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齿轮的材料、寿命系数和极限应力 院（系）名称 机械工程学院 专业名称 机械制造 学生姓名 李岩 学生学号 SY1307202 2013年11月 齿轮的材料、寿命系数和极限应力 摘要 齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一, 它在工作中的受力情况比较复杂。在齿轮的制造过程中, 合理选择材料与热处理工艺, 是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。在满足工作要求的前提下合理选择齿轮的寿命系数，这对实际工作有着十分重要的意义。本文就常用齿轮材料的选择及热处理工艺，不同标准下寿命系数的计算方法进行了分析。 关键词： 齿轮材料，热处理，疲劳极限，寿命系数 The material, life factor and ultimate stress of gear Abstract The gear is one of the most widely used parts in mechanical transmission, and the state of forces it suffers in the work is more complicated. In the manufacturing process of gears, the rational choice of material and heat treatment process is a necessary guarantee to improve the bearing capacity and extend the life. Choosing the rational life factor is very important. In this paper, material selection and heat treatment process of gears, as well as different calculation methods of standards commonly used in life factor are analyzed. Key words: material of gears，heat treatment，fatigue limit，life factor 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 绪论 1 1.1 齿轮的材料和热处理 1 1.2 齿轮的寿命系数 1 1.3 齿轮的疲劳极限 1 2 齿轮的材料和热处理 3 2.1 锻钢 3 2.1.1 高承载能力的重要齿轮 3 2.1.2 中等承载能力的齿轮 4 2.1.3 较低承载能力的齿轮 4 2.2 铸钢 5 2.3 铸铁 5 2.4 有色金属 5 2.5 非金属材料 5 3 齿轮的疲劳曲线和寿命系数 6 3.1 疲劳曲线和寿命系数的一般表达式 6 3.2 疲劳曲线的其它表达式 8 3.3 接触疲劳曲线中的特征数（p和N∞ ） 9 3.4 接触强度寿命系数值的比较 11 3.5 弯曲疲劳曲线中的两个特征数（p和） 11 4 齿轮的疲劳极限 13 4.1 比较接触疲劳极限的前提条件 13 4.2 接触疲劳极限值的分析比较 18 4.3 比较弯曲疲劳极限值的前提条件 22 4.4 弯曲疲劳极限值的分析比较 24 结论 30 参考文献 31 绪论 齿轮的材料和热处理 齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一, 它的功用是按规定的速比传递动力和运动。在工作中, 它的受力情况比较复杂, 齿轮的齿根部受交变弯曲应力, 齿面承受大的接触应力并产生强烈的摩擦, 在换挡、启动和啮合不良时, 齿轮还承受一定的冲击载荷。齿轮的主要失效形式是疲劳断齿、疲劳点蚀以及齿面的过量磨损。根据齿轮的受力情况和失效分析可知, 齿轮一般都需经过适当的热处理, 以提高承载能力和延长使用寿命, 齿轮在热处理后应满足下列性能要求: 1)高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度(抗疲劳点蚀)。 2)齿面具有较高的硬度和耐磨性。 3)齿轮心部具有足够的强度和韧性。 齿轮的材料及热处理对齿轮的内在质量和使用性能都有很大的影响。锻钢、铸钢、铸铁、有色金属及非金属材料都可用来制造齿轮, 各种热处理方法, 如渗碳、渗氮、碳氮共渗、表面淬火、调质和正火等, 在齿轮制造中都被应用, 因此, 齿轮的选材和热处理方法的选用较其它零件复杂。这就需要设计人员根据齿轮承载能力的不同, 合理选择材料和毛坯及热处理工艺, 并制定相应的工艺路线, 用最经济的办法最大限度地发挥材料的潜能, 做到物尽其用。 齿轮的寿命系数 齿轮承载能力计算中的寿命系数是从齿轮的疲劳曲线中引申出来的。从概念上来