齿轮箱常见故障原因及处理：
一、齿轮箱异响
齿轮齿面上有磕碰伤造成响声
情况：该问题主要反映在整机生产厂家的总装厂试验台，该种异响的特点：响声频率稳定，单向有异响，反向旋转无异响，可以通过计算低速轴的转速和异响的频率关系来确定异响发生的具体位置。
原因：装配过程中出现磕碰，由于公司在试验质量把关上存在纰漏，有极少量的齿轮箱可能会出现这样的问题。
处理：根据分析结果仔细寻找相关齿轮齿面上的碰伤处，寻找时应将齿面上的油擦拭干净，以免影响手感。碰伤主要存在于齿顶及齿廓两侧。
二、齿轮箱油温过高
过滤器的两个出口分别标示了到齿轮箱或者到冷却器，温度较低时直接进入油分配器，温度较高时进入冷却器。如油管接反则高温油不经过冷却器冷却，必然会产生油温过高。将油管按正确要求安装即可解决。
三、高速轴轴承温度过高
轴承的运转必须保证一定的径向游隙。当游隙过小时会导致滚子和滚道憋劲的现象，大量发热而导致温度上升。这种情况比较少见，可以用塞尺检测轴承上端的径向游隙。
扩展资料：
齿轮齿面常见问题：
(表面裂纹扩张、磨粒、剥落)齿轮工作时，在齿面啮合处，由于循环交变应力长期作用，当应力峰值超过材料的接触疲劳极限，经过一定应力循环次数后，先在节线附近的齿轮表面产生细微的疲劳裂纹。
随着裂纹的扩展，将导致小块金属剥落，产生齿面点蚀.点蚀是由于接触面上金属疲劳而形成细小的疲劳裂纹，裂纹的扩展造成的金属剥落现象。
高速轴串动：
1、四点角接触轴承损坏
四点角接触轴承的滚子和滚道的磨损会使滚子和内滚道的间隙加大，从而使高速轴产生串动。
2、四点角接触轴承外圈转动
角接触轴承的外圈是由销子进行定位，当销子过短或者销子断裂都会使外圈无法轴向固定而发生旋转，使轴承外圈和调整垫、端盖等发生相对滑动摩擦，致使端面磨损加大轴向间隙，出现高速轴的串动现象。
确定选题是撰写论文的首要工作，好比冲锋陷阵的先头部队，俗话说“题好一半文”，就是把选题看作论文写作成功的一半。下面我给大家带来电子机械专业 毕业 论文题目参考2021，希望能帮助到大家!
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正时齿轮异常噪音当发动机运转时，其前端会发出连续或有节奏的噪音。一般来说，转速越高，噪音越大；温度变化时噪声不变；单缸失火声音不减弱。齿轮异常正时噪声的可能原因(1)齿轮组合间隙过大或过小。(2)曲轴主轴承孔与凸轮轴轴承孔的中心距发生变化，在使用或修理过程中变大或变小；曲轴和凸轮轴不平行，导致齿轮啮合不良。(3)齿轮齿形加工不准，热处理时变形或齿面磨损过大；(4)齿轮啮合间隙不均匀或在一转中发生根切；(5)齿面结疤、分层或轮齿折断；(6)齿轮松动或脱离曲轴或凸轮轴；(7)齿轮端面圆跳动或径向圆跳动过大；(8)曲轴或凸轮轴的轴向间隙过大；(9)不要成对更换齿轮。(10)更换曲轴和凸轮轴轴瓦后，齿轮啮合位置发生变化。(11)凸轮轴正时齿轮固定螺母松动。(12)凸轮轴正时齿轮轮齿断裂或齿轮径向开裂。正时齿轮异常噪声的特征1)声音复杂，有时有节奏，有时无节奏，有时断续，有时连续。2)发动机怠速或变速时，正时齿轮室盖处发出杂乱而轻微的噪音。转速升高，噪音消失，发动机急速减速，噪音出现。3)有些声音不受温度和单缸熄火试验的影响，有些声音受温度的影响。温度低的时候，没有声音。温度升到正常，声音就出现了。4)有些噪音伴随着正时齿轮室盖的振动，有些则没有。判断档位正时异常的方法：汽车维修技术网：原创转载请注明出处！1)发动机怠速运转时，发出有节奏的轻微的“咯吱，咯吱”声，中速时突出，高速时变得凌乱。用螺丝刀触摸正时齿轮盖，声音特别大，可以确定齿轮啮合间隙过大。2)类似于“轰鸣”声，声音随发动机转速而变化，因此可以确定齿轮没有正确啮合。3)发动机怠速运转时，发出有节奏的“呛，呛”声。发动机转速升高，声音变大，可以确定为齿轮啮合不均匀的噪音。4)新大修或更换正时齿轮后，如果有连续的“呜、呜”声，说明发动机转速越高，声音越明显，可确定齿轮啮合间隙过小。5)当发动机转速逐渐提高到一定高转速时，突然发出强烈而杂乱的声音。当它快速减速时，会发出另一种“嘎，嘎”的声音，然后消失。在这种杂乱的声音中，如果正时齿轮盖有振动，可以确定凸轮轴正时齿轮固定螺母松动。正时齿轮异常噪声的诊断方法
老师提问一般都是随机的，介绍论文主要是要展示自己做了些什么，老师一般对这个感兴趣，别的什么国内外研究现状、研究意义之类的尽量少说。如果没做什么的话也没什么，把论文主要内容弄懂就是了，简单的说就是典型图，公式那些你要知道是什么意思!
原理：一级圆柱齿轮减速器是通过装在箱体内的一对啮合齿轮的转动，动力从一轴传至另一轴，实现将电动机的高转速转化为低转速输出到设备中。答辩可能提到的问题：减速器的密封问题；减速器传动比；箱体的定位和加工工艺问题；齿轮设计选型问题，受力计算问题；减速器润滑方式问题。
我刚答辩完，什么都会问。主要是根据你演讲时的内容和说明书中的内容。他觉得有必要就问。我的几个问题就很细，伺服电机和步进电机的区别、为什么要加减速齿轮。。。
我有 你加球球 574691615
建议从日常的存放方式、地点及应远离的物品上着手。
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最初的气压轮胎是 1888年 英国的兽医 John BoydDunlop ，他先用橡胶板作一个胎附贴在木头轮子,与地面接触的部分使用的是较厚的帆布包，然后安装在三轮自行车上作了实验，从此诞生了轮胎。过后，轮胎帆布上贴了橡胶片，试验在一个较大的二轮自行车上,结果显示了非常良好的性能,从此诞生了第一个气压轮胎。 1891年 发明的卷边钢丝轮胎是轮胎发展历史上不可缺少的一部分,1891年米其林兄弟发明了用手进行脱装的专利, 1904年 Firestone和GoodYear开发了支柱边卷边钢丝轮胎, 到了1908年几乎所有的美国制造都是使用这种制造方式。 1913 年英国开发了, 轮胎帘布材料制织方式跟斜交轮胎类型完全不同的子午线轮胎方式 .但是,这使用化是35年后，到了1948年Michelin 兄弟实现的。帘布材料使用的是编织棉丝，比棉丝结丝的丝线，由于价格贵，所以没法将其用作帘布材料。1928年美国Dupont公司不断完善合成反应的基础理论体系，到1930年代迅猛发展，1948年之前比Royon热性度低的人造丝占有了75%的市场。1948年开发了尼龙帘布，在市场上与人造丝竞争到1959年。1960年它在市场的价格竞争中获胜, 到1962年市场上出现了新的(Dupont)聚脂帘布。 1970年代用钢丝线作成的钢丝帘布占有了主要市场。1980年代紧随欧洲，在美国毅然站在了市场的前头。1972年美国Dupont公司开发了韧性比钢丝强5倍的材料, 但因其价格昂贵，只能在少部分轿车中使用。 随着材料、制造技术的不断进步和汽车的性能提高,轮胎的力学性能越来越得到重视, 特别是轿车用轮胎中,随着车辆,道路的发达,不断改善了轿车轮胎的高速性、调整性和安全性,从而不断开发了新颖的、经济、性能可靠的轮胎。在平坦的道路和高速公路上，轮胎与汽车的性能愈加显得优越。
基于OSA-CBM标准的机械故障诊断系统研究
作者：姜广伟
摘要：一、OSA-CBM标准概述OSA-CBM继承了已被全球很多国家认可的ISO-13374标准,并做出了更大的完善。该标准定义了状态检测系统的六大功能模块,并进一步规范了各个模块的输入和输出模式、接口方式和数据结构等。这六个模块分别是数据获取模块、数据处理模块、状态检测模块、状态评估模块、预测模块和生成建议模块,以上顺序是由低到高排列的。除了处理数据类型、显示结果和
关键词：标准定义 故障诊断系统 状态检测系统 功能模块 机械 数据处理模块 CBM OSA
DOI： CNKI:SUN:
年份： 2012
范文来源：学术堂
给你大体说说飞机上大多用圆锥齿轮传动，两轴交角90度。齿轮的工作质量直接影响飞机和发动机系统的工作情况和检修期，两项基本要求1传动要平稳2承载能力强，齿轮要强度高、耐磨、不易损坏。齿轮失效的形式：1、齿轮折断 主要存在在开始传动中原因：应力集中，齿轮受到突然过载或严重磨损。2、齿面磨损 开式传动中出现原因：防护不好，齿面间落入铁屑和沙粒等东西3、齿面点蚀 闭式中出现原因：循环变化的应力多次重复作用。包括扩展性点蚀和非扩展性点蚀。前者会使齿轮报废。4、齿面胶合发生齿面胶合。原因是摩擦引起高温，降低了润滑效果，油膜破坏使金属齿面直接接触。两齿面熔焊，滑动时粘接处撕破形成划痕。5、塑性变形原因：齿面硬度低，低速重载。齿轮日常维护中，润滑工作非常重要。
自己写算啦！
引言机械零部件的磨损是机械设备发生的故障中最常见、最主要的故障形式，是影响机械设备正常运行的主要障碍之一。据统计，磨损故障占机械设备故障的80%〔1〕，而且磨损还可诱发其它形式的故障。随着现代工业的发展，对生产的连续性和运转机械设备的可靠性要求不断提高，因而对机械设备进行磨损工况监测和故障诊断具有重要意义。 机械零部件发生磨损时，磨损颗粒便进入润滑系统并悬浮在润滑油中。这些微小的磨损颗粒携带有机械设备发生磨损故障的重要信息。为了从润滑油里的磨损颗粒中获取有关机械设备磨损故障的特征信息，常采用“油液监测技术”，其中包括磁塞法、光谱法、铁谱法、放射性示踪法、过滤法、颗粒计数法[2,3]。实践证明，在上述这些方法中，铁谱分析技术是监测磨损工况和诊断磨损故障最为有效的方法，在设备日常管理、预测性维修、可靠性分析和寿命预测方面起到了重要作用。然而，在铁谱诊断技术应用的近20年中，诊断过程中的磨粒识别和故障诊断这两个关键步骤主要凭借人的经验。由于磨损现象的复杂性、研究的对象不同以及铁谱分析者间缺乏充分交流，导致使用磨粒术语和描述磨损故障的混乱，尽管在磨粒分类与磨粒术语标准化方面还有一些基础工作要做，但经过一些研究者的努力，已有比较一致的观点。相比之下，对磨损故障分类与磨损故障描述规范化的研究则较少。在人工诊断时，重点在磨粒识别，磨损故障描述方面的混乱对故障诊断的影响并不突出。随着现场监测对智能化诊断的迫切要求以及计算机图像处理技术和智能(人工智能和神经网络)技术在铁谱诊断中的应用，对磨损故障的分类与铁谱诊断方法提出了新的要求。本文系统分板到几械设备磨损故障和铁谱诊断过程，舞在综合分析铁谱诊断方法的基础上，提出了一个智能化铁请诊断模型。1机械设备磨损故障分析机械设备磨损故障的原因机械设备磨损故障(以下简称磨损故障)是指由于相对运动的两个表面之间的摩擦磨损致使设备的功能低于规定水平的状态。概括地讲，引起磨损故障有两种情况：①由设备设计时预计之中的常规磨损引起的故障。在一般机械零件摩擦副中，正常的零件磨损过程大致分为磨合磨损、稳定磨损和剧烈磨损三个阶段川。在稳定磨损达到一定时期时，设备的磨损率随时间而迅速增大，超出设备设计时规定的磨损量水平，使工作条件急剧恶化，进而使设备出现故障甚至完全失效；②设备安装与使用过程中的异常磨损导致的故障。机械零件在安装过程中由于安装不良或(和)清洗不干净会导致设备在运转过程中的异常磨损，或者在使用过程中由于偶然的外来因素(磨料进入、载荷条件变化、a划伤：由于犁沟作用，在滑动方向上产生宽而深的划痕。b点蚀：在接触应力反复作用下使金属咬死等)和内部因素(润滑不良、摩擦发热等)影响而出现异常磨损。异常磨损弓!发的故障具有偶然性和突发性，对此类故障的诊断具有重要意义。磨损故障的分类分类的目的是为了将人们常用而又实际存在的各式各样的磨损故障按一定的标准归纳为几个基本类型。合理的分类能够使诊断工作简化，有利于故障诊断的状态识别过程的进行，提高故障诊断的有效性。由于铁谱技术在诊断磨损类故障方面具有独特的优越性，因而本文的分类主要是针对铁谱诊断方法的。根据不同的应用目的，磨损故障从以下几个方面进行分类比较合适。 按磨损机理划分不同的磨损机理产生的磨粒各异，因而可通过磨粒分析来识别引起磨损故障的磨损机理，以便为设备的设计、制造服务。与润滑油分析有关的磨损机理可分为以下几类：a粘着磨损：接触表面作相对运动时，由于固相焊涪作用使材料从一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损。 b 磨料磨损：由于硬颗粒或硬突起物使材料产生迁移而造成的一种磨损。 c疲劳磨损：由于循环交变应力引起疲劳而使材料脱落的一种磨损。微动磨损应归入此类。d腐蚀磨损：由于与周围介质发生化学反应而产生的一种磨损。其中包括氧化磨损、氢致磨拐、介质腐蚀磨损。 按磨损形式划分磨粒的产生与磨损表面有着密切的联系，因而可从磨损表面的破坏形式来分类。按磨损形式来分，磨损故障可分为：疲劳破坏而形成的表面凹坑。c剥落：金属表面由于变形强化而变脆，在载荷作用下产生微裂纹随后剥落。 d胶合：由粘着效应形成的表面结点具有较高的连接强度，使剪切破坏发生在表面层内一定深度，因而导致严重磨损。 e腐蚀：由于润滑油中含水和润滑油膜破裂而使金属与周围介质发生化学反应而产生的表面损伤。上述的划伤、点蚀、剥落和胶合有宏观与微观之分，对于铁谱诊断而言，主要是针对微观形式的。 按磨损类型划分对于磨损故障的描述，铁谱分析者针对铁谱分析的特点采用一套适用的分类方法，归纳起来可以说是按磨损类型来分： a正常磨损和磨合期磨损：滑动表面经常发生的正常磨损。b切削磨损：由于滑动表面的相互穿入引起的非正常磨料磨损。c滚动疲劳磨损：滚动接触表面的疲劳磨损。了滚滑复合磨损：与齿轮系相关的疲劳磨损和粘着磨损。e严重滑动磨损：滑动表面的过载和高速造成的磨损。 按磨损原因划分按磨损原因来分，磨损故障可分为由磨料进入、润滑不良、油中含水、安装不良或有裂纹、过载、高速、过热和疲劳等引起的故障。这可为设备设计、保养和维修提供有用信息。按磨损程度划分按磨损程度来分，磨损故障可分为正常磨损和严重磨损。正常磨损与严重磨损间并无明确的定量界限。根据设备的重要性和诊断的灵敏性，磨损程度可分为3级：正常、b从谱片上的磨损颗粒中提取设备磨损状态的有用信息(征兆)：磨粒识别与统计，注意、极高(报警)；也可分成4级：正常、较正常、异常、严重异常磨损。 ‘按磨损材料划分按磨损材料来分，磨损故障可分为黑色金属磨损故障、有色金属磨损故障和非金属磨损故障。按诊断对象划分有的磨损故障在实际应用中采用俗称，比如在柴油机中有“拉缸”、“拉瓦”、“烧瓦”和“抱轴”等叫法。因而磨损故障也可按诊断的特定设备来分类，并制定出相应的诊断标准。在故障诊断时，根据不同的诊断目的和任务要求，尽量采用某一分类方法并逐层推进，不要出现交叉使用的现象。2铁谱诊断过程铁谱诊断技术是一种以磨损颗粒分析为基础的诊断技术。采用该技术监测机械零部件的磨损状态，无需将正在运转的机械设备打开或关闭，就可确定其磨损状态。.由机械零部件产生的磨损颗粒作为分离相存在于润滑油中，通过铁谱仪磁场的作用将它们从润滑油中分离出来，特定的工况条件和冤同的金属零件产生的磨粒具有不同的特性。通过观察磨粒的颜色、形态、数量、尺寸及尺寸分布，可以推断机械设备的磨损程度、磨损原因和磨损部位。根据机械设备诊断学的观点[4]，故障诊断过程有3个主要步骤：信号测取(检测设备状态的特征信号)，征兆提取(从所检测的特征信号中提取征兆)和状态识别(根据这些征兆和其它诊断信息来识别设备状态)。 具体来讲，铁谱诊断过程可分为以下几个步骤：a取油样，制谱片，得到设备磨损状态的特征信纂一磨损颗粒；磨损参数测量；c根据上述征兆，识别设备的磨损状态(状态诊断)，包括识别设备的磨损状态将有无异常(故障早期诊断)与是否已有异常(故障诊断)；d根据设备的征兆与状态，进一步分析设备的磨损状态及其发展趋势(状态分析)，包括当设备有故障时，分析故障位置、类型、性质、原因与趋势等；e根据设备的状态与趋势，作出决策，干预设备及其运行过程。3磨损故障铁谱诊断方法与智能化铁谱诊断模型铁谱诊断方法自铁谱技术问世以来，其发展重点主要是在诊断过程的前两步，对磨损故障识别理论与方法的研究较少，这可从众多有关铁谱技术用于磨损工况监测与故障诊断的资料中看出。目前铁谱技术用于故障诊断所采用的方法归纳起来有3种：定性铁谱诊断法、定量铁谱诊断法(严格地说是准定量铁谱诊断法)、定性与定量相结合的铁谱诊断法。定性铁谱诊断能够在铁谱片上获取大量有关磨损状态的信息，但在很大程度上受操作者的经验和其它主观因素的影响，状态识别过程由领域专家或分析者来完成。诊断是依据谱片上磨粒的形态、数量、颜色、尺寸及尺寸分布等信息来推断机器的磨损状态。目前普遍得到应用的铁谱分析报告单就是定性铁谱诊断的总结。将模糊数学方法应用到定性铁谱诊断，可让计算机模拟专家的识别方法进行磨损状态诊断，这种方法具有一定的智能性，但这并不是铁谱诊断技术发展的关键所在。目前的定量铁谱诊断是根据铁谱片上磨粒的浓度和磨粒的尺寸分布来对设备的磨损状态作出诊断。诊断主要采用函数分析法、趋势分析法和灰色理论等方法，有些方法已能在一定程度上反映出智能性。定量铁谱诊断具有较大的客观性，但所提供的数据只反映出少量的磨损状态信息，而且不能应用在脂样分析中。定量与定性相结合铁谱诊断是目前实际应用的最多的一种方法，一般是先用定量参数进行故障可能性和趋势判断，再辅之以铁谱片上磨粒特征分析来确诊。为了提高铁谱诊断技术的准确性和智能性，必须进一步发展定量铁谱诊断方法。该方法应能综合定量分析磨粒的形态、尺寸、数量、颜色和尺寸分布等特征并应角人工智能和神经网络的方法加以诊断。随着计算机图像分析技术以波人工智能特别是神经网络技术不断发展，为实现综合定量铁谱诊断及其智能化创造了有力的条件。将智能化技术应用到铁谱诊断，其诊断过程的第三步不仅变得同前二步一样重要，而且将会成为智能诊断技术的关键，因而对磨损故障识别理论与方法的研究很有必要。由于磨损现象的复杂性和磨粒分析的困难性，铁谱诊断智能化的发展一直较缓慢。1989年美国的Carborundum公司开发出一套被称之为FAST的铁谱分析专家系统[5]，并在最近将其发展成FASTPLUS系统。据报道，利用这一专家系统可以对铁谱片进行分析并以人机对话的方式进行决策。但从原理上看，该系统主要是将谱片上的特征磨粒与存储在系统的光盘中的磨粒图谱的照片进行比较而得出结论，因而具有较大的局限性。在国内，文献[6]困将计算机图像分析技术和人工智能理论与方法引人到铁谱分析技术中，建立了基于黑板的铁谱图像解释系统的模型，并进行了部分研究，取得一些很有意义的研究成果。由于追求铁谱诊断的完全智能化使得该技术离实用还有较远的距离。磨损故障铁谱诊断水平根据铁谱诊断的目的和实际应用的需要，将磨损故障铁谱诊断水平划分成3个级别：第一级诊断水平三对设备状态进行监测、确定磨损状态是否正常；第二级诊断水平：在第一级诊断的基础上，判别引起磨损状态异常的磨损原因、类型、形式乃至趋势分析，以便采取维修措施或改进设计。不同原因导致的故障具有不同的表现形式，从而反映出不同的故障状态。通过磨粒的形态、尺寸、数量、分布等特征可对磨损原因进行识别；第三级诊断水平：用以判断发生故障的部位或部件，同时也为第二级诊断提供补充信息。不同的材料产生的磨粒经谱片加热或湿化学处理在铁谱显微镜下可以区分出来，从而将故障隔离到不同零件上。由于设备结构的复杂性、同台设备使用摩擦副材料相同性以及鉴别材料手段的局限性，使得故障隔离与定位并不能总是有效。但为了提高磨损故障诊断的有效性和全面性，此级诊断无疑是必要的。在人工诊断时，上述3级诊断常常是同步完成的，但随着现场监测对智能化诊断的需要，在人工智能或神经网络技术引入到铁谱诊断后，就需要对磨损故障诊断水平进行分级。智能化铁谱诊断模型本文从实际应用的需要出发，提出一种智能化铁谱诊断系统模型，如图1所示。其中的些主要工作已经完成。该系统包括3大模块：磨粒分析模块、磨粒识别与统计模块和机械磨损故障铁谱诊断模块：在磨粒分析模块中可以采用计算机图像分析和模拟人工分析两种方式。铁谱图像分析子系统 [7]能够提取定量的磨粒特征参数。这包括形态数字特征和光密度特征，提取的信息中的一部分输入磨粒识别与统计模块，并采用神经网络技术识别磨粒[8]，经统计后，将结果送入磨粒信息库；一部分直接送入磨粒信息库。模拟人工分析子系统，采用人一机协作的方法，人工提取定性的磨粒特征参数，应用神经网络专家系统进行磨粒识别[9]，识别结果经统计后送入磨粒信息库；定量钳普参数采用光密度计测量，测量结果直接送入磨粒信息库。根据不同的需要，磨粒信息库中的数据可按不同的方式组织，形成不同的数据文件，以备故障诊断与监测取用。机械磨损故障铁谱诊断模块根据用户需要可实现磨损状态诊断、磨损故障类型诊断和磨损原因诊断，三者的实现均采用神经网络模型[l0转自深圳培训吧]。在铁谱诊断时，除了利用磨粒信息库的数据文件作为输入向量外，还应充分利用被监测设备知识库的知识。该系统还可以直接从磨粒信息库中提取数据，采用神经网络技术进行磨损趋势预测
浅谈齿轮强度设计几个问题的探讨论文
0 引言
齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一。公元前300 多年，古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。17 世纪末到18 世纪初，人们开始对齿轮的强度问题进行研究。欧洲工业革命以后，齿轮技术得到高速发展，齿轮传动在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。齿轮设计成为机械设计中重要的设计内容之一。目前国际上比较常见的有关齿轮强度设计公式，除了我国的国家标准( GB) 有关齿轮强度的计算方法以外主要有: 国际标准化组织( ISO) 计算方法; 美国齿轮制造商协会( AGMA) 标准计算方法;德国工业标准( DIN) 计算方法; 日本齿轮工业会( JGMA)计算方法; 英国BS 计算方法等。作者在从事机械设计特别对齿轮设计的教学中，发现不少地方的知识点描述比较简单，不容易理解，为此，在文中对齿轮设计的几个问题如齿轮的失效方式、齿轮强度设计的历史、现状进行了深入分析，探讨我国齿轮强度设计的历史来源以及在齿轮设计中的一些困惑。通过深入的分析，有助于大家更好地理解齿轮设计公式的意义和来龙去脉。
1 齿轮失效方式的探讨
齿轮在传动过程中会出现各种形式的失效，甚至丧失传动能力。齿轮传动的失效方式与齿轮的材料、热处理方式、润滑条件、载荷大小、载荷变化规律以及转动速度等有关。人们对齿轮失效的认识是一个发展的过程。18 世纪中叶人们就开始对齿轮的失效进行研究。对齿轮摩擦磨损、点蚀形成和齿面胶合有了初步的认识。1928 年，白金汉发表了有关齿轮磨损的论文，并将齿面失效分为点蚀、磨粒磨损、胶合、剥落、擦伤和咬死等6 种失效形式。1939 年，Rideout 将齿轮损伤分为正常磨损、点蚀、剥落、胶合、擦伤、切伤、滚轧和锤击等8 种形式。1953 年Borsoff 和Sorem 将齿轮损伤分为6 类。1967 年尼曼根据大量试验，对渐开线齿轮的4 种失效形式画出了承载能力的限制关系图，并指出当齿轮转速较低时，影响软齿面齿轮承载能力的主要因素是点蚀，影响硬齿面齿轮承载能力的是断齿; 而对于高速重载传动齿轮，影响因素往往是胶合。自上世纪50 年代以来，一些国家以标准的形式对齿轮损伤形式进行分类，对名词术语、表现特征、引发原因等都有规定。如1951 年美国将齿轮损伤分为两大类，一类是齿面损坏，包括磨损、塑性变形、胶合、表面疲劳等，另一类是轮齿的折断。前一大类齿面损坏是齿轮作为高副由于摩擦学原因而引起的表面损伤; 后一大类轮齿的折断是轮齿作为受力构件由于体积强度不够而发生的破坏。1968 年奥地利国家标准规定了齿轮损伤的名词术语。
1983 年，我国颁布了齿轮轮齿损伤的术语、特征和原因国家标准( GB /T3481 - 83) ，将齿轮损伤形式分为5 大类，即磨损、齿面疲劳( 包括点蚀和剥落) 、塑性变形、轮齿折断和其他损伤，共26 种失效形式。1997 年，我国颁布了对GB/T3481 - 1983 修订的GB/T3481 -1997 国家标准。目前我国在大多数的机械设计教材和机械设计手册中齿轮失效方式都进行了简化，一般分为5 大类，即轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面胶合、齿面磨损和塑性变形。
2 齿轮强度设计的探讨
2. 1 轮齿弯曲强度计算
1785 年，英国瓦特提出了齿根弯曲强度的计算方法，把轮齿看成为矩形截面的板状悬臂梁，随后出现多种弯曲强度计算公式。1893年，路易斯发表了轮齿弯曲强度计算式，而且用内切抛物线法找齿轮的危险截面，这一方法称为“抛物线法”[12]，如图1 所示。路易斯以载荷作用于齿顶推导出齿根弯曲应力公式，但是对于重合度大于1 小于2 的齿轮传动，理论上只有当单对齿啮合时，载荷才全部由一个齿承受。对于重合度大于2 小于3 的足够精密的齿轮，因为同时有2 对以上的齿轮在啮合，其最大弯曲应力的作用点要低。
在此之后，又出现30°切线法、尼曼法、白金汉法等。1980 年， ISO 提出“渐开线圆柱齿轮承载能力的基本原理”( ISO 6336 - 1980) ，公布了轮齿弯曲强度、齿面接触强度的计算方法。
过去，我国的齿轮强度计算方法一直比较混乱，没有统一的标准，对生产、科研以及教学带来诸多问题。于是， 1981 年我国成立了“渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法”国家标准课题组，以ISO6336—1980为根据，开展全面的研究工作。1983 年颁布了渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法的国家标准( GB /T3480—1983) 。
目前，我国有关齿轮弯曲强度的设计公式基本上采用30° 切线法，即作与轮齿对称中心线成30°夹角并与齿根圆角相切的斜线，两切点的连线是齿根危险截面位置。而且以单对齿啮合区的最高点作为最不利载荷作用点，这时产生的弯曲应力最大，如图2 所示。另外，弯曲疲劳强度计算公式中，齿形系数在许多机械设计中只是说明与齿数有关，与模数无关，并未做详细说明，不容易理解。下面对相关问题进行详细分析。如图2 所示，齿根弯曲应力为σF =MW= FnhFcosαFbS2F /6 = 6KFthFcosαFbS2Fcosα= KFtbm6( hFm) cosαF( SFm)2cosα( 1)式中，αF为齿顶圆压力角。令式( 1) 中的YF =6( hFm) cos αF( SFm)2cos α式中，YF称为齿形系数，由路易斯在其轮齿弯曲强度计算式中首次引用。可以看出，YF是与齿轮形状的几何参数有关的一个系数。因为，根据齿轮形成原理，齿数的变化将引起轮齿上hF、SF、aF等参数的变化，由于hF、SF、aF均与齿轮模数成正比，致使齿形系数中的模数可以约去。因此，齿形系数不受模数的影响，而只与齿数有关，齿数越多YF越小，反之YF越大。这就是在机械设计的教材中经常会看到“标准齿轮的齿形系数只与齿数有关而与模数无关”的原因。
2. 2 齿轮压应力对弯曲应力的影响
根据30°切线法及齿轮受力分析。将法向力Fn移至轮齿中线并分解成相互垂直的两个分力，即圆周力Ft和径向力Fr。根据力学理论，Ft使齿根产生弯曲应力为σF，Fr则产生压应力σy。因此齿根危险截面上受到的应力为弯曲和压缩组成的组合应力，并导致齿根两边的应力大小不相等。然而，在相关的机械设计资料中都没有将由于径向力产生的压应力计算在齿轮的弯曲强度计算公式中，而且在大多数的相关教材中都认为: 压应力相对于齿根最大弯曲应力比较小，可以忽略不计。但是压应力到底多少，为什么可以忽略不计，很少有人进行计算，下面对压应力与弯曲应力进行探讨。如图2 中，Ft产生其弯曲应力σF如式( 1) 所示。由Fr产生压应力σy为σy = Fnsin αFbSF( 2)由式( 1) 及式( 2) 可得σyσF= SF6hFtan αF设OD = h'，则SF = 2h' tan30°，因此σyσF= tan 30tan αF3h'hF假设标准齿轮模数为m，齿数z。则齿顶圆压力角为cos αF = rbra= zz + 2cos α，由于h'hF< 1，因此，当不考虑h'hF的影响时，σyσF的大小取决于齿轮的齿数。为了便于讨论，取ξ = σyσF称为压应力对弯曲应力的影响系数。则根据计算可以得到ξ 与齿数的对应关系，如图3 所示。可见，压应力对弯曲应力的影响与齿数有关，而模数无关，而且随着齿数的变化而变化，齿数越少其影响越大，反之影响就越小，最终趋于一水平线。最小约为最大弯曲应力的8%，特别当h'hF< 1 时，压应力更小，可以忽略不计。这就是为了简化计算，在计算轮齿弯曲强度时一般只考虑弯曲应力的原因。从图2 可知，弯曲应力分为拉伸侧的拉应力和压缩侧的压应力。实际证明，拉伸侧是危险侧，因拉伸侧的`裂纹扩展速度较大。压缩侧有时虽裂纹出现较早，但发展速度较慢。所以大多数的公式以拉伸侧的应力作为设计时的计算应力。而且根据齿轮弯曲疲劳实验分析证明，考虑弯曲应力、压应力与只考虑弯曲应力的结果，实际上没有多大差别。因此，在齿轮弯曲疲劳强度计算中只考虑弯曲应力。
2. 3 齿面接触疲劳强度计算
图4 赫兹接触应力模型齿面接触疲劳强度计算是针对齿轮齿面疲劳点蚀失效进行计算的强度计算。1881 年，赫兹提出两个圆柱体接触时接触面上载荷分布公式，该式作为齿面强度计算的理论基础，如图4 所示。根据赫兹接触应力理论，在载荷作用下接触区产生的最大接触应力为σH = Fnπb·1ρ1± 1ρ21 - μ21E1+ 1 - μ22槡 E2( 3)式中，Fn为作用在圆柱体上的载荷; b 为接触长度;μ1、μ2分别为两圆柱体材料的泊松比; E1、E2为两圆柱体材料的弹性模量。ρ1、ρ2为两圆柱体接触处的半径，式中“+”号用于外接触，“-”号用于内接触。1898 年，拉塞根据法向力应用“压强”原理研究齿面的接触疲劳强度问题。1908 年，奥地利的维德基将赫兹的两个圆柱体的接触应力理论应用于计算轮齿齿面应力，并绘出了沿啮合线最大接触应力变化图。1932 年，英国BS 根据实验数据提出基础表面应力作为齿面强度计算方法。1940 年，美国AGMA 采用齿面强度最重负荷点的接触应力最大值计算方法。
1949 年，白金汉提出节圆上齿面接触应力不超过许用值的计算方法，后来该方法被许多计算方法所采用。1954 年，尼曼采用最大负荷点上滚动压力。至今，我国皆以赫兹公式作为计算齿面接触疲劳强度的理论基础，即以赫兹应力作为点蚀的判断指标。通常令1ρΣ= 1ρ1± 1ρ2，ρΣ称为综合曲率，对于标准齿轮，1ρΣ= 2d1 sin αi ± 1i 。并令式( 3 ) 中的ZE =1π 1 - μ21E1+ 1 - μ22E 槡为弹性影响系数。从而，获得渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳强度的基本公式为σH = ZEZH2KT1bd21i ± 1槡 i #[ σ ] H( 4) 式中，ZH = 2槡sin αcos α，称为区域系数，对于压力角α= 20°的标准齿轮，ZH≈2. 5。在机械设计手册或机械设计教材中，有关齿轮接触疲劳强度公式有很多版本，其中最常见的是将一对钢制标准齿轮齿面接触强度校核公式进行简化，取钢制齿轮的E1 = E2 =2. 06 ×105MPa，μ1 =μ2 =0. 3，便获得机械设计中常用的校核公式。σH = 671 KT1bd21i ± 1槡 i ≤[ σ ] H( 5)
2. 4 齿面胶合强度计算
齿轮另外一个常见的失效是齿面胶合。有关齿轮胶合比较统一的说法是: 相互啮合的两金属齿面，在一定的压力下直接接触发生黏着，同时又随着齿面运动而使金属从齿面上撕落而引起的黏着磨损现象。胶合分为冷胶合和热胶合。对于高速重载的齿轮传动，齿面瞬时温度较高，相对滑动速度较大，则容易发生热胶合。对于低速重载的重型齿轮传动，由于齿面间压力过大，导致齿面油膜被破坏，尽管齿面温度不高，但也容易产生胶合，称为冷胶合。
对于齿轮齿面胶合强度计算的研究，目前主要基于两种理论，一是基于Pv 值( 压力与速度的乘积) 或PTv ( T 为啮合点到节点的距离) 值作为计算胶合的指标。另一种是以齿面温度作为判定胶合的准则的布洛克算法。1975 年，温特提出积分温度法。现在ISO 的标准中主要以这两种方法为主。2003年，我国颁布“圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法”国家标准( GB - Z 6413. 1 - 2003和GB - Z 6413. 2 - 2003)。该标准等同采用了ISO/TR 13989 - 2000“圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法”。曾经有人试图以按弹性流体动力润滑理论计算齿面间的油膜厚度作为胶合的评判依据。
我国多数的机械设计教材中齿轮强度设计一般只提供齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度两种计算方法，并未提供有关齿面胶合的强度计算公式。
3 结束语
文中分别对机械设计教学中有关齿轮的强度设计问题进行了分析和探讨，详细解读我国齿轮强度设计的历史沿革及现状，以及齿轮强度设计计算过程中让人困惑的问题及解决方法。研究指出，在齿轮弯曲疲劳强度的计算中，压应力对弯曲应力的影响是有限的，一般可忽略不计，只有当需要精确计算时，应当考虑其影响。论文的研究可以帮助齿轮设计人员和学生更好地理解齿轮设计中的相关内容，为将来从事机械设计工作打下良好的基础。
自己写算啦！
小模数齿轮齿形误差图像测量法权转菊 (西安东风仪表厂计量处 710065) 摘要:本文提出了一种小模数齿轮齿形误差测量的新方法,该方法在极坐标系下采集齿廓边缘 摘要 点的坐标值,通过测量模型计算获得齿形误差,符合齿形误差定义,具有较高的精度. 关键字:齿形误差 关键字 光学测量 极坐标 数学模型 引言小模数齿轮尤其是模数在 ～ 的小模数齿轮广泛应用于航天航空,国防,IT,钟 表等领域的精密仪器仪表制造中.作为关键的运动传动件,其质量直接影响到仪器仪表的运动精度, 噪音,寿命等.因此,实现对小模数齿轮的高精度测量是保证仪器仪表质量的一个关键技术问题. 小模数齿轮由于其模数小而齿数通常较多,齿槽空间很小,很难采用传统的齿轮测量技术和仪 器.目前,普遍采用的测量方法是轮廓投影比较法和分度盘展成法.轮廓投影比较法即在轮廓投影 仪上,将齿轮与标准放大图进行比较,从而判定加工齿轮的齿廓精度,这种方法显然不能实现精确 检测.分度盘展成法测量效率低,受找正误差,分度误差的影响精度并不是很高. 近年来,随着光 学坐标测量机的应用和发展,基于 CCD 技术的齿轮测量方法的研究不断增多.本文作者研究了在光 学坐标测量机上对小模数齿轮齿形误差进行精密测量的一种新方法. 1 数学模型的建立 展开角增量与展开弧长增量的关系 按渐开线形成原理,渐开线上某一点的曲率半径 ρ 等于基圆上形成渐开线的起点 A 到曲率半 径 ρ 与基圆切点 B 间的弧长,ρ 也即展开弧长, 其展开角 w 与 ρ 之间的关系为: w =ρ/ r0 (式 1) ? 式中: r0 为齿轮的基圆半径 当展开角 w1 增加w 转角时,展开弧长的增 量为ρ. 与ρ 之间有一定的比例关系, w 如当 齿轮转动一度, ρ1 应增加齿轮基圆圆周长度为 则 1/360,所以得如下关系式: ρ=2πr0w/360=π/180wr0 式中:ρ 为展开弧长增量 ( 2 B1 A1 A2 ?A 式 2) 图 (1) 渐 开 线 形 成 原 理 1 ρ=ρ2-ρ1 极坐标系下展开角与极径的关系 按照几何关系,从图中可以看出: ρ= R2 r 0 2 2 R12 r 0 2 (式 3) wx=w2-w1=B2+cos-1 r0 r -B1- cos-1 0 R2 R1 r0 r - cos-1 0 R2 R1 (式 4) 也即:wx=B2-B1+cos-1 将式 3 和式 4 代入式 2 得: 2 R2 r 0 R12 r 0 2 2 =π/180r0 2-B1+cos-1 (B r0 r - cos-1 0 ) (式 5) R2 R1 从式 5 中可以看出, 如果我们以齿轮中心为极坐标中心, 靠近渐开线起始点测量一点作为极坐 标起点,建立极坐标系,在此坐标系下齿形上各点极径与极角应满足式 5 中的关系. 2 齿形误差的测量 由于齿形误差的影响,实际齿廓上各点的坐标值与理论值有差异,即相对一展开角实际齿廓上 展开弧长与理论值有差异.变换式 5,我们可以求出实际齿轮左右齿廓上这种差异. f= Ri r 0 2 2 R12 r 0 -π/180r0 i-B1|+cos-1 (|B 2 r0 r - cos-1 0 ) Ri R1 (式 6) 这种差异也是齿廓上各点曲率半径与渐开线上相应的理论曲率半径的差异. 最小值与最大值之 差即为包容实际齿形的两条最近的理论渐开线间的法向距离,符合 GB10095-85 规定齿形误差ff 定 义(见图 2) ,则齿形误差为: ff=fmax-fmin (式 7) 齿 顶倒 棱高 度 ? 工 作部 分 设 计 齿形 齿 根 起始 工作 圆 图 1 齿形 误差 示意 图 2 3 测量实例选用有背光照明系统和 CCD 视像头的坐标测量机对一模数为 ,齿数为 50 的小模数齿轮 进行实际测量.首先以齿轮中心为坐标原点,以齿廓上大于基圆半径一点为起点建立极坐标,然后 对齿廓进行测量,求得各点的极径及极角,通过数学模型计算齿形误差.测量数据及结果见表 1. 表1 右齿 R(mm) ω(°) 360 f (mm) 0 R(mm) 齿形误差测量结果 左齿 ω(°) 0 f (mm) 0 齿形误差:0-()= 齿形误差:()= 4 结论本文结合渐开线展成原理对极坐标系下渐开线上各点坐标关系进行了分析, 并给出了数学模型, 由此得出齿形误差测量方法.通过测量实例对测量方法进行了说明. 这种方法与传统的使用分度盘 测量齿形的方法相比,同样是图像测量法,但由于少了分度盘的找正误差,分度误差等误差影响因 素,测量精度大为提高,并且可利用坐标测量机柔性定位功能,形成测量程序进行批量测量,实现 对小模数齿轮齿形误差的高精度,高效率测量. 3