1、 一般來說，齒輪傳動的失效主要發(fā)生在輪齒上。輪齒部分的失效形式分為兩大類：輪齒折斷，齒面失效。 1. 輪齒折斷折斷失效通常有輪齒的彎曲疲勞折斷、過載折斷和隨機(jī)折斷。· 疲勞折斷：工作時輪齒反復(fù)受載，使得齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展以至輪齒折斷的失效。疲勞裂紋多起源于齒根受拉的一側(cè)。 · 過載折斷：齒輪受到突然過載，或經(jīng)嚴(yán)重磨損后齒厚減薄時，輪齒會發(fā)生過載折斷。 · 隨機(jī)折斷：通常是指由于輪齒缺陷、點蝕或其它應(yīng)力集中源在輪齒某部位形成過高應(yīng)力集中而引起輪齒折斷。斷裂部位隨缺陷或過高有害殘余應(yīng)力的位置而定，與齒根圓角半徑無關(guān)。 · 輪齒折斷的形式

2、有整體折斷和局部折斷。整體折斷多發(fā)生于直齒輪，局部折斷多發(fā)生于斜齒和人字齒輪，齒寬較大的直齒輪和由于安裝、制造因素使得局部受載過大的直齒輪，也可能發(fā)生局部折斷。疲勞折斷的斷口較光滑，過載折斷的斷口則較粗糙。 · 增大齒根過渡圓角半徑，減小齒面粗糙度，對齒根進(jìn)行噴丸或碾壓強(qiáng)化處理消除該處的加工刀痕，選用韌性較好的材料，采用合理的變位等，均有助于提高輪齒的抗折斷能力。 · 通常，輪齒疲勞折斷是閉式硬齒面齒輪傳動的主要失效形式。 2. 齒面失效齒面失效常見的失效形式有：點蝕、膠合、齒面磨損和齒面塑性變形。(1) 點蝕    齒輪在嚙合過程中

3、，相互接觸的齒面受到周期性變化的接觸應(yīng)力的作用。若齒面接觸應(yīng)力超出材料的接觸疲勞極限時，在載荷的多次重復(fù)作用下，齒面會產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋；封閉在裂紋中的潤滑油的擠壓作用使裂紋擴(kuò)大，最后導(dǎo)致表層小片狀剝落而形成麻點，這種疲勞磨損現(xiàn)象，齒輪傳動中稱為點蝕（圖9.3-13）。節(jié)線靠近齒根的部位最先產(chǎn)生點蝕。潤滑油的粘度對點蝕的擴(kuò)展影響很大，點蝕將影響傳動的平穩(wěn)性并產(chǎn)生沖擊、振動和噪音，引起傳動失效。· 點蝕又分為收斂性點蝕和擴(kuò)展性點蝕。收斂性點蝕指新齒輪在短期工作后出現(xiàn)點蝕痕跡，繼續(xù)工作后不再發(fā)展或反而消失的點蝕現(xiàn)象。收斂性點蝕只發(fā)生在軟齒面上，一般對齒輪工作影響不大。擴(kuò)展性點蝕指隨著工作

4、時間的延長而繼續(xù)擴(kuò)展的點蝕現(xiàn)象，常在軟齒面輪齒經(jīng)跑合后，接觸應(yīng)力高于接觸疲勞極限時發(fā)生。硬齒面齒輪由于材料的脆性，凹坑邊緣不易被碾平，而是繼續(xù)碎裂成為大凹坑，所以只發(fā)生擴(kuò)展性點蝕。嚴(yán)重的擴(kuò)展性點蝕能使齒輪在很短的時間內(nèi)報廢。 · 提高齒面硬度和降低表面粗糙度，在許可的范圍內(nèi)增大相互嚙合齒輪的綜合曲率半徑，采用粘度較高的潤滑油等，有助于提高齒輪的抗點蝕能力。 (2) 齒面膠合   齒面膠合是指在重載或高速傳動時，齒面局部金屬焊接繼而又因相對滑動，其齒面的金屬從其表面被撕落，輪齒表面沿滑動方向出現(xiàn)粗糙溝痕的現(xiàn)象。· 在高速重載情況下工作的齒輪，由于

5、其滑動速度大而導(dǎo)致瞬時溫度過高，使油膜破裂而產(chǎn)生粘焊，從而引起的膠合稱為熱膠合。在低速重載情況下，由于齒面應(yīng)力過大，相對速度低，油膜不易形成，使接觸處產(chǎn)生了局部高溫而發(fā)生的膠合，稱為冷膠合。膠合從程度上可分為輕微膠合、中等膠合和破壞膠合。輕微膠合需要借助于顯微鏡才能見其粘著痕跡；中等膠合的條紋細(xì)淺，肉眼可見；破壞膠合沿齒廓相對滑動方向呈明顯的粘撕溝痕，整個齒面明顯發(fā)生材料移失現(xiàn)象，振動噪音增大，齒輪迅速失效，嚴(yán)重時發(fā)產(chǎn)咬死。 · 提高齒面硬度，降低表面粗糙度，采用有抗膠合添加劑的潤滑油，采取有效冷卻，選用合理變位，減小模數(shù)和齒高來降低滑動速度，選用抗膠合性能好的材料等，有助于提高齒輪

6、的抗膠合能力。 (3) 齒面磨損    齒輪傳動在工作時，齒廓表面在嚙合中存在著相對滑動，齒面由此產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致齒面磨損。齒面磨損常見的具體形式包括：磨粒磨損、低速磨損和腐蝕磨損。當(dāng)金屬微粒、灰塵、異物等落入相嚙合的齒面之間，它們將起到磨料的作用從而引起齒面磨粒磨損。磨粒磨損是開式齒輪傳動最常見的失效；閉式傳動新齒輪在磨合后未予清洗或密封不良等導(dǎo)致潤滑油污染時，也會引起磨粒磨損。當(dāng)齒輪圓周速度過低時（0.5m/s，相嚙合齒面間的彈性流體動力膜厚很小，會引起齒面材料的連續(xù)性磨損，稱為低速磨損，它通常發(fā)生在低速傳動中。潤滑油中的一些活性成分會和齒輪材料發(fā)生化學(xué)

7、與電化學(xué)作用引起腐蝕磨損。· 齒面磨損造成齒厚減薄，齒廓形狀破壞，嚙合側(cè)隙增大，導(dǎo)致振動、噪音和沖擊，嚴(yán)重時會使得齒輪因強(qiáng)度不足而折斷。 · 齒輪工作過程中，保持清潔，適時更換潤滑油，采用合適的密封和潤滑裝置，改善潤滑方式，選用粘度較高的潤滑劑和合適的極壓添加劑，選用合適的材料等，有助于減輕齒面的磨損。 (4) 齒面塑性變形    由于載荷和摩擦力過大，齒面材料在嚙合過程中，產(chǎn)生塑性流動從而造成齒面形狀損壞，齒面塑性變形。一般發(fā)生在軟齒面齒輪上。· 由于主動輪齒齒面上所受到的摩擦力背離節(jié)線，分別朝向齒頂和齒根作用，因此產(chǎn)生塑

8、性變形后，齒面上節(jié)線附近就下凹；從動輪輪齒表面所受到的摩擦力則分別由齒頂及齒根朝向節(jié)線作用，產(chǎn)生塑性變形之后，齒面上節(jié)線附近就上凸。這種失效常在低速重載、頻繁起動和過載傳動中出現(xiàn)。減小接觸應(yīng)力，適當(dāng)提高齒面硬度，提高潤滑油的粘度等，有助于減輕和防止齒面塑性變形。 · 此外，齒輪傳動中，由于安裝及制造誤差過大、材料缺陷、磨削燒傷和裂紋、表面處理不當(dāng)?shù)仍?，也會造成多種失效。加強(qiáng)原材料和成品檢驗、控制加工和安裝質(zhì)量，改進(jìn)熱處理工藝，對有效的減少齒輪失效，提高齒輪強(qiáng)度具有重要的意義。 3. 設(shè)計計算準(zhǔn)則    目前設(shè)計一般使用條件的齒輪傳動時，通常按

9、保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則計算。對于高速大功率的齒輪傳動，進(jìn)行膠合能力的計算。    工程實踐中，一般推薦采用以下的設(shè)計計算準(zhǔn)則。閉式齒輪傳動：傳動形式主要失效形式設(shè)計計算準(zhǔn)則中、小功率軟齒面齒面點蝕接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算齒根疲勞折斷彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算硬齒面齒根疲勞折斷彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算齒面點蝕接觸疲勞強(qiáng)度校核計算大功率、重載高速齒面點蝕接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算齒根疲勞折斷彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算齒面熱膠合熱膠合強(qiáng)度計算低速齒面點蝕接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算齒根疲勞折斷彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算齒面冷膠合冷膠合強(qiáng)度計算齒面塑性變形輪齒靜強(qiáng)度計算開式齒輪傳動：