齿轮传动主要失效形式

1. 齿轮传动的失效形式

齿轮传动是由轮齿啮合来传递运动和动力的，因此，齿轮传动除须运动平稳外，还必须有足够的承载能力。分析齿轮失效的目的是为了找出齿轮传动失效的原因，制定强度计算准则，或提出防止失效的措施，提高其承载能力和使用寿命。齿轮传动失效主要发生在轮齿上，其主要失效形式有以下五种：

（1）轮齿折断 

轮齿折断是指齿轮上一个或多个齿的整体或局部的断裂。通常轮齿的折断有两种：一种是严重过载或受到强烈冲击载荷时发生的突然折断，称为过载折断。另一种是载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过疲劳极限时，齿根处将产生疲劳裂纹，并逐步扩展，最终导致轮齿的折断，称为疲劳折断，如图6-41所示。

增大齿根处过渡圆角半径，提高齿面加工精度，可以降低应力集中。在齿根处施以喷丸、辗压等冷作强化处理方法，都可以提高轮齿的抗折断能力。

（2）齿面点蚀 

齿面点蚀是指齿轮工作时，对齿廓工作面某一点来说，轮齿齿面在法向力的作用下将产生接触应力，并按脉动循环变化。当齿面在过高的交变接触应力的反复作用下，齿面金属将呈小块脱落，形成麻点状的凹坑，使齿轮不能正常工作而失效，这种失效称为齿面疲劳点蚀，疲劳点蚀一般出现在齿根表面靠近节线处，如图6-42所示。开式齿轮传动（齿轮外露、润滑不良的齿轮传动），由于磨损严重，一般不会出现点蚀。

齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关。齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。提高齿面硬度和减少齿面粗糙度，采用粘度大的润滑油都有助于提高齿面接触疲劳强度，防止点蚀的发生。

（3）齿面磨损

齿面磨损是指在开式齿轮传动中，灰尘、沙粒及铁屑等进入齿面间，在轮齿的相互滚碾作用下，使齿面产生磨损从而导致渐开线齿形被破坏，轮齿变薄，齿侧间隙增大，引起噪声和系统振动，甚至轮齿折断的现象，如图6-43所示。

采用闭式传动，保持润滑油的清洁，提高齿面硬度，减小齿面粗糙度，均可有效地减少齿面磨损。

（4）齿面胶合

高速重载齿轮传动中，由于齿面间的压力大，产生的摩擦热过大，润滑效果差使两齿面间某些接触点熔焊在一起，随后被撕开，从而使齿面上滑动速度较大的齿顶和齿根处产生沿相对滑动方向的撕裂痕迹的现象，称为齿面胶合，如图6-44所示。低速重载的齿轮，油膜遭破坏也发生胶合现象。

为防止产生胶合现象，低速传动选用粘度大的润滑油，高速传动选用含抗胶合剂的润滑油。此外，适当提高表面硬度及降低表面粗糙度也都是有效的方法。

（5）齿面塑性变形

齿面塑性变形是指在重载作用下，当齿面硬度不够时，齿面上可能产生局部的塑性变形，使齿廓失去正确的齿形的现象，如图6-45所示，塑性变形影响齿轮的正确啮合。适当提高齿面硬度，可防止或减轻齿面的塑性变形。