D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1981.s1.019 北京钢铁学院学报 1984年增刊1 球铁齿轮弯曲静强度的试验研究 机械设计教研室朱孝录 康以智易乘敏* 摘 要 为了保证齿轮达到一定程度的传动精度，必须限制轮齿的残余变形量，即轮 齿允许的残余变形量取决于传动精度和齿轮的使用条件。通过一系列试验，发现轮 齿齿根的静弯曲极限应力值g11ms与齿轮残余变形量8和模数m两者之间的比值 (8)有这样的关系：0B11m=01(8)。其中g1是每单位模数产生1μm残 m m 余变形量时的齿根应力，σ1值取央于材料的机械性能。K为指数，其值取决于材料 的种类和热处理工艺。本文给出球铁齿轮的01和K值。 一、引 论 当齿轮的轮齿作用的法向力F。超过某一限度时，卸载后轮齿的变形只能部分的恢复， 而保留一部分残余变形。这种残余变形就是轮齿的塑性变形。.传统的看法是：轮齿在过负荷 作用下，一一旦出现不可恢复的塑性变形，就失去了正确的几何形状，齿轮就失效了。但是要 明确“不可恢复的塑性变形”在量上的界限，如果轮齿塑性变形没有在量上的界限，那末就 象金属材料在常规的机械性能试验中，无法区分比例极 限、弹性极限和屈服限一样。作者的试验表明，轮齿的 整个加载到断裂的过程，-一般都可分为三阶段：即弹性 断裂 变形、弹塑性变形和断裂。这与常规的材料机械性能试 弹塑性变形 验相同。图1是球墨铸铁齿轮加载断裂三阶段示意图。 在传统的齿轮设计中，都应使轮齿的齿根应力σ小 弹淮变形 于开始弹塑性变形的齿根应力oF。当σr超过op(如图 1中的σ，)，则卸载后，轮齿将出现残余塑性变形量 8,这是不允许的。作者认为：在实际的齿轮传动中， 可以允许轮齿有微量的塑性变形存在。只要残余变形量 不超过容许的基节误差和齿形误差，那么齿轮的精度还 是可以保特在规定的范围内，齿轮可以正常使用。即对 图1轮齿加载一断裂三阶段 某种材质齿轮的弯曲静强度的极限值σ11m,不应该是一个固定值，而应该根据轮齿允许的残 余变形量来确定，而允许的残余变形量取决于该齿轮传动的精度等级和使用场合。换言之， ”参加本课题试验的还有：沈水福、王勉、黄其华、房费如、关掉、赵建华、陶小安、 梁冀等。 45北 京 钢 铁 学 院 学 报 年增刊 球铁齿轮弯曲静强度的试验研究 机械 设 计教研 室 朱李录 康 以 匆 肠乘撼 摘 要 为 了保 证 齿 轮达到 一 定程 度 的传 动精度 ， 必 须 限制轮齿 的残余 变形 量 ， 即 轮 齿 允许 的残余变形 量取决 于传 动精度和 齿轮的使 用 条件 。 通过 一 系列试 验 ， 发现 轮 齿 齿根 的静弯 曲极 限应 力值 ， ，。 与齿 轮残余 变形 量 乙 和 模数 两 者之 间 的 比值 ， 乃 、 一 、 、 。 ， ， 、 ‘ 气 而 明 运 件 盯 天 尔 ’ ‘ ’ “ ‘ 二 ， 各 、 ‘ 、 产 、 一 产 。 其 中 是每单位模数产 生 协 残 余 变形 量 时的齿根应 力 ， 值 取 决 于 材 料 的机械 性能 。 为 指数 ， 其位 取 决于 材料 的种 类和 热处 理 工 艺 。 本文给 出球铁 齿 轮 的。 和 值 。 ” ‘ 一 、 引 论 当齿 轮的 轮齿作用的 法向力 。 。 超过 某一 限 度时 ， 卸载后 轮齿的 变形只 能 部分 的 恢复 ， 而保 留一 部分残 余变形 。 这种残余变形 就是 轮齿的 塑 性变形 。 传统的看 法是 轮齿在过 负荷 作用下 ， 一旦 出现 不可恢 复的 塑 性 变形 ， 就 失去 了正确的几何 形 状 ， 齿轮就失效 了 。 但是 要 明确 “ 不 可恢 复 的 塑 性变形” 在 量 上的 界限 ， 如 果轮齿塑 性变形没有在 上的 界 限 ， 那末就 甘 象金 属 材料在常规 的机械性能试 验 中 ， 无 法 区分 比 例极 限 、 弹 性极 限和屈 服 限一样 。 作者的试 验表 明 ， 轮齿 的 整个加 载到断 裂 的 过程 ， 一般都可分 为三 阶段 即弹 性 变形 、 弹 塑 性变形 和 断 裂 。 这与常规 的材料机械性能试 验相 同 。 图 是 球 墨 铸 铁齿轮加 载断 裂三 阶段 示意 图 。 在传统 的 齿轮设计 中 ， 都应 使 轮 齿的 齿根应 力 小 千 开始弹塑 性变形 的 齿 根应 力 ， 。 当 超过 。 ， 如 图 中的 。 ， 则卸载后 ， 轮齿将 出现 残余塑 性 变形 量 乃 ， ， 这是不 允许 的 。 作者认为 在实际 的 齿轮传动 中 ， 可 以 允许 轮齿有微 量的 塑 性变形存在 。 只 要残 余变形量 不 超过 容许 的 基节误 差 和 齿形误 差 ， 那 么 齿轮的 精度还 是可 以保 持在 规 定的 范 围 内 ， 齿轮可 以 正常使 用 。 即 对 图 轮 齿加 载一 断裂 三 阶段 某种材 质齿轮的弯曲静强 度的 极 限值 。 ， ， 不应 该 是一 个 固定位 ， 而应 该 根据 轮 齿允许 的残 余变形 量 来确 定 ， 而 允许 的残 余变形 量取 决豁亥齿轮传动的 精 度等级和 使 用 场 合 。 换 言之 ， 朴 参加 本课 题 试 验 的还 有 沈 水福 、 王 勉 、 黄其华 、 房贵如 、 关坤 、 赵建华 、 陶小 安 、 梁骥等 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1984．s1．019