齿轮的弯曲疲劳强度极限和接触疲劳强度极限通用3篇

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。那么齿轮疲劳极限的实验方法有哪些呢?下面就一起随小编来了解一下吧。

确定齿轮接触疲劳强度应在齿轮试验机上进行试验齿轮的负荷运转试验。当齿面出现接触疲劳失效或齿面应力循环次数达到规定的循环基数N。而未失效时(以下简称“越出”)，试验终止并获得齿面在试验应力下的一个寿命数据。当试验齿轮及试验过程均无异常时，通常将该数据称为“试验点”。根据不同的试验目的，选择小列不同的试验点的组合，经试验数据的统计处理，确定试验齿轮的接触疲劳特性曲线及接触疲劳极限应力。

(1)常规成组法

常规成组法用于测定试验齿轮的可靠度-应力-寿命曲线(即R-S-N曲线)，求出试验齿轮的接触疲劳极限应力。

试验时取4～5个应力级，每个应力级不少于5个试验点(不包括越出点)。最高应力有中的各试验点的齿面应力循环次数不少于1×106。最高应力级与次高应力级的应力间隔为总试验应力范围的40%～50%，随着应力的降低，应力间隔逐渐减少。最低应力级至少有一个试验点越出。

(2)少试验点组合法

少试验点组合法通常用于测定S-N曲线或仅测定极限应力。

试验时试验点总数为7～16个。测定S-N曲线时，应力级为4～10个，每个应力级取1～4个试验点。

测定极限应力时可采用升降法。

采用正交法进行对比试验时，每个对比因素至少有3个试验点。

疲劳极限是指经过无穷多次应力循环而不发生破坏时的最大应力值，又称为持久极限。那么影响弯曲疲劳极限有哪些因素呢?下面就一起随小编来了解一下吧。

1)非金属夹杂物。其作为微型缺口可引起应力集中而使弯曲疲劳强度降低。

2)表面脱碳。将使弯曲疲劳极限降低。

3)金相组织。淬火钢表层含有5%的非马氏体(体积分数)组织时，弯曲疲劳极限将降低10%。

4)齿根的几何状态。包括齿根圆角半径和表面粗糙度。齿根圆角经优化后，齿根应力集中将大大改善。

5)残余应力。齿面的残余压应力可降低弯曲拉应力峰值。经喷丸处理后，对残留奥氏体含量、内氧化层及残余应力都产生了影响，相应地提高了齿轮的弯曲疲劳强度。

齿轮的接触疲劳极限是指某种材料的齿轮,在特定试验条件下,经长期持续的循环载荷作用,齿面不出现疲劳点蚀的极限应力，那么影响齿轮接触疲劳极限因素有哪些呢?下面就一起随小编来了解一下吧。

(1)钢中非金属夹杂物

一般情况下，塑性夹杂物(如MnS)影响较小，脆性夹杂物(如Al2O3)危害最大，球形夹杂物的影响介于二者之间。采用净化冶炼(如真空脱氧精炼等)降低钢中非金属夹杂物含量是提高齿轮接触疲劳寿命的有效方法。

(2)钢材的纤维流向

齿轮工作面与纤维流向夹角成0度寿命最高，成90度寿命最低。

(3)齿面脱碳

渗碳齿轮的失效分析表明，当齿面贫碳层为0.2mm、表面碳含量为0.3%~0.6%时，70%左右疲劳裂纹起源于贫碳层。

(4)黑色组织

黑色组织是齿轮在渗碳或碳氮共渗时容易产生的一种缺陷组织，当其深度达到一定程度时，就会对接触疲劳寿命产生不利的影响。

(5)碳化物

渗碳或碳氮共渗齿轮表层中的碳化物形态、大小及分布状态对齿轮接触疲劳寿命的影响很大，大块状、粗料状及网状碳化物使用寿命较低，分散的颗料状碳化物使用寿命较高。