齿轮失效形式
一.齿轮失效原因及解决
措施
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各种齿轮传动因其润滑方式不同，材料及热处理方式不同，齿轮传动的载荷和速度范围不同，所
表
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现出的主要失效形式也不同。
这里所讨论的齿轮失效形式是指轮齿部分(轮缘)的失效(不是键等部分)。
齿轮传动的优缺点:
优点:
首先齿轮传动具有较高的传动效率，这对于大功率传动是很重要的特点，使机械传动减少大量的能量损失。
齿轮传动承载能力大，与其他传动形式相比，在传递同样载荷的前提下，具有较小的体积，具有较高的使用寿命，甚至无限寿命。
齿轮传动的瞬时传动比(链传动相比)和平均传动比(带传动相比)都较稳定，具有较高的传动精度。
缺点:
齿轮传动的主要缺点是对传动零件及相关的零件提出较高的制造，安装，调整的要求，另外齿轮传动不适合于远距离传动(与带传动和链传动相比)。
按工作条件齿轮传动分两种形式
开式传动:齿轮外露，易进入灰尘、杂质，磨损严重，润滑差，对安全操作不利，适用低速场合。例水泥搅拌等设备。
闭式传动:封闭在刚性的箱体内，润滑良好，精度高，防护条件好。例机床、减速器等。
1.1 轮齿的失效形式
1.轮齿折断
一般发生在轮齿根部
原因:齿根弯曲应力大; 齿根应力集中
解决措施:
增大齿根圆角半径;
正变位，增大模数;
增大压力角;
强化处理:喷丸、滚压处理;
材料选用低碳合金钢，渗碳淬火。
断裂的两种形式
a.过载折断
b.疲劳断裂 (轮齿弯曲应力为脉动循环变应力，r,0)
直齿轮:整体折断;
斜齿轮:局部折断。
2.齿面点蚀
原因:轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大;
滑动速度低形成油膜条件差;
产生了接触疲劳。
现象:小裂纹-扩展-脱落-凹坑 。
点蚀是在交变的接触应力作用下，齿面接触应力超出材料的接触疲劳极限，在载荷的多次重复作用下，齿面表层就会产生细致的疲劳裂纹，裂纹蔓延扩展，在齿面上出现局部材料脱落，形成麻点的失效形式，特别是在齿面硬度低于350HBS的闭式软齿面齿轮，更表现为主要的失效形式。
这种麻点出现后，齿面上的局部接触应力加大，更加剧了点蚀的发生和扩展，引起传动
噪声加大，传动精度降低。
解决措施:提高材料的硬度;加强润滑，提高油的粘度
通过
分析
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可知，被动轮齿面上受到的滑动摩擦力方向指向节圆，主动轮齿面上受到的滑动摩擦力方向背离节圆。
由于开始啮合的接触点在主动轮的齿顶和被动轮的齿根，所以主动轮相对于被动轮的相对滚动方向是从齿顶向齿根，而被动轮相对于主动轮的相对滚动方向是从齿根向齿顶。
3.齿面胶合
原因:高速重载;散热不良;
滑动速度大;
齿面粘连后撕脱
发生在软齿面上。
措施:
减小模数，降低齿高;
抗胶合能力强的润滑油;
材料的硬度及配对
4.齿面磨损
原因:砂粒、金属屑进入啮合面。
解决措施:
加强润滑，最好是具有过虑的流动润滑;
开式传动改为闭式传动。
齿面磨损是不可避免的，特别是对于润滑不好的开式齿轮，磨损成为主要的失效形式。
齿面的磨损量与齿面的相对滑动量成正比，由于齿面上不同位置处的相对滑动量不同，所以磨损量也不同，由于齿面的不均匀磨损，使得磨损后的齿形发生变化，不再满足恒定传动比传动的条件，造成传动比不稳定，引起附加动载荷。
齿面磨损使齿厚减薄，使齿根的抗弯曲疲劳强度降低，并使齿轮最终表现为齿根减薄后的弯曲疲劳折断。
改善润滑状态，改开式传动为闭式传动是避免过早发生齿面磨损失效的最有效措施。
5.齿面塑性变形
原因:重载，齿面软。
解决措施:材料的选择 ; 表面处理提高硬度
总结有如下的齿轮失效形式
齿轮轮齿的失效形式
齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种:轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、和齿面胶合。
下面分述。
1(轮齿折断
因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，因此，轮齿折断一般发生在齿根部分。
若轮齿单侧工作时，根部弯曲应力一侧为拉伸，另一侧为压缩，轮齿脱离啮合后，弯曲应力为零。因此，在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲持久极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹。裂纹的逐渐扩展，最终将引起断齿，这种折断称为疲劳折断。
轮齿因短时过载或冲击过载而引起的突然折断，称为过载折断。用淬火钢或铸铁等脆性材料制成的齿轮，容易发生这种断齿。
2(齿面磨损
齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损;其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状(图3,42)，使运转中产生冲击和噪声。磨粒性磨损在开式传动中是难以避免的。采用闭式传动，提高齿面光洁度和保持良好的润滑可以防止或减轻这种磨损。
3(齿面点蚀
轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处(图3,43)。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。
软齿面(HBS?350)的闭式齿轮传动常因齿面点蚀而失效。在开式传动中，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。
可以通过对齿面接触疲劳强度的计算，以便采取措施以避免齿面的点蚀;也可以通过提高齿面硬度和光洁度，提高润滑油粘度并加入添加剂、减小动载荷等措施提高齿面接触强度。
4(齿面胶合
在高速重载传动中，常因啮合温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘联。当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕裂出现沟纹(图3,44)，这种现象称为胶合。在低速重载传动中，由于齿面间不易形成润滑油膜也可能产生胶合破坏。
提高齿面硬度和光洁度能增强抗胶合能力。低速传动采用粘度较大的润滑油;高速传动采用含抗胶合添加剂的润滑油，对于抗胶合也很有效。
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