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浅析齿轮传动失效的形式及对策摘要：本文介绍了齿轮失效的五种基本形式及其原因，并针对失效 原因提出解决办法，就提高齿轮的寿命提出建议关键词：齿轮；传动失效；形式；对策一、齿轮传动失效的形式齿轮在传动过程中发生轮齿折断、齿面点蚀、齿面损坏等现象，从而 失去正常工作能力，这种现象称为齿轮轮齿的失效1 .面点蚀齿轮在传递动力时，两工作齿面实际上是线接触实际上, 因齿面的弹性变形会形成很小的而接触由于接触面积很小，所以会产生 很大的接触应力传动过程中，齿面间的接触应力从零增加到最大值，又 从最大值降到零当接触应力的循环次数超过某一限度时，工作吃面便会 产生微小的疲劳裂纹如果裂缝内渗入润滑油，在另一齿轮挤压下封闭在 裂纹内的油压会急剧升高，加速裂纹的扩展，最终导致表面层上的小块金 属的剥落，形成小凹坑，这种现象为疲劳点蚀点蚀使轮齿工作表而损坏, 造成传动不平稳，并产生噪声，轮齿啮合情况会逐渐恶化而导致齿轮报废 齿面点蚀是在润滑良好的封闭齿轮传动中轮齿失效的主要形式之一在开 式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩展即被磨掉， 所以一般看不到点蚀现象齿面抗点蚀的能力主要与齿面硬度有关，提高 齿而硬度，减小齿面的表而粗糙度值和增加润滑油的黏度都有利于防止点蚀。

2. 而磨损齿轮在传动过程中，轮齿不仅受到载荷的作用，而且接触的两齿面间有相对滑动，使齿面发生磨损齿面磨损的速度符合预计设计 期限，则视为正常磨损正常磨损的齿面很光亮，没有明显的痕迹，在规 定的磨损量内并不影响齿轮的正常工作但齿面磨损严重时，渐开线齿廓 被损坏，使齿侧间隙增大而引起传动不平稳，产生冲击和噪声，甚至会因 齿厚过度磨薄而发生轮齿折断产生齿面磨损的原因主要有：一方面齿轮 在传动过程中，工作齿面间有相对滑动；另一方面齿面不干净，有金属微 粒、尘埃、污物等进入轮齿啮合区域引起磨料性磨损3. 血放合在重载传动中，齿轮副两齿轮工作齿面发生金属表面直接 接触而产生“焊接”现象，称为齿面胶合齿面发生胶合现象后，将因遭 到严重损坏而失效为防止发生齿面胶合，对于低速传动，可采用黏度大 的润滑油；对于高速传动可采用硫化润滑油，使其较牢固的吸附在齿面上 而不易被挤掉采用提高齿面的硬度，减小轮齿表面的粗糙度，一级两齿 轮选择不同材料等措施，均可减少齿面胶合的发生4. 齿折断齿轮轮齿在传递动力时相当于一根悬梁臂，在齿根处收到 的弯曲应力最大，且在齿根的过渡圆角处具有较大的应力集中传递载荷 时，轮齿从啮合开始到啮合结束，随着啮合点位置的变化，齿根处的应力 从零增加到某一最大值，然后又逐渐减小为零。

轮齿在交变载荷的不断作 用下，在轮齿根部的应力处便会产生疲劳裂纹随着重复次数的增加，裂 纹逐渐扩展，直至轮齿折断，这种折断为疲劳折断此外，脆性较大的材 料制成的齿轮，材料在受到短时过载或过大的冲击载荷时，常会引起轮齿 的突然折断，这种折断称为过载折断轮齿折断是开式齿轮传动和硬齿面 闭式齿轮传动中轮齿失效的主要形式之一轮齿折断常常是突然发生的， 防止轮齿折断的措施：一方面，可选择适当的模数和齿宽，保证轮齿的强 度；另一方面，减小齿根处的应力集中，齿根圆角不宜过小，轮齿表面粗 糙度值要小，使齿根危险载面处的最大弯曲应力值不超过材料的许应力 值采用合适的材料和热处理方法等，均可防止轮齿折断5. 面塑性变形若齿而材料较软，轮齿表面硬度不高，当工作在低速 重载和频繁启动情况下时，在较大的重载荷和摩擦力的作用下，可能使齿 面表层金属沿相对滑动方向发生局部的塑性流动，从而产生齿面塑性变 形主动齿轮上所受的摩擦力背离节线指向齿轮和齿根，产生塑性变形时 在齿面沿接线处形成凹沟；从动齿轮上所受摩擦力则分别由齿顶和齿根指 向节线，产生塑性变形时再齿面上沿节线处形成凸棱齿面塑性变形破坏 了齿廓形状，导致齿轮轮齿失效。

提高齿面硬度和采用黏度较高的润滑油, 有利于防止或减轻齿面塑性变形二、齿轮的常用材料根据齿轮传动的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面有较高的 抗点蚀、抗胶合、抗磨损和抗塑性变形能力，而齿根要有较高的抗折断及 抗冲击能力因此，对齿轮材料性能的基本要求：齿面要硬，齿芯要韧， 具有良好的加工性和热处理性齿轮材料对齿轮传动的承载能力有很大影 响，正确选择齿轮材料很重要1. 钢材钢材的韧性较好，耐冲击，可以通过热处理改善其力学性能并提高齿而硬度，故最适合制造齿轮1）锻钢一般用锻钢制造齿轮, 常用的是含碳量为0.15%〜0.6%的碳钢或合金钢2）铸钢尺寸较大的齿 轮常用铸钢制造，其毛坯应进行正火处理以消除残余应力和硬度不均匀的 现象2. 灰铸铁灰铸铁价格低廉，其铸造性能、减摩性能、抗点蚀和抗胶 合性能较好，但其抗弯强度、耐冲击和耐磨性能较差灰铸铁齿轮常用于 轻载、低速、工作平稳的场合，灰铸铁中的石墨具有润滑作用，尤其适用 于制造润滑条件较差的开式传动齿轮球墨铸铁具有较高的力学性能，一 定场合下常用来代替铸钢3. 塑料工程塑料一般用于高速、轻载及精度不高的齿轮传动，它可 以明显降低噪音常用工程塑料有尼龙、夹布胶木等，用来制造小齿轮， 而大齿轮仍用钢或者铸铁制造。

总之，分析并了解齿轮传动失效的形式，对设计齿轮传动时选择齿轮 材料有很重要的意义参考文献： 李靖宇.机械设计基础丽大连：大连理工大学出版社，2003.。