦伤、严重擦伤。